TISC Suite – Bestandteile des Softwarepaketes

Die TISC Suite besteht aus dem Simulation Package und dem Control Package. Durch die Simulator-Schnittstellen erfolgt die Anbindung der Modellsimulationen an den TISC Server. Optional kann durch Gateway-Schnittstellen Hardware, wie Messtechnik, Bussysteme (CAN/LIN) und Prüfstände, angebunden werden. Im Folgenden werden die Bestandteile der TISC Suite sowie ergänzende Werkzeuge vorgestellt:

Kopplung und Steuerung von Simulationsprogrammen mit TISC sowie Anbindung an Hardware über Gateways
Kopplung und Steuerung von Simulationsprogrammen mit TISC sowie Anbindung an Hardware über Gateways

TISC Simulation Package – Gekoppelte Simulation

Das Simulation Package beinhaltet den TISC Server sowie verschiedene Hilfswerkzeuge. Der TISC Server dient der Koppelung der Simulationsmodelle, also dem Datenaustausch und der Synchronisation der einzelnen Teilsimulationen. Zu Beginn der Berechnung verbinden sich alle Simulationsprogramme über eine TCP/IP-Netzwerkverbindung mit dem Server. Auf diese Weise können die Modelle parallel und auf verschiedenen Rechnern ausgeführt werden. Die Hilfswerkzeuge FileSource, TIM und SendingClient sind notwendig, damit z.B. Randbedingungen vorgegeben, Simulationsdaten online abgerufen oder Werte von Variablen zur Simulationszeit dynamisch angepasst werden können.

TISC Simulation Layer
TISC Simulation Layer

Bei der Koppelung von Simulationsmodellen spielt die Synchronisationsrate der einzelnen Modelle eine entscheidende Rolle. Die Hauptsynchronisationsrate eines Modells wird deshalb in TISC vor Simulationsbeginn auf eine konstante Schrittweite festgelegt. Gegebenenfalls kann diese Schrittweite jedoch - entsprechend der Dynamik des zu simulierenden Systems - zeitabhängig angepasst werden. Es ist möglich, den einzelnen Teilmodellen eine von der Hauptsynchronisationsrate abweichende Schrittweite zuzuweisen.

Der zeitdiskrete Austausch der Variablen kann prinzipbedingt zu numerischen Ungenauigkeiten führen. Sollte das der Fall sein, werden diese in TISC durch gesonderte Extrapolations- und Glättungsverfahren reduziert. Werden strömende Erhaltungsgrößen wie Massenstrom, Leistung oder Impuls übertragen, kann es zu Verletzungen von Erhaltungssätzen kommen. Solche Bilanzfehler können jedoch in TISC mittels PID-Gliedern herausgefiltert werden.


TISC Control Package – Zentrale Parametrierung und Ausführung

Das TISC Control Package ermöglicht die zentrale Konfiguration und Steuerung der in der Kosimulation verwendeten Modelle. Ohne das Control Package müssten die einzelnen Modellsimulationen im entsprechenden Simulationsprogramm eingestellt und jeweils von Hand gestartet werden. Insofern bietet sich der Einsatz des Control Packages vor allem bei Simulationen mit mehr als drei Teilsimulationen oder bei räumlich verteilten Simulationen an.

Zentrale Konfiguration im TISC Center
Zentrale Konfiguration im TISC Center

Das TISC Control Package arbeitet mit dem TISC Center als zentrale Nutzerschnittstelle. Das TISC Center bietet einen Überblick über die für die Kosimulation zur Verfügung stehenden Simulationsmodelle und erlaubt eine einfache Auswahl der Modelle inkl. deren Parametrierung. Damit ein Modell durch das TISC Center erkannt und angesprochen werden kann, wird es mithilfe des Werkzeugs TIPS einmalig analysiert und für die spätere Verwendung im Simulationsverbund vorbereitet. Die gesamte Kosimulation kann auf diese Weise mittels eines zentralen Programms bedient und durch einen einzigen Knopfdruck gestartet werden. Zu diesem Zweck setzt das Control Package die TISC ControlClients ein. Sie kommunizieren mit dem TISC Center und können einzelne Teilsimulationen auf unterschiedlichen Computern im Netzwerk zur Ausführung bringen.

Weiterhin erlaubt das TISC Center eine einfache Darstellung und Auswertung der übertragenen Daten sowohl online während der Simulation oder im Post-Processing. Für detailliertere Betrachtungen empfiehlt sich das Werkzeug DaVE.

Durch das TISC Batch Center können automatisiert Parameterstudien durchgeführt werden.

Das TISC Batch Center - Parametervariation
Das TISC Batch Center - Parametervariation

Simulator-Schnittstellen – Anbindung der Simulatoren an TISC

Zu folgenden Simulatoren sind Schnittstellen zu TISC verfügbar. Auf Wunsch entwickeln wir weitere Schnittstellen:

Adams Ansys* Ascet-MD AVL Cruise
CAN Gateway Ansys CFX * DIAdem EXCEL
Flowmaster Ansys Fluent GT-Suite INCA
KULI LabVIEW MATLAB / Simulink Modelica
Modelisar FMI SIMATIC S7-PLCSIM STAR-CCM+ * STAR-CD *
THESEUS-FE TrnSYS VECTIS * Wave

Zusätzlich zu den Schnittstellen zu spezifischen Simulationsprogrammen sind auch Bibliotheken zur direkten Anbindung an den eigenen Quellcode erhältlich. Sie basieren auf den Programmiersprachen C/C++, Java, Python und Fortran.

FMI (Functional Mock-up Interface) ist ein unabhängiger Standard zum Modellaustausch und zur Co-Simulation. Nach dem FMI-Standard exportierte Modelle können mit dem TISC FMI Controller eingebunden werden, auf diese Weise werden Modelle weiterer Simulatoren für eine Kosimulation mit TISC unterstützt.

* Diese TISC-Schnittstellen sind für eine kundenspezifische Weiterentwicklung vorbereitet.


Hardware-Schnittstellen – Anbindung von Hardware und Messsoftware

Über Gateways kann verschiedene Hardware wie Prüfstände, HiL-Systeme (z.B. dSpace), Steuerungssysteme (z.B. SPS) sowie Messsoftware (z.B. CANape, LabVIEW) an den Kosimulationsverbund angebunden werden. Beispielsweise kann ein Laptop über eine PCMCIA-Karte mit einem CAN-Bus verbunden werden, ein TISC Gateway ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen den Bus-Teilnehmern und dem TISC Server. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Verbindung zwischen der realen und simulierten Welt geschaffen werden.

TISC am Prüfstand

Mittels der TISC-LabVIEW Schnittstelle kann z.B. die Messtechnik von NI angebunden werden. Steuerungssysteme wie SIMATIC S7 können über ein Ethernet Gateway angesprochen werden, über ASAM HIL API kann auf weitere Steuerungssysteme zugegriffen werden.

Bei Fragen zu diesem Thema wenden Sie sich bitte an:

Dr.-Ing. Roland Kossel

+49 / 531 / 390 76 - 16 | tisc@tlk-thermo.de