Virtual Commissioning folosind Siemens Process Simulate

Sunt puține industrii in care afacerile pot simula procesele într-un mediu virtual pentru a-și putea valida planurile. Fabricația este una din aceste industrii norocoase care folosește procesul de virtual commissioning. Punerea în funcțiune virtuală reprezintă replicarea comportamentului unui mediu de fabricație fizic într-un sistem software (Digital Twin – geamăn digital al procesului). Scopul final al emulării este de a oferi un mediu de validare digital inginerilor care automatizează fabricația cu programe PLC, programe roboți, mașini, schemele logice și HMI înainte de a trece în mediul real de producție.

• Există două tipuri de virtual commissioning: cel al produsului și cel al procesului de producție.
• Soluția pentru Virtual commissioning de produs utilizată este NX Mechatronics Concept Designer.
• Soluția pentru Virtual commissioning de proces utilizată este Process Simulate.

În acest articol ne vom concentra asupra soluției de virtual commissioning pentru proces Siemens Process Simulate.

1. Virtual Commissioning nu este limitat la o industrie anume sau o ramură de fabricație particulară. De fapt, orice producător poate beneficia de aceasta. Virtual commissioning ar trebui luat în considerare ori de câte ori o companie își construiește un sistem sau o linie de fabricație cu un anumit nivel de complexitate în automatizare. Un proiect de virtual commissioning de success este unul în care se pot observa rezultate tangibile în reducerea timpilor de livrare fizică și a efortului.
2. Amortizarea costurilor: este posibil să reduci timpii totali atât în biroul de dezvoltare cât și la implementarea și producția celulei sau liniei. Reduci de asemenea erorile care pot aparea în secția de producție, defecțiunile echipamentelor de producție și celor de siguranță, risipirea prototipurilor și timpul necesar pentru același volum de producție.
3. Virtual commissioning aduce multe beneficii, majoritatea acestora cuprind abilitatea de a diagnostica codul PLC într-un mediu virtual înainte de a descarca programul în dispozitivul fizic. Prin simularea și validarea echipamentului de automatizare în mediul virtual, inginerul poate confirma că echipamentul va funcționa așa cum a fost intenționat și va reduce timpii de începere ai procesului în mod semnificativ. Producătorii care folosesc virtual commissioning au raportat reduceri in timpii de dezvoltare de până la 30%.
4. Atunci când decizi ce soluție pentru virtual commissioning alegem, un factor important de luat în considerare este câtă încredere putem avea în suportul de detecție a coliziunilor (evitarea ciocnirilor).
5. Trebuie să analizezi cu atenție partenerul software atunci când cauți o soluție pentru virtual commissioning și anume să cauți partenerul care îți poate oferi o unealtă software cu performanțe grafice de fidelitate înaltă, simulare de semnale bazate pe cele din realitate, detecție de colosiuni de încredere și capabilități de simulare a evenimentelor discrete.

Abordarea HIL este definită printr-unul sau mai multe modele de simulare care fac parte dintr-un sistem. Aceste modele sunt conectate împreună cu componente mecanice sau fizice la un computer care realizează simularea într-un circuit închis de control. Capabilitatea de feedback în timp real este una din cerințele cele mai importante într-o simulare HIL deoarece aceasta reacționează cu un răspuns într-un interval de timp specific.  (în exemplul din imagine avem Siemens Process Simulate pe o stație de lucru, stație fiind conectată la un PLC integrat într-o celulă de lucru sau o linie de producție. Astfel cele două componente (software: Process Simulate și hardware: PLC-ul comunică în permanență și se poate analiza dacă celula din mediul real se comportă la fel cu celula din mediul virtual).

În tehnica SIL, echipamentul de control (PLC-ul fizic din exemplul de mai sus) este înlocuit de o componentă software (de exemplu PLC SIM Advanced ca în schema de mai sus). Mediul de simulare funcționează pe baza unor algoritmi de control de pe o stație de lucru de dezvoltare fie în timp real, fie în timpul de simulare, în funcție de cerințe.

Folosind STEP 7 și Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal), poți folosi PLCSIM Advanced pentru a simula și valida funcționalitățile controlerelor fără a folosi controlerele fizice. Pachetul de simulatoare software pentru mașini SIMATIC combină software-urile de simulare SIMIT V10 împreună cu controler-ul virtual SIMATIC S7-PLCSIM Advanced V2.0. În plus interfețele pot fi folosite pentru a simula interacțiuni cu alte componente din celule sau linii.

Simularea logicii de automatizare și vizualizării:

Poți folosi PLCSIM Advanced – Controlerul virtual pentru SIMATIC S7-1500 – ca să simulezi și să validezi codul PLC. Simularea include blocuri de funcții pentru comunicare, blocuri de safety și un server web. Panourile de operare pot fi de asemenea simulate pentru a putea testa și optimiza concept sau interfațe existente în faze de dezvoltare. Siemens oferă suport pentru cazuri multiple și particulare astfel încât pot fi simulate controlere multiple pe o stație de lucru sau într-o rețea.

Simularea proceselor complexe într-o celulă, linie sau uzină

Punerea în funcțiune virtuală a celulelor robotizate sau a unor linii întregi de producție are loc folosind software-uri precum TECNOMATIX Process Simulate și PLCSIM Advanced. Protocolul de comunicație standardizat folosit pentru schimbul de date dintre roboți, mașini și uzină este OPC UA (Open Platform Communications United Architecture). Acest protocol asigură buna desfășurare a tuturor proceselor, de ex: fluxul materialelor și alte activități similare care pot fi simulate și optimizate înainte de a începe procesul fizic de punere în funcțiune.

Totul pleaca de la o idee. Satisfacerea unei nevoi. Acea nevoie cel mai adesea poate fi satisfacuta cu un produs. Produsul este conceput si trebuie fabricat. Fabricația poate consta într-o linie de producție mai mica sau simplă, ori mai mare sau compexă. Odata ce ai modelele 3D ale produsului și linei de productie, le poți intrduce într-o soluție virtuală în care simulezi exact procesele pe care le vei desfășura în realitate. Aici poți introduce constantele și variabilele pe care trebuie să le iei în considerare pentru o simulare cât mai apropiată de procesul real și o poți optimiza la maxim astfel încât atunci când o construiești fizic, ai deja toate informațiile și programele necesare gata de producție. Astfel scutești timp, bani și efort deoarece toate greșelile pe care le faci vor fi în mediul virtual, unde se pot corecta rapid și fără costuri suplimentare.

Virtual commissioning-ul poate fi un proces îndelungat și anevoios la început de drum. Noi îți stăm la dispoziție pentru întrebări și clarificări, astfel încât să îți înlesnim și să îți facem cât mai plăcut procesul de dezvoltare.