Factory I/O használata virtuális Siemens S7-1200 PLC-vel

A virtuális PLC szimuláció közelebb hozza az ipari képzést a valósághoz

A fizikai PLC hardverhez való hozzáférés sok mérnökhallgató, távoli integrátor és automatizálási csapat számára továbbra is kihívást jelent. A virtuális szimulációs platformok most ezt a szakadékot zárják be azáltal, hogy lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy az ipari vezérlési logikát teljes egészében szoftverben építsék és validálják.

A Factory I/O, a Siemens TIA Portal és az S7-PLCSIM kombinációja valósághű környezetet teremt, ahol a mérnökök tesztelhetik az automatizálási szekvenciákat, mielőtt azokat éles rendszerekbe telepítenék. Ez a megközelítés tükrözi a valós üzembe helyezést, miközben drasztikusan csökkenti a hardverfüggőséget.

A Factory I/O valósághű 3D folyamatkörnyezeteket biztosít PLC logika fejlesztéséhez és teszteléséhez.

A virtuális Siemens S7-1200 környezet felépítése

A projekt a Siemens TIA Portalon belül, az S7-PLCSIM környezet használatával kezdődik. A mérnökök képesek teljes S7-1200 vezérlőt szimulálni anélkül, hogy bármilyen fizikai CPU hardvert csatlakoztatnának. Ez a megközelítés egyre értékesebbé válik a távoli fejlesztőcsapatok és oktatási laborok számára.

A Factory I/O sablon már tartalmazza azokat a kommunikációs funkcióblokkokat, amelyek szükségesek a PLC adatcseréhez. Ezeknek a kommunikációs blokkoknak a megtartása kritikus, mert ezek hozzák létre az élő adatkapcsolatot a szimulációs motor és a PLC futtatókörnyezet között.

A szimulációs konfiguráció biztosítja a stabil kommunikációt a TIA Portal és a virtuális PLC futtatókörnyezet között.

Sok integrátor, aki modern elosztott vezérlési architektúrákkal dolgozik, már használ virtuális validációs módszereket, mielőtt a rendszereket a terepi hardverre telepítenék. Hasonló mérnöki munkafolyamatokat alkalmaznak általánosan a Siemens SIMATIC S7 platformokon és a szélesebb PLC/PAC vezérlőrendszereken.

A Factory I/O csatlakoztatása a PLC szimulációhoz

Miután a PLCSIM működik, a Factory I/O közvetlenül csatlakozhat a virtuális vezérlőhöz a Siemens S7-PLCSIM illesztőprogramon keresztül. Fizikai üzembe helyezéshez képest alapvető teszteléshez nincs szükség Ethernet hardvercímzésre vagy ipari kapcsolókra.

A bemutató egy egyszerű szállítószalag alkalmazást használ két fotocellás érzékelővel és egy motor kimenettel. Egyszerűsége ellenére a példa több alapvető automatizálási fogalmat is bemutat, beleértve a zároló logikát, az érzékelőfigyelést és a kimeneti szinkronizációt.

A sikeres illesztőprogram-kapcsolat valós idejű adatcserét tesz lehetővé a virtuális gyár és a PLC logika között.

Miért fontos az I/O leképezés

A pontos I/O leképezés az egyik legfontosabb feladat bármely automatizálási projektben. Még virtuális környezetben is a nem megfelelő címek ugyanazokat az üzemeltetési problémákat okozzák, mint az élő üzembe helyezés során.

A Factory I/O minden érzékelőjének és működtetőjének pontosan meg kell felelnie a TIA Portalban lévő PLC címkéknek. Ez a gyakorlat megtanítja a mérnököket ugyanarra a strukturált fegyelemre, amely a terepi telepítésekhez szükséges.

A megfelelő PLC címke leképezés megbízható szinkronizációt biztosít a virtuális érzékelők és a létra logika között.

A szállítószalag logika megvalósítása a TIA Portalban

A vezérlési stratégia egy egyszerű indító-leállító zároló elrendezést használ. Amikor az A érzékelő észlel egy tartályt, a szállítószalag motorja bekapcsol és zárolt állapotban marad. Amint a termék eléri a B érzékelőt, a zárolás feloldódik és a szállítószalag megáll.

Bár alapvető, ez a szekvencia tükrözi a csomagolásban, raktározásban és összeszerelésben használt gyakori anyagmozgatási logikát.

A létra rutin gyakorlati zároló logikát mutat be a szállítószalag mozgásvezérléséhez.

Az érzékelő logika viselkedésének megértése

A bemutató kiemel egy gyakran figyelmen kívül hagyott mérnöki részletet: az érzékelő jel viselkedését. A retroreflektív érzékelők normál esetben zárt logikával működhetnek a sugár állapotától és a hibabiztos követelményektől függően.

Ezeknek a jelállapotoknak a megértése elengedhetetlen, amikor a szimulációs projektekről valódi ipari hardverre váltunk. Az érzékelő logikával kapcsolatos helytelen feltételezések továbbra is gyakori oka az üzembe helyezési késedelmeknek.

A szimulációs teljesítmény továbbra is mérnöki fegyelmet igényel

A virtuális környezetek eltávolítják a fizikai hardver korlátait, de nem szüntetik meg a teljesítménybeli korlátokat. A PLC beolvasási idők és a szimuláció frissítési gyakorisága továbbra is befolyásolja a rendszer válaszkészségét.

Ha a szimuláció frissítési ciklusa és a PLC végrehajtási ciklusa nem egyezik, késleltetett működtető válaszok jelentkezhetnek. Szállítószalag alkalmazásoknál még kisebb időzítési problémák is instabil anyagkezelést vagy kimaradt érzékelési eseményeket okozhatnak.

Az élő megfigyelő eszközök segítik a mérnököket az időzítési viselkedés validálásában és a vezérlési logika hatékony hibakeresésében.

Miért terjednek gyorsan a virtuális automatizálási laborok

Az ipari képzési módszerek gyorsan változnak. A virtuális PLC laboratóriumok lehetővé teszik a mérnöki csapatok számára a készségek fejlesztését anélkül, hogy elfoglalnák a termelő berendezéseket vagy nagy hardverkészleteket vásárolnának.

A globális gyártók munkaerőhiánnyal küzdve a szimulációs platformok skálázható módszert kínálnak a PLC programozás, diagnosztika és üzembe helyezési eljárások oktatására.

A digitális ikrek és a virtuális üzembe helyezési platformok növekvő elfogadása összhangban áll az átfogó Ipar 4.0 stratégiákkal. A nagy automatizálási beszállítók egyre inkább támogatják a szimuláció-első mérnöki munkafolyamatokat a beindítási kockázat csökkentése és a telepítési ütemtervek lerövidítése érdekében.

Szerzői vélemény

A legfontosabb tanulság ebből a munkafolyamatból nem a kényelem. Hanem a mérnöki ismételhetőség. A virtuális PLC környezetek lehetővé teszik a logika validálását jóval a fizikai beindítás előtt, ami jelentősen csökkenti a hibakeresési időt az üzembe helyezés során.

A modern automatizálási csapatok számára a szimuláció már nem csupán egy képzési eszköz. Szabványos mérnöki gyakorlattá válik. Azok a mérnökök, akik megtanulják ötvözni a virtuális PLC-ket, a digitális folyamatmodelleket és a strukturált diagnosztikát, jelentős előnyre tesznek szert, ahogy a gyárak egyre inkább a szoftver által vezérelt működés felé haladnak.

Daniel Mercer | Vezető automatizálási rendszerek tudósító

Daniel Mercer 14 éves tapasztalattal rendelkezik az ipari automatizálás és vezérlőrendszer-integráció területén, beleértve a Siemens SIMATIC architektúrát, Beckhoff mozgásplatformokat és Rockwell alapú csomagolórendszereket. Támogatta az üzembe helyezési projekteket gyártási, logisztikai és folyamatautomatizálási létesítményekben Ázsiában és Európában.