การใช้ Factory I/O กับ PLC Siemens S7-1200 เสมือนจริง

การจำลอง PLC เสมือนจริงนำการฝึกอบรมอุตสาหกรรมใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น

การเข้าถึงฮาร์ดแวร์ PLC จริงยังคงเป็นความท้าทายสำหรับนักศึกษาวิศวกรรมหลายคน ผู้รวมระบบระยะไกล และทีมงานระบบอัตโนมัติ แพลตฟอร์มการจำลองเสมือนตอนนี้ช่วยปิดช่องว่างนั้นโดยอนุญาตให้ผู้ใช้สร้างและตรวจสอบตรรกะการควบคุมอุตสาหกรรมทั้งหมดในซอฟต์แวร์

Factory I/O ร่วมกับ Siemens TIA Portal และ S7-PLCSIM สร้างสภาพแวดล้อมที่สมจริงซึ่งวิศวกรสามารถทดสอบลำดับการทำงานอัตโนมัติก่อนนำไปใช้กับระบบการผลิต วิธีนี้สะท้อนการติดตั้งใช้งานจริงในโลกแห่งความเป็นจริงในขณะที่ลดการพึ่งพาฮาร์ดแวร์อย่างมาก

Factory I/O ให้สภาพแวดล้อมกระบวนการ 3 มิติที่สมจริงสำหรับการพัฒนาและทดสอบตรรกะ PLC

การสร้างสภาพแวดล้อม Siemens S7-1200 เสมือนจริง

โครงการเริ่มต้นภายใน Siemens TIA Portal โดยใช้สภาพแวดล้อม S7-PLCSIM วิศวกรสามารถจำลองตัวควบคุม S7-1200 แบบสมบูรณ์โดยไม่ต้องเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ CPU จริง วิธีนี้มีคุณค่ามากขึ้นสำหรับทีมพัฒนาระยะไกลและห้องปฏิบัติการการศึกษา

เทมเพลต Factory I/O มีบล็อกฟังก์ชันการสื่อสารที่จำเป็นสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล PLC อยู่แล้ว การเก็บบล็อกการสื่อสารเหล่านี้ไว้เป็นสิ่งสำคัญเพราะช่วยสร้างลิงก์ข้อมูลสดระหว่างเครื่องยนต์จำลองและเวลารัน PLC

การกำหนดค่าการจำลองช่วยให้การสื่อสารระหว่าง TIA Portal และเวลารัน PLC เสมือนมีความเสถียร

ผู้รวมระบบหลายรายที่ทำงานกับสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบกระจายสมัยใหม่ใช้วิธีการตรวจสอบความถูกต้องเสมือนก่อนนำระบบไปติดตั้งกับฮาร์ดแวร์ภาคสนาม การทำงานวิศวกรรมที่คล้ายกันนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายกับ แพลตฟอร์ม Siemens SIMATIC S7 และระบบควบคุม PLC/PAC ที่กว้างขึ้น

การเชื่อมต่อ Factory I/O กับการจำลอง PLC

เมื่อ PLCSIM ทำงานได้แล้ว Factory I/O สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวควบคุมเสมือนผ่านไดรเวอร์ Siemens S7-PLCSIM ต่างจากการติดตั้งใช้งานจริง ไม่จำเป็นต้องมีการกำหนดที่อยู่ฮาร์ดแวร์ Ethernet หรือสวิตช์อุตสาหกรรมสำหรับการทดสอบพื้นฐาน

บทแนะนำนี้ใช้แอปพลิเคชันสายพานลำเลียงง่าย ๆ ที่มีเซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริกสองตัวและเอาต์พุตมอเตอร์ แม้จะเรียบง่าย ตัวอย่างนี้แสดงแนวคิดพื้นฐานหลายอย่างของระบบอัตโนมัติ เช่น ตรรกะล็อค การตรวจสอบเซ็นเซอร์ และการซิงโครไนซ์เอาต์พุต

การเชื่อมต่อไดรเวอร์ที่สำเร็จช่วยให้แลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเรียลไทม์ระหว่างโรงงานเสมือนและตรรกะ PLC

ทำไมการแมป I/O จึงสำคัญ

การแมป I/O ที่ถูกต้องยังคงเป็นหนึ่งในงานที่สำคัญที่สุดในโครงการระบบอัตโนมัติใด ๆ แม้ในสภาพแวดล้อมเสมือน ที่อยู่ที่ไม่ตรงกันจะสร้างปัญหาการทำงานเหมือนกับที่พบในระหว่างการติดตั้งใช้งานจริง

เซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์แต่ละตัวใน Factory I/O ต้องตรงกับแท็ก PLC ภายใน TIA Portal อย่างแม่นยำ การปฏิบัตินี้สอนวิศวกรให้มีวินัยที่เป็นระบบเหมือนกับที่ต้องใช้ในการติดตั้งภาคสนาม

การแมปแท็ก PLC ที่ถูกต้องช่วยให้การซิงโครไนซ์ระหว่างเซ็นเซอร์เสมือนและตรรกะบันไดมีความน่าเชื่อถือ

การใช้งานตรรกะสายพานลำเลียงใน TIA Portal

กลยุทธ์การควบคุมใช้การจัดเรียงล็อคเริ่ม-หยุดที่เรียบง่าย เมื่อเซ็นเซอร์ A ตรวจจับถัง มอเตอร์สายพานจะทำงานและล็อคไว้ เมื่อผลิตภัณฑ์ถึงเซ็นเซอร์ B ล็อคจะปล่อยและสายพานหยุด

แม้จะเป็นลำดับพื้นฐาน แต่ลำดับนี้สะท้อนตรรกะการจัดการวัสดุทั่วไปที่ใช้ในบรรจุภัณฑ์ คลังสินค้า และการประกอบ

รูทีนบันไดแสดงตรรกะล็อคที่ใช้งานได้จริงสำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่ของสายพาน

ทำความเข้าใจพฤติกรรมตรรกะเซ็นเซอร์

บทแนะนำยังเน้นรายละเอียดวิศวกรรมที่มักถูกมองข้าม: พฤติกรรมสัญญาณเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์รีโทรเรเฟลกทีฟอาจทำงานด้วยตรรกะปกติปิดขึ้นอยู่กับสถานะลำแสงและข้อกำหนดความปลอดภัย

การเข้าใจสถานะสัญญาณเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อเปลี่ยนจากโครงการจำลองไปสู่ฮาร์ดแวร์อุตสาหกรรมจริง สมมติฐานที่ผิดเกี่ยวกับตรรกะเซ็นเซอร์ยังคงเป็นสาเหตุทั่วไปของความล่าช้าในการติดตั้งใช้งาน

ประสิทธิภาพการจำลองยังคงต้องการวินัยทางวิศวกรรม

สภาพแวดล้อมเสมือนช่วยขจัดข้อจำกัดของฮาร์ดแวร์จริง แต่ไม่สามารถขจัดข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพได้ เวลาสแกน PLC และอัตราการรีเฟรชการจำลองยังคงมีผลต่อความตอบสนองของระบบ

หากรอบการอัปเดตการจำลองและรอบการทำงานของ PLC ไม่ตรงกัน อาจเกิดการตอบสนองของแอคชูเอเตอร์ล่าช้า ในแอปพลิเคชันสายพานลำเลียง ปัญหาเรื่องเวลาที่แม้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้การจัดการผลิตภัณฑ์ไม่เสถียรหรือพลาดการตรวจจับ

เครื่องมือการตรวจสอบสดช่วยให้วิศวกรตรวจสอบพฤติกรรมเวลาทำงานและแก้ไขปัญหาตรรกะควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทำไมห้องปฏิบัติการระบบอัตโนมัติเสมือนจึงขยายตัวอย่างรวดเร็ว

วิธีการฝึกอบรมอุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ห้องปฏิบัติการ PLC เสมือนช่วยให้ทีมวิศวกรรมพัฒนาทักษะโดยไม่ต้องใช้เครื่องจักรผลิตจริงหรือซื้อฮาร์ดแวร์จำนวนมาก

สำหรับผู้ผลิตทั่วโลกที่เผชิญกับปัญหาขาดแคลนแรงงาน แพลตฟอร์มจำลองเป็นวิธีที่ขยายตัวได้สำหรับการสอนการเขียนโปรแกรม PLC การวินิจฉัย และขั้นตอนการติดตั้งใช้งาน

การนำดิจิทัลทวินและแพลตฟอร์มการติดตั้งใช้งานเสมือนมาใช้เพิ่มขึ้นสอดคล้องกับกลยุทธ์ Industry 4.0 ที่กว้างขึ้น ผู้จำหน่ายระบบอัตโนมัติรายใหญ่สนับสนุนการทำงานวิศวกรรมแบบจำลองก่อนเป็นหลักเพื่อช่วยลดความเสี่ยงในการเริ่มต้นและย่นระยะเวลาการติดตั้งใช้งาน

ความคิดเห็นของผู้เขียน

สิ่งที่สำคัญที่สุดจากกระบวนการทำงานนี้ไม่ใช่ความสะดวกสบาย แต่คือความสามารถในการทำซ้ำทางวิศวกรรม สภาพแวดล้อม PLC เสมือนช่วยให้ตรวจสอบตรรกะได้ล่วงหน้านานก่อนเริ่มใช้งานจริง ซึ่งช่วยลดเวลาการแก้ไขปัญหาในระหว่างการติดตั้งใช้งานอย่างมาก

สำหรับทีมระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ การจำลองไม่ใช่แค่เครื่องมือฝึกอบรมอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นแนวปฏิบัติทางวิศวกรรมมาตรฐาน วิศวกรที่เรียนรู้การผสมผสาน PLC เสมือนจริง แบบจำลองกระบวนการดิจิทัล และการวินิจฉัยที่เป็นระบบจะได้เปรียบอย่างมากเมื่อโรงงานก้าวสู่การดำเนินงานที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์

แดเนียล เมอร์เซอร์ | ผู้สื่อข่าวอาวุโสระบบอัตโนมัติ

แดเนียล เมอร์เซอร์ มีประสบการณ์ 14 ปีในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและการรวมระบบควบคุม รวมถึงสถาปัตยกรรม Siemens SIMATIC แพลตฟอร์มการเคลื่อนที่ Beckhoff และระบบบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ Rockwell เขาได้สนับสนุนโครงการติดตั้งใช้งานในโรงงานผลิต โลจิสติกส์ และโรงงานระบบอัตโนมัติในเอเชียและยุโรป