Od fizičkih PLC-ova do virtuelne kontrole: SIMATIC S7-1500V napreduje u softverskoj automatizaciji

Simatic S7-1500V Uvod

01Prebacivanje funkcija PLC-a sa namjenskog hardvera na softver

U tradicionalnom sistemu automatizacije, svaki PLC je kompletan hardverski paket. Njegov procesor, memorija, komunikacijski interfejs, operativno okruženje i program kontrole su usko povezani. Ovaj aranžman pruža predvidljive performanse, ali povećanje kapaciteta kontrole obično zahtijeva još jedan upravljač, više prostora u ormaru, dodatnu žičaru i planiranje novih rezervnih dijelova.

Cijevi Simatic S7-1500V promjenom tog odnosa odvajajući vreme rada PLC-a od posebnog uređaja za upravljanje. Program kontrole radi kao virtuelna softverska instanca na odobrenoj računarskoj infrastrukturi. Stoga se kapacitet kontrole može organizovati prema potrebama aplikacije umjesto da bude trajno ograničen pojedinačnim hardverskim jedinicama.

Ovaj model je posebno relevantan za proizvođače koji redovno dodaju proizvodne module, uvode nove varijante proizvoda ili prilagođavaju opremu promjenljivoj potražnji. Kompanija može stvoriti standardizirane konfiguracije virtuelnih kontrolera za nekoliko sličnih proizvodnih ćelija. Kada je potreban veći kapacitet, inženjeri mogu da primene još jednu odobrenu instancu bez dizajniranja potpuno novog kontrolnog ormara za svaku aplikaciju.

Upoznavanje je i dalje važno za automatizacijske timove. Virtuelni kontroler zadržava kontinuitet sa širim SIMATIC okruženjem, tako da inženjeri mogu nastaviti koristiti uspostavljene koncepte programiranja PLC-a, dijagnostičke metode i strukture automatizacije. To smanjuje poremećaje koje često prate veliku promenu arhitekture.

Virtuelna kontrola takođe podržava postupnu modernizaciju. U jednom projektu, pogoni ne moraju da zamene svoju postojeću flotu kontrolera. Fizički S7 kontroleri mogu nastaviti upravljati vremenom kritičnim mašinama, dok virtuelne PLC uvođeni su za modularne procesne jedinice, pomoćne sisteme, pilot instalacije ili aplikacije koje zahtijevaju fleksibilno primenjivanje.

Premještanje kontrolera u softver ne uklanja potrebu za disciplinovanim inženjerstvom. Rad u realnom vremenu još uvijek zavisi od resursa procesora, dizajna mreže, arhitekture I/O, zahtjeva za vrijeme ciklusa i ponašanja sistema tokom kvarova. Svaka aplikacija za virtuelnu kontrolu mora biti pravilno dizajnirana, testirana, puštena u rad i dokumentirana.

02Povezivanje industrijske ivice, WinCC OA , i postojeća IT infrastruktura

Virtuelni PLC pruža najveću vrijednost kada radi kao dio koordiniranog industrijskog softverskog okruženja. U ovoj arhitekturi, Siemens Industrial Edge povezuje aplikacije za kontrolu sa lokalnom obradom podataka, sistemima za vizualizaciju i centralnim IT resursima.

Cijevi S7-1500V upravlja logikom automatizacije, dok Industrijske aplikacije informacije o proizvodnji procesa u blizini mašine ili procesa. Lokalno izvršavanje omogućava izračunavanje pokazatelja performansi, otkrivanje abnormalnih stanja i pripremu odabranih informacija za poslovne sisteme bez slanja svakog sirovog signala u udaljeni data centar.

WinCC otvorena arhitektura , poznatiji kao WinCC OA , dodaje skalabilno SCADA mogućnosti - Šta? U kombinaciji sa Industrial Edge i virtualnim PLC-om, može postaviti vizualizaciju i nadzorne funkcije bliže virtualiziranim radnim opterećenjima kontrole. Ovo je korisno za distribuirane elektrane, energetske objekte, infrastrukturu i velike proizvodne lokacije kojima je potrebna fleksibilna arhitektura praćenja.

Praktična instalacija može uključivati distribuirana ulaz/izlaz i instrumenti na nivou polja, S7-1500V primena za kontrolu, Industrijske aplikacije za lokalnu preradu, i WinCC OA za vizualizaciju operatera. Centralna IT infrastruktura može podržati upravljanje identitetom, softverske repozitorije, sigurnosne kopije, praćenje sistema i pohranu istorijskih podataka.

Podrška tehnologijama kao što su: Microsoft Hyper-V i Red Hat OpenShift takođe pomaže u povezivanju industrijskih radnih opterećenja sa infrastrukturom koju već razumiju IT timovi. Ipak, odgovornosti moraju ostati jasne. Inženjeri kontrole razumiju rizik procesa i ponašanje mašina, dok IT stručnjaci doprinose iskustvom u virtualizaciji, računarskim resursima, upravljanju pristupom i sajber bezbednosti.

Kibersigurnost mora biti ugrađen u arhitekturu od samog početka. segmentiranje mreže, pristup zasnovan na ulogama , sigurna komunikacija, upravljanje sertifikatima, procedure za nadogradnju i pouzdana sigurnosna kopija su neophodni. Virtualizacija poboljšava fleksibilnost, ali industrijska dostupnost nikada ne smije biti tretirana kao običan radni teret IT-a.

03Fleksibilniji pristup proširenju, nadogradnji i upravljanju životnim ciklusom

Jedna od najjasnijih prednosti softverske kontrole je mogućnost efikasnijeg skaliranja automatizacijskih sistema. U projektu koji se bavi hardverom, proširenje može zahtijevati još jedan PLC, modifikacije kućišta, dodatne napajanja, novi komunikacijski hardver i planirani električni rad. Sa virtuelni PLC , dodatni kapacitet kontrole može se stvoriti kroz novu softversku instancu, pod uslovom da su računarski resursi, performanse mreže, licenciranje i redundantnost pravilno planirani.

Ovo je dragoceno za modularna proizvodnja - Šta? Farmaceutski skidovi, jedinice za prečišćavanje vode, sistemi za upravljanje energijom, oprema za rukovanje materijalima i fleksibilne stanice za sastavljanje često su izgrađeni od funkcionalnih jedinica koje se mogu ponavljati. Standardizovani predlozi virtuelnih kontrolera mogu skratiti vreme inženjeringa i poboljšati doslednost kada se slične jedinice primenjuju na nekoliko linija ili fabrika.

Softverski definisana kontrola takođe mijenja način upravljanja nadogradnjama. Zbog toga što vrijeme rada kontrolera nije trajno vezano za jednu fizičku napravu, verzije softvera i računarska hardver mogu slijediti različite rasporede životnog ciklusa. Inženjerski timovi mogu pripremiti ažurirano okruženje, testirati ga pod kontrolisanim uslovima, dokumentirati promjenu i uvesti ga tokom odobrenog prozora održavanja.

Zaštita i oporavak može postati i sistematičniji. Odobrene konfiguracije, programi kontrolera i virtuelne instance mogu se upravljati centralno, pružajući timovima za održavanje jasniji pogled na ono što je instalirano na svakom mjestu. Ako se računarska platforma mora zamijeniti, može se obnoviti validirano okruženje kontrolera bez ponovnog izgradnje čitave aplikacije od početka.

Ove prednosti ne čine industrijske nadogradnje bez rizika. Svaka promjena i dalje zahteva provere kompatibilnosti, funkcionalno testiranje, procjenu sajber bezbednosti i definisanu proceduru oporavka. Stvarna korist životnog ciklusa je bolja kontrola nad složenosti, uključujući jasnije upravljanje verzijama, transparentnije primene i manje zavisnosti od brojnih hardverskih varijanti kontrolera.

04Zaključak

SIMATIC S7-1500V predstavlja više od fizičkog PLC-a prenesenog u virtuelno okruženje. To signališe širu promenu u načinu na koji se industrijski sistemi kontrole mogu dizajnirati, proširiti i održavati.

Radom sa Siemens Industrial Edge, WinCC OA , i uspostavljene IT infrastrukture, virtuelni PLC povezuje automatizaciju sa lokalnom obradom podataka, skalabilnom vizualizacijom i centraliziranim upravljanjem sistemom. Novi kontrolni kapaciteti mogu se uvesti fleksibilnije, nadogradnje softvera mogu se pripremati sistematičnije i informacije o životnom ciklusu mogu se upravljati s većom transparentnošću.

Najrealnija budućnost je hibridna. Fizički PLC će nastaviti da pružaju pouzdanu kontrolu na nivou mašine, dok će virtuelne PLC dodajte fleksibilnost gdje su brza primena, standardizirane konfiguracije i skalabilno računarstvo prioriteti. Sa S7-1500V siemens spaja ova dva svijeta i pruža proizvođačima praktičan put ka softverski definisana automatizacija .

05Preporučeni proizvodi