Fyysisten PLC:ien siirtyminen virtuaaliseen ohjaukseen: SIMATIC S7-1500V edistää ohjelmistomääritellyn automaation kehitystä

SIMATIC S7-1500V Esittely

01Siirtäminen ohjattavista logiikkakytkimistä (PLC) erilliseen laitteistosta ohjelmistoon

Perinteisessä automaatiojärjestelmässä jokainen ohjattava logiikkakytkin (PLC) on täydellinen laitteistopaketti. Sen prosessori, muisti, viestintäliittymät, toimintaympäristö ja ohjausohjelma ovat tiukasti yhteydessä toisiinsa. Tämä järjestely takaa ennustettavan suorituskyvyn, mutta ohjauksen kapasiteetin lisääminen vaatii yleensä usein toisen ohjainyksikön, enemmän kaapin tilaa, lisäkaapelointia ja uuden varaosasuunnittelun.

Markkina SIMATIC S7-1500V muuttaa tätä suhdetta erottamalla PLC:n suoritusaikaympäristön erillisestä ohjainlaitteesta. Ohjausohjelma toimii virtuaalisena ohjelmistoinstanssina hyväksytyllä laskentainfrastruktuurilla. Ohjauskapasiteetti voidaan siten järjestää sovelluksen tarpeiden mukaan eikä se ole enää pysyvästi rajoitettu yksittäisiin laitteistoyksiköihin.

Tämä malli on erityisen merkityksellinen valmistajille, jotka säännöllisesti lisäävät tuotantomoduuleja, esittelevät uusia tuotevaihtoehtoja tai säätävät laitteistoa muuttuvaan kysyntään. Yritys voi luoda standardoidut virtuaaliset ohjainkonfiguraatiot useille samankaltaisille tuotantosoluille. Kun lisäkapasiteettia tarvitaan, insinöörit voivat ottaa käyttöön toisen hyväksytyn instanssin ilman, että jokaiseen sovellukseen suunnitellaan kokonaan uusi ohjauskaappi.

Tuttuus pysyy tärkeänä automaatiotiimeille. Virtuaaliohjain säilyttää jatkuvuuden laajemman SIMATIC-ympäristön kanssa, joten insinöörit voivat jatkaa tuttujen PLC-ohjelmointikäsitteiden, diagnostiikkamenetelmien ja automaatiorakenteiden käyttöä. Tämä vähentää häiriötä, joka usein liittyy merkittävään arkkitehtoniseen muutokseen.

Virtuaaliohjaus tukee myös vaiheittaista modernisointia. Tehtaat eivät tarvitse korvata olemassa olevaa ohjainkantaa yhdessä projektissa. Fyysiset S7-ohjaimet voivat jatkaa aikakriittisten koneiden hallinnassa, kun taas virtuaaliset PLC:t esitellään modulaarisille prosessiyksiköille, apujärjestelmille, kokeiluasennuksille tai joustavan käyttöönoton vaativiin sovelluksiin.

Ohjainohjelmiston siirtäminen ohjelmistoon ei poista tarvetta tarkkaan insinöörityöhön. Reaaliaikainen suorituskyky riippuu edelleen prosessorin resursseista, verkkosuunnittelusta, I/O-arkkitehtuurista, syklausaikavaatimuksista ja järjestelmän toiminnasta vian sattuessa. Jokainen virtuaalinen ohjaussovellus on suunniteltava, testattava, otettava käyttöön ja dokumentoitava huolellisesti.

02Teollisen reuna-alueen kytkeminen, WinCC OA , ja olemassa oleva TI-infrastruktuuri

Virtuaalinen PLC tarjoaa suurimman arvon, kun se toimii koordinoituna teollisen ohjelmistoympäristön osana. Tässä arkkitektuurissa Siemens Industrial Edge yhdistää ohjaussovellukset paikalliseen tietojenkäsittelyyn, visualointijärjestelmiin ja keskitettyihin TI-resursseihin.

Markkina S7-1500V hallinnoi automaatiologiikkaa, kun taas Teolliset Industrial Edge -sovellukset käsittelivät tuotantoprosessin tietoja koneen tai prosessin läheisyydessä. Paikallisessa suorituksessa voidaan laskea suorituskykyindikaattoreita, havaita poikkeavia olosuhteita ja valmistella valittuja tietoja yritysjärjestelmiin lähettämättä jokaista raakasignaalia etäkeskukseen.

WinCC Open Architecture , yleisesti tunnettu nimellä WinCC OA , lisää skaalautuvia SCADA-toimintoja . Yhdessä Industrial Edge -ratkaisun ja virtuaalisen PLC:n kanssa se mahdollistaa visualisointi- ja valvontatoimintojen sijoittamisen lähemmäs virtualisoituja ohjaustehtäviä. Tämä on hyödyllistä hajautettuihin tehtaisiin, energiakapasiteetteihin, infrastruktuuriverkkoihin ja suuriin tuotantopaikkoihin, joissa tarvitaan joustavaa valvontarakennetta.

Käytännöllinen asennus voi sisältää hajautettu I/O kenttätasolla antureita ja mittalaitteita, S7-1500V ohjausta varten Industrial Edge -instanssin, Teolliset Industrial Edge -sovellukset paikallista käsittelyä varten Industrial Edge -instanssin ja WinCC OA operaattorien visualisointia varten Industrial Edge -instanssin. Keskitetty IT-infrastruktuuri voi sen jälkeen tukea tunnistetietojen hallintaa, ohjelmistovarastoja, varmuuskopiointia, järjestelmän valvontaa ja historiatietojen tallennusta.

Tukia teknologioille, kuten Microsoft Hyper-V ja Red Hat OpenShift auttaa myös yhdistämään teolliset työkuormat infrastruktuuriin, jota yrityksen TI-tiimit jo ymmärtävät. Silti vastuut on pidettävä selkeinä. Prosessien ohjausinsinöörit ymmärtävät prosessiriskit ja koneiden toimintaa, kun taas TI-asiantuntijat tuovat kokemusta virtualisoinnista, laskentaresursseista, käyttöoikeuksien hallinnasta ja kyberturvallisuudesta.

Sekurity on rakennettava arkkitehtuuriin alusta alkaen. Verkon segmentointi, rooliin perustuva käyttöoikeus , turvallinen viestintä, varmenteiden hallinta, päivitystoimenpiteet ja luotettavat varmuuskopiot ovat välttämättömiä. Virtualisointi parantaa joustavuutta, mutta teollisen saatavuuden ei saa koskaan käsittää tavallisena toimistotason TI-työkuormana.

03Joustavampi lähestymistapa laajentamiseen, päivityksiin ja elinkaaren hallintaan

Yksi selkeimmistä ohjelmallisesti määritellyn ohjauksen eduista on automaatiojärjestelmien tehokkaampi skaalautuvuus. Laitteistokeskisessä hankkeessa laajentaminen saattaa vaatia toisen PLC:n, koteloiden muutoksia, lisävirtalähteitä, uutta tietoliikennevarustusta ja suunniteltua sähkötyötä. Ohjelmallisesti määritellyn virtuaalisen PLC:n avulla lisäohjauskapasiteetti voidaan luoda uuden ohjelmallisen instanssin avulla, mikäli laskentaresurssit, verkon suorituskyky, lisenssit ja turvavaratoiminto on suunniteltu asianmukaisesti.

Tämä on arvokasta modulaarinen valmistus . Lääketeollisuuden prosessiyksiköitä, vedenkäsittelylaitteita, energianhallintajärjestelmiä, materiaalin käsittelyyn tarkoitettuja laitteita ja joustavia kokoonpanoasemia rakennetaan usein toistettavista toiminnallisista yksiköistä. Standardoituja virtuaalisia ohjainpohjia voidaan käyttää lyhentämään suunnitteluaikaa ja parantamaan yhtenäisyyttä, kun samankaltaisia yksiköitä otetaan käyttöön useilla tuotantolinjoilla tai tehtaissa.

Ohjelmistolla määritetty ohjaus muuttaa myös päivitysten hallintaa. Koska ohjaimen suoritusaika ei ole pysyvästi sidottu yhteen fyysiseen laitteeseen, ohjelmistoversiot ja laskentalaitteisto voivat noudattaa eri elinkaarisuunnitelmia. Teknisiä tiimejä voi valmistaa päivitetty ympäristö, testata sitä hallittujen olosuhteiden alla, dokumentoida muutoksen ja ottaa se käyttöön hyväksytyn huoltotauon aikana.

Varmuuskopiointi ja palautus voivat myös tulla systemaattisemmiksi. Hyväksytyt konfiguraatiot, ohjaimen ohjelmat ja virtuaaliset instanssit voidaan hallita keskitetysti, mikä antaa huoltotiimeille selkemmin kuvan siitä, mitä on asennettu kussakin paikassa. Jos laskentaplatformia on vaihdettava, validoitu ohjainympäristö voidaan palauttaa ilman, että koko sovellusta on rakennettava alusta alkaen.

Nämä edut eivät tee teollisuuden päivityksistä riskittömiä. Jokainen muutos vaatii edelleen yhteensopivuustarkistuksia, toiminnallisia testejä, kyberturvallisuusarviointeja ja määritellyn palautusmenettelyn.

04Yhteenveto

SIMATIC S7-1500V edustaa enemmän kuin pelkkää fyysistä ohjelmoitavaa logiikkakytkintä (PLC), joka on siirretty virtuaaliympäristöön. Se merkitsee laajempaa muutosta teollisten ohjausjärjestelmien suunnittelussa, laajentamisessa ja huollossa.

Työskentelemällä Siemens Industrial Edgen kanssa WinCC OA , sekä vakiintuneen TI-infrastruktuurin kanssa virtuaalinen PLC yhdistää automaatiologiikan paikalliseen tietojenkäsittelyyn, skaalautuvaan visualisointiin ja keskitettyyn järjestelmänhallintaan. Uutta ohjauskapasiteettia voidaan ottaa käyttöön joustavammin, ohjelmistopäivityksiä voidaan valmistella systemaattisemmin, ja elinkaariinformaatiota voidaan hallita läpinäkyvämmin.

Todennäköisin tulevaisuus on hybridiratkaisu. Fyysiset PLC:t tarjoavat edelleen luotettavaa konekohtaista ohjausta, kun taas virtuaaliset PLC:t lisäävät joustavuutta siellä, missä nopea käyttöönotto, standardoidut konfiguraatiot ja skaalautuva laskentateho ovat tärkeitä. Siemensin kanssa S7-1500V , Siemens yhdistää nämä kaksi maailmaa ja tarjoaa valmistajille käytännöllisen reitin kohti ohjelmistomääriteltyä automaatiota .

05Suositellut tuotteet