A fizikai PLC-kből a virtuális vezérlésig: A SIMATIC S7-1500V fejleszti a szoftveralapú automatizálást

SIMATIC S7-1500V Bevezetés

01A PLC-funkciók áthelyezése dedikált hardverről szoftverre

Egy hagyományos automatizációs rendszerben minden PLC egy teljes hardvercsomag. A processzora, memóriája, kommunikációs interfészei, működtető környezete és vezérlőprogramja szorosan összekapcsolódik. Ez az elrendezés előrejelezhető teljesítményt biztosít, de a vezérlési kapacitás növelése általában egy további vezérlőegységet, több szekrényteret, plusz vezetékezést és új pótalkatrész-tervezést igényel.

ASIMATIC S7-1500V megváltoztatja ezt a kapcsolatot úgy, hogy elkülöníti a PLC futásidejét a dedikált vezérlőeszközről. A vezérlőprogram egy virtuális szoftverpéldányként fut jóváhagyott számítási infrastruktúrán. Így a vezérlési kapacitás az alkalmazás igényei szerint szervezhető, nem marad véglegesen korlátozva egyedi hardveregységekkel.

Ez a modell különösen releváns azok számára a gyártóknak, akik rendszeresen bővítik a termelési moduljaikat, új termékvariánsokat vezetnek be vagy igazítják a felszereléseket a változó keresletre. Egy vállalat létrehozhat szabványosított virtuális vezérlőkonfigurációkat több hasonló termelési cella számára. Amikor további kapacitásra van szükség, a mérnökök egy másik, előzetesen jóváhagyott példányt telepíthetnek anélkül, hogy minden egyes alkalmazáshoz teljesen új vezérlőszekrényt kellene tervezniük.

A megszokottság továbbra is fontos az automatizálási csapatok számára. A virtuális vezérlő folytonosságot biztosít a szélesebb körű SIMATIC környezettel, így a mérnökök továbbra is használhatják a bevett PLC-programozási fogalmakat, diagnosztikai módszereket és automatizálási struktúrákat. Ez csökkenti a zavaró hatást, amely gyakran járja a nagyobb architekturális változásokat.

A virtuális vezérlés támogatja a fokozatos modernizációt is. A gyáraknak nem kell egyszerre lecserélniük meglévő vezérlőflottájukat. A fizikai S7 vezérlők továbbra is kezelhetik az időérzékeny gépeket, miközben virtuális PLC-k moduláris folyamat-egységek, segédrendszerek, kísérleti telepítések vagy rugalmas üzembe helyezést igénylő alkalmazások céljára vezetik be.

A vezérlő szoftveres áthelyezése nem szünteti meg a szigorú mérnöki eljárások szükségességét. A valós idejű teljesítmény továbbra is függ a processzor erőforrásaitól, a hálózattervezéstől, az I/O architektúrától, a ciklusidő-követelményektől és a rendszer viselkedésétől hibahelyzetben. Minden virtuális vezérlési alkalmazást megfelelően kell tervezni, tesztelni, üzembe helyezni és dokumentálni.

02Az Industrial Edge csatlakoztatása, WinCC OA , és a meglévő IT-infrastruktúra

Egy virtuális PLC akkor nyújtja a legnagyobb értéket, ha koordinált ipari szoftverkörnyezet részeként működik. Ebben az architektúrában Siemens Industrial Edge a vezérlési alkalmazásokat összeköti a helyi adatfeldolgozással, a vizualizációs rendszerekkel és a központi IT-erőforrásokkal.

AAz S7-1500V kezeli az automatizálási logikát, miközben Ipari Edge-alkalmazások a folyamatgyártási információkat a gép vagy folyamat közelében kezeli. A helyi végrehajtás lehetővé teszi a teljesítménymutatók kiszámítását, a rendellenes állapotok észlelését és a kiválasztott információk előkészítését az üzleti rendszerek számára anélkül, hogy minden nyers jelet távoli adatközpontba kellene küldeni.

WinCC Open Architecture , általánosan ismert mint WinCC OA , skálázható funkciókat biztosít SCADA-képességeket . Az ipari Edge és a virtuális PLC kombinációjával a vizualizációs és felügyeleti funkciók elhelyezhetők közelebb a virtualizált vezérlési munkaterhelésekhez. Ez hasznos elosztott gyárak, energiatermelő létesítmények, infrastruktúra-hálózatok és nagy méretű gyártóhelyek számára, amelyek rugalmas figyelési architektúrát igényelnek.

Egy gyakorlati telepítés például tartalmazhat elosztott I/O és műszereket a mezőszinten, egy Az S7-1500V példányt vezérlésre, Ipari Edge-alkalmazások helyi feldolgozáshoz és WinCC OA operátori vizualizációhoz. A központi IT-infrastruktúra ezután támogathatja az identitáskezelést, a szoftvertárolókat, a biztonsági mentéseket, a rendszerfigyelést és a történeti adattárolást.

Támogatás olyan technológiákhoz, mint Microsoft Hyper-V és Red Hat OpenShift ez segít összekötni az ipari munkaterheléseket a vállalati IT-csapatok által már jól ismert infrastruktúrával. Ennek ellenére a felelősségeknek egyértelműeknek kell maradniuk. A vezérlési mérnökök ismerik a folyamatok kockázatait és a gépek viselkedését, míg az IT-szakemberek tapasztalatot hoznak a virtualizációban, a számítási erőforrások kezelésében, a hozzáférés-kezelésben és a kiberbiztonságban.

Kibaszódási védelem a rendszerarchitektúrába már a kezdetektől be kell építeni. Hálózati szegmentálás, szerepkör-alapú hozzáférés biztonságos kommunikáció, tanúsítványkezelés, javítási eljárások és megbízható biztonsági mentések alapvető fontosságúak. A virtualizáció növeli a rugalmasságot, de az ipari rendelkezésre állást soha nem szabad egy átlagos irodai IT-munkaterhelésként kezelni.

03Rugalmasabb megközelítés a bővítéshez, frissítésekhez és életciklus-kezeléshez

A szoftveralapú vezérlés egyik legnyilvánvalóbb előnye az automatizációs rendszerek hatékonyabb méretezhetősége. Egy hardverközpontú projekt bővítése további PLC-t, burkolat-módosításokat, plusz tápegységeket, új kommunikációs hardvert és ütemezett villamosmérnöki munkát igényelhet. Egy virtuális PLC esetében azonban a vezérlési kapacitás kibővítése egyszerűen egy új szoftverpéldány létrehozásával érhető el – feltéve, hogy a számítási erőforrások, a hálózati teljesítmény, a licencelés és a redundancia megfelelően tervezve lettek.

Ez különösen értékes moduláris gyártás . A gyógyszeripari skidok, a víztisztító egységek, az energia-kezelési rendszerek, az anyagmozgató berendezések és a rugalmas összeszerelő állomások gyakran ismételhető funkcionális egységekből épülnek fel. Szabványos virtuális vezérlősablonok csökkenthetik a mérnöki munka időtartamát és javíthatják a konzisztenciát, amikor hasonló egységeket több gyártósoron vagy gyárban is telepítenek.

A szoftverrel meghatározott vezérlés megváltoztatja az frissítések kezelésének módját is. Mivel a vezérlő futásideje nem kötődik véglegesen egyetlen fizikai eszközhöz, a szoftververziók és a számítási hardver különböző életciklus-ütemterveket követhetnek. A mérnöki csapatok előkészíthetnek egy frissített környezetet, ellenőrizhetik azt kontrollált körülmények között, dokumentálhatják a változást, és bevezethetik azt egy jóváhagyott karbantartási ablakban.

Biztonsági mentés és helyreállítás szintén rendszerszerűbbé válhat. A jóváhagyott konfigurációk, a vezérlőprogramok és a virtuális példányok központilag kezelhetők, így a karbantartási csapatok világosabb képet kapnak arról, mi van telepítve minden egyes helyszínen. Ha egy számítási platformot ki kell cserélni, egy érvényesített vezérlőkörnyezet helyreállítható anélkül, hogy az egész alkalmazást újra kellene építeni.

Ezek az előnyök nem teszik kockázatmentessé az ipari frissítéseket. Minden változtatás továbbra is kompatibilitási ellenőrzést, funkcionális tesztelést, kiberbiztonsági értékelést és meghatározott helyreállítási eljárást igényel. A valódi életciklus-előny a bonyolultság jobb kezelése, ideértve az átláthatóbb verziókezelést, a szemléletesebb telepítést és a számos vezérlőhardver-változattól való kisebb függőséget.

04Összefoglalás

A SIMATIC S7-1500V többet jelent, mint egy fizikai PLC áthelyezése virtuális környezetbe. Ez egy szélesebb körű változást jelez az ipari irányítási rendszerek tervezésében, bővítésében és karbantartásában.

A Siemens Industrial Edge-vel együttműködve WinCC OA és a meglévő IT-infrastruktúrával összekapcsolva a virtuális PLC összeköti az automatizálási logikát a helyi adatfeldolgozással, skálázható vizualizációval és központosított rendszergazdálkodással. Az új vezérlési kapacitás rugalmasabban vezethető be, a szoftverfrissítések rendszerszerűbben készíthetők fel, és az életciklus-információk átláthatóbban kezelhetők.

A legvalósághűbb jövő hibrid. A fizikai PLC-k továbbra is megbízható gépszintű vezérlést biztosítanak, miközben virtuális PLC-k rugalmasságot adnak olyan területeken, ahol gyors telepítés, szabványos konfigurációk és skálázható számítási kapacitás áll elsődleges szempontban. A Az S7-1500V siemens-szel együtt a két világot összekapcsoljuk, és gyártók számára gyakorlati útvonalat kínálunk a szoftverdefiniált automatizáció felé .

05Ajánlott termékek