Nuo fizinės PLC į programinės įrangos valdymą: SIMATIC S7-1500V skatina programinės apibrėžtos automatizacijos plėtrą

SIMATIC S7-1500V Įvadas

01Perkeliant PLC funkcijas iš specializuotos įrangos į programinę įrangą

Tradicinėje automatizavimo sistemoje kiekvienas PLC yra visiškai užbaigtas „hardware“ komplektas. Jo procesorius, atmintis, ryšio sąsajos, veikimo aplinka ir valdymo programa glaudžiai susiję. Tokia konfigūracija užtikrina numatomą našumą, tačiau valdymo galios padidinimui dažniausiai reikia dar vieno valdiklio, daugiau spintos vietos, papildomų laidų bei naujos atsarginių dalių planavimo.

The SIMATIC S7-1500V keičia šią sąsają, atskirdama PLC vykdymo aplinką nuo specializuoto valdiklio įrenginio. Valdymo programa veikia kaip virtuali programinės įrangos egzempliorius patvirtintoje skaičiavimo infrastruktūroje. Taigi valdymo galia gali būti organizuojama remiantis konkrečios programinės įrangos poreikiais, o ne likti nuolat ribota atskirais „hardware“ vienetais.

Šis modelis ypač aktualus gamintojams, kurie reguliariai prideda gamybos modulius, įveda naujų produktų variantų arba pritaiko įrangą kintančiam paklausos poreikiui. Įmonė gali sukurti standartizuotas virtualių valdiklių konfigūracijas kelioms panašioms gamybos ląstelėms. Kai reikia daugiau galios, inžinieriai gali paleisti kitą patvirtintą egzempliorių be būtinybės kurti visiškai naują valdymo skydelį kiekvienam taikymui.

Automatizacijos komandoms vis dar svarbu pažintis su sistemomis. Virtualus valdiklis išlaiko vientisumą su platesniu SIMATIC aplinkos kontekstu, todėl inžinieriai gali toliau naudoti įprastus PLC programavimo principus, diagnostikos metodus ir automatizacijos struktūras. Tai sumažina sutrikimus, kurie dažnai lydi didelius architektūrinius pokyčius.

Virtualus valdymas taip pat palaiko palaipsniui vykstančią modernizaciją. Įmonėms nereikia vienu metu keisti visos esamos valdiklių parko įrangos. Fiziniai S7 valdikliai gali toliau valdyti laiko kritines mašinas, o virtualūs PLC įvedami modulinėms procesų vienetams, pagalbiniams sistemoms, bandymo įrenginiams ar taikymams, kuriems reikia lankstaus diegimo.

Valdiklio perkėlimas į programinę įrangą neatima reikalavimų disciplininiam inžinerijos darbui. Realiojo laiko našumas vis dar priklauso nuo procesoriaus išteklių, tinklo projektavimo, įvesties/išvesties architektūros, ciklo trukmės reikalavimų ir sistemos elgsenos gedimo metu. Kiekvieną virtualiąją valdymo programinę įrangą būtina tinkamai suprojektuoti, išbandyti, paleisti ir dokumentuoti.

02Prisijungiant prie Industrial Edge, WinCC OA , ir esamos IT infrastruktūros

Virtualusis PLC teikia didžiausią vertę, veikdamas kaip suderintos pramoninės programinės įrangos aplinkos dalis. Šioje architektūroje Siemens Industrial Edge valdymo programinė įranga susieja vietinį duomenų apdorojimą, vaizdavimo sistemas ir centrinės IT išteklius.

The S7-1500V valdo automatizavimo logiką, tuo tarpu Pramoniniai Industrial Edge taikymai apdoroja gamybos procesų informaciją arti įrenginio ar proceso. Vietinis vykdymas leidžia apskaičiuoti našumo rodiklius, aptikti netipines sąlygas ir paruošti pasirinktą informaciją įmonės sistemoms be kiekvieno neapdoroto signalo siuntimo į nuotolinį duomenų centrą.

WinCC Open Architecture , dažniausiai žinomas kaip WinCC OA , prideda mastomųjų galimybių SCADA funkcijų . Kartu su Industrial Edge ir virtualiu PLC jis gali vizualizavimo bei priežiūros funkcijas perkelti arčiau virtualizuotų valdymo apkrovų. Tai ypač naudinga išsibarsčiusioms gamybos įmonėms, energijos objektams, infrastruktūros tinklams ir didelėms gamybos vietovėms, kurios reikalauja lankstios stebėjimo architektūros.

Praktiškas diegimas gali apimti išsklaidytos įvesties/išvesties sistemos lauko lygyje esančius jutiklius ir prietaisus, S7-1500V valdymo tikslais skirtą Industrial Edge egzempliorių, Pramoniniai Industrial Edge taikymai vietiniam apdorojimui skirtą Industrial Edge egzempliorių ir WinCC OA operatoriams skirtą vizualizavimo Industrial Edge egzempliorių. Centrinė IT infrastruktūra tada gali palaikyti tapatybės valdymą, programinės įrangos saugyklas, atsarginius kopijavimus, sistemos stebėjimą ir istorinių duomenų saugojimą.

Palaikymas technologijų, tokių kaip Microsoft Hyper-V ir Red Hat OpenShift taip pat padeda sujungti pramoninius darbo našumus su infrastruktūra, kurią jau supranta įmonės IT komandos. Net ir taip atsakomybės turi likti aiškios. Valdymo inžinieriai supranta procesų riziką ir įrenginių veikimą, o IT specialistai prisideda savo patirtimi virtualizacijoje, skaičiavimo ištekliuose, prieigos valdyme ir kibernetinėje saugumoje.

Kibernetinė sauga turi būti įdiegti architektūroje nuo pat pradžių. Tinklo segmentacija, paremta vaidmenimis prieiga , saugi ryšio organizacija, sertifikatų valdymas, atnaujinimų diegimo procedūros ir patikimi atsarginiai kopijavimai yra būtini. Virtualizacija padidina lankstumą, tačiau pramoninės prieinamumo reikalavimai niekada neturėtų būti traktuojami kaip įprasti biuro IT darbo našumai.

03Lankstesnis plėtros, naujinimų ir gyvavimo ciklo valdymo požiūris

Vienas aiškiausių programinės įrangos apibrėžtos valdymo privalumų yra galimybė efektyviau mastuoti automatizavimo sistemas. Įrangos centruotame projekte plėtra gali reikšti dar vieno PLC, korpuso modifikacijų, papildomų maitinimo šaltinių, naujos ryšių įrangos ir suplanuotų elektros darbų reikmę. Naudojant virtualų PLC , papildoma valdymo galia gali būti sukurta nauja programinės įrangos instancija, jei tinkamai suplanuotos skaičiavimo galios, tinklo našumas, licencijavimas ir atsarginė sistema.

Tai ypač naudinga modulinė gamyba . Farmaciniai agregatai, vandens valymo įrenginiai, energijos valdymo sistemos, medžiagų pervežimo įranga ir lankstios surinkimo stotys dažnai sudaryti iš pakartojamų funkcinių vienetų. Standartiniai virtualių valdiklių šablonai gali sutrumpinti inžinerinio darbo laiką ir pagerinti nuoseklumą, kai panašūs vienetai diegiami keliuose gamybos linijose arba gamyklose.

Programinėmis priemonėmis apibrėžiamas valdymas taip pat keičia programinės įrangos naujinimų tvarkymo būdą. Kadangi valdiklio vykdymo aplinka nėra nuolat susieta su vienu fizinio įrenginio, programinės įrangos versijos ir skaičiavimo įranga gali turėti skirtingus gyvavimo ciklus. Inžinerijos komandos gali paruošti atnaujintą aplinką, išbandyti ją kontroliuojamomis sąlygomis, dokumentuoti pakeitimą ir įdiegti jį per patvirtintą techninės priežiūros langą.

Atsarginė kopija ir atkūrimas taip pat gali tapti sistemingesni. Patvirtintos konfigūracijos, valdiklio programos ir virtualios instancijos gali būti tvarkomos centrinėje vietoje, todėl techninės priežiūros komandoms tampa aiškesnė kiekvienoje vietoje įdiegta įranga. Jei reikia pakeisti skaičiavimo platformą, galima atkurti patvirtintą valdiklio aplinką be būtinybės visiškai perkurti visos programinės įrangos nuo pradžių.

Šie privalumai neapima pramoninių atnaujinimų be rizikos. Kiekvienas pokytis vis tiek reikalauja suderinamumo patikrinimų, funkcionalinio testavimo, kibernetinės saugos įvertinimo ir apibrėžtos atkūrimo procedūros. Tikrasis gyvavimo ciklo privalumas – geresnis sudėtingumo kontrolės lygis, įskaitant aiškesnę versijų valdymą, skaidresnį diegimą ir mažesnę priklausomybę nuo daugybės valdiklių aparatinės įrangos variantų.

04Išvada

SIMATIC S7-1500V reiškia daugiau nei fizinio PLC perkėlimą į virtualią aplinką. Tai signalizuoja platesnį pramoninių valdymo sistemų projektavimo, plėtros ir priežiūros būdo pokytį.

Dirbdami su Siemens Industrial Edge, WinCC OA , taip pat su įprasta IT infrastruktūra, virtualusis PLC sujungia automatizavimo logiką su vietine duomenų apdorojimu, mastuojama vaizdine informacija ir centrinės sistemos valdymu. Naujos valdymo galios gali būti įdiegtos lankstesniu būdu, programinės įrangos naujinimai gali būti ruošiami sistematiškesniu būdu, o gyvavimo ciklo informacija gali būti valdoma su didesne skaidrumo laipsniu.

Realistiškiausia ateitis – hibridinė. Fiziniai PLC įrenginiai toliau užtikrins patikimą mašinų lygio valdymą, o virtualūs PLC pridės lankstumo ten, kur svarbūs greitas diegimas, standartinės konfigūracijos ir mastelio keitimo galimybės kompiuterizuotuose sprendimuose. Su S7-1500V , Siemens sujungia šiuos du pasaulius ir tiekia gamintojams praktinį kelią link programinės įrangos apibrėžtos automatizacijos .

05Rekomenduoti produktai