De la PLC-uri fizice la control virtual: SIMATIC S7-1500V îmbunătățește automatizarea definită prin software

SIMATIC S7-1500V Introducere

01Mutarea funcțiilor PLC de pe echipamente hardware dedicate pe software

Într-un sistem tradițional de automatizare, fiecare PLC este un pachet complet de hardware. Procesorul său, memoria, interfețele de comunicație, mediul de operare și programul de comandă sunt strâns legate între ele. Această configurație asigură o performanță previzibilă, dar creșterea capacității de comandă necesită, de obicei, un alt controller, mai mult spațiu în tabloul electric, cabluri suplimentare și planificarea unor piese de schimb noi.

Piața SIMATIC S7-1500V modifică această relație, separând runtime-ul PLC de un dispozitiv controller dedicat. Programul de comandă funcționează ca o instanță virtuală de software pe o infrastructură de calcul omologată. Capacitatea de comandă poate fi astfel organizată în jurul nevoilor unei aplicații, în loc să rămână permanent limitată de unitățile individuale de hardware.

Acest model este deosebit de relevant pentru producători care adaugă în mod regulat module de producție, introduc variante noi de produse sau adaptează echipamentele la cerințele în continuă schimbare. O companie ar putea crea configurații standardizate de controlere virtuale pentru mai multe celule de producție similare. Atunci când este necesară o capacitate suplimentară, inginerii pot implementa o altă instanță aprobată, fără a trebui să proiecteze un nou armatură de comandă complet nouă pentru fiecare aplicație.

Familiaritatea rămâne esențială pentru echipele de automatizare. Controlerul virtual păstrează continuitatea cu mediul mai larg SIMATIC, astfel încât inginerii pot continua să utilizeze concepte stabilite de programare PLC, metode de diagnostic și structuri de automatizare. Acest lucru reduce perturbările care însoțesc adesea o schimbare majoră de arhitectură.

Controlul virtual sprijină, de asemenea, modernizarea treptată. Instalațiile nu trebuie să înlocuiască întreaga flotă de controlere existente într-un singur proiect. Controlerele fizice S7 pot continua să gestioneze mașinile critice din punct de vedere temporal, în timp ce pLC-urile virtuale sunt introduse pentru unități de proces modulare, sisteme auxiliare, instalații pilot sau aplicații care necesită o implementare flexibilă.

Mutarea unui controller în software nu elimină nevoia de inginerie riguroasă. Performanța în timp real depinde în continuare de resursele procesorului, de proiectarea rețelei, de arhitectura I/O, de cerințele privind timpul de ciclu și de comportamentul sistemului în cazul unei defecțiuni. Fiecare aplicație de control virtual trebuie proiectată, testată, pusă în funcțiune și documentată corespunzător.

02Conectarea Industrial Edge, WinCC OA , și a infrastructurii IT existente

Un PLC virtual oferă cea mai mare valoare atunci când funcționează ca parte a unui mediu coordonat de software industrial. În această arhitectură, Siemens Industrial Edge conectează aplicațiile de control cu prelucrarea locală a datelor, sistemele de vizualizare și resursele centrale IT.

Piața S7-1500V gestionează logica de automatizare, în timp ce Aplicații Industrial Edge informații privind producția proceselor în apropierea mașinii sau a procesului. Executarea locală permite calcularea indicatorilor de performanță, detectarea condițiilor anormale și pregătirea unor informații selectate pentru sistemele enterprise, fără a trimite fiecare semnal brut către un centru de date îndepărtat.

WinCC Open Architecture , cunoscută în mod obișnuit ca WinCC OA , adaugă funcționalități SCADA scalabile Capabilități SCADA . În combinație cu Industrial Edge și PLC-ul virtual, poate plasa funcțiile de vizualizare și supraveghere mai aproape de sarcinile de control virtualizate. Aceasta este utilă pentru uzine distribuite, instalații energetice, rețele de infrastructură și mari situri de producție care necesită o arhitectură flexibilă de monitorizare.

O instalare practică ar putea include i/O distribuit și instrumente la nivelul câmpului, o S7-1500V instanță pentru control, Aplicații Industrial Edge pentru procesare locală și WinCC OA pentru vizualizarea operatorului. Infrastructura centrală IT poate apoi asigura gestionarea identității, depozitele de software, copiile de siguranță, monitorizarea sistemului și stocarea datelor istorice.

Suport pentru tehnologii precum Microsoft Hyper-V și Red Hat OpenShift ajută, de asemenea, la conectarea sarcinilor industriale cu infrastructura deja cunoscută echipelor IT corporative. Totuși, responsabilitățile trebuie să rămână clare. Inginerii de control înțeleg riscul procesual și comportamentul mașinilor, în timp ce specialiștii IT aduc experiență în domeniul virtualizării, al resurselor de calcul, al gestionării accesului și al securității cibernetice.

Cibersecuritate trebuie integrate în arhitectură încă de la început. Segmentarea rețelei, accesul bazat pe roluri , comunicarea securizată, gestionarea certificatelor, procedurile de actualizare și copiile de rezervă fiabile sunt esențiale. Virtualizarea îmbunătățește flexibilitatea, dar disponibilitatea industrială nu trebuie niciodată tratată ca o sarcină obișnuită de IT de birou.

03O abordare mai flexibilă a extinderii, actualizărilor și gestionării ciclului de viață

Unul dintre cele mai evidente avantaje ale controlului definit prin software este capacitatea de a scala sistemele de automatizare în mod mai eficient. Într-un proiect centrat pe echipamente, extinderea poate necesita un alt PLC, modificări ale carcaselor, surse suplimentare de alimentare, echipamente noi de comunicație și lucrări electrice programate. Cu un pLC virtual , capacitatea suplimentară de control poate fi creată printr-o nouă instanță software, cu condiția ca resursele de calcul, performanța rețelei, licențierea și redundanța să fi fost planificate corespunzător.

Aceasta este valoroasă pentru producția modulară . Instalațiile farmaceutice, unitățile de tratare a apei, sistemele de gestionare a energiei, echipamentele de manipulare a materialelor și stațiile flexibile de asamblare sunt adesea construite din unități funcționale repetitive. Șabloanele standardizate de controlere virtuale pot reduce timpul de inginerie și pot îmbunătăți consistența atunci când unități similare sunt implementate pe mai multe linii sau în mai multe fabrici.

Controlul definit de software modifică, de asemenea, modul în care sunt gestionate actualizările. Deoarece runtime-ul controllerului nu este legat în mod permanent de un singur echipament fizic, versiunile de software și hardware-ul de calcul pot urma cronograme diferite de ciclu de viață. Echipele de inginerie pot pregăti un mediu actualizat, îl pot testa în condiții controlate, pot documenta modificarea și îl pot introduce într-o fereastră de întreținere aprobată.

Backup-ul și recuperarea pot deveni, de asemenea, mai sistematice. Configurările aprobate, programele controllerului și instanțele virtuale pot fi gestionate centralizat, oferind echipelor de întreținere o imagine mai clară a ceea ce este instalat în fiecare locație. Dacă trebuie înlocuit un platformă de calcul, un mediu controller validat poate fi restaurat fără a trebui reconstruit întreaga aplicație de la zero.

Aceste avantaje nu elimină riscurile asociate modernizărilor industriale. Orice modificare necesită încă verificări de compatibilitate, teste funcționale, evaluări de securitate cibernetică și o procedură de recuperare definită. Beneficiul real pe întreaga durată de viață constă într-un control mai bun al complexității, inclusiv o gestionare mai clară a versiunilor, o implementare mai transparentă și o dependență redusă de numeroase variante hardware ale controlerelor.

04Concluzie

SIMATIC S7-1500V reprezintă mult mai mult decât un PLC fizic transferat într-un mediu virtual. El semnalează o schimbare mai amplă în modul în care pot fi proiectate, extinse și întreținute sistemele industriale de comandă.

Prin colaborarea cu Siemens Industrial Edge, WinCC OA , și infrastructura IT stabilită, PLC-ul virtual conectează logica de automatizare cu prelucrarea locală a datelor, vizualizarea scalabilă și gestionarea centralizată a sistemului. Noua capacitate de comandă poate fi introdusă mai flexibil, actualizările software pot fi pregătite mai sistematic, iar informațiile privind ciclul de viață pot fi gestionate cu o transparență sporită.

Cel mai realist viitor este hibrid. PLC-urile fizice vor continua să ofere un control fiabil la nivelul mașinilor, în timp ce pLC-urile virtuale adaugă flexibilitate acolo unde implementarea rapidă, configurațiile standardizate și calculul scalabil sunt priorități. Cu S7-1500V , Siemens unește aceste două lumi și oferă producătorilor o cale practică către automatizarea definită prin software .

05Produse recomandate