Od fyzických PLC k virtuálnemu riadeniu: SIMATIC S7-1500V posúva softvérovo definovanú automatizáciu

SIMATIC S7-1500V Úvod

01Presun funkcií PLC z vyhradeného hardvéru do softvéru

V tradičnom systéme automatizácie je každý PLC úplný hardvérový balík. Jeho procesor, pamäť, rozhrania komunikácie, operačné prostredie a riadiaci program sú úzko prepojené. Toto usporiadanie zabezpečuje predvídateľný výkon, avšak zvyšovanie riadiacej kapacity zvyčajne vyžaduje ďalší riadiaci zariadenie, viac miesta v rozvádzači, dodatočné zapojenie a nové plánovanie náhradných dielov.

Trh SIMATIC S7-1500V mení tento vzťah oddelením behového prostredia PLC od vyhradeného riadiaceho zariadenia. Riadiaci program sa spúšťa ako virtuálna softvérová inštancia na schválenej výpočtovej infraštruktúre. Riadiaca kapacita sa teda môže organizovať podľa potrieb aplikácie namiesto toho, aby bola trvalo obmedzená jednotlivými hardvérovými jednotkami.

Tento model je obzvlášť relevantný pre výrobcov, ktorí pravidelne pridávajú výrobné moduly, zavádzajú nové varianty výrobkov alebo prispôsobujú vybavenie meniacim sa požiadavkám. Spoločnosť môže vytvoriť štandardizované virtuálne konfigurácie riadiacich jednotiek pre niekoľko podobných výrobných buniek. Keď je potrebná väčšia kapacita, inžinieri môžu nasadiť ďalší schválený inštanciu bez nutnosti navrhovať úplne novú riadiacu skriňu pre každú aplikáciu.

Znalosť zostáva dôležitá aj pre tímy zaoberajúce sa automatizáciou. Virtuálna riadiaca jednotka zachováva kontinuitu s celkovým prostredím SIMATIC, takže inžinieri môžu naďalej používať osvedčené koncepty programovania PLC, metódy diagnostiky a automatizačné štruktúry. To zníži narušenie, ktoré často sprevádza významnú architektonickú zmenu.

Virtuálna kontrola tiež podporuje postupnú modernizáciu. Výrobné závody nemusia nahradiť svoju existujúcu flotilu riadiacich jednotiek v rámci jediného projektu. Fyzické riadiace jednotky S7 môžu naďalej spravovať stroje s kritickými časovými požiadavkami, zatiaľ čo virtuálne PLC sa zavádzajú pre modulárne procesné jednotky, pomocné systémy, pilotné inštalácie alebo aplikácie, ktoré vyžadujú flexibilné nasadenie.

Presun riadiaceho zariadenia do softvéru neodstraňuje potrebu disciplinovanej inžinierskej práce. Reálny časový výkon stále závisí od výpočtových prostriedkov procesora, návrhu siete, architektúry vstupov/výstupov, požiadaviek na cyklický čas a správania systému počas poruchy. Každá virtuálna riadiaca aplikácia musí byť správne navrhnutá, otestovaná, uvedená do prevádzky a zdokumentovaná.

02Pripojenie Industrial Edge, WinCC OA , a existujúcej IT infraštruktúry

Virtuálny PLC poskytuje najväčšiu hodnotu, keď funguje ako súčasť koordinovaného priemyselného softvérového prostredia. V tejto architektúre Siemens Industrial Edge prepojuje riadiace aplikácie s lokálnym spracovaním dát, vizualizačnými systémami a centrálnymi IT zdrojmi.

Trh S7-1500V spravuje automatizačnú logiku, zatiaľ čo Aplikácie priemyselného okraja spracováva informácie o výrobe priamo pri stroji alebo procese. Lokálne spracovanie umožňuje vypočítať ukazovatele výkonnosti, zistiť nezvyčajné stavy a pripraviť vybrané informácie pre podnikové systémy bez odosielania každého surového signálu do vzdialeného dátového centra.

WinCC Open Architecture , bežne známy ako WinCC OA , pridáva škálovateľné Funkcie SCADA . V kombinácii s priemyselným okrajom a virtuálnym PLC môže umiestniť vizualizačné a dozorné funkcie bližšie k virtualizovaným úlohám riadenia. Toto je užitočné pre rozptýlené výrobné závody, energetické zariadenia, infraštruktúrne siete a veľké výrobné priestory, ktoré potrebujú flexibilnú architektúru monitorovania.

Praktická inštalácia môže zahŕňať distribuované I/O a prístroje na úrovni poľa, inštanciu S7-1500V pre riadenie, Aplikácie priemyselného okraja pre lokálne spracovanie a WinCC OA pre vizualizáciu operátora. Centrálna IT infraštruktúra potom môže poskytovať správu identít, softvérové repozitáre, zálohy, monitorovanie systémov a úložisko historických dát.

Podpora technológií, ako napríklad Microsoft Hyper-V a Red Hat OpenShift tiež pomáha prepojiť priemyselné úlohy s infraštruktúrou, ktorú už korporátne IT tímy dobre poznajú. Napriek tomu musia zostať jasne definované zodpovednosti. Inžinieri pre riadenie procesov rozumejú rizikám procesov a správaniu sa strojov, zatiaľ čo špecialisti z oblasti IT prispievajú skúsenosťami v oblasti virtualizácie, výpočtových prostriedkov, správy prístupu a kybernetickej bezpečnosti.

Kiberbezpečnosť musí byť od začiatku zabudovaná do architektúry. Segmentácia siete, prístup na základe rolí , zabezpečená komunikácia, správa certifikátov, postupy aktualizácií a spoľahlivé zálohovanie sú nevyhnutné. Virtualizácia zvyšuje flexibilitu, avšak priemyselná dostupnosť sa nikdy nesmie považovať za bežnú kancelársku IT úlohu.

03Flexibilnejší prístup k rozširovaniu, aktualizáciám a správe životného cyklu

Jednou z najjasnejších výhod riadenia definovaného softvérom je schopnosť efektívnejšie škálovať systémy automatizácie. V projekte zameranom na hardvér môže rozšírenie vyžadovať ďalší PLC, úpravy ochranného puzdra, dodatočné napájacie zdroje, nový komunikačný hardvér a plánované elektrické práce. virtuálny PLC dodatočná kapacita riadenia sa môže vytvoriť prostredníctvom novej softvérovej inštancie za predpokladu, že boli správne naplánované výpočtové prostriedky, výkon siete, licencovanie a redundancia.

Toto je užitočné pre modulárnu výrobu farmaceutické moduly, jednotky na úpravu vody, systémy riadenia energie, vybavenie na manipuláciu s materiálom a flexibilné montážne stanice sa často skladajú z opakovateľných funkčných jednotiek. Štandardizované šablóny virtuálnych regulátorov môžu skrátiť inžiniersky čas a zlepšiť konzistenciu pri nasadení podobných jednotiek na niekoľkých výrobných linkách alebo v rôznych továrňach.

Softvérovo definované riadenie zmení tiež spôsob správy aktualizácií. Keďže behové prostredie ovládača nie je trvalo viazané na jedno fyzické zariadenie, softvérové verzie a výpočtový hardvér môžu mať odlišné životné cykly. Inžinierske tímy môžu pripraviť aktualizované prostredie, otestovať ho za kontrolovaných podmienok, zdokumentovať zmenu a zaviesť ju počas schváleného údržbového okna.

Zálohovanie a obnova môžu byť tiež systematickejšie. Schválené konfigurácie, programy ovládačov a virtuálne inštancie sa dajú spravovať centrálnym spôsobom, čím sa údržbovým tímom poskytuje jasnejší prehľad o tom, čo je nainštalované na každom mieste. Ak sa musí nahradiť výpočtová platforma, overené prostredie ovládača sa dá obnoviť bez nutnosti znovu zostaviť celú aplikáciu od začiatku.

Tieto výhody neznamenajú, že priemyselné modernizácie sú bez rizika. Každá zmena stále vyžaduje kontrolu kompatibility, funkčné testovanie, posúdenie kybernetickej bezpečnosti a definovaný postup obnovy. Skutočnou výhodou životného cyklu je lepšia kontrola nad zložitosťou, vrátane jasnejšej správy verzií, prehľadnejšieho nasadenia a menšej závislosti od množstva variantov hardvéru riadiacich jednotiek.

04Záver

SIMATIC S7-1500V predstavuje viac než fyzický PLC presunutý do virtuálneho prostredia. Signalizuje širší posun v spôsobe návrhu, rozširovania a údržby priemyselných riadiacich systémov.

Prácou so Siemens Industrial Edge, WinCC OA , a už zavedenou IT infraštruktúrou sa virtuálny PLC prepojuje s automatizačnou logikou, lokálnym spracovaním dát, škálovateľnou vizualizáciou a centrálne spravovaným systémom. Nové riadiace kapacity možno zaviesť flexibilnejšie, softvérové aktualizácie možno pripraviť systematickejšie a informácie o životnom cykle možno spravovať s väčšou transparentnosťou.

Najrealisticšia budúcnosť je hybridná. Fyzické PLC naďalej poskytnú spoľahlivé ovládanie na úrovni strojov, zatiaľ čo virtuálne PLC pridávajú flexibilitu tam, kde majú prednosť rýchla implementácia, štandardizované konfigurácie a škálovateľné výpočtové výkony. S S7-1500V , spoločnosť Siemens spája tieto dva svety a poskytuje výrobným podnikom praktickú cestu k softvérovo definovanej automatizácii .

05Odporúčané výrobky