В продолжение темы применения цифровых двойников, которая была поднята в предыдущей публикации (ссылка в конце статьи). Рассмотрим одну из интересных возможностей использования цифровых двойников - виртуальный ввод в эксплуатацию.
Виртуальный ввод в эксплуатацию базируется на использовании цифровых двойников оборудования.
ВАЖНО! Без цифрового двойника оборудования виртуальный ввод в эксплуатацию не представляется возможным.
Цифровой двойник производственной машины
Цифровой двойник производственной машины - это комбинация из трех различных имитационных моделей.
- Модель автоматизации - логика программы PLC и визуализация
- Электрическая и динамическая модель - поведение компонентов и периферии
- Физическая и кинематическая модель - механические компоненты, движение, поток материала, контроль столкновений
Создание цифрового двойника - этап 1
Модель автоматизации с SIMATIC S7-PLCSIM Advanced
- Комплексное моделирование функций, включая обмен данными, блоки с защитой ноу-хау, безопасность и веб-сервер
- Открытые интерфейсы для обмена данными с настраиваемым совместным моделированием или тестовым программным обеспечением
- Поддержка множественных и распределенных экземпляров для моделирования нескольких контроллеров на одном ПК / в сети
- Виртуальное управление временем и синхронизация
Создание цифрового двойника – этап 2
Электрическая и динамическая модель с SIMIT
- Для моделирования распределенной периферии используется динамическая (поведенческая) модель, то есть ее объектами являются датчики и исполнительные устройства, характеристики процесса, температура и давление, гидравлика
- Поддержка совместного моделирования
- Функциональный макет / интерфейс функционального макета
- Прямое подключение к инструментам проектного моделирования (AMESIM, Matlab)
- В качестве альтернативы возможно тестирование на реальном оборудовании и подключение сторонних приложений к SIMIT Unit
Создание цифрового двойника – этап 3
Физическая и кинематическая модель с
NX Mechatronics Concept Designer.
- Создание механической модели с использованием CAD-данных
- Добавление физических и кинематических элементов к компонентам машины, такие как движение, поток материала, сила тяжести или столкновения
- Можно легко смоделировать и проверить различные варианты конструкции
- Опция: NX MCD Player предлагает экономичную возможность для запуска существующих моделей на нескольких рабочих станциях. Но для настройки симуляции потребуется полная лицензия NX MCD
Примеры цифровых двойников для виртуального ввода в эксплуатацию решения различных задач.
Буровая машина: NX MCD, SIMIT, PLCSIM ADVANCED
Производственная логистика: SCADA, Plant Simulation, PLCSIM Advanced
Оптимизация крановой системы разгрузки: Plant Simulation, PLCSIM Advanced
Виртуальный ввод в эксплуатацию
Где активно проявляются преимущества виртуального ввода в эксплуатацию?
- Разработка новых производственных машин и оборудования
- Дооснащение существующих машин новыми элементами
- Модернизацию и оптимизацию существующего оборудования и
Какие преимущества обеспечивает виртуальный ввод в эксплуатацию?
- Оптимизация функций контроллера и оборудования в виртуальной среде
- Сокращение сроков для ввода в эксплуатацию на предприятии заказчика
- Распараллеливание разработки и производства машины и автоматизации этой машины
- Чем раньше начинается оптимизация оборудования, тем выше экономия и меньше "детских болезней".
- Снижение затрат на ввод в эксплуатацию
- Безопасное и эффективное тестирование на основе цифрового двойника
- Снижение рисков для реального ввода в эксплуатацию
- Возможность для разработки и проверки альтернативных концепций управления
- Оценка модификаций машины, которая уже находится в процессе эксплуатации
Инвестиции и получаемые преимущества.
Инвестиции:
- Стоимость лицензии на ПО для виртуального ввода в эксплуатацию
- Затраты на обучение специалистов
- Виртуальная разработка прототипа и виртуальные испытания
- Параллельная работа\
- Быстрый выход на рынок
Долгосрочные преимущества:
- Экономия средств при разработке и модернизации оборудования
- Предпроизводственное и производственное обучение - операторы смогут ознакомиться с особенностями обслуживания машины до начала реальной работы на ней
- Быстрый и отлаженный запуск производства
- Эффективное устранение неисправностей обученными операторами
- Предотвращение ошибок эксплуатации
- Сокращение времени простоя
Возможности обучения на цифровом двойнике оборудования
Объем обучения для оператора станка
- HMI симуляция идентичная оборудованию.
- Изучение работы оборудования
- Отработка критических сценариев (устранение ошибок / сбоев)
Владельцы оборудования могут моделировать не только отдельную машину, но и все производство. С этой целью объем обучения можно расширить с помощью систем SCADA (WinCC) для моделирования работы всей установки/производства.
С чего можно начать изучение виртуального ввода в эксплуатацию
Начало работы с SIMATIC MachineSimulator
Примеры использования
- Создание HIL и SILимитационных моделей для виртуального ввода в эксплуатацию
- Моделирование машины в NX MCD
- Объединение NX MCD, SHM, SIMIT UNIT и SIMATIC S7-PLCSIM Advanced в SIMIT
- Имитационная модель для устройств PROFIdrive
Техническое описание
- Введение в виртуальный ввод в эксплуатацию
- SIL моделирование с NX MCD, SIMIT и SIMATIC S7-PLCSIM Advanced
- HIL моделирование с NX MCD, SIMIT UNIT и SIMOTION / SIMATIC
- Представление связей и взаимодействий между программами
Ссылка на скачивание:
SIMATIC Machine Simulator – виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию - Советы по началу работы
Библиотека элементов управления в SIMIT
Примеры использования
- Переоборудование пульта управления машиной
- Обучение операторов с использование цифрового двойника
- Открытая библиотека с возможностью индивидуальной адаптации
Техническое описание
Элементы управления SIMIT, разработанные с помощью редактора типов компонентов (CTE)
- Настраиваемая кнопка с подсветкой (NO - NC, цвет, предустановка)
- Кнопка аварийного выключения
- Настраиваемый поворотный переключатель (количество позиций, цвет, предустановка)
- Индикаторы и сигнальные колонны
- Кодовый переключатель
Ссылка на скачивание:
Библиотека SIMATIC и пример проекта
Виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию
Проектирование привода с NX MCD
Примеры использования
- Использование NX MCD в комбинации с SIZER для проектирования приводов
- Использование примера проекта как отправной точки
Техническое описание
- Передача CAMпрофилей между SIMOTION SCOUT и
NX MCD - Конфигурирование криволинейных контуров в NX MCD
- Пользовательская фрикционная модельв NX MCD
- Экспорт диаграмм нагрузки из NX MCD в SIZER
Ссылка на скачивание:
NX MCD модель, TIA Portal проект и SIZER проекты
Виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию
Отраслевые решения: Интеллектуальная лента
Примеры использования
- Анализ мехатронной концепции (например, проверка треков, транспортеров и продукции на столкновение)
- Тестирование последовательностей и режимов работы
- Тестирование с разными скоростями на входе и выходе
- Моделирование различных способов упаковки, например последовательной упаковки или упаковки по образцу
- Валидация движения к референтной точке (реферирования)
Техническое описание
- Цифровой двойник многоленточной системы для упаковочных машин с NX MCD, SIMIT и PLCSIM Advanced
- Моделирование PROFIdrive для подающих осей в SIMIT
- Моделирование пульта управления в SIMIT
- Моделирование перемещений продукта и столкновений в NX MCD
- Подающий и разгрузочный транспортеры - моделирование и контроль из SIMIT
Ссылка на скачивание:
NX MCD, SIMIT модели и пример проекта TIA
Виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию
Отраслевые решения: Позиционирование цилиндров
Примеры использования
- Анализ мехатронной концепции (например, проверка валков на столкновение)
- Тестирование последовательностей и режимов работы для позиционирования цилиндров
- Валидация рассчитанной геометрии
- Моделирование движение к референтной точке на жестком концевом ограничителе
- Тестирование точной установки и обнаружения столкновений
Техническое описание
- Цифровой двойник для установки флексографической печати с NX MCD, SIMIT и PLCSIM Advanced
- Моделирование PROFIdrive для осей позиционирования цилиндров в SIMIT
- Упрощенная симуляция контактной печати в SIMIT
- Удаление и вставки всех печатных и растровых валиков при моделировании(напр.,для реферирования) в NX MCD
- Гибкая механическая конструкция: изменяемая геометрия печатной секции
Ссылка на скачивание:
NX MCD, SIMIT модели и пример проекта TIA
Виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию
Отраслевые решения: автоматизация с помощью библиотеки SIMAPRESS стандартного пресса с маховиком
Примеры использования
- Тестирование последовательностей и режимов работы приложения Simapress и библиотеки безопасности пресса
- Тестирование функций безопасности машины
- Обучение персонала с использованием модели
- Валидация систем защиты, производительности и траектории перемещения для пресс-форм
Техническое описание
- Цифровой двойник механического пресса с маховиком с NX MCD, SIMIT и PLCSIM Advanced
- Моделирование PROFIdrive для приводной оси в SIMIT
- Упрощенная симуляция мощности пресса в SIMIT
- Полная реализация панели оператора в SIMIT
- Реализация аварийныхсценариев, напр., несколько листов в прессе
- Симуляция сигналов безопасности в SIMIT и MCD
Ссылка на скачивание:
Информация и программном пакете для автоматизации обычного пресса с маховиком
Полезные ссылки
Применение цифрового двойника на примере производства напитков.
При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG и видео канала Automation is my profession.
<-
