Adventory
847 subscribers

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

327 full reads
Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

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

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

Цифровой двойник производственной машины - это комбинация из трех различных имитационных моделей.

  1. Модель автоматизации - логика программы PLC и визуализация
  2. Электрическая и динамическая модель - поведение компонентов и периферии
  3. Физическая и кинематическая модель - механические компоненты, движение, поток материала, контроль столкновений

Создание цифрового двойника - этап 1

Модель автоматизации с SIMATIC S7-PLCSIM Advanced

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами
  • 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

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами
  • 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.

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами
  • 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

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

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

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

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

Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами

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.

<-