Vận hành ảo với giải pháp phần mềm Siemens Tecnomatix Plant Simulation

1. Tổng quan về vận hành ảo
Vận hành ảo cho phép xác minh đầy đủ hệ thống sản xuất bằng cách thực hiện mô phỏng liên quan đến nhà máy ảo và bộ điều khiển thực, yêu cầu mô hình nhà máy ảo được mô tả đầy đủ ở cấp độ cảm biến và thiết bị truyền động.

Hình 1. Các cấp độ mô phỏng, vận hành ảo

2. Vận hành ảo với giải pháp phần mềm Tecnomatix Plant Simulation
        Tecnomatix là danh mục các giải pháp sản xuất của Siemens bao gồm các phần mềm liên quan đến nhiều lĩnh vực khác nhau như Quản lý, Lập kế hoạch sản xuất, Chế tạo sản xuất và Mô phỏng sản xuất, ... Phần mềm mô phỏng Tecnomatix Plant Simulation cung cấp nhiều thông tin, công cụ phân tích cho phép đánh giá các tình huống trong quá trình sản xuất giúp các kỹ sư ra quyết định nhanh chóng, tin cậy ở giai đoạn đầu của kế hoạch mà ít phải trên dựa kinh nghiệm. Ngôn ngữ lập trình “SIMTALK” của Plant Simulation mang đến cho người dùng sự linh hoạt cao về lập mô hình và mô phỏng, điều mà các phần mềm khác như Process Simulate chưa được phát triển mạnh. Với phần mềm Plant Simulation, các kỹ sư có thể chuyển mô hình từ 2D sang 3D và ngược lại bất cứ lúc nào.
        Về mặt Vận hành ảo, Siemens đã phát triển và đưa vào phần mềm Process Simulate để chuyển đổi Process Simulate thành một công cụ sáng tạo. Bên cạnh đó, gần đây Plant Simulation đã bắt đầu được bổ sung thêm một số đối tượng, cho phép Vận hành ảo hoàn thiện hơn cho các mô hình mô phỏng hoặc các bộ phận của chúng, điển hình nhất là đối tượng PLCSIM_Advanced.
        PLCSIM_Advanced hoạt động như một giao diện với phần mềm S7-PLCSIM Advanced và cho phép trao đổi dữ liệu giữa các mô hình mô phỏng Plant Simulation và PLC ảo được thực thi trong phần mềm thứ hai. Như được mô tả trong các tài liệu Plant Simulation, tín hiệu PLC Out được sao chép vào các biến và thuộc tính của các đối tượng trong Plant Simulation. Mặt khác, Plant Simulation gửi tín hiệu PLC In đến chương trình PLC đang chạy trong S7-PLCSIM Advanced, sau đó được sử dụng ở đó. Tiến trình thời gian được đồng bộ hóa giữa S7-PLCSIM Advanced và Plant Simulation. Bên cạnh đó, giao diện Plant Simulation PLCSIM hỗ trợ chế độ thời gian thực cũng như chia tỷ lệ thời gian với các hệ số từ 0,01 đến 100.

Hình 2. Sơ đồ phối hợp trong Vận hành ảo

3. S7-PLCSIM Advanced và cổng TIA STEP 7
S7-PLCSIM Advanced là phần mềm mô phỏng có thể mô phỏng hoạt động của các PLC dòng SIMATIC 1500 và ET 200SP để kiểm tra hoạt động chính xác của chúng. Phần mềm cung cấp 2 giao diện trao đổi chính là: PLCSIM (Local) và PLCSIM Virtual Ethernet Adapter.
Giao tiếp cục bộ được chia thành: Giao tiếp cục bộ qua Softbus và Giao tiếp cục bộ qua TCP / IP. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, giao tiếp cục bộ giả định rằng phiên bản PLCSIM Advanced nằm trên cùng một PC hoặc trên cùng một nền tảng ảo hóa (VMware) như STEP 7 hoặc một nền tảng của đối tác trao đổi khác. Vì lý do bảo mật, sử dụng Softbus là cấu hình mặc định khi thực hiện giao tiếp cục bộ. Mặt khác, giao tiếp cục bộ qua TCP / IP được thực hiện thông qua PLCSIM Virtual Ethernet Adapter, đây là giao diện mạng ảo hoạt động giống như giao diện mạng thực. Hình thức giao tiếp này đề cập đến trường hợp chạy Plant Simulation trên một máy tính và S7- PLCSIM Advanced trên một máy tính khác mà giao tiếp phân tán qua TCP / IP sẽ được sử dụng. Giao tiếp phân tán (đa máy tính) qua TCP / IP có nghĩa là các bản S7- PLCSIM Advanced giao tiếp với các thiết bị khác thông qua Virtual Switch. Giao tiếp có thể được thiết lập và thực hiện với CPU thực hoặc mô phỏng, HMI thực hoặc mô phỏng. Tuy nhiên, S7-PLCSIM Advanced Virtual Switch phải được kích hoạt trên S7- PLCSIM Advanced Virtual Ethernet Adapter để các phiên bản trên mạng được hiển thị. Mặt khác, cổng STEP 7 TIA là một công cụ kỹ thuật để cấu hình và lập trình của tất cả các bộ điều khiển SIMATIC. Việc kết hợp các chức năng như kéo và thả, sao chép & dán và tự động hoàn thành làm cho quá trình làm việc với nó trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn nhiều và ngay cả người mới bắt đầu cũng có thể tạo các chương trình đơn giản mà không cần kiến thức nền tảng. Sau đó, các chương trình được tạo trong cổng TIA STEP 7 có thể được tải xuống bộ điều khiển ảo và chạy bắt đầu mô phỏng.

4. Xác thực ô sản xuất với vận hành ảo trong Plant Simulation
Khả năng: