Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Funkční model stroje ve virtuálním prostředí usnadní konstrukci a testování

Na semináři Seznamte se s virtuálním zprovozněním, který se konal koncem ledna postupně v Kuřimi a v Praze, představila divize Siemens PLM Software nové možnosti spolupráce při vývoji výrobních a obráběcích strojů. Místo toho, aby odborníci stroj zkonstruovali, vyrobili a poté testovali, mohou již v rané fázi vývoje vytvořit jeho jednoduchý funkční model (mechatronický koncept) a na něm zkoušet různé varianty provedení stroje a také jeho řízení. Tento model je zasazen do prostředí herního jádra (engine) AMD Bullet, používaného v současných počítačových hrách. Funkční model tedy pracuje ve virtuálním prostředí, které věrně simuluje fyzikální prostředí reálného světa (včetně gravitace a kolizí). V mechatronickém konceptu nemusí být ještě určeno detailní provedení stroje, ale je v něm stanovena jeho funkce.

 

Souběžná práce na projektu

Testováním funkčního konceptu je vyjasněna detailní konstrukce stroje. Na konstrukci mohou souběžně pracovat projektanti mechanické konstrukce, hydrauliky, pneumatiky, elektrotechniky a automatizace. Modul NX Mechatronics Concept Designer (MCD) jim umožní pracovat na vývoji stroje paralelně a stále vzájemně přizpůsobovat návrh stroje případným kolizím (obr. 1). Testováním pomocí funkčního konceptu stroje jsou postupně odstraňovány jeho konstrukční nedostatky. Návrháři automatizace snadno navrhnou také ovládání stroje. Ovládací prvky mechatronického konceptu lze propojit s nástroji pro simulaci řídicích prvků – pak lze zjišťovat odezvy v reálném čase. Koncept ovládání slouží jako základ pro programování řízení stroje. Modul NX MCD je totiž vybaven univerzálním rozhraním PLCopen XML Control Logic Interface Standard, které dovoluje přenášet informace mezi řídicími systémy.
 

Propojení modelu se skutečným PLC

Vlastní virtuální zprovoznění spočívá v tom, že je takto vytvořený virtuální model propojen se skutečným programovatelným automatem a funkce řídicího systému dříve než na reálném stroji ověřována na jeho virtuálním modelu. V důsledku toho je možné začít ověřovat funkce řídicího softwaru paralelně s konstrukcí a ušetřit tak čas, kterého se na konci projektu většinou nedostává.
 
Propojení mnoha typy řídicích systémů (Sinumeric, Simatic, Simotion, Fanuc, Heidenhein apod.) lze realizovat díky zásuvnému modulu PLC Connect, který dodává partnerská firma společnosti Siemens, společnost iSILOG. K řízení funkce jednotlivých řídicích prvků je zde použit nástroj Simit, který umožňuje modelovat chování a odezvy systému a zároveň je přenést do chování virtuálního modelu (obr. 2). Díky integraci všech nástrojů virtuálního zprovoznění je možné plně ověřit logiku řízení a ve virtuálním prostředí potvrdit, že daný stroj s danými komponentami a logikou řízení splňuje požadavky zadání i v různých, např. havarijních stavech (obr. 3).
 

Integrace modulu NX MDC do systému PLM TeamCenter

Další předností virtuálních modelů je to, že veškeré prvky lze spravovat pomocí knihoven, jejichž využití jednak urychluje práci a jednak uchovává vnitrofiremní know-how.
 
Modul NX MDC se uplatní nejlépe tam, kde jsou stroje navrhovány pomocí CAx systému NX, ale lze jej použít i jako samostatný nástroj. Vzhledem k tomu, že je možné NX MCD plně integrovat do systému PLM Teamcenter, lze využívat všechny výhody správy dat tímto systémem, a mít tudíž vždy přístup k těm nejaktuálnějším datům celého projektu.
 

Zkoušení stroje ještě před jeho konstrukcí

Konkrétní příklady možností a použití nástrojů virtuálního zprovoznění představil na semináři Dr. Thomas Stringl z německé firmy iSILOG GmbH. Ukázal, jak lze použitím virtuálního zprovoznění za pomoci NX MDC začít s testováním stroje ještě před jeho zkonstruováním. Zkoušení totiž probíhá nikoliv přímo na stroji, ale na jeho funkčním konceptu. Předchází se tím mnoha chybám a dodavatel je schopen zákazníkovi předvést funkci stroje ve videosekvenci ještě před vlastní konstrukcí, což eliminuje případné spory při předávání strojů a následné vícepráce. Díky tomu lze virtuální zprovoznění s výhodou využít i při obchodních jednáních. Videozáznam se zachycenou funkcí stroje může být součástí zadání. Podle něj má zákazník jasno v tom, co dostane, a dodavateli je zřejmé, co a jak má udělat. Diskuse je vedena jen o termínu předání hotového stroje a rychle lze přejít k podpisu zakázky.
(ev)
 
Obr. 1. Obrazovka modulu NX Mechatronics Concept Designer
Obr. 2. Obrazovka softwaru Simit, který umožňuje modelovat chování a odezvy systému a zároveň je přenést do chování virtuálního modelu
Obr. 3. Funkce řídicího systému jsou dříve než na reálném stroji ověřovány na jeho virtuálním modelu