Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Na cestě k digitalizaci průmyslu s novou verzí prostředí TIA Portal společnosti Siemens

Společnost Siemens uvádí na trh novou verzi vývojového prostředí TIA Portal V14. Představuje tak novou generaci produktů pro nové výzvy průmyslu – pro digitalizaci výroby a průmysl 4.0. TIA Portal V14 přináší další rozšíření a funkce, které zkracují dobu uvedení výrobku na trh a zvyšují produktivitu výroby. Díky nové verzi TIA Portal jsou online zásahy, servis, tvoření online analýz, simulace a vytváření kompletních digitálních modelů výroby s reálnými daty z výrobního procesu realitou.

TIA Portal V14 pokračuje dále ve vytyčené trajektorii a přináší uživatelům maximální přidanou hodnotu v průběhu celkového životního cyklu výrobního zařízení nebo jeho částí a jednotlivých komponent. Již dnes jsou uživatelé schopni těžit mnohé ze vzájemných propojení a souvislostí a jejich názorné a přehledné interpretace. Předešlé verze přinesly provázanou a pokročilou integraci světa PLC, HMI, pohonů a dalších nezbytných prvků automatizované technologie. Uživatelé jsou schopni nahlížet na celý projekt z jediné obrazovky a používat jediný softwarový nástroj a unifikované prostředí pro obrovsky širokou škálu hardwarových jednotek Siemens. Nová verze TIA Portal V14 nabízí další vylepšení v těchto oblastech:

  • digitalizace: otevřenost a přizpůsobitelnost systémů, virtualizace a simulace, provázanost a propojení,
  • pokračující integrace: zkracování doby uvedení nového výrobku na trh,
  • transparentní procesy: zvyšování produktivity inženýrské práce.

Digitalizace a TIA Portal V14

Digitalizace v pojetí TIA Portal V14 znamená pracovat s otevřenými standardy a virtualizovanými a maximálně propojenými (i cloudovými) systémy. Již od předchozí verze je k dispozici nástroj TIA Portal Openness, který umožňuje prostřednictvím volně programovatelného rozhraní API (Application Programming Interface) na dálku, např. z firemního celopodnikového softwaru, realizovat příkazy v prostředí TIA Portal.

Lze tak automatizovat mnoho činností a tím je zrychlit a zefektivnit. V praxi jde nejčastěji o automatické generování kostry projektu (u mnoha strojů a zařízení jsou mezi jednotlivými variantami jen malé rozdíly, a lze tak uspořit náklady na vývoj).

Také je možné hromadně a automaticky synchronizovat knihovny používané v projektech s nejnovější (aktuální) verzí nebo automaticky generovat obrazovky HMI s grafickými objekty na základě programovacího softwaru pro PLC Simatic Step 7. Jak program PLC, tak obrazovky HMI je možné popsat obecnou formou jazyka XML, což lze velmi dobře využít pro hromadný export a import programů.

TIA Portal V14 doplní tyto možnosti o rozhraní Teamcenter Gateway. Teamcenter (Siemens PLM Software) je systém pro digitální řízení životního cyklu výrobku od firmy Siemens.

Od V14 lze rovněž snáze implementovat přímo do PLC programy založené na modelech vytvořených v prostředí Matlab/Simulink – je zde připraveno patřičné přímé rozhraní. S pomocí CPU 1518 ODK je možné přímo do PLC začlenit také programy v C/C++, což se dříve řešilo výhradně v rámci řídicích systémů založených na průmyslových počítačích (PC-based). Zákazník má tak možnost výhodně kombinovat velkou robustnost a stabilitu tradičních PLC Simatic např. se svým unikátním programem v C/C++, který může zůstat zachován a bude schopen běžet nejen na PC, ale i na PLC.

Od V14 se začíná stále více objevovat pojem cloud-based engineering. Prostřednictvím nového nástroje TIA Portal Cloud Connector bude moci uživatel přistupovat do řídicího systému technologie (např. k PLC) ze svého privátního cloudu nebo se spolehnout na služby firmy Siemens a využít MindSphere – Siemens Cloud for Industry (obr. 2).

Tento otevřený „IT ekosystém“ je založen na cloudové platformě SAP HANA, která umožňuje zákazníkům a vývojářům rozvíjet, rozšiřovat a provozovat aplikace v cloudu. Výrobci strojů se mohou jednoduše připojit ke svým vzdáleným strojům, technologickým zařízením a robotům odkudkoliv prostřednictvím běžných otevřených rozhraní. Mohou tak provádět online zásahy, servis, tvořit rozsáhlé analýzy, simulace a vytvářet celé digitální modely výroby s reálnými daty z výrobního procesu1).

Dalším důležitým vylepšením verze 14 je možnost pokročilé simulace se Simatic PLC SIM Advanced. PLC SIM Advanced oproti předešlým verzím nabízí navíc přímá rozhraní pro simulační software Plant Simulation a Process Simulate. Simatic S7-1500 může být simulován jako digitální dvojče, což vede k dosažení účinného virtuálního zprovoznění. Simulovat lze také kompletní chování PLC včetně webového serveru (který současný PLC SIM nepodporuje), přístupů OPC UA a nastavitelného virtuálního času (resp. rychlosti).

Pokračující integrace funkcí do TIA Portal V14

Už předchozí verze TIA Portal nabízela tzv. princip jednoho nástroje pro všechno, který umožňuje velmi snadno a efektivně kombinovat parametrizaci a programování automatizačních komponent – od PLC přes panely HMI až k pohonům – se zastřešujícími a prolínajícími se funkcemi zabezpečení a bezpečnosti strojních zařízení (tj. oblastmi security a safety). Verze 14 uživatelům dovolí řešit i pokročilejší úlohy řízení polohy a pohybu (motion control) nově prostřednictvím technologických objektů přímo v CPU Simatic S7-1500. V běžných procesorech řady S7-1500 lze bez dalších nákladů a přímo v každém CPU využít funkce jako polohování či přesné řízení rychlosti v uzavřené smyčce nebo synchronizaci os.

Verze 14 také nabízí funkci elektronické vačky se zcela novým pokročilým editorem. Pro složitější úlohy řízení polohy a pohybu, zejména se servopohony, je poprvé k dispozici podpora Simatic S7-1500 T-CPU, což je na jedné straně klasický a známý Simatic a na druhé straně výkonný systém řízení polohy a pohybu (Motion Controller) (obr. 3). Výhodou je stejné vývojové prostředí a známá konfigurace a programování i včetně bezpečnostních funkcí. Funkce řízení polohy a pohybu a funkce spojené s funkční bezpečností na jediném PLC (CPU 1517TF-3 PN/DP) nejsou na trhu samozřejmostí a právě těmito typy PLC lze velmi dobře standardizovat požadavky na větší výrobní celky, kde bývá problém s integrací několika systémů různých dodavatelů a různých výrobců.

Verze 14 nově nabídne softwarovou podporu pro nové servopohony Sinamics V90 s rozhraním Profinet, které jsou pro vybrané úlohy cenově velmi výhodné, a to zejména pro výrobce sériových strojů. Dokonalejší podpora v prostředí TIA Portal se dostane nově i výrobkům z oblasti monitorování distribuce elektrické energie Sentron. Jednotný přístup k zadávání parametrů jak pro jednotky 7KM PAC, tak i pro jističe řady 3VA nabízí pohodlnější správu toků energií souvisejících s výrobou a dohled nad důležitými hodnotami distribuční sítě.

Posílený Multiuser engineering umožní synchronizaci s projektem na serveru a přehlednou indikaci editovaných objektů.

Transparentní technologické procesy v prostředí TIA Portal V14

Nová verze TIA Portal V14 rozšiřuje diagnostické funkce o modul ProDiag, s nímž lze detailně monitorovat celý provoz nebo jednotlivé stroje s minimálními náklady na konfiguraci a vizualizaci. Funkce automaticky generuje potřebný program a synchronizuje jej s jednotkami HMI.

Nový modul ProDiag je schopen detekovat chyby v řízeném procesu a ve standardizované formě poskytovat informace o typu, místě výskytu a příčině takovýchto chyb na zobrazovacím zařízení spolu s údaji o tom, jak chybu opravit.

Simatic Energy Suite zase zvyšuje transparentnost energetických toků a pomáhá šetřit energii v souladu s normou EN ISO 50001. Tento systém zjednodušuje přiřazení parametrů a vyhodnocování mnoha měřicích bodů energetických veličin, které souvisejí s výrobním procesem. Vše se opět generuje plně automaticky a TIA Portal poskytuje na jednotlivá měřicí stanoviště přehledný jednotný a standardizovaný náhled.

Novinkou verze 14 je rovněž podpora OPC UA přímo v procesorové jednotce S7-1500. Všechna rozšíření – ProDiag, Energy Suite a OPC UA – fungují jako runtime. Lze dokoupit různě velké licence, které jsou nově nahrávány do CPU S7-1500. Už jen samotný OPC UA může nabídnout pokročilejší, flexibilnější a otevřenější možnosti komunikace a přímý přístup k datům z PLC odkudkoliv, především ze zařízení třetích stran.

WinCC/WebUX poskytuje další možnosti, jak využít moderní metody přístupu z tabletů a chytrých telefonů k vizualizaci. Nejenže tak pomáhá monitorovat výrobní provozy zcela nezávisle a odkudkoliv, ale také nabízí jejich plné ovládání za použití internetu nebo intranetu. Provozní data jsou pak k dispozici po celém světě a přístup ke stroji či jeho vizualizovaným datům je jednodušší a pohodlnější.

Závěr

Řídicí systémy Simatic (obr. 4) v čele s PLC S7-1500 představují novou generaci produktů pro nové výzvy – digitalizaci výroby a průmysl 4.0. TIA Portal V14 nabízí jedinečnou možnost využít je co nejlépe a co nejefektivněji a opřít se o silné renomé a stabilní působení společnosti Siemens jak v České republice, tak v celosvětovém měřítku. TIA Portal je bránou do automatizace v digitální továrně.

Rostislav Kosek,

Siemens, s. r. o.

 Obr. 1. TIA Portal V14 – brána do automatizace v digitální továrně

Obr. 2. MindSphere Siemens Cloud for Industry

Obr. 3. Simatic S7-1500 T-CPU: více funkcí pro řízení polohy a pohybu v klasickém PLC

Obr. 4. Nabídka řídicích systémů Simatic

 1) Práci v cloudu si uživatelé již mohli vyzkoušet na známém a rozšířeném nástroji TIA Selection Tool, který je volně ke stažení a s úspěchem se už mnoho let používá pro návrh, konfiguraci a cenotvorbu PLC, HMI a všeho, co souvisí s automatizovaným pracovištěm.