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Accelerare il processo di design nel campo dell’automazione industriale

Oggi, il consumo di massa porta a nuove tendenze in termini di produzione. Per soddisfare i requisiti di produzione (qualità, sicurezza, produttività e costi), i processi devono essere automatizzati.

L’automazione di processo è una branca nel mondo dell’automazione che si occupa di processi continui e quindi, con valori di processo continui come temperature, pressioni o flussi, rispetto all’automazione industriale dove l’output è un’unità discreta come un’automobile, ad esempio.

Industrial Automation 1

Oggigiorno, è normale trovare automazione industriale e di processo che funzionino assieme.

Inoltre, gli attuali impianti industriali sono prodotti ingegneristici complessi che richiedono un’integrazione impeccabile di sistemi meccanici, elettrici e di automazione. Devono lavorare perfettamente insieme per soddisfare i requisiti di produzione e sicurezza. Il classico processo di ingegneria parte dal design meccanico, seguito da quello elettrico, e finisce con l’automazione.

Con questo processo sequenziale, gli errori di progettazione e le incompatibilità tra i componenti vengono scoperti per la prima volta quando l’impianto è stato costruito, e gli ingegneri lo stanno collaudando sul posto. Ciò può aumentare notevolmente i costi di ingegneria e, nel peggiore dei casi, ritardare il completamento del progetto.

Risparmiare tempo e denaro con la simulazione prevedendo failure e dinamiche del processo

La digitalizzazione consente di creare un gemello digitale (digital twin) della macchina in ogni fase del suo ciclo di vita, dalla progettazione al collaudo e al successivo funzionamento. Le soluzioni di simulazione di Siemens PLM Software consentono agli utenti di modellare diversi tipi di impianti di produzione (varie dimensioni, tipo e scopo).

Ad esempio, la simulazione consente agli ingegneri meccanici ed elettrici di testare e convalidare componenti e sistemi durante la fase di progettazione, e inoltre consente agli ingegneri di automazione di iniziare a programmare l’impianto ed eseguire il debug del codice PLC con il feedback del modello virtuale.

La combinazione unica di soluzioni di simulazione di Siemens PLM Software con i prodotti di automazione Siemens consente agli specialisti di eseguire ciò che viene chiamato “virtual commissioning” degli impianti di produzione.

Digital_twin

Lavorando insieme su una nuova soluzione per i dipartimenti di processo e automazione

Alvaro Canizares, del reparto di ingegneria e simulazione di Siemens, ha testato un’interfaccia sviluppata tra Simcenter Amesim, i sistemi di automazione e Simcenter Amesim Automation Connect, un nuovo strumento disponibile in Simcenter Amesim.

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“Il mio obiettivo era modellare con Simcenter Amesim un vero impianto di processo che abbiamo nel nostro reparto, e utilizzare questo modello per il virtual commissioning del codice di automazione. Inoltre, ho usato il mio modello di simulazione per monitorare i sensori dell’impianto reale.

Per fare questo, il modello del plant era in esecuzione su un computer nello stesso momento in cui l’impianto reale era in funzione. Dopo aver implementato una logica aggiuntiva, il modello è stato in grado di identificare semplici guasti del sensore dall’impianto reale e sostituire questi valori con valori simulati equivalenti. Di conseguenza, l’impianto è stato in grado di mantenere la sua funzione nonostante i veri guasti del sensore “.

Dallo sviluppo ad uno strumento pronto all'uso

Alvaro ci spiega come ha proceduto a sviluppare questo strumento disponibile in Simcenter Amesim:

“Ho utilizzato Simcenter Amesim per modellare componenti meccanici e idraulici dell’impianto. L’obiettivo era quello di avere un modello in esecuzione in Simcenter Amesim in grado di simulare il comportamento dell’impianto reale il più fedelmente possibile per consentirne il funzionamento parallelo e in tempo reale.

Durante questa simulazione, ho collegato la simulazione al PLC. Sono stato in grado di eseguire il debug del codice di automazione, migliorare le strategie di controllo e monitorare i sensori reali. Il lavoro è stato un proof-of-concept per l’utilizzo di Simcenter Amesim nell’ambito del collaudo virtuale e dei soft sensors”.

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“I soft sensors, o sensori virtuali, forniscono feedback sull’impianto reale basato sulla simulazione. Non esistono fisicamente, ma possono fornire informazioni che i sensori reali non possono misurare, e possono a loro volta essere utilizzati per monitorare i sensori reali.”

Fornire delle soluzioni pronto all'uso per il virtual commissioning

Alvaro afferma che una volta creato un modello con Simcenter Amesim, lo strumento Automation Connect rappresenta un’interfaccia tra Simcenter Amesim e altri strumenti di terze parti.

Per scopi di virtual commissioning, gli utenti possono eseguire software (SiL) o hardware-in-the-loop (HiL) collegando Simcenter Amesim con un PLC emulato (SiL) o reale (HiL).

Il PLC invia segnali di controllo al modello e il modello invia la retroazione (valori del sensore) al PLC. Pertanto, non solo è possibile utilizzare Simcenter Amesim per progettare, analizzare e dimensionare il sistema, ma è anche possibile utilizzare questo modello per eseguire il collaudo virtuale e fornire un metodo software-based al reparto automazione per programmare e testare il codice PLC.

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“Il virtual commissioning consente ai clienti di utilizzare modelli di simulazione per testare la sequenza del processo, nonché di eseguire il debug e ottimizzare il codice PLC. Per i clienti che stanno già utilizzando il software di simulazione Siemens PLM per la fase di progettazione, consente una più profonda integrazione degli strumenti di digitalizzazione nelle fasi successive dell’ingegnerizzazione come il commissioning. Per i nuovi clienti, invece, può rappresentare un valido motivo per optare per le soluzioni Siemens PLM e combinarle con i prodotti di automazione Siemens “, spiega Alvaro.

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Articolo tratto da, https://community.plm.automation.siemens.com/t5/Simcenter-Blog/What-s-new-in-automation/ba-p/488422, pubblicato da

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