Velocizzare il processo di design nel mondo dell’Automazione Industriale

Giu 17, 2020 | Food & Beverage, Simcenter Amesim, Simulation Software

Oggi, il consumo di massa ci porta verso nuovi trend nel mondo della produzione industriale. Per raggiungere i requisiti di produzione ( come qualità, sicurezza, quantitativii e costi) i processi devono necessariamente essere automatizzati.

L’automazione di processo è una branca del mondo dell’automazione che gestisce i processi produttivi continui, e che gestisce quindi valori continui di temperatura, pressione, portata, diversamente  dal settore manifatturiero dove l’output di processo generalmente coincide con un’unità discreta, come una scatola o un’automobile.

Oggigiorno, è abbastanza frequente che l’industria e i processi di automazione lavorino insieme. Inoltre, i plant industriali di oggi sono prodotti ingegneristici molto complessi che richiedono un’integrazione perfetta tra sistemi meccanici, elettrici e sistemi di automazione.

Devono funzionare e integrarsi perfettamente per raggiungere i requisiti di produzione e sicurezza.

Il classico processo di engineering comincia con il design meccanico, seguito dall’elettrica e termina con l’automazione. Un processo sequenziale di questo tipo, genera errori di design e fa sì che incompatibilità tra i componenti vengano scoperti solo quando il plant è già stato costruito e gli ingegneri si stanno occupando del commissioning on-site.

Questo può generale costi imprevisti e nel caso peggiore ritardare il progetto .

Risparmia tempo e costi con la simulazione, prevedendo failure e prestazioni di processo

 

La digitalizzazione ti permette di creare un gemello digitale della tua macchina e prevederne il comportamento ad ogni step del ciclo di lavoro, dal design al commissioning fino all’operatività.
Le soluzioni di simulazione di Siemens PLM Software permettono all’utente di modellare diversi tipi di plant produttivi (dimensione, layout, applicazione).
Per esempio, la simulazione permette a ingegneri meccanici ed elettrici a testare e validare componenti e sistemi durante la fase di design e inoltre permette agli ingegneri dell’automazione e controllo di avviare la programmazione del controllo per il plant e fare de-bugging prima ancora di avere un sistema fisico su cui lavorare.
L’accoppiamento di soluzioni per la simulazione e quelli per l’automazione e il controllo offerte da Siemens, permette agli specialisti di fare virtual commissioning del plant produttivo.

 

Lavorare assieme a nuove soluzioni di processo per l’automazione

Alvaro Canizares, parte del gruppo di plant engineering e simulazione in Siemens, ha testato un interfaccia di sviluppo tra Simcenter Amesim, i sistemi di automazione e Simcenter Amesim Automation Connect, un nuovo strumento disponibile dentro Simcenter Amesim.

“Il mio obiettivo è di modellare con Simcenter Amesim il  processo di un plant reale e usare il modello per commissionare virtualmente il codice di controllo. Inoltre, uso il modello di simulazione per monitorare i sensori del plant reale.

Per farlo, il modello del plant verrà lanciato da un pc , avviandolo allo stesso momento dell’avvio del plant. Dopo aver implementato delle logiche di controllo aggiuntive, il modello è stato in grado di identificare delle semplici failure nei sensori nel plant reale e rimpiazzarli con  dei valori simulati ed equivalenti. Il plant è così stato in grado di mantenere l’operatività nonostante il failure dei sensori in oggetto.”

 

Dallo sviluppo ad un tool pronto all’uso

Alvaro ci spiega come ha sviluppato il tool dentro  Simcenter Amesim:

 “Ho usato Simcenter Amesim per modellare i componenti meccanici e idraulici del plant. Il goal era di disporre di un modello che potesse essere lanciato in Simcenter Amesim e che possa simulare accuratamente il comportamento del plant reale, lasciandolo lavorare in parallelo al plant in real time.

Mentre simuliamo un processo reale del plant, colleghiamo il modello al PLC. Sono stato in grado di debuggare il controllo, migliorare le strategie di controllo e monitorare i sensori reali. Il lavoro ha fatto da proof of concept per l’uso di Simcenter Amesim nell’ambito del virtual commissioning e dei soft sensors.”

“I soft sensors, o sensori virtuali, forniscono feedback sul plant reale, ma grazie alla simulaizone. Non esistono fisicamente, ma possono fornire informazioni che i sensori reali non possono cogliere ed essere usati per monitorare quelli reali.”

Fornire soluzioni pronte per il virtual commissioning

Alvaro  dice che una volta che il modello viene creato con Simcenter Amesim, il tool Automation Connect rappresenta un interfaccia tra Simcenter Amesim e altri tool di terze parti.

Nell’ottica del virtual commissioning, gli utenti possono eseguire software- (SiL) o hardware-in-the-loop (HiL) connettendo Simcenter Amesim ad un codice di controllo emulato (SiL) o reale (HiL) PLC.

Il PLC manda i segnali di controllo al modello e il modello restituisce il feedback  (valore rilevato dal sensore) al PLC. Per questo, Simcenter Amesim può essere impiegato per dimensionare, analizzare e il sistema ma può anche essere impiegato per fare virtual commissioning e fornire un metodo  software-based  alla divisione dei controllisti e dell’automation per programmare e testare il codice PLC.

“Virtual commissioning permette ai clienti di usare i modelli di simulazione per testare sequenze di processi sequenziali, ottimizzare e debuggare il codice PLC. Per clienti che già usano strumenti di simulazione Siemens PLM per il design, permette una maggiore integrazione degli strumenti di digitalizzazione nelle fasi di engineering successive, come il commissioning. Per i nuovi clienti, potrebbe rappresentare una buona motivazione per passare agli strumenti Siemens PLM e abbinarli con i prodotti di Siemens automation,” spiega Alvaro.

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