Aktuální vydání

celé číslo

12

2018

Automatizační technika v energetice a teplárenství

celé číslo

Virtual Commissioning pomáhá navrhovat robotické linky

V souvislosti s průmyslovou revolucí Industry 4.0 je čím dál častěji zmiňován pojem Virtual Commissioning či česky virtuální zprovozňování. Co tato metoda přináší a jaké možnosti virtuálního zprovozňování nabízí společnost AXIOM TECH s. r. o., strategický partner společnosti Siemens PLM Software?

 

Výhody simulačních modelů technologických zařízení

V současné době čelí výrobci linek a strojů stále větším požadavkům na snižování ceny, maximální produktivitu a zkrácení termínu dodání. Naproti tomu roste složitost navrhovaných zařízení, jejich variabilita a flexibilita. Ještě ve stadiu návrhu projektu je tedy nutné brát v potaz mnoho protichůdných požadavků, přičemž již při přípravě nabídky je třeba mít ověřený takt celé linky a její energetické a prostorové nároky. Řešením je tzv. Virtual Engineering, tedy virtuální návrh, ve kterém jsou povýšeny schopnosti „obyčejného“ 3D modelu stroje či linky v systému CAD na virtuální model, který obsahuje kinematiku pohyblivých komponent, funkční senzory a logické řídicí prvky. Tento model umožňuje přesnou simulaci chování vyvíjeného zařízení ve 3D prostředí, díky čemuž je možná verifikace návrhu, kontrola kolizí, ověření trvání jednotlivých operací, hledání úzkých míst a studium a testování scénářů typu what-if. Jinými slovy, virtuální simulační model významně usnadňuje práci konstruktérům, provozním inženýrům a programátorům robotů při navrhování optimálního řešení zadaného projektu.
 

Princip virtuálního zprovoznění

Je-li k řízení tohoto digitálního modelu využita reálná řídicí jednotka (např. PLC), která je následně použita k řízení vyvíjeného zařízení, mluví se o virtuálním zprovoznění. Virtual Commissioning je tedy propojení 3D simulačního modelu se skutečnou logickou řídicí jednotkou – propojení digitálního modelu s reálným zařízením. Tento postup vede k výraznému zkrácení etapy oživování a ladění na reálném zařízení a také urychluje vlastní vývoj, jelikož virtualizovaný model funguje jako společná platforma pro všechna oddělení vývoje. Mezi základní přínosy virtuálního zprovoznění patří:
  • verifikace a odladění programů v řídicích jednotkách (např. PLC),
  • značná úspora času na inženýrink,
  • ověření správného návrhu senzorů a jejich napojení na PLC,
  • testování bezpečnostních prvků a blokací,
  • testování variant řídicích programů a konstrukčních řešení,
  • odladění chybových scénářů,
  • snadná optimalizace návrhu bez potřeby testování na reálném zařízení,
  • významné zkrácení doby oživování a ladění zařízení,
  • opravdový mechatronický přístup – propojení mechaniky, elektroniky a softwaru.

Řešení pro virtuální zprovoznění od společnosti Siemens

Siemens PLM Software pokrývá potřeby všech odvětví průmyslu a nabízí řešení virtuálního zprovozňování pro množství různých vyvíjených technologických celků. K vývoji složitějších pracovišť i celých linek, včetně těch robotických, je ideálním řešením Process Simulate ze skupiny Tecnomatix.
 
Tecnomatix Process Simulate je integrované a ucelené prostředí pro simulaci a optimalizaci výrobních procesů, které umožňuje simulovat funkci jednotlivých pracovišť i celých linek ve 3D prostředí. Je podporována simulace a off-line programování průmyslových robotů v jejich nativním jazyce. Lze definovat kinematiku pohyblivým komponentám, vkládat senzory i vnitřní řídicí moduly s funkcemi logického řízení (smart components). Process Simulate obsahuje nástroje pro analýzu kolizí, návrh montážních operací a automatické hledání bezkolizní trajektorie robotu či montovaných dílců. Process Simulate také umožňuje simulování práce člověka, optimalizaci pracovišť z hlediska ergonomie, testování náročnosti jednotlivých lidských činností ve výrobě a přípravu montážních postupů. Výrobní sekvence může být definována jako posloupnost jednotlivých operací v čase (Ganttův diagram) nebo může probíhat jako ve skutečnosti – jednotlivé operace jsou vyvolávány událostmi na vstupech řídicí jednotky.
 
Typickým příkladem použití virtuálního zprovoznění v Process Simulate je robotická linka, kde se řídicí PLC stará o to, aby nenastala kolize jednotlivých robotů, ovládá dopravníky, zásobníky a upínací přípravky, zajišťuje bezpečnostní funkce apod. Process Simulate má přímé rozhraní pro komunikaci s programy PLCSIM a SIMIT, což jsou nástroje umožňující emulaci PLC. Dále je k dispozici podpora komunikace OPC a také nativní podpora protokolu SIMBA PNIO pro zařízení Profinet. Díky možnosti ověřit nejen funkci jednotlivých robotů, nýbrž i linky jako celku včetně reálného programu pro PLC se výrazně zkracuje doba potřebná na vývoj linky a současně se minimalizuje doba potřebná k oživení (zprovoznění) reálného zařízení u zákazníka.

Obr. 1. Optimalizace bodového svařování automobilových karoserií svařovacími roboty s řídicím PLC