Ψηφιακό δίδυμο για θερμική επεξεργασία

Η SECO/WARWICK είναι κατασκευαστής τεχνολογικά προηγμένων κλιβάνων για θερμική επεξεργασία μετάλλων, σχεδιασμένων και παραγόμενων σύμφωνα με τις ατομικές ανάγκες των πελατών. Βασικός παράγοντας για την επιλογή της τεχνολογίας του κλιβάνου και των τεχνικών λύσεων είναι η χρέωση του πελάτη (φόρτος εργασίας), δηλαδή το μεταλλικό προϊόν που πρόκειται να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία. Με βάση αυτό, επιλέγεται η κατάλληλη τεχνολογία, διαδικασία και συνταγή, οι οποίες επηρεάζουν το επίπεδο πολυπλοκότητας του εξοπλισμού και των συστημάτων ελέγχου. Ο τύπος της τεχνολογίας θερμικής επεξεργασίας καθορίζει επίσης την επιλογή των μέτρων ασφαλείας που προστατεύουν τους υπαλλήλους από πιθανούς κινδύνους.

«Για έναν μηχανικό αυτοματισμού που ασχολείται με το σχεδιασμό κλιβάνων, η διεξοδική γνώση της τεχνολογίας και των παραμέτρων της διαδικασίας είναι ζωτικής σημασίας, καθώς και η συνειδητοποίηση των πιθανών κινδύνων. Για παράδειγμα, οι κλίβανοι θερμικής επεξεργασίας κενού προγραμματίζονται αρκετά διαφορετικά από τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για επεξεργασία αλουμινίου ή μεταλλουργία κενού, παρά το γεγονός ότι έχουν παρόμοια δομή υλικού. Η κατανόηση της τεχνολογίας καθιστά δυνατή την πρόβλεψη πιθανών κινδύνων και την εφαρμογή κατάλληλων διασφαλίσεων».
τονίζει ο Sławomir Wachowski, Διευθυντής του Τμήματος Αυτοματισμού στο SECO/WARWICK.

Οι ψηφιακές δίδυμες λύσεις που χρησιμοποιεί η SECO/WARWICK καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό πιθανών σφαλμάτων και ζητημάτων ήδη στα αρχικά στάδια της εργασίας σε μια δεδομένη συσκευή.

Το SECO/WARWICK χρησιμοποιεί λογισμικό SIMIT, μεταξύ άλλων, για την προσομοίωση σημάτων εισόδου και εξόδου των συστημάτων ελέγχου, για την παροχή λεπτομερούς προσομοίωσης της συμπεριφοράς των συσκευών και για τη μοντελοποίηση διαδικασιών χρησιμοποιώντας ειδικές τεχνολογικές βιβλιοθήκες.

«Σε αυτή τη λύση, το SIMIT είναι το βασικό εργαλείο. Ωστόσο, για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων του, το σύστημα έχει επεκταθεί με το PLCSIM Advanced - έναν εξομοιωτή ελεγκτή - και το WinCC για τον πίνακα χειριστή HMI. Η ενσωμάτωση με το TIA Portal καθιστά δυνατή την τροποποίηση του προγράμματος ελέγχου σε πραγματικό χρόνο (Software-in-the-Loop). Το μοντέλο προσομοίωσης μπορεί επίσης να επικοινωνήσει με έναν φυσικό ελεγκτή χρησιμοποιώντας SIMIT UNIT (Hardware-in-the-Loop),»
εξηγεί ο Mariusz Waśkowicz, Ειδικός Ψηφιοποίησης Solutions που υποστηρίζει το έργο εκ μέρους της Siemens. Οι δοκιμές εξοπλισμού και αυτοματισμού πραγματοποιούνται κυριολεκτικά «στο γραφείο», όπου οι εφαρμοζόμενες τεχνολογικές λύσεις επαληθεύονται πριν από την τελική θέση σε λειτουργία.

Το ψηφιακό δίδυμο λογισμικό είναι μόνο ένα από τα πολλά στοιχεία του οικοσυστήματος της Siemens που χρησιμοποιείται από την SECO/WARWICK.

Η μοντελοποίηση λαμβάνει υπόψη όλες τις διαδικασίες που συμβαίνουν στον κλίβανο: άντληση, θέρμανση κλιβάνου, ψύξη και ανθρακοποίηση. Στον φυσικό κόσμο, μια τέτοια διαδικασία διαρκεί από αρκετές ώρες έως - στην περίπτωση ορισμένων συσκευών - ακόμη και αρκετές ημέρες. Χρησιμοποιώντας λύσεις προσομοίωσης που βασίζονται σε ένα ψηφιακό δίδυμο της συσκευής, αυτό μπορεί να επιταχυνθεί σημαντικά και ο κλίβανος μπορεί να δοκιμαστεί διεξοδικά πολύ πριν δημιουργηθεί το φυσικό του αντίστοιχο. Κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης, προσομοιώνονται τόσο οι ψηφιακές όσο και οι αναλογικές παράμετροι, όπως η θερμοκρασία και το κενό. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, επαληθεύεται η λειτουργία διακοπτών, επαφέων και άλλων συσκευών που συνδέονται με τον πίνακα ελέγχου, συμπεριλαμβανομένου ολόκληρου του συστήματος ασφαλείας.

«Το μοντέλο περιέχει μια ψηφιακή αναπαράσταση των εξαρτημάτων της συσκευής και των εξαρτημάτων στο εσωτερικό του πίνακα ελέγχου. Όλα αυτά τα στοιχεία πρέπει να έχουν ψηφιακό ισοδύναμο στο SIMIT. Χρησιμοποιώντας αυτό το εργαλείο, δημιουργούμε μια βιβλιοθήκη στοιχείων. Εξετάζουμε τα μεμονωμένα εξαρτήματα του κλιβάνου, τη δομή τους και στη συνέχεια τα αντιπροσωπεύουμε στο μοντέλο που δημιουργούμε. Με βάση τα ηλεκτρικά διαγράμματα, συνδέουμε το μοντέλο με το PLC μέσω εισόδων/εξόδων, επιτρέποντάς μας να ελέγξουμε τη λειτουργία μεμονωμένων τεχνολογικών προγραμμάτων. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα χρήσης διαθέσιμων εισόδων/εξόδων», εξηγεί ο Radosław Gorowy.

Μετά από αρκετούς μήνες συνεργασίας με τη SIMIT και τη μονάδα SIMIT, η SECO/WARWICK βλέπει σημαντικά οφέλη από τη χρήση εργαλείων που παρέχουν ολοκληρωμένες λύσεις για δοκιμές αυτοματισμού. Μεταξύ των βασικών πλεονεκτημάτων της εφαρμογής λύσεων μοντελοποίησης και δοκιμών είναι η μείωση του χρόνου που απαιτείται για τη συναρμολόγηση του κλιβάνου και τη θέση σε λειτουργία στις εγκαταστάσεις του πελάτη.

«Πριν από την εφαρμογή του ψηφιακού δίδυμου, στην περίπτωση ενός κλιβάνου κενού, οι δοκιμές σε συνδυασμό με τεχνολογικές δοκιμές χρειάστηκαν 2 έως 2,5 εβδομάδες για έναν τεχνικό σέρβις και 4-5 ημέρες για έναν μηχανικό αυτοματισμού. Οι δοκιμές στο δημιουργημένο μοντέλο μείωσαν τον φόρτο εργασίας τους πολλές φορές. Για συστήματα που αποτελούνται από αρκετές ή δώδεκα συσκευές, αυτοί οι χρόνοι μειώνονται αναλογικά από κατά μέσο όρο 400-500 ώρες σε 100-150, γεγονός που μεταφράζεται σε σημαντική εξοικονόμηση. Ο φόρτος εργασίας των ηλεκτρικών εγκαταστατών μειώνεται επίσης. Το χαμηλότερο κόστος είναι σημαντικό, αλλά η αίσθηση βεβαιότητας ότι η συσκευή θα λειτουργήσει σωστά επί τόπου είναι ανεκτίμητη».
εξηγεί ο Σλάβομιρ Γουάτσοβσκι.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της χρήσης ενός ψηφιακού δίδυμου είναι η υψηλότερη ποιότητα του τελικού προϊόντος.