Цифровий близнюк для термічної обробки

SECO/WARWICK - виробник технологічно передових печей для термічної обробки металів, розроблених і виготовлених відповідно до індивідуальних потреб замовників. Ключовим фактором при виборі технології печі та технічних рішень є заряд замовника (завантаженість), тобто металевий виріб, що підлягає термічній обробці. Виходячи з цього, підбирається відповідна технологія, процес, рецептура, які впливають на рівень складності обладнання та систем управління. Тип технології термічної обробки також визначає вибір заходів безпеки, що захищають співробітників від потенційних небезпек.

«Для інженера з автоматизації, який займається проектуванням печі, має вирішальне значення глибоке знання технології та параметрів процесу, а також усвідомлення потенційних ризиків. Наприклад, вакуумні печі для термічної обробки програмуються зовсім інакше, ніж обладнання, яке використовується для обробки алюмінію або вакуумної металургії, незважаючи на те, що мають подібну апаратну структуру. Розуміння технології дає можливість передбачити потенційні небезпеки та впровадити відповідні заходи безпеки».
наголошує Славомір Вачовський, директор відділу автоматизації SECO/WARWICK.

Цифрові рішення, що використовуються SECO/WARWICK, дозволяють виявити потенційні помилки та проблеми вже на ранніх етапах роботи над даним пристроєм.

SECO/WARWICK використовує програмне забезпечення SIMIT, серед іншого, для моделювання вхідних та вихідних сигналів систем управління, для детального моделювання поведінки пристроїв та моделювання процесів за допомогою спеціальних технологічних бібліотек.

«У цьому рішенні SIMIT є ключовим інструментом; однак, щоб повністю використати свої можливості, система була розширена за допомогою PLCSIM Advanced - емулятора контролера - та WinCC для панелі операторів HMI. Інтеграція з TIA Portal дає можливість змінювати програму управління в режимі реального часу (Software-in-the-loop). Модель моделювання також може спілкуватися з фізичним контролером за допомогою SIMIT UNIT (Hardware-in-the-loop),»
пояснює Маріуш Вашкович, експерт з питань цифровізації, який підтримує проект від імені Siemens. Тестування обладнання та автоматизації здійснюються буквально «на столі», де застосовані технологічні рішення перевіряються перед остаточним введенням в експлуатацію.

Програмне забезпечення для цифрових близнюків є лише одним із багатьох елементів екосистеми Siemens, що використовується SECO/WARWICK.

Моделювання враховує всі процеси, що відбуваються в печі: перекачування, підігрів печі, охолодження, карбюризація. У фізичному світі такий процес займає від кількох годин до - у випадку певних пристроїв - навіть кількох днів. Використовуючи імітаційні рішення на основі цифрового близнюка пристрою, це можна значно прискорити, а піч може бути всебічно протестована задовго до створення її фізичного аналога. Під час моделювання моделюються як цифрові, так і аналогові параметри, такі як температура і вакуум. Під час тестування перевіряється робота вимикачів, контакторів та інших пристроїв, підключених до шафи управління, включаючи всю систему безпеки.

«Модель містить цифрове зображення компонентів пристрою та компонентів всередині шафи управління. Всі ці елементи повинні мати цифровий еквівалент в SIMIT. За допомогою цього інструменту ми будуємо бібліотеку компонентів. Оглядаємо окремі компоненти печі, їх структуру, а потім представляємо їх у створеній нами моделі. На підставі електричних схем підключаємо модель до ПЛК через входи/виходи, що дозволяє протестувати роботу окремих технологічних програм. Додатковою перевагою є можливість використання доступних входів/виходів», — пояснює Радослав Горові.

Після кількох місяців роботи з SIMIT та SIMIT Unit, SECO/WARWICK бачить значні переваги від використання інструментів, які забезпечують комплексні рішення для тестування автоматизації. Серед ключових переваг впровадження рішень для моделювання та випробувань - скорочення часу, необхідного для складання печі та введення в експлуатацію на об'єкті замовника.

«Перед впровадженням цифрового двійника, у випадку вакуумної печі, випробування в поєднанні з технологічними випробуваннями зайняли від 2 до 2,5 тижнів для технічного обслуговування та 4-5 днів для інженера з автоматизації. Тестування на створеній моделі скоротило їх навантаження в кілька разів. Для систем, що складаються з декількох або десятка пристроїв, ці часи скорочуються пропорційно з в середньому 400-500 годин до 100-150, що означає значну економію. Скорочується і навантаження електромонтажників. Менші витрати важливі, але відчуття впевненості в тому, що пристрій буде правильно функціонувати на місці, безцінне».
пояснює Славомір Вачовський.

Ще однією значною перевагою використання цифрового близнюка є вища якість кінцевого продукту.