Article thumbnail

Virtual commissioning : Verification of PLC logic in simulation programs

By Marcus Johansson and Jacob Nilsson

Abstract

För att korta ner den totala driftsättningstiden i projekt beslutade Volvo Cars Skövde om att undersöka möjligheterna för verifiering av PLC-logik mot simuleringsprogram. Det övergripande målet med examensarbetet var att undersöka möjligheterna för att upprätta kommunikation mellan flödesimuleringsprogrammet Siemens Plant Simulation och en PLC-enhet. En ingripande förståelse av området virtuell driftsättning skapades vid skrivandet av referensramen och en litteraturstudie vilket legat till grund för det fortsatta praktiska arbetet. Genom en datainsamling med intervjuer, diskussioner och en omfattande litteraturstudie kunde en bättre förståelse bildas kring hur kommunikation mellan de olika programmen fungerar, samt viktiga punkter som bör has i åtanke vid virtuell driftsättning överlag. Ett hypotetiskt system utvecklades i Plant Simulation av Volvo Cars Skövde för att användas som testsystem. I emuleringsmjukvaran Simumatik3D skapades en modell för att efterlikna Plant Simulation modellen samtidigt som PLC-logiken utvecklades i Siemens Step 7. Under utvecklingens gång verifierades delsystem i Simumatik3D mot den skapade PLC-logiken tills det att modellen var färdigutvecklad. För att säkerhetsställa att både Simumatik3D modellen och Plant Simulation modellen var valid undersöktes ett antal valideringspunkter. Experimentfasen tog vid efter valideringstestet där olika scenarier undersöktes och testades för att föra upp eventuella problem i modellerna till ytan. En omfattande utvärdering presenteras där hela uppbyggnadsfasen av modeller utvärderas med avseende på tidsåtgång, för- och nackdelar och kommunikation med PLC. De två programmen Simumatik3D och Plant Simulation utvärderades mot varandra för att få ut vilket program som mest lämpar sig för virtuell verifiering av PLC-logik. Ett översiktligt arbetssätt togs fram utifrån den utvärdering som gjorts samt erfarenheter från genomförandet av arbetet. Resultatet av det framtagna arbetssättet presenteras vilket beskriver uppdelningen mellan beställare och leverantör, kommunikationen mellan parterna samt en överskådlig visualisering av arbetssättets process. Resultatet från utvärderingen visade att Simumatik3D lämpar sig åt att verifiera PLC logik på detaljnivå. Utvärderingen visade även att PLC-logik kan verifieras med hjälp av Plant Simulation, dock inte på samma detaljnivå. Plant Simulation lämpar sig istället till att göra simuleringsmodeller mer verklighetstrogna. Virtuell driftsättning av PLC-logik är ett nytt koncept på Volvo Cars Skövde och därför kan resultatet från detta arbete ligga till grund för fortsatt arbete inom detta område. Virtuell verifiering av PLC-logik diskuteras där flera aspekter som är viktiga att tänka på presenteras. Projektens huvudmål att virtuellt verifiera PLC-logik mot simuleringsprogram uppnåddes och gav goda resultat, de uppsatta delmålen resulterade i en omfattande utvärdering och framtida rekommendationer.To shorten project lead times Volvo Cars Skövde decided to explore the possibilities regarding verifi-cation of PLC-logic in simulation programs. The overall objective of the thesis was to analyze the pos-sibilities for establishing communication between the flow simulation program Plant Simulation and a PLC-device. A thorough understanding of the area virtual commissioning was obtained by writing the frame of reference and a literature review which served as basis for the continued practical work. Through a collection of interviews, discussions and an extensive literature review a better under-standing regarding how the communication between the different programs works, along with im-portant points that should be considered under a virtual commissioning project was obtained. A hy-pothetical system was developed in Plant Simulation by Volvo Cars Skövde to be used as a test sys-tem. The Simumatik3D model was created by emulating the Plant Simulation model and at the same time developing the PLC-logic in Siemens Step 7. During the development progress subsystems were verified in Simumatik3D against the created PLC-logic until the model was fully developed. To make sure that both the Simumatik3D model and the Plant Simulation model was valid a number of valida-tion points were tested. After the validation test the experimental phase started were different sce-narios were analyzed and tested to bring up any problems in the models to the surface. A thorough evaluation is presented in which the entire construction phase of the models is evaluated in terms of time required, advantages and disadvantages and communication with the PLC-device. The two pro-grams Simumatik3D and Plant Simulation was evaluated against one another in order to find out which program that is the most suited for virtual verification of PLC-logic. An overall methodology was developed based on the evaluation carried out and the experience gained from the implementa-tion of the work. The result from the developed methodology is presented which describes the parti-tion between the client and supplier, the communication between them and a visualization of the methodology-process. The result from the evaluation showed that Simumatik3D was more suitable for verification of PLC logic on a detailed level. The evaluation also showed that the PLC logic could be verified with Plant Simulation, but not on the same detailed level. Plant Simulation was more suit-able for making simulation models more realistic. Virtual commissioning of PLC-logic is a new con-cept on Volvo Cars Skövde and therefore can the result from this thesis form a basis for future work in this area. Virtual verification of PLC-logic is discussed in which several important aspects to think about is presented. The projects main goal to virtually verify PLC-logic in simulation programs was achieved and yielded good results, the partial objectives resulted in a thorough evaluation and future recommendations

Topics: simulation, emulation, communication, plc, verification of plc logic, simulering, emulering, kommunikation, plc, verifiering av plc logik, Robotics, Robotteknik och automation
Publisher: Högskolan i Skövde, Institutionen för ingenjörsvetenskap
Year: 2015
OAI identifier: oai:DiVA.org:his-11529
Download PDF:
Sorry, we are unable to provide the full text but you may find it at the following location(s):
  • http://urn.kb.se/resolve?urn=u... (external link)

  • To submit an update or takedown request for this paper, please submit an Update/Correction/Removal Request.

    Suggested articles