معرفی پرتال TIA

سیر تکاملی و تاریخچه پرتال TIA

شرکت زیمنس به‌عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده تجهیزات اتوماسیون صنعتی در جهان، طیف وسیعی از قطعات و تجهیزات را در این حوزه طراحی و در قالب خانواده SIMATIC به بازار عرضه نموده است. این تجهیزات بسته به کاربرد، شامل طیف گسترده‌ای از کنترلرها و PLC ها، HMI ها و پنل ها، تجهیزات مورداستفاده در شبکه‌های صنعتی، انواع درایوها و تجهیزات مرتبط با سیستم‌های کنترل حرکت و… می‌باشند که با قرارگیری در کنار یکدیگر، سیستم کنترل و مانیتورینگ یک کارخانه را شکل می‌دهند. نحوه و چگونگی قرارگیری این تجهیزات در کنار یکدیگر، مطابق هرم نشان داده‌شده در شکل زیر، در پنج سطح صورت می‌پذیرد. در سطح نخستِ این هرم موسوم به سطح پروسه یا فیلد (به انگلیسی : Field Or Process Level)، تجهیزات ورودی- خروجی همچون تجهیزات ابزار دقیق، محرک‌ها و عملگرها قرار دارند و در این سطح، انواع ماژول‌های ورودی-خروجی وظیفه جمع‌آوری و انتقال سیگنال‌های مربوطه را بر عهده‌دارند.

در سطح دوم که به سطح کنترل و مانیتورینگ محلی معروف است، مجموعه‌ای از کنترلرها و PLC ها، پنل ها و HMI ها قرار دارند که وظیفه کنترل و مانیتورینگ محلی پروسه را از طریق تبادل اطلاعات با تجهیزات سطح فیلد بر عهده‌دارند. سطح سوم که سطح کنترل و مانیتورینگ مرکزی یا سطح پایش عملیات نام دارد، در سیستم‌های اتوماسیون کارخانه‌ای بیشتر جنبه نظارت و در سیستم‌های اتوماسیون فرآیندی، بیشتر جنبه کنترل دارد. تجهیزات مستقر در این سطح از طریق جمع‌آوری اطلاعات دریافتی از تجهیزات سطوح پایین‌تر و متمرکز نمودن آن در یک مکان، تصویری دقیق از وضعیت عملکردی کل پروسه ارائه می‌دهند. سطوح چهارم و پنجم که به ترتیب بیانگر سیستم‌های مدیریت تولید (به انگلیسی : Manufacturing Execution Systems (MES)) و سیستم‌های برنامه‌ریزی منابع سازمانی (به انگلیسی : Enterprise Resource Planning (ERP)) می‌باشند، از نگاهی کلان‌تر به مدیریت تولید در کارخانه و افزایش کارایی و بهره‌وری آن می‌نگرند. علت قرارگیری این دو سطح در بالای هرم اتوماسیون آن است که در هر کارخانه یا بنگاه اقتصادی، مجموعه‌ای از عوامل مؤثر بر سودآوری همچون میزان تولید، مدت‌زمان توقفات، هزینه مواد اولیه، هزینه نگهداری و تعمیرات ماشین‌آلات، هزینه پول، هزینه نیروی انسانی و… در قالب نرم‌افزارهای مختلفی تحت بررسی و پایش مداوم قرار می‌گیرند تا با برنامه‌ریزی دقیق و بهره‌گیری بهینه از کلیه منابع سازمانی، هزینه‌های بنگاه به حداقل و درآمد آن به حداکثر برسد و در این میان سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ در کنار وظیفه اصلی خود که همانا برقراری و تداوم شرایط تولید می‌باشد، وظیفه تهیه داده‌ها و اطلاعات موردنیاز برای نرم‌افزارهای مورداستفاده در سطوح MES و ERP را نیز بر عهده‌دارند. تفاوت اصلی دو سطح MES و ERP در آن است که در MES، تنها عوامل مرتبط با تولید مدنظر قرار می‌گیرد، حال‌آنکه در ERP، کلیه داده‌ها و فرآیندهای سازمان موردبررسی قرار می‌گیرند.

لازمه دستیابی به اهداف تعریف‌شده برای هرکدام از سطوح هرم اتوماسیون، آن است که کلیه تجهیزات موجود در این هرم در کنار ملزومات سطح کاری خود، در هماهنگی کامل با تجهیزات دیگر سطوح نیز قرار داشته باشند تا امکان برقراری ارتباط آسان مابین آن‌ها به وجود آید. در این راستا، شرکت زیمنس مفهوم اتوماسیون کاملاً یکپارچه را اولین بار در سال ۱۹۹۶ میلادی و با هدف تجمیع، یکپارچه‌سازی و ارتباط متقابل و آسان تجهیزات مورداستفاده در سطوح مختلف هرم اتوماسیون مطرح نمود. این شرکت با ارائه اولین نسخه از پرتال TIA تحت عنوان «TIA Portal V10.0» در سال ۲۰۱۰، اولین گام عملی در جهت نیل به اهداف فوق را برداشت و پرتال TIA توانست ساختاری واحد ارائه نماید که در آن، امکان تبادل اطلاعات مابین سه گروه مختلف از تجهیزات هرم اتوماسیون به‌سادگی فراهم گردد. نرم‌افزارهای تجمیع شده در اولین نسخه پرتال TIA مطابق شکل زیر، سه نرم‌افزار STEP7، WinCC و StartDrive بودند که به ترتیب به‌منظور برنامه‌نویسی و کار با PLC ها، HMI ها و درایوهای شرکت زیمنس مورداستفاده قرار می‌گیرند.

تا پیش از ارائه پرتال TIA، برنامه‌نویسی و راه‌اندازی هریک از تجهیزات خانواده SIMATIC در نرم‌افزار منحصر به آن تجهیز صورت می‌پذیرفت و این امر درمواردیکه ارتباطات شبکه‌ای مابین تجهیزات مختلف وجود داشت، مشکلاتی را در برنامه‌نویسی برای کاربران ایجاد می‌نمود، به‌عنوان نمونه در یک پروژه کنترل و مانیتورینگ، برنامه‌نویسی PLC با نرم‌افزار STEP 7 و برنامه‌نویسی HMI، با نرم‌افزار WinCC Flexible انجام می‌پذیرفت و در این میان، ایجاد ارتباطات شبکه‌ای مابین PLC و HMI و تعریف تگ‌های ارتباطی مابین دو نرم‌افزار ذکرشده، علاوه برافزایش مدت‌زمان مهندسی پروژه، احتمال بروز خطا و اشتباه در برنامه‌نویسی را افزایش می‌داد. تجمیع نرم‌افزارهای مختلف در یک چارچوب واحد، مشکلات ارتباطی مابین آن‌ها را مرتفع نمود و این یکپارچه‌سازی، سادگی و انعطاف‌پذیری بالایی را در طراحی، اجرا و بهره‌برداری از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی برای کاربران به ارمغان آورد.

شرکت زیمنس طی سال‌های بعد و به‌مرور، برخی از مشکلات و محدودیت‌های نسخه اولیه پرتال TIA را مرتفع نمود و هرساله با ارائه نسخه‌های جدیدتر، قابلیت‌های بیشتری به این مجموعه افزود. در آخرین نسخه از پرتال TIA که در روزهای پایانی سال ۲۰۱۷ با عنوان «TIA Portal V15» رونمایی گردید، امکان استفاده از تقریباً تمامی نرم‌افزارهای مهندسی شرکت زیمنس در حوزه اتوماسیون صنعتی همچون SIMATIC STEP7، SIMATIC WinCC، SINAMICS StartDrive، SIMOTION SCOUT، PLCSIM Advanced، Safety Advanced، Energy Management Suite و SIMOCODE ES فراهم گردیده است. این نسخه از پرتال، تقریباً از تمامی محصولات جدید شرکت زیمنس در خانواده SIMATIC، درایوهای خانواده SINAMICS، تجهیزات مرتبط با کاربردهای کنترل حرکت، تجهیزات در حوزه سیستم‌های ایمنی و امنیتی و تجهیزات در حوزه مدیریت مصرف انرژی پشتیبانی می‌نماید، بااین‌وجود شرکت زیمنس به‌صورت مستمر با ارائه آپدیت‌هایی، تجهیزات بیشتری را به کتابخانه سخت‌افزاری پرتال TIA می‌افزاید. از دیگر قابلیت‌های افزوده شده به پرتال TIA می‌توان به امکان مدیریت توزیع توان در پروژه، قابلیت کاربری هم‌زمان چند کاربر روی یک پروژه، قابلیت مانیتورینگ و عیب‌یابی پیشرفته پروژه، قابلیت اتصال به پروژه از طریق سرورهای ابری و … اشاره نمود، با این وجود امکان برنامه نویسی و کنترل حرکت ربات های کارتزین، اسکارا، Delta Picker و Roll Picker، با استفاده از توابع تحلیل سینماتیک دو تا چهار بعدی موجود در کتابخانه پرتال را می بایست قابلیت برجسته افزوده شده به نسخه پانزدهم پرتال TIA به شمار آورد که این کاربرد در بستر سخت افزاری PLCهای پیشرفته سری S7-1500 قابل پیاده سازی است. ذکر این نکته نیز لازم است که برندهای معتبری همچون KUKA Robotics و Yaskawa Motoman، بلوک های موردنیاز جهت برنامه نویسی ربات های ساخت خود را جهت استفاده در پرتال TIA ارائه نموده اند و چند برند معتبر دیگر در زمینه ساخت ربات های صنعتی نیز اقدامات مشابهی را آغاز نموده اند. با این شیوه، می توان انتظار داشت در آینده ای نزدیک، سیستم های اتوماسیون و کاربردهای رباتیک بیش از پیش بهم نزدیک شوند و امکان ارائه راهکاری جامع برای کلیه کاربردها در قالب پلتفرم مشترک TIA Portal فراهم گردد. ضمناً با توجه به گرایش زیمنس به طراحی و توسعه محصولات جدید خود مبتنی بر پروتکل OPC UA، ارتباطات افقی و عمودی بین ماشین آلات و تجهیزات سطوح مختلف هرم اتوماسیون تسهیل و بهبود خواهد یافت.

جایگاه پرتال TIA در پرتفوی محصولات اتوماسیون صنعتی زیمنس در سطوح مختلف هرم اتوماسیون در سیستم‌های اتوماسیون کارخانه‌ای در شکل زیر نشان داده‌شده است.

از جمع‌بندی مطالب بیان‌شده می‌توان نتیجه گرفت که شرکت زیمنس توانسته است با فراهم نمودن زیرساخت‌های سخت‌افزاری موردنیاز و ارائه پرتال TIA، به رؤیای یکپارچه‌سازی و ایجاد هماهنگی کامل مابین تجهیزات مختلف هرم اتوماسیون در سیستم اتوماسیون کارخانه‌ای جامه عمل بپوشاند. این پرتال با ساختار مهندسی یکپارچه و قابلیت‌های ممتاز خود، مدت‌زمان مهندسی پروژه و به دنبال آن مدت‌زمان ارائه محصول به بازار را به‌شدت کاهش می‌دهد و با جمع‌آوری و ذخیره‌سازی اطلاعات تولید در فضای ابری اختصاصی، شفافیت در عملیات تولید را موجب می‌گردد و از این طریق، امکان کنترل کیفیت دقیق و سریع محصولات را فراهم می‌آورد. همچنین این پرتال با برخورداری از توابع پیشرفته‌ی خود بهینه‌سازی، خود پیکره بندی و خود خطایابی، امکان عیب‌یابی سریع و دقیق خطا را از هر مکان و در هرلحظه از زمان فراهم می‌نماید و از این طریق، توقفات خطوط تولید را به حداقل مقدار، کاهش می‌دهد.

نصب و فعال سازی پرتال TIA

آموزش نصب و فعال سازی نسخه های مختلف پرتال TIA و راهکارهای رفع مشکلات احتمالی

Migrate نمودن پروژه های پیشین به آخرین نسخه پرتال

مباحث مرتبط با کوچ سخت افزاری و نرم افزاری پروژه های پیشین به همراه مشکلات و راهکارها