Chuyển đổi từ SIMATIC S5 sang S7 – Một bước hiện đại hóa hệ thống với những nguồn tài nguyên đơn giản 

Rất nhiều nhà máy hiện nay có thời gian hoạt động vượt xa vòng đời của các hệ thống tự động hóa. Tại một vài nơi, câu hỏi đặt ra là tối ưu hóa thời gian và một quy trình chính xác để chuyển đổi hệ thống sang công nghệ tự động hóa hiện tại. Bài báo này hỗ trợ cho việc quyết định và đưa ra các lợi ích mà việc chuyển đổi hệ thống có thể mang lại, thậm chí cả khi nhà máy đang hoạt động gần như tối ưu cùng với công nghệ hiện đại.

Các luận cứ cho việc chuyển đổi
Quá trình hiện đại hóa một nhà máy đang hoạt động luôn luôn đi cùng với các chi phí và rủi ro, và cần phải được chứng minh bằng các giá trị gia tăng mang lại bởi một giải pháp mới. Giá trị gia tăng này có thể được tạo ra từ việc tăng công suất sản xuất hay chất lượng, hoặc giảm các chi phí sản xuất và bảo trì. Chi phí bảo trì gia tăng hàng năm, đặc biệt nếu các chi phí bảo trì mang tính chất “hiệu chỉnh, sửa chữa“ tăng cao, thì chắc chắn việc “cách tân“ là cần thiết và đáng được thực hiện.
Các lợi ích khác cũng có thể là các nhân tố quyết định
Bên cạnh các chỉ số có thể nhận ra ngay như năng suất, hiệu suất và sự sẵn sàng của hệ thống, một hệ thống tự động hóa như dòng sản phẩm các bộ điều khiển khả trình – PLC – SIMATIC S7 của Siemens còn cung cấp hàng loạt các lợi ích về kỹ thuật và kinh tế, bao gồm việc tương thích với các tiêu chuẩn sản xuất mới được áp dụng trên toàn cầu cũng như khả năng tiếp cận các chức năng tích hợp ngày càng rộng lớn so với hệ điều khiển Simatic S5. Hệ thống tự động hóa tiên tiến và tích hợp duy nhất, như hệ thống của Siemens trong giải pháp “Tự động hóa tịch hợp toàn diện” mang lại các chức năng đặc biệt hỗ trợ cho việc bảo trì, theo vết và truy nguyên (Tracking and Tracing), lưu trữ toàn bộ dữ liệu sản xuất và các chức năng giám sát chung. Mặt khác, các chức năng công nghệ cũng sẵn sàng cho các ứng dụng điều khiển vị trí phức tạp. Thiết kế môđun nhỏ của dòng SIMATIC S7 cũng làm tăng an toàn đầu tư cho tương lai khi mà các I/O môđun, các môđun chức năng và các môđun truyền thông có thể được cách tân bất kỳ lúc nào nhờ có khả năng tích hợp cao.
Đối với các nhà máy lớn hơn, khả năng kết nối đơn giản vào hệ thống điều hành sản xuất – MES (Manufacturing Execution System) hay hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp – ERP (Enterprise Resource Planning) nhu SAP (thông qua cổng giao diện tích hợp) sẽ đem lại thêm những bước tối ưu hóa quá trình sản xuất.
Các phương án hiện đại hóa
Tùy thuộc vào qui mô của từng nhà máy chúng ta có 3 quy trình cơ bản để hiện đại hóa hệ thống: Hệ thống có thể được mở rộng bằng cách đưa thêm các công nghệ mới nhất, hoặc nhà máy hiện hữu có thể được nâng cấp từng bước, hoặc toàn bộ công nghệ tự động hiện có có thể được hiện đại hóa hoàn toàn.
Siemens cung cấp các sản phẩm cho các công đoạn này, như chuyển đổi một phần hay toàn hệ thống, và rủi ro liên quan được giảm tới mức tối đa. Tự động hóa Tích hợp Toàn diện có thể được triển khai theo cách này, từng bước một.
Tiếp theo đây chúng tôi sẽ giới thiệu một số sản phẩm và các lựa chọn giúp nhà máy của bạn chuyển đổi từ bộ điều khiển Simatic S5 sang S7 một cách trôi chảy. Do thời gian cho phép thực hiện chuyển đổi hệ thống luôn bị hạn chế, phương án quay trở về hệ thống cũ một cách nhanh chóng nhất có thể cần được nghiên cứu và lên kế hoạch cụ thể khi thực hiện cách tân hệ thống Simatic.
Giảm rủi ro và chi phí trong việc đấu nối
Đấu nối lại toàn bộ các I/O mođun là một công việc cự kỳ tốn thời gian và chi phí. Vì vậy chúng tôi cung cấp các bộ chuyển đổi đấu nối cáp cho S7-300 I/O và S7-400 I/O. Bộ chuyển đổi này có chức năng như bộ chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị đầu nối S5 và môđun S7 I/O .

Bộ chuyển đổi cáp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc đấu nối tín hiệu vào I/O môđun trong quá trình chuyển đổi hệ thống từ Simatic S5 sang S7.Với chức năng như một bộ chuyển từ các bộ đấu nối tín hiệu của S5 sang S7.Việc này giảm thiểu thời gian, và trong trường hợp có sự cố thì hệ thống dễ dàng có được chuyển về hệ thốngcũ

Lựa chọn sử dụng lại toàn bộ các đầu nối hiện hữu không chỉ tiết kiệm chi phí và thời gian, mà còn đóng góp vào việc giảm thiểu lỗi có thể xảy ra. Trong trường hợp có sự cố thì bạn rất dễ dàng chuyển trở về hệ thống cũ.
Chuyển đổi chương trình một cách đơn giản
Phần mềm Step 7 dùng để cấu hình và lập trình cho các bộ điều khiển S7 và phần mềm cấu hình cho các bảng điều khiển và giám sát WinCC flexible đều có công cụ chuyển đổi nên việc chuyển đổi chương trình trở nên thuận tiện hơn. Một công cụ của Step 7 là “S5 Database Converter” (Chuyển đổi cơ sở dữ liệu S5) dùng để chuyển đổi các file S5 sang dạng chương trình ngôn ngữ STL trên Step 7.
Chương trình/dự án hiện hữu trên ProTool trên các hệ thống chạy trên nên Windows có thể dễ dàng chuyển đổi sang chương trình / dự án của WinCC flexible nhờ sự trợ giúp của “Migration Wizard”.
Tích hợp hệ thống tự động hóa hiện hữu vào hệ thống truyền thông mạng trường
Trước khi hệ mạng trường được thiết lập, các I/O phân tán của Simatic S5 được điều khiển thông qua các thiết bị mở rộng kết nối với bộ điều khiển trung tâm. Toàn bộ mạng lưới được xây dựng theo cách này bao gồm 01 bộ điều khiển trung tâm và một vài trạm mở rộng. Chuyển đổi dạng mạng này yêu cầu chi phí cao, khi mà các trạm mở rộng này đều phải thay thế hoàn toàn cũng như trạm điều khiển trung tâm.
Simatic S7 đưa ra một khả năng có thể tiếp tục sử dụng các các trạm I/Omở rộng và kết nối vào bộ điều khiển mới S7-400 bằng cách sử dụng môđun giao tiếp IM463-2 và không cần các trạm giao tiếp Profibus-DP slave. Toàn bộ các trạm mở rộng của Simatic S5 (AG115U and AG135/155U) đều có thể nối vào môđun giao tiếp này.
Tối ưu hóa truyền thông công nghiệp
Với việc sử dụng các bộ chuyển đổi, các mạng cáp đồng trục (như Sinec H1) có thể nối vào hệ thống mạng đang sử dụng phổ biến như Industrial Ethernet/Profinet. Simatic Net, dòng sản phẩm công nghệ truyền thông công nghiệp của Siemens, cung cấp các bộ chuyển đổi thuộc họ Scalance phục vụ cho mục đích này.
Bộ chuyển đổi Scalance X101-1AUI or Scalance X101-1FL được sử dụng để kết nối tới các mạng cáp đồng và cáp quang. Các dịch vụ truyền thông và các chuẩn giao tiếp (protocol) đều được hỗ trợ bằng các môđun xử lý truyền thông (CP) của dòng Simatic S7, và bằng cả các cổng giao tiếp Ethernet tích hợp trên các CPU S7. Các dịch vụ ISO and TCP/IP dựa trên Layer 4 (Transport layer) hỗ trợ cho các chuẩn truyền thông Ethernet, và các giao thức Profibus-FMS, FDL and DP được hỗ trợ để có thể kết nối Profibus.
Các hỗ trợ trực tuyến bổ sung
Trên website “Simatic Service & Support” của Siemens: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/16612444 có cung cấp các tài liệu, phần mềm, công cụ và tài liệu hướng dẫn cho việc chuyển đổi mô tả ở trên.
Như được giới thiệu ở đây sử dụng ví dụ chuyển đổi Simatic S5 sang giải pháp S7, ngày nay luôn sẵn có nhiều phuơng tiện trợ giúp khác nhau cho việc chuyển đổi cho nhà máy. Các chi phí chuyển đổi có thể kiểm soát được và rủi ro có thể tính toán được, kể cả khi việc khởi dộng lại nhà máy chưa thể thực hiện được thì nhà máy vẫn có thể quay về được với gải pháp cũ. Các lợi ích có thể thấy rõ là giảm chi phí sản xuất và bảo trì, đáp ứng được các yêu cầu tiêu chuẩn mới với mực chi phí hợp lý, và đầu tư cho tương lai của bạn được an toàn.

Hoàng Thị Kiều Anh lược dịch