Virtualização de uma estação de trabalho de um sistema de manufatura automatizado

Abstract

Revoluções tecnológicas cada vez mais têm impactado nos processos industriais, tornando-se um dos grandes pilares do desenvolvimento. A quarta revolução industrial ou Indústria 4.0 permitiu a difusão de conceitos como virtualização, comissionamento virtual e gêmeos digitais, que podem atuar de forma conjunta melhorando os processos, a produtividade e eficiência dos processos industriais. Visando implementar estes novos conceitos e integrá-los, este trabalho consiste em virtualizar uma estação de separação (Sorting) de peças de um sistema de manufatura flexível (FMS) da Festo, a qual separa em três canaletas peças cilíndricas de acordo com suas respectivas cores (preto, prata e vermelho). Assim, o modelo virtualizado da estação tem como objetivo reproduzir o funcionamento real da estação a partir de uma emulação de suas características dinâmicas e de interação entre seus elementos. O modelo virtualizado da estação foi desenvolvido com o software Visual Components e permite a integração e comunicação com softwares externos para execução de seu controle lógico e monitoramento de operação. Neste trabalho, o controle lógico do modelo foi desenvolvido através de sua programação num controlador lógico programável virtual da Siemens (PLCSim). O monitoramento da operação da estação através de variáveis do processo em dashboard foi desenvolvido com o software Node-RED. A integração entre o modelo virtualizado e os softwares externos foi realizada via comunicação Ethernet (Wi-Fi) TCP/IP (NetToPLCSim). A validação do modelo virtualizado foi realizada através da verificação de sua operação em cenários de uso da estação de trabalho. Os resultados demonstraram o uso do modelo para comissionamento virtual de sistemas de automação e potencial futuro para o desenvolvimento de um gêmeo digital da estação.

Technological revolutions have increasingly impacted industrial processes, becoming one of the great pillars of development. The fourth industrial revolution or Industry 4.0 allowed the diffusion of concepts such as virtualization, virtual commissioning and digital twins, which can work together to improve processes, productivity and efficiency of industrial processes. Aiming to implement these new concepts and integrate them, this work consists of virtualizing a parts sorting station of a flexible manufacturing system (FMS) from Festo, which separates cylindrical parts into three channels according to their respective colors. (black, silver and red). Thus, the virtualized model of the station aims to reproduce the real functioning of the station from an emulation of its dynamic characteristics and the interaction between its elements. The station's virtualized model was developed with Visual Components software and allows the integration and communication with external software to execute its logic control and operation monitoring. In this work, the logic control of the model was developed through its programming in a Siemens virtual programmable logic controller (PLCSim). The monitoring of the station's operation through process variables in a dashboard was developed with Node-RED software. The integration between the virtualized model and the external software was performed via Ethernet (Wi-Fi) TCP/IP (NetToPLCSim) communication. The validation of the virtualized model was performed by verifying its operation in scenarios of workstation usage. The results demonstrated the use of the model for virtual commissioning of automation systems and future potential for the development of a digital twin of the station.