TUTORIAL Parte 2 – Siemens S7-1200 G2, SINAMICS G120 e Motion Control: Virtual Commissioning con SIMIT

Dopo aver completato nella Parte 1 la configurazione hardware, la parametrizzazione dell’oggetto tecnologico, la programmazione PLC Motion Control e la realizzazione dell’interfaccia HMI, in questa seconda parte portiamo il progetto all’interno di un ambiente di Virtual Commissioning con Siemens SIMIT.

L’obiettivo è simulare il comportamento del SINAMICS G120 e la comunicazione PROFIdrive, mantenendo attiva la stessa logica Motion Control sviluppata per il SIMATIC S7-1200 G2.

In questo modo possiamo verificare il funzionamento dell’applicazione senza utilizzare fisicamente l’azionamento reale, integrando TIA Portal, S7-PLCSIM Advanced, WinCC Runtime Advanced e SIMIT all’interno dello stesso scenario di test.

Dal progetto reale alla simulazione

La seconda parte parte esattamente dal progetto sviluppato nel primo tutorial.

Il PLC continua a utilizzare il proprio Technology Object e le istruzioni Motion Control già programmate:

• MC_Power;
• MC_Reset;
• MC_Halt;
• MC_Jog;
• MC_MoveVelocity.

La differenza principale è che il SINAMICS reale viene sostituito da un modello simulato all’interno di Siemens SIMIT.

Questo permette di mantenere invariata buona parte della logica PLC e di verificare come il sistema reagisce ai comandi provenienti dall’HMI e dalle istruzioni Motion Control.

Simulazione del PLC con S7-PLCSIM Advanced

Per realizzare il Virtual Commissioning viene utilizzato S7-PLCSIM Advanced, che permette di eseguire il programma del SIMATIC S7-1200 G2 all’interno di un PLC virtuale.

Il PLC simulato diventa quindi il punto centrale dell’architettura:

• TIA Portal contiene il progetto e la logica Motion Control;
• PLCSIM Advanced esegue il PLC virtuale;
• WinCC Runtime Advanced simula l’interfaccia HMI;
• SIMIT simula il comportamento del drive e lo scambio dati PROFIdrive.

Questa configurazione permette di creare una catena di test molto vicina a quella che verrà successivamente utilizzata con l’hardware reale.

Interfacciamento tra S7-1200 G2 e Siemens SIMIT

Una delle parti più interessanti del tutorial riguarda il collegamento tra il PLC simulato e Siemens SIMIT.

All’interno di SIMIT viene creata l’interfaccia verso il PLC, in modo che i dati scambiati dal Technology Object possano essere utilizzati per simulare il comportamento dell’azionamento.

Il progetto viene quindi trasformato da una semplice simulazione PLC/HMI a un vero ambiente di co-simulazione, nel quale il controllo rimane nel PLC mentre la parte di processo viene simulata esternamente.

PROFIdrive e Standard Telegram 1

Per la simulazione del SINAMICS G120 viene utilizzato il protocollo PROFIdrive con lo Standard Telegram 1.

Il telegramma rappresenta il canale di comunicazione ciclico attraverso il quale PLC e azionamento si scambiano i principali dati di comando e di stato.

Tra le informazioni gestite troviamo ad esempio:

• parole di comando;
• parole di stato;
• riferimento di velocità;
• velocità effettiva;
• abilitazione dell’azionamento;
• stato operativo del drive.

La simulazione del telegramma permette al Technology Object del PLC di continuare a lavorare come se fosse collegato a un azionamento reale.

Utilizzo del componente PROFIdrive in SIMIT

All’interno di SIMIT viene utilizzato un modello dedicato alla simulazione del comportamento PROFIdrive.

Il componente riceve i segnali provenienti dal PLC e restituisce i relativi stati e valori di feedback, consentendo di simulare il funzionamento del drive durante le diverse condizioni operative.

Il sistema può così reagire ai comandi di:

• Power ON/OFF;
• Jog positivo e negativo;
• movimento a velocità impostata;
• Stop e Halt;
• Reset degli errori.

La logica Motion Control del PLC rimane quindi completamente attiva anche durante la simulazione.

Setpoint e velocità attuale dell’asse

Durante il tutorial viene verificato anche lo scambio del setpoint di velocità e del valore di velocità attuale.

Il riferimento impostato dall’HMI viene elaborato dal Technology Object e trasferito attraverso PROFIdrive al modello simulato del SINAMICS.

SIMIT restituisce quindi il valore simulato della velocità, che può essere nuovamente visualizzato all’interno del progetto PLC e dell’HMI.

In questo modo è possibile verificare l’intero percorso del segnale:

HMI → PLC → Technology Object → PROFIdrive → SIMIT → feedback velocità → PLC → HMI.

Visualizzazione analogica della velocità in SIMIT

Per rendere la simulazione ancora più immediata, all’interno del progetto SIMIT viene aggiunto anche un indicatore analogico collegato alla velocità dell’azionamento.

Questo permette di osservare graficamente la risposta del modello durante:

• l’accelerazione;
• la variazione del setpoint;
• il movimento in Jog;
• l’arresto dell’asse;
• l’inversione del senso di rotazione.

L’indicatore diventa quindi un utile strumento di verifica durante il commissioning virtuale.

Un ambiente completo di Virtual Commissioning

Il risultato finale è un sistema nel quale diversi ambienti Siemens lavorano contemporaneamente:

• TIA Portal per configurazione e programmazione;
• S7-PLCSIM Advanced per l’esecuzione del PLC virtuale;
• WinCC Runtime Advanced per la simulazione dell’HMI;
• Siemens SIMIT per la simulazione dell’azionamento;
• PROFIdrive Standard Telegram 1 per lo scambio dati tra PLC e drive simulato.

Questa architettura permette di testare in modo integrato la logica Motion Control prima del collegamento con l’hardware reale.

Perché utilizzare il Virtual Commissioning

Il Virtual Commissioning permette di anticipare una parte importante delle attività di collaudo e messa in servizio.

Tra i principali vantaggi troviamo:

• test della logica PLC prima della disponibilità della macchina reale;
• verifica delle sequenze Motion Control;
• test dell’interfaccia HMI;
• verifica dello scambio dati con il drive;
• riduzione dei tempi di commissioning;
• possibilità di creare scenari didattici senza utilizzare continuamente l’hardware reale;
• maggiore possibilità di analizzare errori e condizioni anomale in ambiente controllato.

In ambito formativo, questo approccio permette inoltre di mostrare agli studenti l’interazione tra automazione, azionamenti, comunicazione industriale e simulazione all’interno di un unico progetto.

Guarda il tutorial completo – Parte 2

🎥 Il video completo con tutti i passaggi operativi è disponibile gratuitamente.

In questa seconda parte mostro come interfacciare il progetto Motion Control sviluppato con S7-1200 G2 a Siemens SIMIT, simulare il SINAMICS G120 tramite PROFIdrive e verificare l’intero sistema in ambiente Virtual Commissioning.

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Hai perso la Parte 1?

Prima di affrontare la simulazione con SIMIT è consigliabile partire dalla prima parte del progetto, nella quale vengono realizzate la configurazione hardware, la programmazione Motion Control e l’interfaccia HMI.

Dal drive virtuale alla macchina virtuale

La simulazione dell’azionamento rappresenta uno dei primi livelli del Virtual Commissioning.

Una volta verificato correttamente lo scambio dati tra PLC, Motion Control e drive simulato, lo stesso principio può essere esteso a modelli sempre più complessi.

Il passo successivo può essere infatti quello di integrare:

• modelli cinematici;
• assi multipli;
• sensori e attuatori virtuali;
• sequenze automatiche;
• sistemi robotizzati;
• Digital Twin della macchina.

È proprio in questa direzione che strumenti come TIA Portal, SIMIT e gli ambienti di simulazione meccatronica diventano particolarmente interessanti per lo sviluppo di applicazioni industriali avanzate.

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