ساعات پاسخگویی : شنبه تا جمعه - ساعت 8 صبح تا 9 بعد از ظهر

مشهد

09155011699

مشهد زیمنس 

معرفی سیستم کنترل Valve Test Bench

۱۱ شهریور ۱۴۰۴ PLC پروژه اتوماسیون زیمنس ، آموزش اتوماسیون زیمنس ، سیستم کنترل شیرهای اتوماتیک ، سیستم کنترل DCS زیمنس ، مشهد_زیمنس ، زیمنس_مشهد ، آموزش_زیمنس ، آموزش_تیا_پورتال زیمنس ، آموزش_آنلاین_پی_ال_سی

۱ — معرفی سیستم: Valve Test Bench (کاربرد و اهداف)

هدف کلی: آزمون عملکردی، نشتی و تنظیم‌پذیری شیرهای صنعتی (شات‌اف، گلوب، ولوهای اطمینان، چک ولو و …) در شرایط فشار و بار مشخص، ثبت نتایج، و تولید گزارش تست قابل بازبینی برای تضمین کیفیت و رضایت‌مشتری. دستگاه معمولاً شامل: قاب نگهدارنده ولو، عملگر هیدرولیک/پنوماتیک برای اعمال نیرو، سیستم فشار سیال (پمپ و منیفولد)، سنسورهای فشار/دما/جریان، گیرنده نیرو/جابجایی، و سیستم‌های اندازه‌گیری (Torque, Leak, Seat tightness). تست‌ها می‌تواند شامل Leak Test، Shell Test، Seat Test، Functional Cycle Test و Setting Pressure Test باشد. (شرح مفاهیم پایه و اهداف صنعتی). WingoilSun Center Booster

 

سیستم کنترل Valve Test Bench

۲ — نقش S7-1500T در معماری کنترلی سیستم

  • کنترل تکنولوژی و Motion: S7-1500T به‌عنوان Technology-CPU برای کنترل دقیق محورهای پوزیشنینگ (مثلاً محرک اعمال نیرو/lifting stage، محور جابجایی ولو، actuator rotation برای اندازه‌گیری torque) استفاده می‌شود؛ TOها (Technology Objects) و دستورات Motion داخل CPU پردازش می‌شوند و توالی‌های پوزیشنینگ، homing، و اینترپولاسیون را اجرا می‌کنند. این ساختار برای تست‌‌های با پروفایل‌های حرکتی قابل تکرار و نیاز به دقت بالا ایده‌آل است. Siemens Industry SupportSiemens Industry Cache

  • جمع‌آوری داده‌های فرایندی و ثبت نتایج: PLC داده‌های فشار/دما/گشتاور/جابجایی را خوانده، پروفایل تست را اجرا و نتایج را در دیتابیس محلی یا سرور ثبت می‌کند (SQL/CSV)، و صفحات HMI برای اپراتور و صفحهٔ گزارش‌گیری فراهم می‌شود.

  • توپوگرافی شبکه: PLC به‌صورت Master در شبکه‌ی PROFINET قرار می‌گیرد و با درایوها (S120) و ET200SP از طریق PROFINET تبادل Setpoint / Feedback انجام می‌دهد. برای کاربردهای با I/O توزیع‌شده و سرعت بالا می‌توان از Beckhoff terminals در یک معماری همکار/ثانویه یا از طریق دروازه/OPC UA ارتباط برقرار کرد (دو حالت قابل پیاده‌سازی). Siemens Industry SupportSiemens

۳ — نیازهای فرآیندی (Process Requirements) — ورودی/خروجی و رفتار دینامیک

  • حسگرها (آنالوگ/دیجیتال): فشار (0–400 bar یا مورد پروژه)، دما (PT100/TC)، جریان (اختیاری)، انکدرهای موقعیت (absolute/multiturn)، لودسل (force/torque) با ورودی ±10 mV یا کابل‌سیگنال تقویت‌شده.

  • محرک‌ها: سروو یا موتورهای القایی با گیربکس برای تولید گشتاور و جابجایی با کنترل پوزیشن.

  • نیاز دقت: Position repeatability ≤ ±0.05 mm و Torque resolution ≤ 0.1 %FS (بسته به نیاز مشتری).

  • سیکل‌های تست: شامل حرکت به پوزیشن، اعمال فشار، نگهداری برای مدت معین، اندازه‌گیری نشت و بازگشت. سیکل‌های پرتکرار نیازمند مدیریت انرژی ترمزی (regen) در درایوها هستند. منابع کلی تست باید برای بازه‌های فشار/بار تعریف شوند. (طراحی بر اساس نوع ولو مورد آزمون). Wingoil

۴ — مشخصات پیشنهادی سخت‌افزار کنترلی و الکتریکال (High-level BOM)

کنترل و PLC

  • CPU: SIMATIC CPU 1516T-1 PN یا CPU 1515T بسته به تعداد TOها و محورها (انتخاب دقیق با TIA Selection Tool). (S7-1500T برای motion). Siemens Industry Support

  • HMI: KTP700/TP1200 یا پنل Comfort بسته به نیاز نمایش/Recipe.

  • PROFINET Switch: Managed, Industrial, مطابق استانداردها.

درایوها و موتورها

  • Servo/Drive (Precision axes): SINAMICS S120 (مجموعه‌ی واحدهای قدرت Booksize یا Chassis برای توان تا چند صد کیلووات؛ مناسب برای سروو موتورهای با انکدرهای فیدبک بالا و نیاز به عملکرد دینامیکی). Siemens Industry CacheDistributor Data Solutions

  • درایوهای دیگر با کاربرد خاص: SINAMICS V90 برای محورهای تک‌محوره با نیاز ساده‌تر، یا G120 برای کاربردهای عمومی/قیمت بهینه.

  • موتورها: SIMOTICS با انکدر مطلق (Single/Multi-turn 20bit یا بیشتر) یا سرووموتورهای ویژه S120-compatible.

Remote I/O

  • SIMATIC ET200SP (Distributed PROFINET I/O) برای اکثر DI/DO/AO/AI با ماژول‌های F-io برای Safety Integrated (SIL2/SIL3) در صورت نیاز. ET200SP جمع‌وجور و سریع است. SiemensDigi-Key

  • Beckhoff I/O (EL/EL/ KL series / EtherCAT Terminals) — گزینه برای مواردی که نیاز به I/O با نرخ نمونه‌برداری بسیار بالا، سیگنال‌های ویژه یا سیستم I/O مالمتیپل دارند. در پیاده‌سازی‌های همگرا دو گزینه دارید:

    1. Beckhoff به‌عنوان سیستم جانبی (PC-based control) که داده‌ها از/به S7 از طریق OPC UA/PROFINET یا gateway ردوبدل می‌شوند.

    2. اگر می‌خواهید Slave-based EtherCAT I/O را به S7 وصل کنید، باید از پل/گِیت‌وی یا ماژول‌های طرف سوم استفاده کنید (پیاده‌سازی پیچیده‌تر). مستندات Beckhoff I/O توضیح بیشتری دارد. Beckhoff Automation

ایمنی (Safety)

  • Pilz PNOZ / PNOZmulti به عنوان رله‌های ایمنی برای E-Stop، درِ محافظ، دو-دستی یا Safe-Gate monitoring؛ برای سیستم‌های بزرگ‌تر از PSS 4000 (Pilz Safety Control) یا از ماژول‌های امن SIMATIC (Fail-safe CPU / F-I/O) استفاده می‌شود. PNOZmulti Configurator برای طراحی گرافیکی مدار ایمنی و شبیه‌سازی کاربردی است. Pilzdocs.galco.com

الکتریکال قدرت

  • ورودی تابلو: 3~400VAC, 50 Hz (Main supply)

  • DC bus and braking: S120 requires DC bus sizing; در صورت regen بالا از Braking Chopper + Resistor یا Regen Unit استفاده کنید.

  • 24 VDC SITOP for control and sensors (با ظرفیت حداقل 10A به‌عنوان پایه، بر اساس تعداد I/O و HMI تنظیم شود). Electro-Matic Products

۵ — شبکه و توپولوژی پیشنهادی (Integration / Communication)

  • Primary network: PROFINET (S7-1500T ↔ S120 drives ↔ ET200SP). S120 به‌خوبی با PROFINET و PROFIdrive یکپارچه می‌شود. Distributor Data SolutionsSiemens Industry Support

  • High-speed or special I/O: اگر نیاز به sampling با فرکانس خیلی بالا یا سیگنال‌های خاص (مثلاً فیلتر شده / acquisition با رزولوشن بالا) دارید، از Beckhoff EtherCAT I/O متصل به یک Beckhoff IPC استفاده و دیتا را از طریق OPC UA/Profinet به PLC منتقل کنید. این حالت مخصوص وقتی‌ست که نیاز محاسباتی real-time خارج از توان CPU PLC دارید. Beckhoff Automation

۶ — طراحی ایمنی با Pilz (مفاهیم، اهداف و روش پیاده‌سازی)

اهداف استفاده از رله‌های Pilz / استراتژی ایمنی

  • تضمین توقف ایمن (Safe Stop / STO) برای محرک‌ها هنگام خطا یا ورود اپراتور به ناحیه نگهداری.

  • مانیتورینگ درهای حفاظتی (Safety Gate) و ردیابی باز/بسته بودن آن‌ها.

  • دو-دستی و مانیتورینگ دو کاناله برای عملکردهای دستی حساس.

  • نظارت بر عملکردهای بحرانی نظیر Emergency Stop، Light curtain، و interlockهای هیدرولیک. docs.galco.com

پیکربندی پیشنهادی (سطح پایه تا متوسط)

  1. برای ۳–۵ عملکرد ایمنی ساده: از PNOZ X / PNOZsigma استفاده کنید (E-Stop, Gate, Two-hand).

  2. برای سیستم با چندین ورودی ایمن و خروجی موبختر: از PNOZmulti (ماژولار و پیکره‌بندی‌شونده) استفاده کنید — با PNOZmulti Configurator پیکربندی، شبیه‌سازی و خروجی مستندات انجام می‌پذیرد. Pilz

  3. برای پروژه‌های بزرگ یا نیازمند شبکه‌ی ایمنی: از PSS 4000 یا ماژول‌های Safety Integrated در S7-1500F (Fail-safe CPU) استفاده شود.

نمونهٔ Wiring & Logic (شرح)

  • ورودی‌های ایمنی (E-Stop, Guard, Light Curtain) → ورودی‌های PNOZmulti (redundant channels).

  • خروجی PNOZ → فرمان K1/K2 کنتاکتور قدرت (قطع خط تغذیه درایوها) و/یا سیگنال STO به درایو/PLC.

  • PNOZmulti → PLC (SIL-safe signals / status) برای ثبت لاگ و HMI از طریق سیگنال‌های نظارتی (NON-SAFETY).

  • در صورت نیاز به stop با نگهداری موقعیت: PNOZ قطع تغذیه فرمان (disable) و درایوها از STO داخلی استفاده می‌کنند که خروجی گشتاور را حذف می‌کند (مطابق با دستورالعمل سازنده درایو). cdn.logic-control.com

نحوهٔ تنظیمات (Workflow) با PNOZmulti

  1. طراحی منطق ایمنی در PNOZmulti Configurator (گرافیکی) — انتخاب ماژول‌ها و آرایش سخت‌افزاری؛

  2. شبیه‌سازی و بررسی خطاها (Simulator)؛

  3. تولید مستندات و گزارش (برگهٔ مدار ایمنی و لیست ورودی/خروجی)؛

  4. دانلود پیکربندی به سخت‌افزار؛

  5. سیم‌بندی ورودی‌ها و خروجی‌ها و اجرای تست‌های عملکردی (FAT/SAT)؛

  6. ثبت و مستندسازی نتیجه تست‌های ایمنی. Pilz

۷ — نکات فنی اجرا (جزئیات مهندسی که مهندسین باید رعایت کنند)

الف) Encoder/Feedback

  • برای محورها از انکدر مطلق high-resolution (single/multi-turn، 20-bit یا بالاتر) استفاده کنید تا بعد از قطع برق مرجع حفظ شود (reduces homing cycles). درایو S120 و TOهای S7-1500T قابلیت استفاده از encoder on motor یا encoder on load را دارند. Distributor Data SolutionsSiemens Industry Cache

ب) مدیریت انرژِی و regen

  • S120 در سیکل‌های توقف/شتاب پرتکرار انرژی را به DC bus بازمی‌گرداند؛ اگر جمع انرژی بیش از حد است، نیاز به Braking Chopper + Resistor یا واحد رِگِن وجود دارد. برای sizing مقاومت و chopper از منحنی انرژی سیکل و دستورالعمل S120 استفاده کنید. Distributor Data Solutions

پ) کابل‌کشی و EMC

  • کابل‌های موتور و انکدر را جداگانه و شیلدینگ صحیح اجرا کنید؛ شیلدها را در یک نقطه زمین کنید. برای طول کابل بیش از مقادیر توصیه‌شده سازنده از فیلتر EMC/خط و راکتور استفاده کنید. توصیه‌های EMC در مستندات S120 و SIMOTICS را پیاده کنید. Siemens Industry CacheSiemens Industry Support

ت) sizing منبع تغذیه 24V و UPS

  • برآورد جریان 24V براساس مجموع ورودی‌های دیجیتال، ماژول‌های I/O، HMI و ماژول‌های Fieldbus؛ پیشنهاد پایه 10–20 A بسته به حجم IO و با UPS برای PLC و HMI جهت ثبت نتایج در وقفه‌های برق. Electro-Matic Products

ث) تست و FAT

  • برنامه FAT شامل: verification of TO behavior, axis homing, encoder direction, safety function test (PNOZ I/O), regen test, leak & pressure measurement verification و HMI/Recipe test است. مستندات S7-1500T Motion Control خود دستورالعمل‌هایی جهت آزمون TOها دارند. Siemens Industry Support

۸ — مثال پارامترها و sizing نمونه (نمونه عددی برای محور پوزیشنینگ)

(ارائهٔ اعداد نمونه برای مهندسی اولیه — برای طراحی نهایی بر اساس مقادیر واقعی دستگاه محاسبات بازبینی شود)

  • محور actuation (جابجایی 200 mm در 0.4 s) → vmax ≈ 0.5 m/s، a ≈ 2.5 m/s²

  • نیاز توان مکانیکی پیک ≈ 0.5–1.0 kW → انتخاب S120 + موتور SIMOTICS 1 kW با رزرو.

  • DC-Bus Regen estimate: 50–200 J per cycle (برآورد، وابسته به جرم/سرعت) → انتخاب Braking Chopper با مقاومت 1 kW توان پیک (بررسی جزئی).
    (اعداد بالا برای نمونه‌اند؛ مقادیر نهایی با مشخصات مکانیک و سیکل دقیق محاسبه می‌شوند).     Distributor Data Solutions

۹ — تحویل‌دادنی‌ها (Deliverables پیشنهادی برای پروژه)

  • تک‌خطی قدرت و نقشهٔ تغذیه تابلو (Power distribution).

  • Diagram شبکه (PROFINET, EtherCAT/OPC UA integration plan).

  • FBD/Structured text توالی‌های Motion (TO configuration export) و Templateهای HMI (Recipe pages, Reports).

  • فایل پیکربندی PNOZmulti و گزارش شبیه‌سازی مدار ایمنی.

  • گزارش محاسبات sizing موتورها/درایو/برق/Braking.

  • FAT checklist و Test Report templates.

شرکت مشهد زیمنس به عنوان یکی از مجریان پیشرو در طراحی و اجرای پروژه‌های اتوماسیون صنعتی، پروژه‌ی سیستم تست بنچ شیرآلات (Valve Test Bench) را با بهره‌گیری از جدیدترین فناوری‌های زیمنس اجرا کرده است.

این شرکت  علاوه بر اجرای پروژه Valve Test Bench، نمونه‌های موفق دیگری در صنایع مختلف اجرا کرده است از جمله:

  • سیستم‌های کنترل نورد در صنایع فولاد با S120 و S7-1500T.

  • خطوط بسته‌بندی و پرکنی مواد غذایی با استفاده از ET200SP و Motion Control.

  • سیستم‌های تست هیدرولیک و پنوماتیک در صنایع معدنی و ماشین‌سازی.

  • اتوماسیون پیشرفته در صنایع نفت و گاز برای پایش و کنترل دقیق فرآیندها.

 منابع / مراجع (برای مطالعهٔ جزئیات بیشتر)

دوره جامع 
اتوماسیون صنعتی
​​​​​​​ زیمنس

حضوری در مشهد
گروههای 8 نفره

شروع دوره
اول دی ماه1404

09155011699

شماره تماس