Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

OPC Drive Server – „řídicí program“ pro automatizaci

Automa 7/2000

Dipl.-Ing. Wolfgang Schnurbusch,
vedoucí vývoje oddělení automatizace firmy Lenze GmbH & Co KG, Hameln

OPC Drive Server – „řídicí program“ pro automatizaci

Moderní inteligentní regulátory pohonů jsou samostatnými automatizačními systémy; samostatně regulují rozsáhlé technologické celky, koordinují pohyby os a přebírají doplňkové řídicí úkoly. Regulátory se staly „inteligentními pohony“.

Modulární koncepty strojů a zařízení lze snadno realizovat pomocí inteligentních pohonů a standardizovaných komunikačních systémů, jako jsou např. Interbus, Profibus a CANopen. Výkonnost těchto řešení však musí být v souladu se zmenšováním nákladů na vývoj a se zkracováním doby přípravy. To znamená, že musí být k dispozici uživatelské programy, např. pro parametrování přístrojů, programování podle normy IEC 1131, konfiguraci sběrnice a vizualizaci, ale také aplikační programy, jako Soft-PLC, SCADA a systémy pro sběr dat. Při integraci pohonů s oblastí počítačové techniky standardní průmyslové komunikační systémy již nestačí, neboť u nich je obvykle definovaná komunikace pouze ve fyzikální, datové a aplikační vrstvě (vrstvy 1, 2 a 7 modelu ISO/OSI). Stále více však vyvstává potřeba definovat další, osmou vrstvu uživatelských aplikací.

Obr. 1.

Co se týče uživatelských programů, výrazně se prosadily programy vycházející z prostředí Windows. Tyto nástroje však mají různá rozhraní. Většinou jde o programy v jazyku C, C++ a o výměnu dat pomocí DDE (Dynamic Data Exchange) a nově též OPC. Avšak přizpůsobení softwarových rozhraní těchto nástrojů představuje pro výrobce kart komunikačních systémů značné nároky na vývoj. Vezmou-li se v úvahu ještě rozhraní mezi jednotlivými nástroji a zajištění podpory specifických funkcí zařízení, je jasné, že právě v této oblasti mohou najít konstruktéři strojů a zařízení možnosti velkých úspor.

OPC – inovace pohonu
Řešení této problematiky zpracovala firma Lenze ve spolupráci se skupinou uživatelů Drivecom. Základem je softwarový komunikační standard OPC (OLE for Process Control), definovaný výrobci automatizačního softwaru a vycházející z technologií firmy Microsoft, jako jsou OLE, COM a DCOM. Tyto technologie jsou základem otevřených automatizačních systémů. Při posuzování dosavadních konceptů OPC a jejich implementace však bylo zjištěno, že uvedené nedostatky v komunikaci byly odstraněny pouze ojediněle. Při dosavadním použití OPC nelze též nebrat v úvahu nákladné konfigurování zařízení.

Koncept Drivecom OPC Drive Serveru používá strategii plug and play. Cílem je dosáhnout podstatně větší efektivity vývoje a v důsledku toho poklesu nákladů. Jako vzor byl zvolen koncept komunikace tiskáren s operačním systémem Windows. Výrobci tiskáren dodávají s hardwarem – tiskárnou – disketu s ovládacím programem. Ten umožňuje, aby jedinečné schopnosti přístroje byly k dispozici všem aplikacím. Struktura inovace pohonů je tomuto konceptu podobná; základním prvkem je zde OPC Drive Server.

Z technického hlediska vychází OPC Drive Server z technologie OPC. Tvoří spojovací článek mezi nadřízenou jednotkou sběrnice (pro různé komunikační systémy) a aplikačním programem se zákaznickým rozhraním OPC. OPC Drive Server je, stejně jako ovládač tiskárny, specifický podle výrobce, ale pro aplikační nástroje je vybaven jednotným zobrazením důležitých funkcí. Odděluje tak rozhraní funkcí specifických pro výrobce od prostředí uživatele a dává tyto funkce k dispozici aplikaci.

Variabilita komunikačního systému
OPC Drive Server umožňuje zjednodušit proces vývoje. Díky rozhraní OPC na podřízeném komunikačním serveru OPC lze zaměnit jednotlivé komunikační systémy. Aby systém fungoval nejen teoreticky, ale též ve skutečnosti, pracuje Drivecom na tomto úkolu společně s různými výrobci komunikačních serverů.

Přístupy k parametrům prostřednictvím jména nebo adresy
Technologie OPC stanovuje, že parametry mohou být seskupovány a že mohou být volány prostřednictvím jména, které si uživatel definuje. Parametry pohonů však obvykle uživatel musí zadat ručně. OPC Drive Server je v tomto ohledu o kus dál, neboť automaticky definuje všechny proměnné pohonu a v  serverech OPC deklaruje prostor pro jméno. Takto mohou všechny aplikační programy volat prostřednictvím funkce OPC browse parametry pohonů pod srozumitelnými jmény. Opakované ukládání jmen proměnných do různých aplikačních programů patří minulosti, protože prostřednictvím uvedené funkce se vytvoří společná databáze proměnných všech aplikačních a uživatelských programů.

Přenos parametrů a programů do pohonu
Sady parametrů nebo programy pohonů mohou být vypracovány nástroji specifickými pro výrobce. Výsledek nyní mohou využívat různé aplikační programy OPC, a to tak, že OPC Drive Serveru sdělí jména souborů dat a požadovanou operaci. Data do systému pohonu přenáší OPC Drive Server samostatně. Díky tomu se uživatel obejde bez rozsáhlého programování při změně výrobku nebo při úpravě automatické parametrizace zařízení.

Systémy s více osami s podřízenými sítěmi
Přístup k inteligentním subsystémům, jako jsou pohony s několika osami nebo decentrální komponenty s jednotlivými připojeními ke komunikačnímu systému, se zjednodušuje. Subsystém se uživateli zobrazí jako jeden přístroj, neboť OPC Drive Server jej při vytváření prostoru pro jeho jméno plně integruje a automaticky realizuje specifické firemní protokoly, takže uživatel se o jejich provádění již nemusí sám starat.

Komplexnost postupů
Zjednodušeny mohou být i funkce pohonů specifické pro jeho výrobce nebo definice profilu skupiny Drivecom. Například zapínání a vypínání pohonu, jež je s nynějším zařízením Drivecom náročné, se může výrazně zjednodušit.

Obr. 2.

Integrace nástrojů pohonů
Díky tomu, že rozhraní mezi jednotlivými zařízeními OPC a OPC Drive Serverem je jednotné, budou výrobci pohonů nabízet všechny potřebné softwarové nástroje s příslušným rozhraním. Tím se řeší integrace nástrojů pro parametrizaci, řízení a monitorování pohonů.

Široká nabídka přístrojů
Díky otevřenému standardu OPC a sjednocení základních funkcí skupinou Drivecom mohou být na úrovni vývoje velmi snadno slučovány různé pohony. To si však nesmíme plést se zaměnitelností zařízení různých výrobců, neboť koncept OPC Drive Server nepřihlíží ke způsobům regulace specifickým pro daný pohon.

Použití v praxi
Cílem OPC Drive Serveru je co nejvíce zjednodušit práci s pohony a různými sběrnicovými systémy.

Nejprve OPC Drive Server instalujeme na počítači s operačním systémem Windows NT, stejně jako se instaluje ovládač tiskárny, a potom zadáme, s kterým komunikačním systémem má server pracovat. OPC Drive Server automaticky pozná, které pohony jsou ke komunikačnímu systému připojeny, a samostatně se konfiguruje. Deklaruje prostor pro jméno pohonu, čímž umožní přístup ke všem jeho datům. OPC Drive Server může být prostřednictvím standardního rozhraní OPC a funkce browse volán aplikačními programy, jako např. vizualizačním nebo demonstračním programem, který je dodáván výrobcem. Graficky se znázorní, které pohony jsou na sběrnici. Ke každému pohonu se zobrazí standardní funkce a parametry specifické pro výrobce. Parametry jsou seskupeny podle funkce nebo alternativně v podobě seznamu, takže požadované parametry lze najít velmi rychle. Kliknutím myši lze vytvořit skupiny parametrů. Zadáním jména skupině ukončíme konfiguraci proměnných. Předností skupiny proměnných je to, že všechny parametry této skupiny mohou být čteny nebo psány pouze pod jedním jménem. Nyní již můžeme s pohony komunikovat. Jestliže v jednom aplikačním programu (např. vizualizaci) zadáme příkaz ke čtení nebo psaní se jménem skupiny proměnných, získáme přístup ke všem parametrům této skupiny. Má-li být sada parametrů při startu zařízení zkopírována do jednoho pohonu, je nejprve vytvořena parametrizačním programem pro pohony Global Drive Control. Následně musí být do pole dsFileTransfer/Download vloženo jméno pro sadu parametrů. Po aktivaci přenosu OPC Drive Server dokončí operaci a nahlásí výsledek. Tento krok může být realizován ručně nebo automaticky aplikačním programem. Nástroje, jako např. Global Drive Control, stačí pouze spustit, aby mohly komunikovat s OPC Drive Serverem, a tudíž i s pohony připojenými na komunikační systém. To je plug and play. V heterogenním prostředí s různými počítačovými programy a komunikačními systémy již není nutné psát zdrojový program pro každé rozhraní.

Závěr
OPC Drive Server umožňuje jednoduše integrovat pohony do otevřených automatizačních struktur na bázi OPC. Díky OPC Drive Serveru se značně zjednodušuje projektování a pozdější údržba, popř. rozšíření zařízení, a snižují se náklady na tyto činnosti. Firma Lenze bude svým zákazníkům nabízet ovládače pohonů (stejně jako výrobci tiskáren nabízejí příslušné ovládače) v podobě OPC Drive Serverů. Koncept OPC Drive Serveru je v zásadě nezávislý na použitých přístrojích, a proto bude směrodatný i pro jiné komunikační komponenty a bude sloužit jako základ pro komunikační servery dalších zařízení. Uživatel bude díky tomuto systémovému konceptu schopen použít pro své automatizační úkoly optimální komponenty od různých výrobců a doplnit systém vlastními moduly nebo programy. Vývoj směřuje od izolovaných automatizačních řešení k obecným.

Bližší informace obdržíte na MSV v Brně: pavilon D, stánek č. 38.

Lenze
Antriebstechnik G.m.b.H.
ul. 17. listopadu 510
CZ - 549 41 Červený Kostelec
Tel.: 0441 - 467 111
Fax: 0441 - 467 166
E-mail: lenze@lenze.cz