Aktuální vydání

celé číslo

12

2018

Automatizační technika v energetice a teplárenství

celé číslo

Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov I: Úvod

číslo 2/2005

Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov I: Úvod

Ladislav Jurišica, Boris Georgiev

Článok sa zaoberá najnovšou generáciou automatických riadiacich systémov technologických procesov – prevádzkovými riadiacimi systémami. Popisuje dôvody ich vzniku, základné princípy činnosti, úroveň ich štandardizácie a naznačuje ďalší smer ich vývoja. Má prehľadovú formu a je určený investorom, projektantom a užívateľom riadiacich systémov.

1. Úvod

Neustále rastúci tlak na ekonomickú efektívnosť a bezpečnosť výrobných procesov zvyšuje požiadavky na ich riadenie. Najmä z dôvodu zložitosti riadených systémov a ich nebezpečnosti je automatizácia spojitých technologických procesov najdynamickejšie sa rozvíjajúcou oblasťou automatizácie a už niekoľko desaťročí určuje smer vývoja automatických riadiacich systémov. Nezadržateľný trend globalizácie so sebou prináša okrem iného tlak na efektivitu všetkých činností spojených so životným cyklom týchto systémov. Efektivita sa dosahuje aplikovaním štandardných a praxou overených riešení na štandardné problémy. Problematika štandardizácie je v dnešnej dobe, charakterizovanej existenciou multidisciplinárnych a často aj multikulturálnych pracovných tímov, čoraz aktuálnejšou témou.

Zvyšovanie požiadaviek užívateľov riadiacich systémov spolu s pokračujúcim vývojom techniky má zásadný vplyv na vývoj automatických riadiacich systémov spojitých technologických procesov (ARS TP), ktorým je venovaný tento článok. Na efektívne využitie nových štruktúr ARS TP je nevyhnutné pochopiť zdroje ich vývoja, ich základné princípy, prínosy, ktoré možno s nimi dosiahnuť, a oboznámiť sa s úrovňou ich štandardizácie. Používanie štandardov treba chápať ako cestu k efektivite a v celosvetovom meradle aj ako podmienku prežitia na trhu.

Obr. 1.

Obr. 1. Vývoj ARS TP v rámci technologickej dekompozície ARS

Cieľom tohto úvodného článku je ponúknuť systémový pohľad na problematiku prevádzkových riadiacich systémov, poukázať na potrebu zmeny prístupu k jednotlivým inžinierskym činnostiam, na problémy, ktoré je treba v súvislosti s touto novou generáciou automatických riadiacich systémov vyriešiť, a v neposlednom rade aj ozrejmiť niektoré nesprávne používané pojmy.

2. Vývoj automatických riadiacich systémov spojitých technologických procesov

Vývoj ARS TP jednoznačne súvisí s vývojom mikropočítačovej techniky. Tento článok sa zaoberá iba digitálnymi riadiacimi systémami, t. j. obdobím tzv. digitálnej automatizácie. V stručnosti možno vývoj charakterizovať prechodom od systémov s centralizovaným riadiacim počítačom s lúčovito pripojenými prevádzkovými prístrojmi (DDC – Direct Digital Control, priame číslicové riadenie) k funkčne a priestorovo decentralizovaným riadiacim systémom (DCS – Distributed Control System, decentralizovaný riadiaci systém) s hierarchickým komunikačným systémom. Prevádzkové riadiace systémy (FCS – Field Control System) predstavujú tzv. druhú generáciu DCS. Tento prechod je na obr. 1 zakreslený do známeho úrovňového modelu decentralizovaného automatického riadiaceho systému. Vývoj ARS TP je podrobnejšie popísaný v [1].

Na základe hodnotenia spôsobu riešenia úloh spracovania a prenosu informácií možno prevádzkové riadiace systémy charakterizovať:

  • totálnou funkčnou a priestorovou decentralizáciou realizácie funkcií spracovania informácií pre potreby automatického riadenia technologických procesov, t. j. samostatným realizovaním týchto funkcií pre každú regulačnú slučku a presunom ich realizácie až na prevádzkovú úroveň riadiaceho systému. Táto decentralizácia je na obr. 1 znázornená presunom realizovania funkcie PID regulátora;

  • použitím digitálnych komunikačných systémov, ktoré umožňujú komunikáciu už na prevádzkovej úrovni riadiaceho systému.

V súčasnosti sa používajú aj rôzne iné (hybridné) štruktúry automatických riadiacich systémov, napr. priestorovo decentralizované I/O jednotky (RIOS – Remote Input/Output System, systém vzdialených vstupov a výstupov) v štruktúre riadiaceho systému s centralizovaným riadiacim počítačom (napr. na báze PC), ktoré predstavujú väčšinou technicko-ekonomicky kompromisné riešenie. Výber vhodnej štruktúry automatického riadiaceho systému záleží od konkrétnej aplikácie a je na projektantovi, pre ktorú sa rozhodne. V technickej praxi sa používajú všetky vyššie uvedené štruktúry ARS TP. Prevádzkové riadiace systémy sú preto iba jednou, avšak nie jedinou možnosťou.

3. Inteligentné prevádzkové prístroje

Súčasný vývoj ARS TP je spojený najmä s vývojom v oblasti prevádzkových prístrojov (field devices; field instrumentation).

Z hľadiska vývoja prevádzkový prístrojov s pomocnou elektrickou energiou sa rozlišujú:

  • klasické analógové prevádzkové prístroje,

  • prevádzkové prístroje typu „smart„ (zariadenia, ktorá síce vnútorne pracujú digitálne, avšak k prenosu informácií z úrovne riadenia technologického procesu a do nej sú využívané analógové signály, popr. superpozícia analógového a digitálneho signálu),

  • systémové prevádzkové prístroje (prístroje schopné digitálne komunikovať s ostatnými prístrojmi v rámci štruktúry automatického riadiaceho systému),

  • inteligentné prevádzkové prístroje (inteligentné prevádzkové prístroje sú kombináciou vlastností prístroja typu „smart„ a systémového prístroja, t. j. spracovávajú sa v nich informácie pre potreby automatického riadenia technologických procesov; sú systémovo prepojiteľné).

Obr. 2.

Obr. 2. Dekompozícia inteligentného prevádzkového prístroja z hľadiska realizovaných funkcií [2]

Pojem inteligentné prevádzkové prístroje je súborný názov pre inteligentné meracie alebo akčné členy. Aj keď technická kybernetika definuje pojem „inteligencia„ precíznejšie, pre oblasť ARS TP sa v praxi zaužívala táto definícia. V technickej praxi sa možno nezriedka stretnúť aj so zneužívaním tohto pojmu na marketingové účely, pre ktoré býva „inteligentné“ všetko.

Z hľadiska realizácie funkcií získavania, spracovávania a využívania informácií pre potreby automatického riadenia technologických procesov a funkcií riadenia komunikačného systému možno inteligentné prevádzkové prístroje dekomponovať na časti aplikačnú (aplikačný modul) a komunikačnú (komunikačný modul), pričom najčastejšie bývajú obidve časti priestorovo centralizované v jednej funkčnej jednotke (obr. 2).

Problematika inteligentných prevádzkových prístrojov je podrobnejšie popísaná v [1].

4. Prevádzkové komunikačné systémy

Komunikačný systém má v štruktúre automatických riadiacich systémov zabezpečiť riešenie úlohy automatického prenosu informácií v priestore a tým realizovať požadované funkčné prepojenia (v čase a priestore) podsystémov a prvkov automatického riadiaceho systému na získavanie, spracovanie a využitie informácií na účely automatického a operatívneho riadenia. Komunikáciu v štruktúre systému automatického riadenia možno definovať ako proces obojsmerného prenosu informácií medzi dvomi alebo viacerými prvkami riadiaceho systému (účastníkmi komunikácie).

Podľa obr. 2 možno komunikačný systém užšie definovať ako sústavu komunikačných modulov prvkov automatického riadiaceho systému a spojovacích liniek, ktoré ich informačne spájajú. To znamená, že často sa vyskytujúce tvrdenie „zbernica riadi technologický proces„ je nezmyselné, keďže funkcie spracovania informácií pre potreby automatického riadenia technologických procesov sa vykonávajú v aplikačných moduloch účastníkov komunikácie, ktoré nie sú súčasťou komunikačného systému.

Problematika priemyselných komunikačných systémov je rozsiahla. Ich vývoj pokračuje už niekoľko desaťročí a súvisí s už zmieneným vývojom ARS TP. Požiadavky na komunikačné systémy sa líšia v závislosti od aplikačnej oblasti automatizácie a od úrovne automatického riadiaceho systému, na ktorej sú použité (obr. 1). Preto v súčasnosti existuje väčšie množstvo komunikačných systémov.

Zameranie tohto článku zužuje oblasť analýzy na komunikačné systémy používané na prevádzkovej úrovni ARS TP, t. j. na prevádzkové komunikačné systémy najmä so zbernicovou topológiou (v zahraničnej literatúre označované ako FBS alebo fieldbus). Požiadavka na vývoj prevádzkových komunikačných systémov vyplynula z možnosti a dôsledkov integrácie mikropočítačov do prevádzkových prístrojov. Prevádzkové komunikačné systémy nahradzujú jednosmerný prenos informácií unifikovaným analógovým signálom sériovou digitálnou komunikáciou, ktorá umožňuje v plnom rozsahu využiť možnosti moderných prevádzkových prístrojov. Popri prevádzkových komunikačných systémoch sa v súčasnosti používajú aj tzv. hybridné systémy, ktoré dopĺňajú prenos analógovým signálom (4 až 20 mA) digitálnym prenosom informácií. Najrozšírenejší z nich je systém HART (Highway Addressable Remote Transducer), ktorý vďaka veľkému počtu aplikácií možno dnes považovať za v podstate štandard pre prevádzkové prístroje typu „smart„, ktoré pôvodne mali byť iba prechodným riešením do presadenia sa konceptu inteligentných prevádzkových prístrojov s komunikačnými moduly pre prevádzkové komunikačné systémy.

V súčasnosti najpoužívanejšie prevádzkové komunikačné systémy sú Foundation Fieldbus a Profibus-PA. Analýza vlastností a rozdielov týchto komunikačných systémov by si vyžadovala porovnanie spôsobu realizovania úloh komunikačného systému na jednotlivých úrovniach ich modelu podľa ISO/OSI (referenčný model komunikácie v otvorených systémoch definovaný ISO) [3]. Z hľadiska prevádzkového riadiaceho systému je najdôležitejšou vlastnosťou komunikačného systému možnosť priamej komunikácie medzi inteligentnými prevádzkovými prístrojmi na prevádzkovej úrovni automatického riadiaceho systému (horizontálna komunikácia) bez potreby tretieho zariadenia (sprostredkovateľa). Foundation Fieldbus na rozdiel od Profibus-PA túto požiadavku spĺňa a v súčasnej dobe je jediným prevádzkovým systémom vhodným na použitie v štruktúre prevádzkového riadiaceho systému.

Fieldbus, Fieldbus Foundation a Foundation Fieldbus sú podobne znejúce názvy, avšak s rozdielnym významom. Fieldbus je anglický termín pre prevádzkový komunikačný systém. Fieldbus Foundation je názov neziskového združenia, ktoré sa zaoberá vývojom a podporou systému Foundation Fieldbus (pozn. red. název sběrnice je zapsán jako ochranná známka ve tvaru FOUNDATION™ fieldbus).

5. Prevádzkové riadiace systémy

Základom prevádzkových riadiacich systémov sú teda inteligentné prevádzkové prístroje a prevádzkové komunikačné systémy. (Popri označení FCS – Field Control System sa možno stretnúť aj s označeniami: Fieldbus Control System, Field Based Control, Control In the Field alebo Networked Control System.)

Prevádzkové riadiace systémy vnášajú zásadné zmeny do všetkých činností v rámci životného cyklu automatického riadiaceho systému. Medzi činnosti súvisiace s projektovaním ARS TP, ktoré je s príchodom štruktúr FCS potrebné riešiť, patria:

  • kreslenie schém merania a riadenia (MaR),
  • prechod od schém MaR k schémam funkčných blokov (FB),
  • používanie štandardizovaných FB,
  • lokalizácia FB do jednotlivých inteligentných prevádzkových prístrojov,
  • optimalizovanie časového harmonogramu realizácie FB a prenosov informácií,
  • rozšírenie metód syntézy regulačných obvodov realizovaných v štruktúre FCS (teória regulácie).
Obr. 3.

Obr. 3. Schéma MaR pre pomerovú reguláciu

Princíp realizácie FCS bude vysvetlený na príklade pomerovej regulácie prietokov dvoch médií. Na funkčné značenie úloh MaR v priemyselných procesoch sa používa norma ISO 3511, časť 1 až 4.

Na obr. 3 je schéma systému MaR pre pomerovú reguláciu. V náväznosti na štruktúru FCS (obr. 1) a po zohľadnení vlastností inteligentných prevádzkových systémov je schéma MaR z obr. 3 prekreslená do obr. 4.

Keďže norma ISO 3511 nebola od svojho vydania (napr. časť 4 v roku 1985) novelizovaná, nepokrýva funkčné a komunikačné možnosti inteligentných prevádzkových prístrojov. Preto sa pri zakresľovaní schém MaR objavuje problém absencie štandardizovaného spôsobu zakresľovania funkcií spracovania informácií realizovaných v inteligentných prevádzkových prístrojoch a ich prepojenia v rámci prevádzkových komunikačných systémov. Jedna z možností je naznačená na obr. 4. Funkcie realizované v inteligentnom prevádzkovom systému sú označené značkou FF (Foundation Fieldbus) a ich komunikačné prepojenie prerušovanou čiarou s krúžkami [4].

Obr. 4.

Obr. 4. Schéma MaR pre pomerovú reguláciu v štruktúre prevádzkového riadiaceho systému (FT1-1, FT1-2 – inteligentné meracie členy prietoku, FCV1 – inteligentný akčný člen s regulačným ventilom)

(Pozn. red.: v České republice byla platnost normy ČSN ISO 3511 Funkční značení měření a řízení v průmyslových procesech ukončena k 1. 1. 2004 a byla nahrazena normou ČSN EN 61082 Zhotovování dokumentů používaných v elektrotechnice, která však také vychází ze zastaralé ISO 3511).

Funkcia ARS TP definovaná v schémach MaR sa pred obdobím digitálnej automatizácie realizovala spájaním analógových zariadení – hardvérových funkčných blokov (FB) s unifikovanými signálmi, ktoré realizovali funkcie overené praxou. FCS predstavuje návrat realizovania funkcií spracovania informácií na prevádzkovú úroveň samostatne pre každú regulačnú slučku (označované ako single loop integrity). FB pôvodne realizované hardvérovo sú v štruktúre FCS realizované v inteligentných prevádzkových prístrojoch softvérovo. Pri definovaní rozsahu FB realizovaných v inteligentných prevádzkových prístrojoch sa vychádza zo schémy MaR.

Obr. 5.

Obr. 5. Štruktúra regulačného obvodu v zmysle funkčných blokov (AI – analógový vstup, AO – analógový výstup, RA – pomer)

Softvérovo realizované FB sú definované ich vnútornou funkciou a súborom vstupných, výstupných a vnútorných premenných (parametrov). Pomocou nich je každý FB zaradený do štruktúry blokov, ktorá tvorí riadiacu aplikáciu. V jednom prevádzkovom prístroji môžu byť realizované viaceré FB. Informačné spojenie FB v rámci jedného prístroja je realizované pomocou interných komunikačných spojov. Prenos informácií medzi FB realizovanými v rôznych prevádzkových prístrojoch je zabezpečený externými komunikačnými spojmi s využitím prevádzkového komunikačného systému. Funkcia regulačného obvodu z obr. 4 je na obr. 5 transformovaná do schémy FB.

Blok pomer (RA), ktorý je realizovaný v inteligentnom meracom člene prietoku FT1-1 (obr. 5) získava pomocou interného spoja informáciu o prietoku média B z bloku analógového vstupu (realizovaného v FT1-1) a pomocou externého spoja odovzdáva informáciu o žiadanej hodnote prietoku média A do bloku PID (realizovaného v inteligentnom akčnom člene FT1-2). Na základe informácie o prietoku média A (prenášanej cez interný spoj) generuje blok PID opravnú veličinu. Táto sa z bloku regulátora prenáša externým prepojením do bloku analógového výstupu (realizovaného v FCV1), ktorý generuje akčný zásah. Spôsob prechodu zo schémy MaR na štruktúru funkčných blokov, t. j. lokalizácia FB (napr. kam umiestniť blok PID), je na projektantovi ARS TP.

Obr. 6.

Obr. 6. Časový plán realizácie úloh regulačného obvodu a riadenia komunikácie

Prístup zariadení na zbernicu komunikačného systému FF, ktorý riadi druhá vrstva (linková) ISO/OSI modelu FBS, je realizovaný metódou arbitrator – producer – consumer (APC). Funkciu arbitrator v systéme FF plní zariadenie označované ako LAS (Link Active Scheduler). Tým zvyčajne býva nadradený riadiaci systém. Táto funkcia môže byť s cieľom zvýšiť spoľahlivosť riadiaceho systému redundantne realizovaná v niektorom z inteligentných prevádzkových prístrojov, ktorý v prípade zlyhania činnosti nadradeného systému alebo komunikácie s ním preberá úlohu LAS.

Časová postupnosť prenosu údajov a vykonávania funkčných blokov, ktorá sa zvykne označovať aj ako „makrocyklus„ regulačných obvodov, je na obr. 6. Každý FB realizovaný v inteligentnom prevádzkovom prístroji a každý údaj prenášaný medzi FB prostredníctvom prevádzkového komunikačného systému sú označené pomocou premennej – tag (napr. FB PID má označenie FT1-2_PID a jeho výstup FT1-2_PID.OUT). Doba, v ktorej neprebieha cyklická komunikácia, je určená na acyklickú komunikáciu (prenos alarmových stavov, konfigurovanie, parametrizovanie, diagnostika prevádzkových prístrojov a riadenie prevádzkového komunikačného systému).

Činnosti spojené s projektovaním FCS zahŕňajú:

  • projektovanie prevádzkového komunikačného systému (topológia komunikačného systému, adresy zariadení, ukončovacie odpory, redundantnosť, iskrová bezpečnosť apod.),

  • projektovanie aplikačného softvéru.

Projektovanie FCS je spojené s rôznymi obmedzeniami (napr. celková dĺžka zbernice, maximálny počet prístrojov na zbernici, prístroje jednej regulačnej slučky v rovnakom segmente zbernice, možnosť realizovania FB v inteligentných prevádzkových prístrojoch apod.). Optimálne riešenie si často vyžaduje iteratívny prístup. Možno skonštatovať, že na takéto štruktúry nie je vôbec pripravená teória regulácie.

Na výhody prevádzkových komunikačných systémov sa zvyklo pozerať iba z ekonomického hľadiska. V súčasnosti sa dostáva do popredia aj otázka bezpečnosti automatických riadiacich systémov. Z ekonomického pohľadu sa zo začiatku zvýrazňovala iba možnosť úspory kábelových rozvodov a I/O modulov (použitím digitálnych riadiacich systémov). V súčasnosti sa zdôrazňuje najmä možnosť redukcie nákladov na inžiniersku činnosť pri konfigurovaní prevádzkových riadiacich systémov, ich uvádzaní do prevádzky a prevádzku (prediktívna údržba). Z hľadiska bezpečnosti automatického riadiaceho systému prinášajú prevádzkové riadiace systémy zvýšenie štrukturálnej spoľahlivosti riadiaceho systému (menší počet samostatne digitálne pracujúcich prevádzkových prístrojov) a zvýšenie spoľahlivosti aplikačného softvéru (použitím štandardizovaných funkčných blokov overených praxou). Vďaka neustálemu vývoju komunikačného systému Foundation Fieldbus je už teraz možné aj realizovanie logického riadenia v štruktúre FCS.

6. Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov

Hybnou silou štandardizácie v oblasti automatizácie technologických procesov sú záujmy užívateľov a výrobcov automatizačných prostriedkov. Zatiaľ čo užívatelia očakávajú od noriem zníženie celkových nákladov spojených s prevádzkou automatizačných prostriedkov (LCC – Life Cycle Costs), výrobcovia sa snažia štandardizáciou zachovať vlastnú konkurencie schopnosť a svojim zákazníkom garantovať kompatibilitu vlastných produktov so štandardmi. Z týchto dôvodov vytvárajú záujmové združenia užívateľov (napr. NAMUR – Normenarbeitsge-meinschaft Mess- und Regeltechnik záujmové združenie pre normalizáciu v oblasti merania a regulácie v SRN), poprípade užívateľov a výrobcov automatizačných prostriedkov s cieľom ovplyvňovať proces štandardizácie.

Oblasť štandardizácie zahŕňa tzv. de facto štandardy (štandardy definované záujmovými združeniami, ktoré sa presadili v praxi, avšak nie sú súčasťou národných ani medzinárodných noriem) a de jure štandardy, definované na národnej a medzinárodnej úrovni. Keďže záujmové združenia a technické komisie národných a medzinárodných štandardizačných organizácií sú personálne prepojené, pôvod väčšiny súčasných medzinárodných štandardov možno nájsť práve v národných a de facto štandardoch.

Štandardizácia v oblasti automatizácie technologických procesov je na medzinárodnej úrovni v pôsobnosti IEC (International Electrotechnical Commission, Medzinárodná normalizačná organizácia pre elektrotechniku, technická komisia TC 65: Industrial-Process Measurement and Control) a ISO (TC 184: Industrial Automation Systems and Integration). Tieto organizácie spolupracujú na vybraných projektoch na báze spoločných technických komisií (napr. ISO/IEC JTC1). Krajiny Európskej únie sú povinné bez zmien preberať európske štandardy (EN) definované CENELEC (Comité européen de normalisation electrotechnique, Európska organizácia pre štandardizáciu v elektrotechnike), ktoré sú v oblasti automatizácie technologických procesov tvorené preberaním štandardov IEC (ak k existujúcemu štandardu EN existuje štandard IEC, musí byť tento zrušený a nahradený štandardom IEC). Z dôvodu globalizácie možno v súčasnosti sledovať zvýšenú snahu zakomponovať národné štandardy ISA (The Instrumentation, Systems, and Automation Society, americká štandardizačná organizácia) do medzinárodných štandardov.

Obr. 7.

Obr. 7. Zbernicová štruktúra prevádzkového riadiaceho systému

Úroveň štandardizácie FCS je určená stavom štandardizácie jednotlivých častí tvoriacich FCS. Tieto časti sú zvýraznené na obr. 7, ktorý zobrazuje jednu z možností realizácie zbernicovej štruktúry FCS z príkladu pre pomerovú reguláciu.

Pri hodnotení úrovne štandardizácie prevádzkových komunikačných systémov možno (v náväznosti na číselné značenie v obr. 7) skonštatovať:

  1. Všetky najpoužívanejšie prevádzkové komunikačné systémy sú po rokoch tzv. vojny prevádzkových zberníc súčasťou štandardov IEC [5], [6]. To znamená, že otázka, ako prenášať dáta medzi prvkami riadiaceho systému, bola zodpovedaná. V súčasnosti sa rieši možnosť použitia prevádzkových komunikačných systémov v štruktúrach bezpečnostných automatických riadiacich systémov v súlade s [7], použitie rádiového prenosu apod.

  2. S problematikou prevádzkových komunikačných systémov úzko súvisí aj spôsob popisu vlastností a funkcií inteligentných prevádzkových prístrojov. Rieši sa teda otázka čo prenášať. Spôsobom popisu vlastností inteligentných prevádzkových prístrojov sa zaoberá štandard [9], ktorý definuje jazyk na popis prístrojov EDDL (Electronic Device Description Language).

  3. Rozsah funkcií (funkčných blokov) a spôsob ich realizovania v inteligentných prevádzkových prístrojoch v rámci jednotlivých prevádzkových komunikačných systémov je definovaný zatiaľ iba v ich špecifikáciách. Štandardizovaním FB sa zaoberajú normy [8], [9], [10], [11], [12] a [13].

  4. Z dôvodu narastajúcej komplexnosti systémov a z toho plynúcej zvýšenej náročnosti ich testovania, potreby zvýšenia spoľahlivosti aplikačného vybavenia a potreby jednoduchej správy aplikácií a vykonávania zmien sa začína hovoriť o štandardizácii systémov pre projektovanie, ktoré by viedlo k prenositeľnosti aplikačného vybavenia, t. j. k projektovaniu nezávislému od použitých automatizačných prostriedkov. Táto otázka súvisí so štandardizáciou FB.

  5. Súčasný trend vývoja ARS TP smeruje k štandardizácii samotných automatizačných prostriedkov, ktorá nadviaže na štandardizáciu FB, a k spôsobu tvorby aplikačného vybavenia.

  6. Keďže komunikačné podsystémy FCS majú hierarchickú štruktúru, v centre pozornosti sú okrem prevádzkových komunikačných systémov aj komunikačné systémy na vyššej úrovni riadenia. V týchto komunikačných systémoch sa presadili riešenia na báze Ethernetu (tie najčastejšie používané sú taktiež definované v [5]). V súčasnosti sa rieši prispôsobenie týchto komunikačných systémov na použitie v ARS TP.

7. Záver

Prevádzkové komunikačné systémy vnášajú podstatné zmeny do činností v rámci životného cyklu automatických riadiacich systémov. Keďže aplikovanie štruktúr FCS nie je možné bez znalosti prevádzkových prístrojov a základných princípov digitálnej komunikácie, prináša táto nová generácia automatických riadicich systémov okrem iného zmenu v požiadavkách na vedomosti pracovníkov v oblasti automatizácie technologických procesov.

Tab. 1. Názvoslovie

APC Arbitrator – Producer – Consumer
ARS TP ARS automatizovaný riadiaci systém spojitých technologických procesov
CENELEC Comité européen de normalisation electrotechnique, európska organizácia pre štandardizáciu v elektrotechnike
DCS Distributed Control System, decentralizovaný riadiaci systém
DDC Direct Digital Control, priame číslicové riadenie
EDDL Electronic Device Description Language, jazyk na popis prístrojov
FB Function Block, funkčný blok
FBS Field Bus System, prevádzkový komunikačný systém
FCS Field Control System, prevádzkový riadiaci systém
FF Foundation Fieldbus
HART Highway Addressable Remote Transducer
IEC International Electrotechnical Commission, medzinárodná normalizačná organizácia pre elektrotechniku
ISA The Instrumentation, Systems, and Automation Society, americká odborná organizácia
ISO International Standard Organisation, medzinárodná štandardizačná organizácia
JTC Joint Technical Commission, spoločná technická komisia
LAS Link Active Scheduler
LCC Life Cycle Costs, celkové prevádzkové náklady
NAMUR Normenarbeitsgemeinschaft Mess- und Regeltechnik, záujmové združenie pre normalizáciu v oblasti merania a regulácie v SRN
RIOS Remote Input/Output System, systém vzdialených vstupov a výstupov

Tento úvodný článok poskytuje prehľad problémov, ktoré je potrebné v súvislosti s prevádzkovými komunikačnými systémy riešiť. Ďalšia časť sa bude zaoberať problematikou použitia štandardizovaných funkčných blokov v štruktúrach prevádzkových riadiacich systémov.

Literatura:
[1] JURIŠICA, L. – GEORGIEV, B.: Inteligentné akčné členy v systémoch vykurovania. Automa, 2004, č. 4, s. 45.
[2] GEORGIEV, B.: Digitálna komunikácia v riadiacich systémoch vykurovania. In: Zborník 12. medzinárodnej konferencie Vykurovanie 2004. Slovensko, Tatranské Matliare, s. 363.
[3] ISO/IEC 7498-1:1994: Information technology – Open Systems Interconnection – Basic Reference Model: The Basic Model. ISO, 2nd edition, ISO, Geneva, 2000, 59 s.
[4] Emerson Process Management: Plantweb University [on-line, c1996-2003, poslední revize 12. 5. 2003, cit. 4. 2. 2005] dostupné na http://www.plantwebuniversity.com
[5] IEC 61158-SER: Digital data communications for measurement and control – Fieldbus for use in industrial control systems. 1st ed., IEC, Geneva, 2005 [CD-ROM] (obsahuje všetky diely normy IEC 61158).
[6] IEC 61784-1: Digital data communications for measurement and control. – Part 1: Profile sets for continuous and discrete manufacturing relative to fieldbus use in industrial control systems. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2003 [CD-ROM].
[7] IEC 61508-SER: Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems. Ed 1.0, IEC, Geneva, 2005 [CD-ROM] (obsahuje všetky diely normy IEC 61508).
[8] IEC/TS 61804-1: Function blocks (FB) for process control – Part 1: Overview of system aspects. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2003, 127 s.
[9] IEC/TS 61804-2: Function blocks (FB) for process control – Part 2: Specification of FB concept and Electronic Device Description Language (EDDL). Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2004 [CD-ROM].
[10] IEC 61499-1: Function blocks – Part 1: Architecture. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2005, 111 s.
[11] IEC 61499-2: Function blocks – Part 2: Software tool requirements. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2005, 41 s.
[12] IEC/TR 61499: Function blocks for industrial-process measurement and control systems – Part 3: Tutorial information. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2004, 48 s.
[13] IEC/PAS 61499-4: Function blocks for industrial-process measurement and control systems – Part 4: Rules for compliance profiles. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2002, 9 s.

prof. Ing. Ladislav Jurišica, PhD.
(ladislav.jurisica@stuba.sk),
Ing. Boris Georgiev
(boris.georgiev@stuba.sk),
Fakulta elektrotechniky a informatiky STU, Bratislava