Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Co v sobě ukrývá mezinárodní standard IEC 61158?

Automa 9/2000

(sk)

Co v sobě ukrývá mezinárodní standard IEC 61158?

Standard IEC 61158 během svého vývoje aspiroval na postavení jednotného mezinárodního standardu průmyslové komunikační sběrnice. V konečné podobě pouze zastřešuje celkem osm různých komunikačních protokolů. Článek je všechny stručně charakterizuje s odkazem na podrobnější internetové prameny.

Pod označením IEC 61158 (popř. 1158) byl na konci roku 1999 Mezinárodní elektrotechnickou komisí (International Electrotechnical Commission – IEC) přijat mezinárodní standard průmyslové komunikační sběrnice. Odborníci na tomto standardu pracovali od roku 1985 po téměř neuvěřitelných patnáct let.

Výsledkem úsilí mezinárodního týmu, jehož práce neměla hladký průběh a bylo a je k ní mnoho kritických připomínek, však není původně připravovaný jednotný mezinárodně uznávaný komunikační protokol pro použití v průmyslové automatizaci. V přijaté definitivní podobě představuje IEC 61158 dosti neobvyklé kompromisní řešení, kdy je hlavička standardu použita k zastřešení celkem osmi navzájem odlišných a většinou nekompatibilních protokolů popsaných ve standardu jako Type 1 až Type 7. Jde o číslicové sériové komunikační systémy vesměs využívající k přenosu dat dvojici vodičů a odolné vůči rušivým vlivům působícím v průmyslovém prostředí. Obecně nelze preferovat žádný z nich. Vždy záleží na hlediscích spjatých s konkrétní aplikací.

Type 1: Komunikační protokol podle Foundation Fieldbus
Komunikační protokol Type 1 vychází z protokolu známého jako Foundation Fieldbus. Jde o obousměrný komunikační systém, který ve funkci místní sítě propojuje snímače, akční členy a řídicí stanice v automatizovaných systémech řízení kontinuálních i diskrétních výrobních procesů. Protokol distribuuje řídicí aplikace po síti co nejblíže řízenému systému (blíže viz www.fieldbus.org).

Type 2: ControlNet
Protokol ControlNet umožňuje uživateli předpovídat přenos údajů a zaručuje jejich doručení adresátovi v určité době. Tato vlastnost znamená deterministické a opakovatelné chování vyžadované v těch aplikacích, kde je kritickým fenoménem čas. Protokol pracuje metodou známou jako producent/spotřebitel. Využívá širší frekvenční pásmo než jiné průmyslové komunikační protokoly, avšak pracuje jinak než tradiční širokopásmové sítě (www.controlnet.org).

Type 3: Profibus
Profibus je otevřený standard komunikační sběrnice vhodný pro široké spektrum aplikací při řízení kontinuálních i diskrétních výrobních procesů. Je současně evropským standardem (EN 50170 a EN 50254). Existují varianty Profibus-DP (diskrétní aplikace), Profibus-PA (automatizace spojitých procesů) a Profibus-FMS (komplexní aplikace vyžadující rychlé přenosy údajů). Blíže viz www.profibus.com.

Type 4: P-Net
Protokol P-Net umožňuje pospojovat distribuované komponenty systému řízení technologie běžným dvoužilovým kabelem. Základem jeho elektrické specifikace je standard RS-485, využívající k přenosu dat stíněný splétaný dvoužilový kabel (www.p-net.dk).

Type 5: Fieldbus Foundation High Speed Ethernet (HSE)
HSE je standard páteřní sítě pracující s rychlostí až 100 Mb/s (www.fieldbus.org).

Type 6: SwiftNet
Protokol SwiftNet pracuje na principu producent/spotřebitel. Chod časových základen v jednotlivých uzlech sítě je synchronizován a ke všem výstražným hlášením je přímo u zdroje přidávána časová značka. Pokyny k činnosti dostávají jednotlivá zařízení hromadně, po skupinách nebo jednotlivě prostřednictvím všeobecného (global), skupinového (group) nebo individuálního spouštěcího impulsu. Protokol také synchronizuje násobné propojené sítě (www.shipstar.com/swiftnet.html).

Type 7: WorldFIP
Protokol WorldFIP je popsán v EN 50170, Volume 3. Jde o technologii umožňující společně přenášet časově kritické údaje i běžné zprávy, jejichž okamžik doručení není přesně definován. V aplikacích se počítá s rozsáhlými systémy programovatelných automatů (Programmable Logic Controller – PLC) a distribuovanými řídicími systémy (Distributed Control System – DCS) s připojenými neinteligentními snímači a akčními členy. Každá jednotlivá vrstva v architektuře řídicího systému má svou vlastní metodu komunikace. Protokol WorldFIP používá model producent//spotřebitel v modifikaci s centrálním programátorem (www.worldfip.org).

Type 8: Interbus-S
Interbus-S je sběrnicový systém pro úroveň snímačů a akčních členů. Pro přenos dat společně s napájením se využívá kódování signálu metodou tzv. bez návratu k nule (NRZ). Systém má kruhovou topologii, a jednotlivá zařízení jsou tudíž aktivně propojena v uzavřené smyčce. K propojení dvou zařízení je nutný pětižilový kabel. Data se přenášejí způsobem z bodu do bodu s využitím standardu RS-485 (www.interbusclub.com).

Literatura:

[1] What are the eight heads of 61158? ISA InTech Magazine, August 2000, www.isa.org.

[2] AMOS, K.: IEC 61158: Complex, misunderstood, and much too late. ISA InTech Magazine, August 2000, www.isa.org.