Aktuální vydání

celé číslo

02

2024

Amper 2024

celé číslo

Grafické terminály v prostředí SNV

Automa 1/2001

Ing. Aleš Nesrsta,
Ing. Vlastimil Braun,

Grafické terminály v prostředí SNV

Článek informuje o poněkud netradičním řešení vizualizace (terminálu) v prostředí SNV. Uvedené poznatky lze jednoduše aplikovat na operátorské úrovni libovolného řídicího systému (DCS anebo systému SCADA) s libovolným operačním systémem i na osobním počítači s ovládáním umístěným v prostředí SNV.

Firma řešící komplexní automatizaci nejrůznějších výrobních technologií bývá často postavena před úkol zabezpečit ovládání a vizualizaci chodu technologie přímo z jejího „nitra“, tj. z obslužného místa umístěného přímo ve výrobním provozu. Je-li v technologii navíc prostředí s nebezpečím výbuchu (SNV, Ex), nabývá řešení tohoto úkolu na významu stejně jako i na ceně. A jestliže pro vizualizaci nestačí nějaký jednodušší textový nebo grafický operátorský panel a je zapotřebí použít „klasický“ počítač typu PC, nebo dokonce unixový X-terminál, stojí takový úkol na jednom z čelných míst celého automatizačního projektu.

Obr. 1.

Dosavadní řešení
Donedávna bylo možné uvedenou úlohu řešit pouze tak, že se zakoupil X-terminál nebo PC patřičně zabezpečené před nebezpečím výbuchu. Pokud je nám známo, neexistuje v celém světě výrobce, který by přímo vyráběl X-terminály nebo PC použitelné v prostředí SNV. Je pouze několik málo světových výrobců, kteří vyrábějí speciální ochranné kryty – počítač je umístěn ve speciálním pouzdře, ve kterém je neustále udržován přetlak vhodného média (čistého vzduchu, dusíku apod.) oproti okolní atmosféře. Při tomto technickém řešení musí být také zajištěna neustálá výměna média v pouzdře. Jestliže nejsou tyto podmínky splněny, zabezpečovací zařízení okamžitě vypíná napájení počítače. Kromě zajištění ustáleného provozu a popř. odstavení při poruše ventilace je po prvním zapnutí nutné kryt důkladně „profouknout“, takže počítač je zapnut až asi za patnáct minut po přivedení elektrické energie.

Popsané řešení nutně vyžaduje mnoho přídavných čidel tlaku, průtoku, teploty, relativně složitou řídicí elektroniku apod. a přináší závislost na druhotných energiích – stlačeném vzduchu, dusíku atd. Cena potřebných doplňkových zařízení je značná, tj. odpovídající složitosti, nezbytným testům a atestům, pracnosti a malým sériím, v nichž se tato zařízení vyrábějí. Co je však ještě horší, ne každý výrobce má pro své výrobky platný tuzemský certifikát od Fyzikálně-technického zkušebního ústavu v Ostravě-Radvanicích (FTZÚ).

Pro tvůrce automatizačních projektů zahrnujících prostředí SNV tedy zmíněná metoda v žádném případě neznamená jednoduché řešení – typické jsou dlouhé dodací lhůty, čekání na udělení certifikátu, vysoká cena atd. Bohužel, jiná cesta dříve nebyla.

V současné době se však pro prostředí SNV nabízí jiné, netradiční řešení X-terminálu – tzv. zdvojení. (Zdvojení, zdvojovač apod. – jde o neoficiální termíny, zatím jsme nenalezli oficiální název dále popsaného zařízení.)

Princip „zdvojení“ X-terminálu i libovolného jiného počítače
Relativně nedávno jsme na trhu našli zajímavý výrobek s názvem Challenger 18I, specifikovaný v originálním popisu jako intrinsically safe visualization and operation terminal (obr. 1).

Obr. 2.

Uvedená originální specifikace by sváděla k domněnce, že je to další druh nějakého operátorského panelu nebo počítače do prostředí SNV. Tak tomu však není. Ve skutečnosti jde o něco výrazně jednoduššího, ale přitom mnohem zajímavějšího. Technický nápad v tomto zařízení dovoluje zdvojit veškeré běžné periferie počítače, tj. monitor, klávesnici a myš, a umístit jednu z těchto sad do prostředí SNV. Typické zapojení a využití je znázorněno na obr. 2.

Zařízení Challenger vlastně rozdvojí a zesílí signál z libovolné videokarty – jeden pošle zpátky do původního monitoru PC a druhý po speciálním kabelu do plochého displeje (TFT) s rozlišením až 1 280 × 1 024 bodů při šestnácti miliónech barev přizpůsobeného pro práci v prostředí SNV. Displej lze použít s uvedeným rozlišením do vzdálenosti 325 m. Při větší vzdálenosti je nutné rozlišení zmenšit.

Signály z místní původní klávesnice a myši a z klávesnice a myši související se zobrazovací jednotkou v prostředí SNV jsou jednoduše multiplexovány – systém přepne na tu myš a klávesnici, kde se začalo pracovat (tj. kde byla stisknuta nějaká klávesa nebo bylo pohnuto myší), a ponechá je připojené ještě nějakou (nastavitelnou) dobu po tom, co se přestaly používat. Poté znovu čeká na nové podněty. Stručně řečeno – kdo dřív přijde, ten dřív pracuje. Jsou vyžadovány klávesnice a myš typu PS/2.

Finanční úspora využitím kombinace PC/Challenger i mimo prostředí SNV
Pro terminály Challenger 18I zajistila společnost Compas automatizace vystavení certifikátu FTZÚ. Přestože zařízení nepatří k nejlevnějším, může být v některých případech méně nákladné použít PC v kombinaci se zařízením Challenger než umístit PC do ochranného přetlakovaného krytu. Oproti ochrannému krytu má totiž Challenger velkou výhodu v tom, že nepotřebuje stlačené bezpečné médium k udržování přetlaku a profukování. Ušetří se tedy jednak prostředky na hadičky, ventily apod., jednak na spotřebu tlakového média, tedy prostředky na trvalé provozní náklady. K provozu terminálu Challenger stačí přivést elektrickou energii. Odpadá také zmíněné čekání po prvním zapnutí, nutné u profukovaných krytů do prostředí SNV.

Kombinace PC a zařízení Challenger má navíc ještě jednu výhodu – samotné PC není umístěno v prostředí SNV a je u něj průběžně k dispozici běžná klávesnice a myš. To znamená, že na něm lze bez problémů a z jakéhokoliv média instalovat nový software, lze je rozebrat, diagnostikovat a opravovat pod napětím atd., což by při použití speciálního ochranného krytu pro PC bylo možné uskutečnit jen s velkými obtížemi nebo vůbec ne (bylo by nutné přemístit PC mimo prostředí SNV, místo průmyslové klávesnice a myši určených pro prostředí SNV připojit standardní periferie apod.).

Přes uvedené nesporné výhody při použití v prostředí SNV je však ještě daleko zajímavější využít zdvojovací funkci pro vytvoření dvou operátorských pracovišť nebo i většího počtu těchto pracovišť z jednoho X-terminálu/počítače v místech, kde se nepracuje na dvou (nebo více) pracovištích současně – např. jeden a ten samý operátor má jeden terminál ve velínu a jeho druhou „kopii“ přímo v provozu v prostředí SNV. Toto zdvojení je ekonomicky velmi výhodné – není zapotřebí žádná licence na využívání softwaru, neboť ten pracuje stále pouze na jednom počítači, využívat jej však lze ze dvou terminálů! Je zde samozřejmě omezení v tom, že není možné použít oba terminály ve stejném okamžiku, ale to je pro mnoho aplikací omezení přípustné.

Zkušenosti z praxe
Společnost Compas automatizace použila zařízení Challenger 18I ke „zdvojení“ dvou řídicích stanic v distribuovaném řídicím systému (DCS) chemického provozu švýcarského koncernu. Zobrazovací jednotky jsou od „mateřské“ stanice vzdáleny asi 40 m. Je použito maximální rozlišení 1 280 × 1 024 bodů při 256 barvách. Obraz na displeji předčil očekávání. Souhrnně lze říci, že zkušenosti z praxe jsou velmi dobré, pouze je třeba věnovat větší pozornost práci se speciálním propojovacím kabelem a návrhu jeho trasy kvůli možnému rušení obrazového signálu. V uvedeném provozu je instalováno i pět plnohodnotných grafických terminálů s „profukováním“, na které je pro společnost Compas automatizace také vystaven certifikát FTZÚ, již z roku 1996.

Závěr
Zařízení Challenger (zatím neznáme jiný systém na stejném principu) je podle našeho názoru funkčně velmi zajímavou a přitom levnější alternativou původních terminálových pracovišť pro prostředí SNV. Jeho instalace a provoz jsou mnohem jednodušší než použití klasického přetlakovaného krytu. Také „zdvojení“ jednoho počítače a jeho softwaru na dva terminály bez nutnosti přikupovat další licence dovoluje dříve nepředstavitelná řešení vizualizační části automatizačního projektu.

Compas automatizace
Žďár nad Sázavou
www.compas.cz