Integrace dat ze všech úrovní řízení

Integrace dat ze všech úrovní řízení

Na loňském Hannoverském veletrhu oznámily firmy AG-E, Jetter, Kuka, Lenze, Phoenix Contact a Sick založení zájmové skupiny IDA (Interface for Distributed Automation). Cílem této iniciativy je využít internetové a jiné obecně rozšířené standardy v oblasti průmyslové automatizace. V srpnu 2000 předvedla rozšířená skupina sdružená kolem Schneider Electric a RTI první výsledky na výstavě ISA Show v New Orleansu a na listopadovém specializovaném norimberském veletrhu SPS/IPC/Drives 2000 byly prezentovány první příklady aplikací.

O co se IDA snaží? Automatizované řídicí systémy se skládají z funkčních jednotek, které navzájem komunikují prostřednictvím vhodných sítí. Aby byla komunikace bez problémů, musí mít jednotlivé přístroje a moduly jednotné rozhraní. IDA tato rozhraní definuje tak, aby byla otevřená, tj. aby nebyla majetkem jednoho výrobce, aby nebyla předmětem patentové ochrany, aby jejich specifikace byly veřejně přístupné na internetu a aby byly k dispozici zdrojové kódy softwaru jednotlivých modulů. Tak každý výrobce může dodávat přístroje, které budou těmto specifikacím vyhovovat.

Snahou je, aby se veškerá komunikace uskutečňovala po jediném kabelovém vedení. Jde o komunikaci potřebnou nejen k řízení, ale i ke správě sítě, diagnostice přístrojů a jejich konfiguraci a samozřejmě také o komunikaci určenou pro zabezpečovací účely.

Jak lze pro tyto účely využít protokoly a metody známé z internetu a síť Ethernet? Počítačové sítě jsou dosti dobře standardizovány, a to na všech úrovních modelu ISO/OSI. Na nižších úrovních lze použít protokol TCP/P. Tento protokol však není vhodný pro řízení v reálném čase. Avšak řešení existuje: je to RTP (real-time protocol), nadstavba běžně používaného UDP/IP. RTP dokáže zajistit přednostní předávání časově kritických dat. K tomu je však nutné poněkud zasáhnou do síťové vrstvy a implementovat do ní protokol RSVP (resource reservation protocol).

V průmyslové automatizaci nebývalo zvykem používat vyšší vrstvy komunikačního modelu. Mají-li však být zajištěny také konfigurování a diagnostikování zařízení, je účelné definovat protokoly pro vrstvu 7 ISO/OSI. Na internetu se v této vrstvě používají HTTP a FTP. Tyto protokoly lze využít i v automatizační a řídicí technice. Je dokonce účelné definovat i vyšší, aplikační vrstvu. V této vrstvě se používá např. API (Application Programming Interface).

Díky těmto standardům lze vytvořit softwarový profil zařízení, který dovoluje umístit na stejné místo sítě modul se stejnou funkcí, byť od jiného výrobce. Jako vhodný jazyk pro tvorbu tohoto profilu se jeví XML.

Samozřejmě není účelné, ba ani možné, aby byla celá komunikační síť tvořena jedinou sběrnicí, např. průmyslovým Ethernetem. Jednotlivé průmyslové sběrnice byly navrženy a optimalizovány pro typické aplikace (např. podle objemu a frekvence přenášených dat). Pro nejnižší úroveň řízení, tj. pro připojení jednotlivých motorů, ventilů, snímačů a podobných zařízení, je vhodné použít průmyslovou provozní sběrnici, např. Interbus. Pro přechod mezi touto sběrnicí a Ethernetem je nutné použít komunikační bránu (gateway). Tuto bránu je však nutné navrhnout tak, aby zajišťovala oboustranný průchod dat a umožňovala tak nejen předávat data z procesu do ethernetové sítě LAN, ale také z terminálu připojeného na LAN dálkově inicializovat a ovládat zařízení, která jsou připojena na lokální procesní sběrnici.