|
Internetové služby usnadňují řízení procesů na dálku
Představovat internet v odborném technickém časopisu by v současné době rozhodně nemělo smysl. V kancelářské praxi se tato technika široce využívá na celém světě a její výhody jsou nesporné. Zajímavé je však prostudovat klasické služby, které internet poskytuje, z hlediska jejich využití v automatizaci. V poslední době vzniklo v této oblasti mnoho nového, a jak je možné sledovat, proniká internet už i do té nejnižší řídicí vrstvy výrobního podniku – do samotného řízení technologických procesů.
Současné požadavky na přenosy dat
Z pohledu současných aplikací je nutné, aby automatizovaný systém jako celek dokázal na veškeré podněty reagovat co nejrychleji a nejefektivněji. Proto se vyžaduje, aby operátorské pracoviště (jež je mnohdy od řízeného procesu vzdáleno) bylo co nejlépe informováno o stavu technologického zařízení. K tomu sleduje všechny důležité technologické veličiny, zpracovává výstražná hlášení apod. Operátor by měl mít informace také o stavu všech technických prostředků systému (diagnostika, popř. diagnostika na dálku). Dále je zapotřebí překonfigurovávat řídicí systémy podle zvolené strategie řízení, načítat z centrální databáze vhodné receptury a ty následně přenášet do řídicího systému a vyrábět podle nich. Přitom je třeba mít na paměti, že v mnoha případech dělí operátorské pracoviště od skutečného provozu vzdálenosti počítané třeba i ve stovkách kilometrů. K efektivnímu řešení naznačených úloh může velmi významně přispět využití internetových služeb.
Metody přenosu dat, na kterých je internet založen, zabezpečují dostatečnou přenosovou rychlost i bezpečnost přenosu a zároveň jsou neomezeně dostupné jak z pohledu funkční úplnosti, tak i času. V neposlední řadě je nutné zmínit i finanční dostupnost internetu. Vezmou-li se v úvahu uvedené i všechny další relevantní aspekty, zdá se použití internetu k řízení procesů na dálku mimořádně vhodné. Je však otázka, zda klasická technika internetu nabízí služby, které by bylo možné pro zmíněné účely používat.
Nejpoužívanější internetové služby z pohledu automatizace
Ze služeb poskytovaných internetem se lze v praxi nejčastěji setkat se službami charakterizovanými zkratkami SMTP, FTP a HTTP. Všechny reprezentují aplikační (tj. sedmou) vrstvu známého obecného modelu komunikačního kanálu ISO/OSI. Ostatní vrstvy modelu jsou pro tento článek nepodstatné.
V automatizaci se uvedené služby mohou uplatnit či již se uplatňují následujícími způsoby.
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) je nejčastěji používaný protokol pro přenos zpráv elektronické pošty (e-mail). Klasický e-mail neobsahuje jen text a případné přílohy, jak by se na první pohled mohlo zdát. Z hlediska využití v automatizaci je podstatné, že každý e-mail s sebou nese datum a čas odeslání a jednoznačnou adresu odesilatele a příjemce. To je dostatečné pro archivaci např. výstražných hlášení. Je tedy možné prostřednictvím e-mailů upozorňovat na chybové stavy, rozesílat hlášení o poruchách, informativní zprávy apod. A naopak, pokud to situace vyžaduje, může operátor poslat e-mail přímo konkrétní řídicí stanici připojené k internetu (např. programovatelný automat – PLC). Ta zprávu vyhodnotí a podle jejího obsahu vykoná předem určenou akci.
Mnohé typy PLC disponují poštovními klienty (tzv. SMTP klient), jejichž úlohou je zpracovávat a přenášet e-maily. SMTP klient předá data z e-mailu přímo do datové oblasti paměti PLC nebo naopak vyšle e-mail s daty, která jsou v paměti PLC uložena. V řídicím PC přitom může běžet standardní program pro práci s e-maily (tzv. e-mail klient, např. Microsoft Outlook apod.). Způsob přenosu je znázorněn na obr. 1 (sloupec 1 – výstrahy).
FTP
File Transfer Protocol (FTP) je komunikační protokol, který je základem standardní internetové služby používané pro přenos zejména objemnějších souborů dat. Ze současných možností je tento způsob přenosu souborů nejefektivnější. Protože při použití FTP lze po internetu přenést i velmi rozsáhlé soubory dat, je jeho využití pro automatizaci zřejmé. V praxi je totiž často třeba přenášet větší množství dat v souborech – např. receptury atd. Zde má FTP široké uplatnění.
Systém přenosu na bázi FTP funguje na principu klient/server (podobně jako je tomu u všech ostatních popisovaných metod přenosu). Programovatelný automat může figurovat jako FTP server, tzn. že při přenosu hraje řídicí úlohu. Na straně PC postačí spustit FTP klient, který je serveru podřízen. Bude-li přenesený soubor obsahovat např. naměřené hodnoty určité stavové veličiny, je možné je importovat do některého z běžně používaných tabulkových procesorů (např. Excel) nebo databázových programů (např. MySQL, Access apod.) a dále s nimi pracovat jako s klasickými daty v PC. Bez problémů lze takto vytvořit graf časového průběhu sledované veličiny, histogram nebo databázi s naměřenými daty. Princip přenosu je naznačen na obr. 1 ve sloupci 2.
HTTP
Hypertext Transfer Protocol (HTTP) se běžně používá pro zprostředkování přenosu webových stránek. Jedná se o protokol, kterým se přenáší tzv. hypertext. To je stručně řečeno klasický text rozšířený o jisté speciální objekty, jako např. obrázky, odkazy, tabulky, rámce a další aktivní prvky, které zajišťují rozmanitost a interaktivitu výsledného zobrazení. Z pohledu automatizace lze HTTP využít dvěma způsoby.
Klasické je využití zejména pro přenos a zobrazení technické dokumentace, technologických postupů, uživatelských příruček a podobných textových a obrazových informací. Ve spojení s přenosem multimédií je dokonce možné přehrávat i hlasové nebo obrazové záznamy.
Klasický způsob využití HTTP však není jedinou možností. Lze také vytvořit HTTP server, který bude poskytovat internetové stránky zobrazující v každém okamžiku aktuální hodnotu jisté stavové proměnné – např. výšky hladiny vody v nádrži. Pokud je takovýto HTTP server připojen do internetové sítě a následně jsou přidělena přístupová práva jen oprávněným uživatelům (dejme tomu dispečerům), mohou mít tyto oprávněné osoby možnost kdykoliv zjistit hodnotu sledované stavové veličiny. Operátor si tedy na svém standardním PC zobrazí ve standardním internetovém prohlížeči příslušné internetové stránky, na kterých uvidí aktuální hodnoty sledovaných veličin. To ale není vše. Vzhledem k tomu, že lze bez problémů posílat data z internetového prohlížeče zpět do serveru, operátor dokonce může řízený proces ovlivňovat. Jestliže se navíc použije technika aktivních stránek (např. Java, PHP, ASP apod.), lze získat poměrně kvalitní vizualizační nástroj.
Výhoda uvedeného vizualizačního nástroje je nesporně v tom, že uživatel používá standardní způsob práce, na který je zvyklý z klasické práce s internetem (tzn. standardní PC a standardní internetový prohlížeč, např. Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera apod.). Jistá omezení naopak spočívají v nedeterministickém přístupu k internetu, který znamená časově nestálou odezvu. Pro mnohé aplikace však toto omezení není kritické, neboť ne vždy je nutné zabezpečit dobu reakce v řádu milisekund. Metoda je znázorněna na obr. 1 ve sloupcích 3 a 4.
Proprietární řešení
Aby byl výčet internetových služeb připadajících v úvahu úplný, je třeba se zmínit také o službě, kterou klasický internet nenabízí jako standardní. Jak bylo již uvedeno na začátku článku, pro účely řízení je vhodné, aby měl operátor přehled o stavu jím spravovaných technických prostředků (potřeba diagnostiky, především na dálku). Často je také třeba řídicí systém přeprogramovávat. Také v tomto případě je vhodné mít způsob umožňující přenést příslušná data na dálku přes internet. Pro tyto účely má ovšem každý výrobce svoji vlastní metodu, která vychází ze způsobu přenosu, jež je vlastní danému systému. Proto také k těmto přenosům dat neexistuje standardizovaný přístup (obr. 1, sloupec 5).
Shrnutí
Tři stručně popsané klasické internetové metody přenosu dat jsou hojně využívány v kancelářském prostředí. Článek ozřejmuje cestu, kterou se vydali výrobci řídicích systémů proto, aby vyšli vstříc požadavkům v oblasti řízení na dálku. Nové typy PLC totiž obsahují také internetové služby. Z toho důvodu v oblasti řízení procesů vzniká mnoho nových možností a pohledů.
Je pravděpodobné, že nastoupený trend bude dále posilovat a internet v automatizovaných systémech pozvolna vytlačí jiné metody přenosu dat. Nemalé problémy zde však způsobuje skutečnost, že u klasického přenosového protokolu TCP/IP není zaručena doba odezvy. To značně komplikuje situaci v případech, kdy je řízený proces časově kritický. Již nyní však existují metody, jak i tento základní požadavek na determinismus přenosu splnit. Jednotliví výrobci mají své postupy, které zaručují časově stabilní časovou odezvu. Použitím internetu k řízení procesů na dálku se tak otevírají mnohé nové možnosti.
Ing. Tomáš Halva,
Siemens s. r. o., Brno
(tomas.halva@siemens.com)
|