Aktuální vydání

celé číslo

11

2020

Systémy řízení výroby a výrobních podniků

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Konference OPC Day Europe: dominovaly příklady z praxe

Konference OPC Day Europe, již druhá v pořadí, se konala 15. a 16. května 2012 v Reinachu (Švýcarsko), v sídle společnosti Endress+Hauser. První den byl věnován exkurzi po hostitelské společnosti, stolní výstavce a seznamovacímu večírku, na druhý den pořadatelé přichystali celodenní program přednášek, jejichž hlavním tématem byla nová specifikace OPC UA (Unified Archi­tecture). Přednášky moderoval prezident OPC Europe Stefan Hoppe (Beckhoff) a vyslechlo je 170 delegátů.

Thomas Boeck, vedoucí marketingu E+H Process Solutions, seznámil účastníky s historií firmy. Společnost Endress+Hauser vznikla v Reinachu roce 1953 jako „garážová firma“ vyrábějící hladinoměry. V současné době je to vysoce decentralizovaná mezinárodní společnost s mnoha výrobními závody a 89 technicko-obchodními kancelářemi ve všech důležitých regionech světa. „Chceme být nejen výrobce snímačů, ale chceme se stát dodavatelem kompletních systémů pro měření a auto­matizaci v průmyslu,“ řekl Boeck.

V úvodní přednášce hovořil prezident OPC Foundation Tom Burke o vizi budoucnosti, v níž bude průmyslová automatizace prostoupena „flexibilní, bezpečnou a spolehlivou technikou a systémy, které budou interoperabilní z hlediska různých dodavatelů a platforem“ a která bude přesahovat i do dalších oblastí, např. automatizace budov nebo automatizace v energetice. OPC UA má ambici být základem pro uskutečnění takové vize. Umožní koncovému uživateli vybrat si libovolný snímač nebo aplikační program kdekoliv v řídicím systému podniku a získat z nich informace v čase a místě, kde je to třeba. OPC je standard původně navržený pro nižší úrovně řízení v procesní výrobě. Nyní je cílem úplná integrace informací ze snímačů a aplikačních programů, výrobních zařízení a linek až po ekonomické řízení celého podniku. Proto OPC Foundation spolupracuje s dalšími sdruženími a asociacemi, např. PLCopen, MESA, BACnet a ISA (pracovní skupiny ISA 95, ISA 88).

Úvodní přehledovou přednášku o OPC UA měli Paul Hunkar (DS Interoperability) a Jürgen Lange (Softing). Klíčovým sdělením jejich přednášky bylo, že OPC UA je standard pro výměnu informací nezávislý na platformě a použitém operačním systému: podporuje nejen MS Windows, ale také různé verze unixu a linuxu, VxWorks, Android a další operační systémy pro stolní, mobilní a vestavné počítače. Lange to vyjádřil heslem „konektivita od jednotlivých přístrojů po cloud“.

Hlavním tématem celodenního programu však nebyly ani vize, ani přehledové přednášky, ale příklady použití OPC v praxi. Lange představil hned tři: OPC UA umožňuje vizua­lizaci a komunikaci systémů CAD a CNC v dřevozpracujícím průmyslu (firma Hundeg­ger). Další příklad byl z oblasti vstřikovacích lisů: jejich výrobce, firma Arburg, používá řídicí software založený na VxWorks s vestavěným a předem nakonfigurovaným serverem OPC UA. Podporována je redundance zařízení i komunikačního média. Třetím příkladem byl systém pro dohled nad solárním vytápěním prostřednictvím internetu (NTE Systems). Poslední příklad, který Lange uvedl, nebyl tak konkrétní jako předchozí, protože jde o projekt zatím nedokončený. Přednášející jej označil jako OPC Unlimited: OPC tam bude nástrojem pro integraci dat v distribuovaném řídicím systému (DCS), v němž jsou zahrnuty předchozí verze OPC i nejnovější OPC UA a celkový rozsah systému je více než jeden milion datových bodů.

Další příklad použití OPC v praxi uvedl Russ Agrusa, člen představenstva OPC Foundation (Iconics). Agrusa představil Dmitrije Tchoubraeva z řídicího střediska SwissGrid Control. Tchoubraev vysvětlil, proč jejich řídicí středisko potřebuje přesouvat a zpracovávat stále větší objemy dat, a objasnil, jak jim při tom OPC pomáhá jako univerzální komunikační nástroj. Řídicí středisko SwissGrid Control v Laufenburgu dohlíží na distribuční síť elektrické energie v celém Švýcarsku, ale i na přeshraniční spolupráci v rámci aliance ENTSO-E, která zahrnuje 24 zemí Evropy s 500 miliony obyvateli. Například pro denní předpověď výměny regulačních výkonů (pozn. red.: v rámci systému, jehož členem je kromě německých distributorů a SwissGrid také ČEPS) je třeba sbírat a zpracovávat data z různých zemí a různých řídicích a dispečerských systémů. V podpoře výměny aktuálních informací mezi jednotlivými distributory, vizualizaci, automatizaci provozu distribučních sítí a zabezpečení komunikace hraje OPC klíčovou a těžko nahraditelnou roli.

Další důkazy o tom, že OPC UA je skutečně standard nezávislý na platformě, podal prezident OPC Europe Stefan Hoppe (Beckhoff) v přednášce nazvané UA embedded. Uvedl příklady různých zařízení s procesory ARM, od jednoduchých desek elektroniky pro snímače, přes komunikační brány až po vestavné PLC a HMI nebo zařízení spotřební elektroniky, jako jsou tablety a chytré telefony. „Společnost ARM chce ukázat, že její procesory lze použít pro techniku všech úrovní pyramidy řízení v průmyslové automatizaci, a UA umožňuje všechna tato zařízení propojit,“ řekl Hoppe. „UA je k dispozici pro pět operačních systémů a tři programovací jazyky – C, C# a Java,“ řekl dále Hoppe a dodal, že další dobrou zprávou pro UA je to, že společnost Siemens oznámila vývoj nové kategorie provozních přístrojů s integrovaným standardem OPC UA (viz dále).

Podrobnou přednášku na téma informační bezpečnost měli Wolfgang Mahnke a Ragnar Schierholz (ABB). Týkala se širších souvislostí informační bezpečnosti v průmyslu a podrobně zabezpečovacích mechanismů, jež jsou součástí OPC UA. Popsali typy hrozeb typických pro průmyslové prostředí, metody, které jsou vhodné k omezení bezpečnostních rizik, a způsoby jejich implementace do OPC UA. Hlavním sdělením jejich přednášky bylo, že OPC UA pomáhá zaručit informační bezpečnost řídicích systémů, ale pro celkové zabezpečení informační bezpečnosti jsou třeba komplexní technická a organizační opatření.

Další odstavce se budou podrobněji věnovat dvěma širším tématům prezentovaným na OPC Day Europe.

Spolupráce je klíčová

Prezident OPC Europe Stefan Hoppe se ve své přednášce podrobně zabýval spoluprací OPC Foundation s dalšími asociacemi a orga­nizacemi. Představil spolupráci s PLCopen na návrhu funkčních bloků, které byly projektovány tak, aby každé zařízení vykonávající programy navržené v souladu s normou IEC 61131-3 mohlo sdílet informace prostřednictvím OPC UA v horizontálním směru, tj. mezi PLC od různých dodavatelů, i ve vertikálním směru, tj. od PLC ke SCADA, MES a ERP. Cílem je zjednodušit a zefektivnit inženýrské práce prostřednictvím standardizovaných šablon. Probíhají práce na projektu IEC-UA-Server, databázi, která zrychlí testování a certifikaci vzájemné interoperability zařízení, a jsou vyvíjeny další funkční bloky pro komunikaci, diagnostiku a přesuny souborů. Je připravována definice konektivity pro systémy MES. Významná je také spolupráce s německými sdruženími VDMA a ZVEI a dalšími asociacemi, která zaručuje shodu OPC UA s národními i mezinárodními dosavadními i připravovanými normami, směrnicemi a doporučeními.

Spoluprací se zabývala také přednáška Dennise Brandla ze společnosti BR&L Consulting, který je aktivním členem výboru ISA 95 pro integraci řídicích a podnikových systémů a předsedou společné pracovní skupiny IEC/ISO pro práci na standardu IEC 62264 (Integrovaný systém podnikového řízení). Vysvětlil, co je třeba ještě udělat pro zprůchodnění hranice mezi provozními řídicími systémy a systémy ekonomického řízení podniku. Ačkoliv OPC se soustřeďuje zejména na integraci na provozní úrovni řízení, v oblasti integrace systémů této úrovně se systémy ekonomického řízení podniku je mnoho příležitostí, kde se může zejména OPC UA také uplatnit. Výbor ISA 95 pohlíží na OPC UA jako na způsob, jak získat z provozních přístrojů více informací než pouhá surová data obsahující hodnoty měřených veličin.

Paul Hunkar (DS Interoperability) zdůraznil zapojení OPC UA do dalších standardizačních aktivit. Probíhají diskuse s BACnet – doporučení pro mapování dat z BACnet do UA má být vydáno na podzim 2012. Další standardizační aktivity se týkají např. oblastí zabezpečovacích systémů, podmořské těžby surovin, energetiky nebo dopravy. „Klíčovým faktorem,“ řekl Hunkar, „je informační model OPC UA, který může být bez komplikací použit i mimo průmyslovou automatizaci.“

OPC UA Integrated

Jiný pohled na otázky kooperace přinesl Eugenio Neto z hostitelské společnosti Endress+Hauser. Představil vizi BPI – Business Process Integration, navrženou odborníky E+H, jejímž cílem je pomoci zákazníkům zlepšit jejich podnikatelské procesy. Řekl, že většina výrobních podniků má dva odlišné pohledy na data: „zdola“, z provozní úrovně řízení, a „shora“, z úrovně ekonomického řízení. První pohled je využíván pro řízení a optimalizaci výrobních procesů, druhý jako podklad pro obchodní a strategická podnikatelská rozhodnutí. Informace se pohybují „někde“ mezi těmito systémy. Ústředními body architektury jsou systémy – provozní, dispečerské, MES, ekonomické a další. Ale moderní podnik by podle Neta měl mít jako základ informace, ne systémy, které je jen zpracovávají. BPI je koncepce tzv. IT-ready automatizační techniky, tedy techniky, která poskytuje informace všem, kteří to potřebují pro řízení výroby, prodeje, údržby, dodavatelských vztahů apod. V tomto prostředí se OPC UA stává určitým „konektorem“ mezi automatizačními a ekonomickými systémy. Později, v sekci otázek a odpovědí, Neto vysvětlil, jak a proč koncepce BPI vznikla. „UA nám umožňuje získávat data kdekoliv v rámci komunikační infrastruktury, ale základní otázka je, jak prostřednictvím middlewaru BPI vytvořit vazby mezi informacemi z provozní úrovně řízení a ekonomickými systémy.“ V současné době odborníci pracují na šesti projektech, na nichž se specialisty z E+H spolupracují i vývojáři z firmy SAP. Hledají odpovědi např. na to, jak hlášení o potřebě servisu automaticky vygenerované provozním přístrojem převést do pokynů pro údržbu, objednání nebo vyskladnění náhradních dílů apod. OPC UA je základem pro všechny oborově specifické platformy Automation Solution od E+H.

Pozornost upoutala také přednáška Bernarda Neumanna z firmy Siemens o systému Simocode, který je určen pro inteligentní správu pohonů zvláště v procesním průmyslu. Vestavěný server OPC UA zpřístupňuje údaje o motoru, umožňuje vizualizaci stavu motoru, inteligentní řízení jeho spotřeby atd. Systém podává informace o stavu pohonu, dia­gnostice, hodnotách měřených veličin a statistické informace o provozu. Umožňuje číst více než 400 údajů s cyklem 100 ms. Neumann uzavřel svou přednášku prohlášením: „Jsem si jistý, že v budoucnu uvidíme i další provozní přístroje s vestavěnými servery OPC UA.“ Prohlásí-li to oficiálně představitel tak významné společnosti, jako je Siemens, je to pro OPC UA rozhodně příznivá zpráva 

(OPC Foundation. Překlad a foto: Petr Bartošík, Automa.)

Obr. 1. Konference OPC Day Europe se konala v sídle firmy Endress+Hauser v Reinachu (Švýcarsko)

Obr. 2. Pohled do přednáškového sálu