Aktuální vydání

celé číslo

08

2024

Automatizace v potravinářství a farmacii

Měření a regulace průtoku, čerpadla

celé číslo

Nová generace průmyslové komunikace pro PlantStruxure

Koncepce PlantStruxure od firmy Schneider Electric poskytuje možnosti horizontální i vertikální komunikace. Transparentní dostupnost napříč podnikovou i řídicí sítí umožňuje získat přístup až na úroveň sběrnicových systémů a inteligentních akčních členů. 

Od doby, kdy byl na trh uveden první programovatelný automat Modicon 084, technika pro automatizaci výrazně pokročila. Důvodem jsou stále rostoucí požadavky jak na množství přenášených dat, jejich bezpečnost a dostupnost, tak na vzájemnou interoperabilitu. Vývoj ukázal, že tradiční proprietární komunikační systémy výrobců nejsou dostatečné. Dalším krokem proto je důsledný přechod k průmyslovým ethernetovým komunikačním sítím.

Strategie sběrnic? Transparentně a rychle!

V koncepci PlantStruxure využívá Schnei­der Electric všeobecně uznávané standardy. Pro řídicí sítě a komunikaci s inteligentními jednotkami na bázi Ethernetu používá původní průmyslový protokol Modbus TCP nebo EtherNet/IP. Pro úroveň akčních členů lze navíc využívat sběrnice CANopen, Profibus-DP/PA a HART. Správa zapojených přístrojů je zajištěna metodou FDT/DTM, která je plně integrována v PlantStruxure. Podporovány jsou rovněž specifické protokoly pro oblast energetiky a telemetrie podle IEC 60870-104 (klient-server) a protokol DNP3.

Návrh sítí s velkou dostupností

Návrh komunikační sítě vychází vždy z konkrétních požadavků dané úlohy. Uplatní se zde široké spektrum řízených i neřízených metalicko-optických přepínačů ConneXium. Vyšší stupeň integrace ethernetových sítí zajistí PAC Modicon M340. Tato komunikační jednotka, obsahující čtyřportový přepínač, umožňuje vytvořit kruhovou síť bez použití jakýchkoliv externích řízených přepínačů (podpora RSTP). Přerušení kabelu v kruhu je automaticky detekováno a komunikace je obnovena do 50 ms. Modicon M340 podporuje mimo jiné také server DHCP a dovoluje přiřazovat IP adresy účastníkům v síti. Je-li tato komunikační jednotka použita v kombinaci s adaptérem pro systém I/O typu Advantys STB s duálním portem, lze dosáhnout důležité vlastnosti FDR (Fast Device Replacement). Při poruše komunikačního adaptéru stačí nahradit vadný komunikační modul jiným s identickým jménem nastaveným přepínači. Modicon M340 následně automaticky přiřadí danému zařízení IP adresu a obnoví komunikaci bez nutnosti zásahu programátora.

Modicon X80: naprostá novinka s flexibilní architekturou

Prvky řady Modicon Quantum mají rozšířené funkce díky nabídce nových výkonných komunikačních jednotek pro rozsáhlé sítě. Jde o integrované čtyřportové přepínače s podporou komunikačních služeb RSTP, SNMP, SMTP i FDR. Adaptér zvládá i vzájemné propojení různých sítí, např. úroveň řídicí sítě s úrovní akčních členů bez použití externích řízených přepínačů.

Úplnou novinkou je systém Modicon x80, právě uvedený na trh, který vychází z velmi oblíbené hardwarové platformy I/O jednotek Modicon M340. Základem systému je adaptér typu BMXCRA (Communication Remote Adapter), který obsahuje tři porty RJ45. První je určen pro místní připojení např. operátorského panelu Magelis a zbývající dva pro napojení do kruhové redundantní sítě s podporou RSTP. Tento subsystém může obsahovat běžné I/O jednotky, ale také speciální čítačové, resp. komunikační moduly nebo vstupní jednotky se záznamem časové značky s přesností 1 ms. Zajímavým řešením je použití jednotky BMXNRP0200 ke konverzi z optického vlákna multimode nebo singlemode na metalický Ethernet 100Base-TX. Optické rozhraní je typicky využíváno na větší vzdálenosti nebo k eliminaci velkého rušení způsobeného např. měniči frekvence. Pro kritické kontinuální procesy je klíčová podpora změn hardwarové konfigurace (včetně možnosti doplnění nové jednotky ) nebo vzdálené nastavení vstupů a výstupů z inženýrské stanice. Modicon Quantum v kombinaci s komunikačním modulem Modicon x80 představuje kompaktní a technicky vyspělý systém s velkým výkonem a možnostmi redundance na straně řídicí jednotky při nízkých pořizovacích nákladech.

Diagnostika a transparentní přístup

Inženýrský software pro tvorbu aplikací PAC Modicon Unity Pro přináší v nové verzi 7.0 mnoho zajímavých vlastností. Kromě standardních nástrojů obsahuje také nástroj Network Manager, který poskytuje např. tyto služby:

  • konfiguraci sítě,
  • komplexní grafické zobrazení topologie sítě,
  • nastavení adres jednotlivých zařízení,
  • verifikaci adres.

Má-li uživatel příslušná práva, může získat detailní pohled na zatížení komunikační sítě, výpadky, statistiku komunikačního portu, stav redundance nebo přehled aktuálních stavů vstupních a výstupních signálů. Tyto informace jsou pomocí programu FactoryCast dostupné prostřednictvím webových služeb, tedy s pomocí běžného internetového prohlížeče od Microsoftu.

V případě alarmu nebo nepředvídané události dokáže komunikační procesor vygenerovat e-mail s příslušným popisem události. V rámci architektury PlantStruxure mohou být veškeré informace o událostech a alarmech dostupné pro pracovníky údržby nebo operátory a vyhodnocovány na úrovni operátorské stanice Vijeo Citect.

Ochrana investic a zabezpečení

Díky otevřenosti a využití průmyslových komunikačních standardů chrání koncepce PlantStruxure finanční prostředky, které do ní investor vloží. Omezuje rizika využíváním ověřených architektur – tzv. TVDA (Tested and Validated Distributed Architectures).

Nesmírně závažným problémem současnosti je zajištění kybernetické bezpečnosti celého systému proti externímu zneužití. Schnei­der Electric proto vytvořil pracovní tým špičkových odborníků, který se zabývá vývojem a doporučeními pro zabezpečení řídicích systémů v souladu s metodikou DID (Defense in Depth). Základem jsou nové průmyslové metalické nebo metalicko-optické firewally umožňující až 256 spojení VPN.

Michal Křena, Schneider Electric

Obr. 1. PlantStruxure: komunikace napříč podnikovou i řídicí sítí