Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Otevřená automatizační platforma od firmy Bosch Rexroth

Platforma ctrlX AUTOMATION od firmy Bosch Rexroth překračuje tradiční hranice mezi řídicími systémy strojů, informačními systémy a internetem věcí. Umožňuje flexibilně a škálovatelně vytvářet centralizované i decentralizované topologie řízení. Díky použití operačního systému reálného času Linux, otevřených standardů, softwarových kontejnerů pro integraci aplikací do systému, webových inženýrských služeb a díky rozsáhlým možnostem připojení do internetu věcí zkracuje dobu potřebnou pro projektování řídicích systémů o 30 až 50 %. 

Nová platforma ctrlX Automation od firmy Bosch Rexroth, uvedená na trh na podzim loňského roku, zahrnuje nejmodernější inženýrské prostředí a umožňuje programovat úlohy logického řízení i řízení polohy a pohybu. Softwarové funkce je možné kombinovat na nespočet způsobů s aplikacemi, které lze přizpůsobovat požadavkům uživatelů. Tyto aplikace lze vytvářet v různých programovacích jazycích, jako je C++, ve skriptovacích jazycích, např. v Pythonu, nebo nových grafických jazycích, jako je např. Blockly. To dává konstruktérům strojů a programátorům jejich řídicích systémů velkou volnost výběru.

Nová platforma nabízí uživatelům volbu: mohou se rozhodnout, zda budou programovat PLC v jazycích podle IEC 61131 a v prostředí PLCopen, CNC pomocí G-kódů, nebo uživatelská rozhraní v jazycích používaných k programování webových aplikací. Nepotřebují k tomu žádné proprietární systémy a nejsou ve výběru omezeni na určitého výrobce řídicích systémů.

Řídicí technika se konfiguruje a uvádí do provozu výhradně prostřednictvím webových služeb, není k tomu třeba instalovat žádný speciální software. Programování je otázkou minut. Využít lze také kompletní virtuální prostředí, umožňující řídicí systém programovat i odlaďovat bez hardwaru. Funkce systému je možné kdykoliv měnit a rozšiřovat prostřednictvím softwaru open source nebo uživatelem vyvinutých vlastních funkcí a aplikací.

K dispozici je více než třicet různých možností připojení a komunikace. Přínosem je velká flexibilita pro nákladově úsporné propojení zařízení od provozní úrovně až po cloud. Platforma je též připravena na budoucí komunikační standardy, jako jsou TSN nebo 5G.

Hardware platformy ctrlX Automation využívá moderní multijádrové procesory s výpočetním výkonem dostatečným pro téměř všechny úlohy z oblasti automatizace. CPU mohou být součástí vestavných nebo průmyslových PC nebo přímo pohonů. Nové hardwarové a softwarové moduly pokrývají téměř všechny automatizační úlohy – od jednoduché regulace a IoT až po vysoce výkonné řízení polohy a pohybu.

 

Případová studie: výrobce pneumatik

Jeden z prvních příkladů využití: nová automatizační platforma ctrlX Automation našla své uplatnění u výrobce pneumatik. Výrobce hledal řešení, které bude možné integrovat s jeho informačním systémem a zajistí také zabezpečení před útoky hackerů a krádeží dat. Nová platforma od firmy Bosch Rexroth jeho požadavky beze zbytku splnila. Navíc jde
o velmi kompaktní řešení, jehož hardwarové komponenty jsou vhodné do nepříznivých pracovních podmínek, typických pro výrobu pneumatik. Pro komunikaci na provozní úrovni se využívá EtherCAT. Se systémy MES a ERP prvky platformy komunikují prostřednictvím OPC UA a MQTT.

Pro tohoto konkrétního zákazníka bylo velmi důležité, že celá platforma byla navržena podle principu secure by design a splňuje bezpečnostní standardy podle IEC 62443 (Security for Industrial Automation and Control Systems; dříve ANSI/ISA-99). Systémový software má zvýšené zabezpečení proti virům a trojským koňům. Integrovaný firewall umožňuje šifrovanou komunikaci prostřednictvím VPN a využití zabezpečených vzdálených služeb. S použitím portálu ctrlX Device Portal mohou uživatelé centralizovaně spravovat všechny inteligentní komponenty platformy a instalovat do nich odkukdoliv bezpečnostní aktualizace a nové funkce. V režimu Secure Production Mode systém zvyšuje produktivitu tím, že během výroby odkládá aktualizace, které přímo nesouvisejí s výrobním procesem, např. aktualizace funkcí IoT.

Pohony ctrlX Drive jsou kompaktnější, lehčí a až o 50 % prostorově úspornější než pohony předchozích generací. V případě velkých portálových jeřábů pro stohování vyrobených pneumatik jsou pohony umístěny v rozváděčích, které se pohybují spolu s jeřábem. Úspora místa i hmotnosti nejen zjednodušuje konstrukci, ale vede i k úsporám energie při každodenním provozu. Do pohonů je plně integrován řídicí systém ctrlX Core, který tak nevyžaduje další prostor pro instalaci.

Řídicí systém CtrlX Core využívá systém reálného času Linux v jeho pravděpodobně nejstabilnější a nejlépe zabezpečené verzi. Využití softwarových kontejnerů v operačním systému umožňuje programátorům realizovat všechny funkce a úlohy prostřednictvím nezávislých, navzájem propojených aplikací.

Důležitým prvkem architektury je CtrlX Data Layer. Zaručuje centralizovaný a zabezpečený přístup k datům instalovaných aplikací.

Moduly ctrlX Drive i ctrlX Core se u výrobce pneumatik plně osvědčily. Výsledky testů prokázaly jejich odolnost proti atmosféře agresivních plynů (úroveň G3 podle ANSI/ISA 71.04-2013), s níž je třeba ve výrobním prostředí počítat.

[Tiskové zprávy Bosch Rexroth AG, říjen 2019 až březen 2020.]

(Bk)

Obr. 1. Platforma ctrlX Automation využívá software open source, umožňuje zvolit si vhodný programovací jazyk a vybrat vhodné aplikace (obrázek: Bosch Rexroth AG)


Základní součásti platformy ctrlX Automation:

  • ctrlX Works: inženýrské prostředí založené na webových službách a s možností využití předem připravených aplikací,
  • ctrlX Core: kompaktní řídicí systém s vícejádrovými procesory ARM,
  • ctrlX PLC: programovatelný automat s možností volby různých programovacích jazyků,
  • ctrlX Motion: systém pro řízení polohy a pohybu,
  • ctrlX IoT: systém pro komunikaci s cloudem, např. pro sledování OEE,
  • ctrlX I/O: moduly vstupů a výstupů, které doplňují crtlX Core,
  • ctrlX HMI: hardware a software pro ovládání strojů, přizpůsobitelné požadavkům zákazníků,
  • ctrlX IPC: sortiment průmyslových počítačů různých velikostí a výkonů,
  • ctrlX Drive: sortiment kompaktních víceosých pohonů,
  • ctrlX Safety: bezpečnostní komponenty,
  • ctrlX Automation Configurator: grafický nástroj pro jednoduchou a intuitivní konfiguraci řídicích systémů strojů.