Aktuální vydání

celé číslo

11

2020

Systémy řízení výroby a výrobních podniků

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Otevřený svět komunikací

číslo 4/2003

Otevřený svět komunikací

Činnost firmy Bernecker & Rainer na poli přenosu dat je odbornou veřejností v poslední době spojována především s aktivitami v oblasti vývoje a popularizace sběrnice Ethernet Powerlink. Skutečný záběr firmy v oblasti průmyslových komunikací je ovšem mnohem komplexnější.

Obr. 1.

Ve svém výrobním programu má firma Bernecker & Rainer prostředky pro splnění nejrůznějších nároků na komunikaci mezi jednotlivými prvky automatizačního systému. Základním spojujícím prvkem těchto řešení je maximální otevřenost – jak komunikační (tedy možnost využít různé komunikační protokoly), tak i aplikační (možnost využít konkrétní komunikační nástroje – médium a protokol – způsobem nejlépe vyhovujícím dané aplikaci). Přenosy dat je možné řešit způsobem odpovídajícím požadavkům zadání bez nutnosti kompromisů. Otázkou je vždy volba optimálních prostředků: řešení komunikace mezi spolupracujícími systémy (tedy rychlý, synchronní přenos obvykle menšího objemu dat) vyžaduje jiný přístup než přenos dat do nadřízeného systému (vizualizace, systém kontroly kvality apod.). Obvyklé řešení spočívá v rozdělení celého systému na dvě úrovně – provozní (procesní, výrobní) a dispečerskou (řídicí). Poslední dobou jsou stále častější pokusy o sloučení těchto úrovní do jedné – problémem ale zůstávají protichůdné požadavky, které v tomto případě musejí být uspokojeny zároveň. Na trhu je patrný stále silnější hlad po komunikační sběrnici zajišťující velkou přenosovou rychlost pro rozsáhlé přenosy dat (optimálním řešením se zdá být Ethernet TCP/IP) společně s přesným časovým chováním – zde má ovšem sběrnice Ethernet TCP/IP vážné nedostatky, vyplývající z jejího principu. Vhodným řešením se tak stává sběrnice založená na standardních principech Ethernetu, tedy s možností využití základních stavebních prvků této sběrnice – kabelových rozvodů, řadičů, ale využívající odlišný princip řízení komunikace, který je schopen zajistit přesné časové chování. Takovým řešením je Ethernet Powerlink.

Obr. 2.

B&R Automation Net

Základní platformou firmy Bernecker & Rainer pro řešení komunikace v automatizaci je B&R Automation Net™. Tento nástroj umožňuje realizovat přenosy dat přes různá komunikační média (RS-232, RS-422/485, CAN, Profibus, Ethernet TCP/IP, Ethernet Powerlink), včetně možnosti automatického přenosu protokolu napříč různými vrstvami a prostřednictvím různých médií. Tato vlastnost, nazývaná směrování (routing), přináší v praxi možnost tvorby heterogenních sítí s transparentním přístupem k datům (obr. 2). Projektant má k dispozici množství funkcí od základního přenosu stavu proměnných, přes diagnostické funkce až po kompletní přenos aplikací do řídicích systémů. Současně může být ve stejné síti realizován přenos hodnot distribuovaných vstupně-výstupních signálů. Data sdílená pomocí B&R Automation Net nejenom mohou být přenášena mezi jednotlivými prvky automatizační úlohy (tedy řídicími systémy, obslužnými terminály, inteligentními periferními zařízeními či vzdálenými vstupy a výstupy), ale lze je bez problémů využívat i ve vizualizacích tvořených na PC v operačním systému MS Windows. Součástí programového vybavení je totiž rozhraní pro přenos dat do tohoto prostředí – PVI (Process Visualisation Interface).

PVI zajišťuje komfortní začlenění sdílených dat do potřebných aplikací. Data jsou dosažitelná pomocí nástrojů MS Windows: DDE server, OPC server, web server, knihovny DLL, jejichž prostřednictvím je možné využívat získaná data nejenom v aplikacích SCADA, ale např. i v kancelářském balíku MS Office nebo v téměř libovolných aplikacích podporujících zmíněné standardy. Pro snadnou tvorbu jednoduchých vizualizací jsou navíc k dispozici PVI Controls – prvky ActiveX, které zajišťují propojení programových objektů s daty v podstatě bez programování a umožňují jednoduchou a rychlou tvorbu vlastních aplikací využívajících přenos dat pomocí B&R Automation Net.

Otevřené komunikace

Důležitým prvkem dnešních automatizačních úloh je integrace inteligentních zařízení různých výrobců do jednoho projektu. Tato zařízení obvykle komunikují se svým okolím pomocí více či méně standardního protokolu, využívajícího různá komunikační média, který je pak třeba interpretovat i v připojených zařízeních – obvykle tedy v řídicím systému, který navíc může realizovat i funkci převodníku mezi různými protokoly. Řídicí systémy firmy Bernecker & Rainer bez problémů splňují požadavky kladené na tyto aplikace. Veškerá dříve zmíněná komunikační rozhraní jsou přístupná z jednotlivých aplikací a dovolují využití standardních protokolů dodávaných B&R (to se netýká pouze firemních protokolů, ale i protokolů otevřených) a usnadňují implementaci protokolů jiných firem.

Stále oblíbenějším prostředkem pro přenos dat se stává Ethernet TCP/IP, který do světa automatizace vnáší protokoly HTTP, FTP nebo SMTP. Použití Ethernetu v řídicích systémech B&R s sebou nese i tyto standardy a s jejich pomocí otevírá svět automatizace světu kancelářských aplikací. Běžnou se stává možnost nahlížet do běžící aplikace s využitím internetového prohlížeče, přenášet soubory dat do aplikací i z nich přes FTP či odesílat e-maily informující o stavu technologie přímo z procesoru řídicího systému. To vše opět v uživatelsky maximálně přístupné formě.

Obr. 3.

Ethernet Powerlink

Velká přenosová rychlost, precizní časové chování, přesná synchronizace, řešení na bázi standardního Ethernetu – to je jen stručný výčet nejvýznamnějších rysů sběrnice Ethernet Powerlink, která již byla podrobně představena téměř před rokem (viz také www.ethernet-powerlink.org; nebo v češtině [Bílek, K.: Ethernet Powerlink – komunikace v reálném čase. Automa, 2001, roč. 7, č. 3, s. 48–50.] a [Bílek, K.: Ethernet, internetové technologie a systémy B&R. Automa, 2002, roč. 8, č. 5, s. 16–17.] – oba články dostupné na www.automa.cz). Tato sběrnice výjimečným způsobem splňuje protichůdné požadavky kladené na komunikační prostředky provozní i dispečerské úrovně. Na rozdíl od řešení postavených na standardním Ethernetu TCP/IP není omezena jeho negativními vlastnostmi, nedovolujícími v praxi vytvořit systém s deterministickým chováním. Zároveň umožňuje přenos telegramů TCP/IP „zabalených“ do bezpečných komunikačních rámců protokolu Ethernet Powerlink, čímž se otevírá prostor pro využití prvků otevřené internetové komunikace přímo v nejnižší úrovni řízení – bez negativního vlivu takovéto komunikace na přesnost a bezpečnost vlastního řídicího procesu. Těmito vlastnostmi si získává Ethernet Powerlink zaslouženou pozornost stále širšího okruhu výrobců automatizační techniky.

Tuto pozornost si ovšem vysloužil také svou otevřeností – Ethernet Powerlink je dnes protokolem, nad jehož dalším vývojem pouze nebdí jedna firma, ale pod vedením Zürcher Hochschule Winterthur bylo ustaveno sdružení, jehož zakládajícími členy se staly vedle B&R firmy Lenze, Hirschmann a Kuka a které je otevřeno dalším členům (podrobněji viz [sk: Univerzitní pracoviště garantuje normu Ethernet Powerlink. Automa, 2003, roč. 9, č. 1, s. 53]).

Jeden nástroj pro mnoho cílových systémů

Komunikační možnosti systémů B&R umožňují vytvářet aplikace přesně odpovídající požadavkům zadání. Není důležité, zda si pod pojmem „systém“ v tomto případě představíme řídicí systémy řady B&R 2000, novou generaci ovládacích a řídicích terminálů B&R Power Panel nebo průmyslové PC vybavené systémem reálného času B&R Automation Runtime. Všechny tyto systémy jsou totiž v praxi bez problémů schopny využívat zmíněné komunikační nástroje a všechny tyto systémy jsou programově kompatibilní v duchu ústředního hesla programovacího prostředí firmy B&R Automation Studio „one tool, many targets“ – tedy jeden nástroj pro různé cílové systémy.

Ing. Martin Koželka,
B&R automatizace, s. r. o.

B&R automatizace, s. r. o.
Stránského 39
616 00 Brno
e-mail: office@br-automation.cz
http://www.br-automation.cz

Inzerce zpět