Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Sběrnice IEEE 1394b/FireWire v automatizaci

Sběrnice IEEE 1394b/FireWire v automatizaci

Jiří Špale

FireWire, iLink, IEEE 1394 – tři označení pro rychlou sériovou sběrnici s asynchronním a izochronním módem. Sběrnice, konkurující v oblasti PC a multimediální techniky jiné sériové sběrnici – USB, míří svou variantou 1394 Automation do průmyslové automatizace. V článku jsou uvedeny základní vlastnosti nové komunikační metody, včetně jejích kladů a záporů, zejména v porovnání s Ethernetem, spolu s příklady typických zařízení a jejich použití.

1. Historie a vývoj

FireWire, iLink, IEEE 1394 jsou tři rovnocenná označení rychlé sériové sběrnice s asynchronním a izochronním módem (v článku je pro stručnost používáno také zkrácené označení 1394). Sběrnice, vyvíjená od roku 1985 pod názvy FireWire (ochranná známka firmy Apple) a iLink (ochranná známka firmy Sony), měla původně nahradit rozhraní SCSI. K vývoji se přidaly i další firmy a vznikla IEEE P1394 Working Group, jež ukončila svoji práci v roce 1995 vytvořením mezinárodní otevřené normy IEEE Std. 1394-1995 pro sběrnici vyznačující se v té době bezkonkurenční rychlostí přenosu 400 Mb/s. Ještě o rok dříve byla založena obchodně-technická skupina 1394 Trade Association, jejímž cílem bylo jednak zajistit další technický vývoj, jednak získat a vybudovat novému standardu postavení na trhu. V roce 2000 byla dokončena vylepšená a zoptimalizovaná sběrnice 1394a. S příchodem levnější sběrnice USB 2.0 s rychlostí přenosu 480 Mb/s v témž roce vznikla standardu FireWire silná konkurence. Místo na původní záměr, kterým bylo získat dominanci v oblasti PC, se skupina 1394 Trade Association soustředila na získání výsadního postavení v multimediální technice, na klonování sběrnice pro TCP/IP a pro bezdrátový přenos a zejména na proniknutí do průmyslové automatizační techniky. Prvním krokem k tomu bylo zvýšení přenosové rychlosti na 800 a 1 600 Mb/s, prodloužení maximální možné vzdálenosti mezi připojenými jednotkami a zavedení nových druhů kabelů a konektorů. Tyto změny jsou zakotveny ve specifikaci 1394b (2002).

Obr. 1.

Obr. 1. Zásobník protokolu sběrnice IEEE 1394

Na rozdíl od principu sběrnice FireWire, zrozeného v USA, je kolébkou jeho využití v automatizaci Evropa. Skupinou firem z iniciativy firem Nyquist a Wago byl založen konglomerát 1394automation e. V. (1394 Automation Group), který představil výsledek své práce – specifikaci 1394AP (Automation Protocol) – poprvé na veletrhu SPS/IPC/Drives v Norimberku v roce 2002. Do roku 2004 vyzrála technika 1394 AP pro komerční využití, což v praxi vedlo ke spojení skupin 1394automation a 1394 Trade Association. Skupina 1394automation nyní sdružuje dva Fraunhoferovy instituty a deset firem převážně z Německa; 1394 Trade Association má v současné době asi 170 členů (z těch největších firem jsou členy např. společnosti Sony, Intel, Microsoft, Texas Instruments, Philips a Samsung aj.).

2. Technická specifikace

2.1 Hlavní vlastnosti dvou základních standardů FireWire
Nejdůležitější vlastnosti sběrnice IEEE 1394 v její původní variantě 1394a a v novější variantě 1394b jsou uvedeny v navzájem souvisejících tab. 1, tab. 2 a tab. 3.

Tab. 1. Vlastnosti sběrnice IEEE 1394a alias FireWire 400

Rychlost přenosu

100, 200 nebo 400 Mb/s (S100, S200, ...); řídí se podle nejpomalejšího přístroje

Kabel

čtyř- nebo šestižilový (2 × 2 žíly pro TPA a TPB; 2 × 2 žíly pro TPA a TPB + 2 žíly pro napájení)

Provedení kabelu

pouze stíněný kroucený pár vodičů (STP)

Vzdálenost mezi
sousedními přístroji

závisí na rychlosti sběrnice (např. 4,5 m při S400, 14 m při S200 atd.)

Přenos TCP/IP

přenos IP přes 1394 je možný (u počítačů Mac jako standard)

Topologie

stromová, kruhové struktury vyloučeny; koncová zařízení na sběrnici nevyžadují terminátory

Přenos dat

obousměrný, prostřednictvím paketů

izochronní mód k práci v reálném čase

asynchronní mód, peer-to-peer

Délka sběrnice při zřetězení

maximálně 72 m (daisy chain)

Počet uzlů v segmentu

až 63 (při řetězení do 16 na jedno místo řetězce)

Počet segmentů v systému

až 1 023 (pospojovaných můstky)

Řízení

typu multimaster (1 až 63 řídicích uzlů)

Provoz

hot-plug (přístroje lze připojovat za chodu)

automatická vlastní identifikace a adresace přístrojů

Napájení po sběrnici

8 až 33 V DC; 1,5 A; max. 48 W

Ovladače

standard u verzí Windows vyšších než 98/SE, Mac vyšších než 8.6, Linux

Tab. 2. Sběrnice IEEE 1394b alias FireWire 800: vlastnosti odchylné od specifikace 1394a

Rychlost přenosu

800, 1 600 nebo 3 200 Mb/s (S800, ...)

Kabel

devítižilový kabel, nové konektory (2 žíly navíc: vedle TPx plus a TPx minus veden také TPx zemnicí, jeden kolík nezapojen)

Provedení kabelu

vedle STP lze použít také nestíněný kroucený pár (UTP), plastové optické vlákno, oplášťované polymerové vlákno (HCPF) nebo několikavidové vlákno

Vzdálenost mezi sousedními přístroji

podstatně větší, závisí na kabelu (např. 100 m při S100 a UTP)

Přenos TCP/IP

vlastnosti blízké gigabitovému Ethernetu

Topologie

stromová, kruhové struktury dovoleny

Tab. 3. Sběrnice IEEE 1394b alias FireWire 800: nové vlastnosti

Kódování

implementace kódování 8B10B ve fyzické vrstvě

Úrovně signálů

nové úrovně signálů, tzv. beta mode

Arbitrážní řízení

nové (protokol Bus Ownership/Supervisor/Selector – BOSS)

Kompatibilita

zpětně kompatibilní s 1394a

Sběrnice 1394 je navržena ve smyslu modelu ISO/OSI (obr. 1). Zatímco její fyzická vrstva a spojovací vrstva (link layer) jsou rea­lizovány integrovanými obvody (zpravidla každá vrstva zvlášť), transakční vrstvu, spolu se speciálním blokem pro správu sběrnice tvoří firmware. Většího rozšíření sběrnice Fire­Wire v automatizaci bylo možné dosáhnout až po specifikování jednotné aplikační vrstvy (1394AP), závazné pro všechny výrobce – členy konsorcia. Vrstva 1394AP zajišťuje také rozhraní k dosavadním standardům průmyslových sběrnic.

2.2 Adresace a správa sběrnice
Sběrnice FireWire nezná centrálního hostitele. Na rozdíl od sběrnice USB může být řídicím uzlem (master) každý přístroj, který má potřebné technické zdroje. Adresy uzlů (Nodes-ID) a rozdělení úloh se přidělují automaticky během tzv. konfiguračního procesu, vždy po připojení nebo odpojení přístroje (sebeidentifikace, sebeadresace).

Obr. 2.

Obr. 2. Adresace sběrnice IEEE 1394 (CSR – control & status registers)

Přístroj s nejvyšší adresou uzlu je kořenovým uzlem (root-node) systému. Kořenový uzel je odpovědný za asynchronní arbitráž, čili rozhoduje, kterému uzlu bude sběrnice přidělena. Kořenový uzel dále plní funkci řadiče cyklu (cycle-master), který synchronizuje všechny připojené přístroje pro izochronní přenos.

Uzel sběrnice vybavený potřebnými schopnostmi se může stát manažerem izochronních zdrojů (Isochronous Resource Manager – IRM). Ten má na starosti správu kanálů a přidělování šířek pásma jednotlivým kanálům. Obdobně se správce sběrnice (Bus Manager) stará o optimalizaci přenosové rychlosti a správce napájení (Power Manager) minimalizuje spotřebu energie.

Sběrnicový systém FireWire má k dispozici 64bitový adresní prostor, který lze rozdělit na 1 023 plus jeden (lokální) segment sběrnice. Lokální je vždy segment sběrnice s nejvyšším identifikátorem (srov. s pojmem localhost u TCP/IP). V každém segmentu sběrnice může být připojeno až 63 uzlů. Nejvyšší adresa uzlu funguje jako adresa pro plošné vysílání (broadcast address). Zbytek adresního prostoru, daný 48 bity, tj. 256 TB, se nachází v každém uzlu (obr. 2).

2.3 Izochronní a asynchronní mód přenosu
Oba typy přenosu, izochronní i asynchronní, probíhají v cyklu s periodou 125 µs, jak ukazuje obr. 3. Asynchronní i izochronní transakce se dělí o šířku pásma sběrnice (maximálně 80 % pro izochronní, zbytek pro asynchronní transakce).

Obr. 3.

Obr. 3. Struktura cyklu sběrnice IEEE 1394 (ACK – Acknowledgment, CS – Cycle Sync, CTS – Clear to Send)

Izochronní mód přenosu je volitelný, avšak nezbytný pro multimediální úlohy nebo jiná časově kritická data (real-time). Při přenosu obrazu je důležité, aby vysílání nebylo přerušeno. Chyby v přenosu (ztráta malé části dat) jsou méně podstatné. Při přenosu důležitých řídicích dat v automatizaci je nutné zajistit, aby jich bylo vysláno jen tolik, kolik se stihne za 125 µs. Při izochronním přenosu vysílá jeden vysílač zpravidla několika příjemcům. Izochronní přenos probíhá na jednom nebo několika (maximálně 64) virtuálních kanálech (obr. 4).

Při asynchronním módu přenosu spolu komunikují právě dva přístroje. Posílají si mezi sebou pakety typu dotaz (Request) a odpověď (Response). Komunikující partner potvrzuje příjem zvláštním potvrzovacím paketem (Acknowledge). Všechna data jsou jištěna kontrolní sumou (CRC). Mezi jednotlivými pakety jsou časové intervaly, mezery (gaps), kdy je sběrnice volná. V těchto mezerách může proběhnout nová arbitráž (obr. 5). Existuje několik způsobů, jak řídit přístup na sběrnici. Nejčastějším je tzv. férová arbitráž, kdy každý z uzlů, který žádá o přístup, ho během určité doby (tzv. fairness-interval) musí dostat alespoň jednou.

Obr. 4.

Obr. 4. Izochronní transakce (CTS – Clear to Send)

Asynchronní přenos zná tři různé transakce: čtení (Read), záznam (Write) a zamknutí (Lock). Transakce Read Request čte data z jedné nebo několika adres jiného uzlu, Write Request zaznamenává do jiného uzlu. Transakce Lock Request se používá při provádění nedělitelných akcí a jednom místě paměti, aby se zabránilo efektu typu „poslední příchozí vítězí“ (last-writer-wins).

Při asynchronním přenosu se může stát, že bude překročena doba trvání cyklu. V takovém případě je vnitřní obsah následujícího cyklu o to kratší (obr. 6).

3. FireWire versus Ethernet

3.1 Situace
Moderní decentralizované automatizační systémy mají silnou potřebu kompatibility s informačními systémy (IT), a to s cílem umožnit přenos dat z prostředí průmyslových sběrnic na řídicí úroveň, např. prostřednictvím sítě WWW (World Wide Web). Současně by neměla být ohrožena integrita automatizačního systému. Komunikační komponenty takového systému by navíc měly být levné. Tyto požadavky směřují na využití Ethernetu v automatizaci. Ethernet je současným komunikačním standardem a jeho hardwarové komponenty jsou díky rozšíření ve spotřební elektrotechnice cenově výhodné.

Obr. 5.

Obr. 5. Asynchronní transakce (ACK – Acknowledgment, ARB – Arbitration, CTS – Clear to Send)

Naproti tomu jsou díky rostoucí výkonnosti procesorů a programovatelných automatů (PLC) v oboru automatizace patrné trendy sledovat obrazy nebo i jinak přenášet obrazovou informaci a zpracovávat ji v reálném čase (úlohy typu vision) a přenášet v reálném čase informaci určenou k řízení rychlých elektrických pohonů (motion control). Mimo Ethernet a jeho průmyslové deriváty je pro takovéto úlohy k dispozici množství různých provozních sběrnic a síťových to­pologií, jako je např. Profibus, CAN nebo Sercos. Zatímco u těchto metod lze deterministického chování sítě dosáhnout pouze se značným technickým úsilím, nabízí se jako řešení sběrnice 1394, pro niž je deterministické chování – díky možnosti izochronního přenosu – inherentní vlastnost. Data dosáhnou cíle za definovanou dobu, ať už jde o zvukovou nebo obrazovou informaci či o řídicí data.

Obr. 6.

Obr. 6. Překročení jmenovité doby trvání cyklu sběrnice
Obr. 7. Taktování dat na sběrnici IEEE 1394 (viz text)

Myšlenka využít IEEE 1394 jako provozní sběrnici pro průmyslovou automatizaci není nová. Dlouhou dobu však byly komunikační profily pro průmyslové využití této sběrnice koncipovány různými firmami jako proprie­tární řešení, což ztěžovalo interoperabilitu mezi komponentami jednotlivých výrobců. Tento nedostatek byl odstraněn zavedením automatizačního protokolu 1394AP jako obecné aplikační vrstvy hierarchie protokolů sběrnice 1394.

3.2 Sběrnice Ethernet
Řídicí systémy, jejichž základem je Ethernet, těží z rozšířené standardizace a akceptace této komunikační techniky. Internetové protokoly však nebyly vyvinuty pro potřeby přenosu signálů v reálném čase. Důsledkem toho jsou potíže se synchronizací centrálního řízení např. s pohybem os stroje apod. Tuto překážku lze odstranit pouze omezením univerzálnosti internetu (segmentace sítě, omezení toku dat jako u sběrnice EtherCat, vlastní přepínače a systémy dávkování času jako u sběrnice Profibusu-DP V3). Jiné systémy, jako např. Powerlink, univerzálnost internetu zcela odstraňují použitím vlastních protokolů. Obr. 7. K řešení synchronizačních problémů se u většiny ethernetových sběrnic používá postup podle standardu IEEE 1588. Protokol definuje synchronizaci taktu dceřiných (slave) uzlů s taktem řídicího uzlu (master) prostřednictvím vzájemné výměny telegramů. Neznámá doba přenosu dat po síti se kompenzuje zpětnovazební smyčkou k měření času v uzlech master a slave. Při softwarové realizaci této metody – jenom tak lze použít standardní ethernetové karty – se dosahuje časové neurčitosti (jitter) v mezích řádově mikrosekund, což pro řídicí úlohy s velkými požadavky na přesnost nestačí. Tato nepřesnost při synchronizaci dále roste se zátěží na sběrnici. S větší zátěží je však právě při vizualizačních úlohách třeba počítat. Časovou neurčitost lze udržet v přijatelných mezích jen použitím speciálního hardwaru a filtrováním internetových protokolů. To vede k použití speciálních ethernetových čipů nebo standardních čipů s přídavným vestavěným hardwarem, což odbourává uváděné ekonomické výhody Ethernetu a prodražuje zařízení.

3.3 Sběrnice IEEE 1394
Pro uvedené velmi rychlé úlohy řešené v reálném čase je vhodným řešením sběrnice IEEE 1394 (FireWire), která vykazuje časovou neurčitost menší než 500 ps – tisíckrát menší než Ethernet. Přitom se k taktování dat místo taktovacího signálu sběrnice (Clock – CLK) používá signál strobe, přičemž CLK = data ⊕ strobe (obr. 7). Tím změna stavu na vodičích data a strobe nikdy nenastane současně.

Obr. 8.

Obr. 8. Sběrnice IEEE 1394AP pro průmyslovou automatizaci

Z vlastností sběrnice 1394 jsou za provozu výhodou zejména asynchronní a izochronní mód a automatická sebeidentifikace a parametrizace uzlů. Protokoly jsou implementovány hardwarově; tím odpadá nutnost hardwarově blízkého programování ve strojově orientovaném jazyce. Jednotlivé protokoly sběrnice 1394 na sebe navazují tak, že protokoly pro řízení strojů, programovatelných automatů, videoúloh a internetové protokoly mohou bez vzájemného rušení koexistovat na společném fyzikálním rozhraní.

3.4 Specifikace IEEE 1394AP
Specifikace 1394AP uvádí na společného jmenovatele automatizační komponenty „motion„, „vision„ a „I/O„. Současně je zajištěna koexistence s dosavadními protokoly, jako je např. protokol DCAM. Sortiment účastníků sahá od decentralizovaných řídicích zařízení s vysokým stupněm inteligence až po jednoduché uzly. Standard 1394AP specifikuje formát přenášených dat, správu sítě, synchronizaci dat a speciálních sad registrů k externímu řízení uzlů. V některých aspektech se 1394AP odchyluje od jiných protokolů na bázi sběrnice IEEE 1394 (obr. 8).

Systémy se sběrnicí podle specifikace 1394AP mají tyto hlavní vlastnosti:

  • takt synchronizovaný s velkou přesností, tj. podpora systémů reálného času,
  • systém s 1394 nepotřebuje hostitele(!),
  • interoperabilita s pomalými účastníky,
  • zohlednění asynchronních výsledků.
Obr. 9.

Obr. 9. Sběrnice 1394AP v průmyslu při řízení rychlých pohybů na základě obrazové informace (zdroj: J. Gorka, 1394automation e. V., 32423 Minden)

U sběrnice 1394AP působí jeden uzel sítě jako Application Master (AM). Většinou je to PC, jež řídí síť, principiálně však může tuto funkci převzít kterýkoliv uzel s dostatečnými technickými aktivy. Je-li více kandidátů, proběhne výběr AM při spuštění systému automaticky. Všechny ostatní uzly jsou podřízené (slave). Hlavní úlohou AM je cyklický přenos technologických dat do podřízených uzlů. Tato data jsou obsažena ve zprávě zvané Master Data Telegramm (MDT), která se přenáší v každém datovém paketu. Rychlost, kterou je MDT vyslán, je řízena parametrem Application cycle (AC), jenž je u každé úlohy jiný. U zařízení s velkou rychlostí pohybu os nebo velkými požadavky na přesnost je AC shodný s cyklem sběrnice 1394 dlouhým 125 µs a MDT je součástí dat izochronního paketu. Jsou-li požadavky na výkon menší, je AC rozložen na větší počet cyklů sběrnice 1394. Podřízené uzly mohou přijímat MDT a vyfiltrovávat data, která jsou pro ně relevantní, a současně vysílat stavové nebo jiné informace ostatním uzlům na sběrnici v podobě Device Data Telegramm (DDT). Komunikační schéma sběrnice 1394 (komunikace typu peer-to-peer) zajišťuje, že podřízené uzly si mohou vyměňovat data jak s řídicím uzlem (master), tak i s podřízenými uzly. Tím je např. umožněno současně ovládat sousední osy ve větších pohonných systémech.

Zprávy MDT a DDT definují pouze datovou strukturu pro přenos dat specifických pro danou úlohu (jsou vlastně kontejnerem pro řídicí a stavové proměnné). Interpretace těchto dat je přenechána komunikačním profilům, které jsou nadstavbou sběrnice 1394AP. Výsledkem je velká flexibilita tohoto standardu a jeho vhodnost pro množství průmyslových úloh. Existuje např. ujednání se sdružením CAN in Automation (CiA) o využití komunikačních protokolů CANopen pro 1394AP. To umožňuje uživatelům snadný přechod na 1394AP, neboť lze nadále bez podstatných změn používat dosavadní aplikační software.

Zlepšení vlastností sběrnice 1394, dosažené zavedením specifikace 1394b, se vztahuje i na automatizační úlohy s protokolem podle 1394AP.

4. Shrnutí

4.1 Výhody IEEE 1394 v průmyslovém využití
Hlavními přednostmi sběrnice 1394 z hlediska jejího použití v průmyslu jsou:

  • přenosová rychlost dovolující sbírat obrazovou informaci, kterou lze přenášet spolu se vstupy a výstupy a daty pro řízení motorů (motion control); kamera zapojená do regulačního obvodu umožňuje řídit pohyby stroje přímo na základě vizuálně získávaných informací,

  • synchronizace taktu jednotlivých uzlů, umožňující velmi přesně řídit (časová nejistota je menší než 500 ps),

  • asynchronní přenos jako metoda zajišťující informaci o úspěšnosti přenosu kritických dat nebo dat citlivých z hlediska bezpečnosti či o důvodu neúspěchu přenosu,

  • žádná omezení topologie sítě s komponentami podle specifikace 1394b; možné jsou architektury jak stromové, tak kruhové; všechny uzly jsou si rovnocenné, každý může komunikovat s každým, takže na centrální řízení nejsou kladeny nereálné časové požadavky a zcela k němu postačuje běžné PC.

Přestože sběrnice 1394 nabízí prostřednictvím protokolu IPower 1394 i typické služby na bázi Ethernetu, v praxi lze spíše očekávat smíšené konfigurace: sběrnice 1394 pro komponenty řešící úlohy reálného času a Ethernet pro kontrolní, servisní a vizualizační služby.

4.2 Nevýhody IEEE 1394 v průmyslovém využití
Z hlediska použití v průmyslu má sběrnice 1394 také některé nedostatky, zejména:

  • nedostatečnou prostupnost dat do kancelářských sítí,

  • nesporné výhody sběrnice 1394 se týkají jen poměrně malé oblasti řídicích úloh,

  • k použití v průmyslu přichází v úvahu pouze standard 1394b (důvodem je maximální délka kabelu 4,5 m u standardu 1394a), pro který je na trhu zatím jen omezené množství obvodů (v posledním roce však došlo k výraznému zlepšení – firmy Oxford Semiconductor, Agere Systems),

  • při délce kabelu 100 m a rychlosti přenosu 100 Mb/s jsou u FireWire počet účastníků a popř. množství dat silně omezeny pevnou délkou cyklu 125 µs; Ethernet je v tomto případě mnohem mnohem flexibilnější a lebnější,

  • uživatelé, kteří využívají komponenty reálného času pouze v malé míře, řeší svou potřebu cenově výhodněji při použití sběrnice Ethernet Powerlink,

  • někteří uživatelé jsou příliš fixováni na Ethernet a ke sběrnici IEEE 1394 zaujímají odmítavý postoj.

5. Příklady použití sběrnice 1394

Způsob použití sběrnice 1394 k rychlému řízení pohybu a polohy na základě obrazové informace je naznačen na obr. 9. Jak se např. začlení sběrnice 1394 s vlastnostmi reálného času do prostředí podnikových sítí, ukazuje obr. 10. K realizaci obdobných řídicích úloh je určena řada nových produktů.

Obr. 10.

Obr. 10. Sběrnice 1394 v průmyslu v prostředí nadřazených sítí Ethernet (zdroj: J. Gorka, 1394automation e. V., 32423 Minden)

Průmyslový systém pro úlohy typu motion control na bázi sběrnice 1394 představuje např. řadič NYCe 4000 od firmy Bosch Rexroth (dříve Nyquist), integrující řadiče a pohony do jediné jednotky a šetřící tak prostor a kabeláž a eliminující složitost propojení. Cílovou oblastí jsou pohony s výkonem mezi 100 W a 1 kW. Nový řadič, postavený na specifikaci 1394b, pojme až čtyři zásuvné karty pro pohony (karta pro řízení dvou os je koncipována pro výkon 500 W na osu; při řízení jediné osy se výkon zvětšuje na 1 kW). Při rychlosti přenosu 800 Mb/s lze v reálném čase sledovat proměnné pro řadič pohybu i vybrané parametry, jako např. proud motoru. Softwarový osciloskop na PC umožňuje současně zobrazit časové průběhy i několika sledovaných parametrů.

Výrobky na bázi 1394b nedávno představila také firma Ormec systems: nové řadiče SMLC a novou verzi servopo­honu ServoWire série SD. Pohony nabízejí výstupy v rozsahu 3 až 60 A, výstupní výkon 600 W až 24 kW a vstupy v rozsahu 230 až 460 V AC. Za přenosové médium je možné použít kroucený pár vodičů v kategorii 5 nebo optické vlákno.

Z firem, které vedle již zmíněných využívají sběrnici 1394 v průmyslovém prostředí, jmenujme alespoň ještě Nec, Mitsubishi, Siemens, Danaher Motion, National Instruments, Molex, Parker, Wago Kontakttechnik a různé výrobce vision techniky jako Sony nebo Basler.

Co se týče automatizačních úloh realizovaných s použitím IEEE 1394, byl např. ve Fraunhoferově institutu pro výrobní techniku (Institute for Production Technology – IPT) v Cáchách vyvinut přesný soustruh s velkou dynamikou k opracovávání ploch s nekruhovým průřezem. Cílem bylo najít mez, kdy soustruh opracovává obrobek co nejrychleji při dodržení požadované přesnosti. Základem řídicího systému je řídicí jednotka Nyquist/Kollmorgen (nyní Bosch Rexroth). Na rozdíl od klasického číslicového řízení jsou požadované hodnoty polohy servopohonů přenášeny jako spliny s proměnnou dobou „trvání“. Rychlost se určuje v centrálním řídicím zařízení tak, že originální spliny zůstávají zachovány. Interpolace splinu na požadovanou kadenci přenosu dat, tj. 4 000 bodů za sekundu, se provádí až v pohonech os. Zkušebním obrobkem je sinusová šroubovice z lehké slitiny s přechodem ze čtyř na dva zdvihy za otáčku a dvouamplitudou mezi vrcholy (peak-to-peak) 1 mm. Obrobek byl soustružen při otáčkách 400 min–1.

Literatura:
[1] GORKA, J.: FireWire als Feldbus? Wie 1394AP die industrielle Highend-Kommunikation IT-kompatibel macht. SPS-Magazin, 2003.
[2] GORKA, J.: 1394automation e. V. Ergebnisse und nächsten Schritte. SPS-Magazin, 2004,
[3] PRESHER, A.: 1394b Motion Networking. Design News, roč. 2006, č. 6.
[4] RUIZ, L. – DALLEMAGNE, Ph. – DECONTIGNIE, J. D.: Using Firewire as Industrial Network. CSEM Report, Real-Time and Net­working Group, Neuchâtel, 1999.
[5] SCHOLLES, M.: New FireWire standard targets industrial applications. Vision System Design, November 2005.
[6] TESCHLER, L.: Ready, aim, FireWire. Machine Design, roč. 2005, č. 6.
[7] VAESSEN, D.: FireWire in Automatisierungseinsatz – es geht voran. IEE, roč. 2004, č. 11.

Internetové odkazy:
http://www.1394.org
http://www.fcga.de
http://www.ipms.fraunhofer.de
http://www.zayante.com

Dr. Ing. Jiří Špale,
Furtwangen University, Department of Computer Science,
Furtwangen, SRN
(spale@hs-furtwangen.de)

Dr. Ing. Jiří Špale vystudoval Fakultu elektrotechnickou ČVUT v Praze, obor technická kybernetika. Po několika letech strávených na katedře automatizovaného řízení Fakulty strojní ČVUT a v Tesle – Institutu mikro­elektronických aplikací zakotvil na univerzitě v německém Furtwangenu. V roce 1995 obhájil v Praze doktorskou práci Řízení Dopplerova anemometru, jež byla součástí společného projektu mezi univerzitou ve Furtwangenu a ČVUT. Ve Furtwangenu zprvu pracoval na fakultě Computer & Electrical Engineering v oblasti vestavných systémů a přístrojové techniky. Nyní se na fakultě Computer Science věnuje informačním systémům a programování.

Článek je editovanou verzí příspěvku 1394b FireWire v automatizaci předneseného autorem na konferenci Automatizace a regulace procesů – ARaP 2006 v Brně.