Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

SoftMotion – nové otevřené standardy pro systémy řízení pohybu

číslo 5/2002

SoftMotion – nové otevřené standardy pro systémy řízení pohybu

Konvenční proprietární systémy řízení pohybu často nemají požadovanou možnost přizpůsobení různým aplikacím. Lze je provozovat jen na omezeném sortimentu hardwaru, což ztěžuje možnosti změn systému.

Obr. 1.

Firma Nyquist Industrial Control proto vytvořila koncept, který využívá standardní počítače (v kancelářském nebo průmyslovém provedení – podle prostředí, v němž jsou umístěny), komunikaci pomocí Ethernetu a FireWire a operační systém Windows. Tento koncept se nazývá SoftMotion.

Architektura konceptu SoftMotion je decentralizovaná a data mezi jednotlivými komponentami jsou přenášena standardní počítačovou sítí. Počítače však zajišťují jen „horní úroveň“ řízení pohybu, jako je např. generování trajektorie. Hardware, který přímo vykonává řízení pohybu, je umístěn mimo PC.

Společnost Nyquist vytvořila pro SoftMotion novou robustní a otevřenou platformu NYCe3000. To je platforma, která umožňuje výrobcům OEM snadno přizpůsobit systém řízení pohybu konkrétním požadavkům. Grafické uživatelské rozhraní, zpracování vstupů a výstupů, výpočet sekvencí pohybu, generování trajektorie a řešení kinematických úloh lze realizovat pod Windows NT a Windows NT Embedded, což zjednodušuje programování a správu systému. Otevřená softwarová rozhraní dovolují vykonat mnohé přídavné funkce, jako např. víceosé řízení pohybu, elektronické vačky a převodovky a kompletní generování trajektorií pohybu podle různých kritérií.

Obr. 2.

Korektní chování v reálném čase nemají na starost počítače, ale regulátory pohybu. PC jsou zbavena nutnosti vypořádat se s požadavky reálného času. Díky přímé komunikaci peer-to peer mezi jednotlivými regulátory se PC nemusí starat ani o jejich vzájemnou synchronizaci. Jediné, co zůstává úkolem počítače, je odesílat dostatečně rychle pokyny jednotlivým regulátorům.

Pro komunikaci mezi regulátory pohybu zvolila firma Nyquist za přenosovou sběrnici FireWire (IEE 1394), protože přenosová rychlost 400 Mb/s se pro průmyslové řídicí systémy jeví jako dostatečná, přenos dat je izochronní a sběrnice má široké přenosové pásmo pro přenos dat ve více kanálech.

Náhrada proprietárních hardwarových řešení softwarovými je moderní trend, který souvisí s rozšiřujícím se spektrem funkcí, které může software vykonávat. Použití standardních PC a sběrnice FireWire redukuje nejen počáteční náklady na pořízení celého řídicího systému, ale také náklady na jeho údržbu a zjednodušuje dohled nad systémem.

[Nyquist Industrial Control, Eindhoven, leden 2002.]

(Bk)


FireWire (IEE 1394)
FireWire je velmi rychlá sběrnice pro izochronní přenos dat rychlostí až 400 Mb/s. Technologii vyvinula firma Aple (FireWire je její ochranná známka). Původně to byla technologie určená pro přenos dat v audiotechnice a videotechnice, v současné době se používá i v jiných aplikacích (zálohování dat, přenosy dat v průmyslu). FireWire byla přijata jako standard IEE 1394 v prosinci 1995.

Na sběrnici FireWire lze připojit 63 zařízení. Režim je peer-to-peer, není tedy třeba nadřazená jednotka. Kabel FireWire je šestižilový s třemi kroucenými dvojlinkami (dvě signálové a jedna napájecí). Zařízení připojená na sběrnici jsou automaticky identifikována a mohou okamžitě zahájit činnost (plug and play). Výměna zařízení je možná za provozu sítě.

Komponenty pro sběrnici IEE 1394 vyrábí více než čtyřicet významných hardwarových firem.

(Bk)

Synchronní, asynchronní, izochronní
Ke sjednocení časově návazných operací je nutná synchronizace vysílacího a přijímacího zařízení: např. při řízení lisu není možné, aby lisovací nástroj vykonal svůj pohyb sice rychle a přesně, ovšem až v okamžiku, kdy už podavač odsunul polotovar mimo lis. Při synchronním přenosu dat jsou data přenášena v blocích ve stálých časových intervalech.

Při asynchronním přenosu dat nejsou data přenášena ve stálých časových intervalech, provoz na sběrnici je řízen náhodným mechanismem. Nelze zaručit, že zpráva od jednoho zařízení k druhému dorazí za určenou dobu. Přesto může být tato sběrnice velmi rychlá – rychlejší než synchronní sběrnice. Zařízení se totiž pokusí o komunikaci, jakmile má připravena data, která chce odeslat, a není-li sběrnice přetížená, je pravděpodobné, že se mu to podaří. (U synchronního přenosu musí zařízení čekat, až přijde čas, kdy má povoleno komunikovat.) Většina počítačů a periferií komunikuje asynchronním přenosem.

Při izochronním přenosu lze zaručit příjem dat v určitých intervalech, neboť sběrnice má zaručenu konstantní bitovou rychlost. V uvedeném příkladu lisu by byl izochronní přenos dostačující: bylo by zaručeno, že se polotovar a nástroj setkají ve stejný okamžik na správném místě, nebylo by ovšem možné přesně určit, v jakém čase. Izochronní přenos dat je nutný také např. při přenosu multimediálních signálů, kdy zaručuje, aby se časově neposunul zvukový a obrazový signál. Pro tyto účely také byly původně sběrnice s izochronním přenosem vyvinuty.

(Bk)

Inzerce zpět