Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Tři generace procesních stanic ZAT 2000MP

V roce 2009 to bylo deset let, kdy firma ZAT, a. s., začala ve svých dodávkách systémů pro automatizaci průmyslových procesů používat procesní stanice ZAT DV (obr. 1). Spolu s procesními stanicemi ZAT Primis 2000, které se staly součástí dodávek společnosti ZAT po převzetí aktivit firmy Škoda Controls v roce 2003, tvoří tyto stanice základ množiny hardwarových prostředků vlastní produkce nesoucích společné označení ZAT 2000MP. Právě toto desetileté výročí vybízí k malému ohlédnutí a porovnání technických a užitných vlastností předchozích generací těchto procesních stanic se současným stavem.
 
Z dnešního pohledu je možné vývoj v uplynulém desetiletém období rozdělit do tří generací systému ZAT 2000MP. Hranice mezi jednotlivými generacemi však nejsou nikterak ostré. Přechod z jedné generace do druhé spočíval vždy v postupném rozšiřování souboru funkcí a vylepšování technických vlastností, které potom vytvořily souhrn charakteristický pro danou generaci systému. V celém období je patrná snaha o zachování kontinuity a kompatibility dodávaných zařízení tak, aby projekty založené na jedné generaci systému bylo možné bez problémů doplňovat prvky i celky z následujících generací. Důsledkem toho je možnost rozšiřovat funkční vlastnosti řídicích systémů při zachování investic již vynaložených provozovatelem zařízení.
 
Procesní stanice ZAT-DV jsou realizovány jako stavebnice zásuvných desek (CPU, komunikační karty, karty I/O atd.) do 19" racku (rámu, vany) o výšce 6U (264 mm) s komunikační sběrnicí standardu VME (IEC 821). Tyto stanice jsou koncipovány jako otevřený systém pro širokou oblast použití. Procesní stanice ZAT Primis 2000 jsou mechanicky řešeny obdobně, jsou však určeny zejména pro speciální aplikace, např. řízení regulačních tyčí jaderných reaktorů, řízení turbín, řízení buzení turbogenerátorů apod.
 

První generace – období 1999 až 2003

 
V této generaci procesních stanic ZAT-DV byla široce využívána otevřenost standardu sběrnice VME a v procesních stanicích byly kombinovány desky vlastní produkce firmy ZAT s deskami nakupovanými. Používaly se řídicí karty typu VSBC 32, později VM42, německé firmy PEP Modular (dnes Kontron) s operačním systémem OS9 a s výpočetním výkonem 6 a 45 milionů instrukcí za sekundu. Desky I/O byly vlastní produkce (sortiment čtyř typů) doplněné deskami od firmy VMIC. Stanice komunikovaly prostřednictvím protokolů Profibus FMS a Profibus-DP. K dispozici byly jednotky vzdálených I/O – stanice ZAT D. Pro tvorbu aplikačního softwaru byl využíván programovací nástroj Pertinax3 (ZAT).
 

Druhá generace – období 2003 až 2008

 
Vany procesních stanic ZAT-DV byly doplněny o funkci live insertion, která umožňuje výměnu zásuvných desek za provozu. Stanice měly možnost redundance dvou CPU. Používaly se CPU typu VMP1 od firmy Kontron s výpočetním výkonem 352 milionů instrukcí za sekundu a operačním systémem OS9000. Desky I/O byly vlastní produkce. Stanice komunikovaly prostřednictvím Ethernetu (100 Mb/s) protokoly Pernet nebo Modbus TCP/IP nebo sběrnic Profibus-DP či Modbus RTU. K dispozici byly jednotky vzdálených I/O – stanice ZAT D2. Pro tvorbu softwaru byl používán programovací nástroj Pertinax4 (ZAT).
 
Procesní stanice ZAT Primis 2000 měly CPU založené na standardu PC104. V sortimentu byly speciální desky I/O pro řídicí systémy turbín a pro řídicí systémy regulačních tyčí reaktoru VVER 440. Komunikovaly prostřednictvím protokolů RDD, Profibus FMS, Modbus RTU, CAN nebo MVB. Jako vzdálené I/O se používaly moduly CAN. Systémy bylo možné realizovat v redundantním zapojení 1 ze 2. Pro tvorbu softwaru a programování stanic se používal nástroj SoFIC.
 

Třetí generace – období od roku 2008

 
Procesní stanice ZAT-DV jsou instalovány v inovovaných vanách s redundantním napájením 24 V DC. Řídicí deska DV300 s výpočetním výkonem 505 milionů instrukcí za sekundu je vlastní produkce, stejně jako desky I/O. Jejich sortiment byl oproti předchozí generaci rozšířen např. o desky pro odporové snímače teploty a termočlánky. Rozšířeny byly také možnosti komunikace: k dispozici je Ethernet 100 Mb/s (Pernet a Modbus TCP/IP), Profibus-DP, Modbus RTU atd., celkem přibližně padesát komunikačních ovladačů (driverů). Jako vzdálené I/O se používají stanice X20 od společnosti B&R. Ke změnám došlo i v oblasti softwaru. Je využíván operační systém Linux a programovací nástroj Pertinax 2007 s nadstavbou Projekční databáze Pertinax (PDP).
 
Procesní stanice ZAT Primis 2000 doznaly rozšíření sortimentu desek I/O např. o bezpečnostní logické I/O nebo o speciální I/O pro řídicí systémy regulace polohy tyčí reaktoru VVER 1000. Na výběr je komunikace prostřednictvím Ethernetu 10 Mb/s s protokolem Pernet, sběrnic RDD, Profibus FMS, Modbus RTU atd. Jako vzdálené I/O se používají moduly CAN. Byl rozšířen počet komunikačních uzlů a doplněny diagnostické moduly. Stejně jako u stanic ZAT-DV se využívá se programovací nástroj Pertinax 2007 s nadstavbou PDP. S těmito stanicemi lze realizovat bezpečnostní systémy kategorie B, z hlediska redundance mohou být koncipovány jako dvojité nebo trojité.
 

Závěr

 
Z tab. 1, kde je porovnáno jen několik základních vlastností procesních stanic ZAT DV, je patrné, že tyto stanice prošly v uplynulých deseti letech významným rozvojem technických vlastností. Pokrok se odráží i v jejich užitných vlastnostech, ať jde o téměř stonásobné zvýšení výpočetního výkonu, umožňující realizovat daleko náročnější řídicí a regulační úlohy v kratším čase, široký sortiment desek I/O, umožňující dokonale přizpůsobit hardware stanice řízené technologii, či otevřené možnosti komunikace, dovolující připojit téměř každé elektronické zařízení pomocí mnoha protokolů. Neopomenutelnou součástí řídicích systémů ZAT jsou rovněž softwarové nástroje pro projektování a programování stanic ZAT 2000MP: Pertinax2007, který je základním nástrojem pro tvorbu uživatelských programů, jejich přenos do procesní stanice a pro diagnostiku a údržbu procesní stanice (tomuto nástroji byl věnován samostatný článek v časopise Automa v roce 2008, č. 12), a nadstavbový databázový nástroj Projekční databáze Pertinax, tvořící jednotný systém popisu proměnných a správy dat pro projektování procesních stanic, vizualizace a archivačního systému (viz článek v časopise Automa, 2009, č. 12). Při vývoji moderních metod řízení a regulace průmyslových technologií spolupracuje ZAT i s vysokými školami. Například ve spolupráci se Západočeskou univerzitou v Plzni byly v rámci grantu MPO vyvinuty algoritmy pro pokročilé regulátory, které byly implementovány do řídicích systémů ZAT. Díky tomuto neustávajícímu rozvoji hardwarových i softwarových prostředků jsou řídicí systémy ZAT schopny obstát ve srovnání s konkurenčními systémy světových výrobců i v těch nejnáročnějších průmyslových úlohách.
Ing. Pavel Kulík, ZAT, a. s.
 
Obr. 1. Procesní stanice ZAT-DV třetí generace
 
Tab. 1. Vlastnosti stanic ZAT 2000MP