Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

ZAT-Plant Suite, komplexní řídicí systém pro náročná průmyslová odvětví

Společnost ZAT, a. s., je tradičním dodavatelem komplexních systémů pro automatizaci technologických procesů. Ve svých dodávkách se orientuje zejména na základní průmyslová odvětví, jako je klasická i jaderná energetika, těžba a doprava nerostů, plynárenství apod., vyžadující robustní, spolehlivé a současně otevřené řídicí systémy s dlouhou dobou provozního života. Řídicí systém ZAT-Plant Suite z vlastní produkce společnosti plní veškeré současné i budoucí požadavky v této oblasti techniky.

Průmyslová odvětví a obory, na něž se orientuje společnost ZAT, pro své provozy vyžadují nová, moderní řešení řídicích systémů, které současně musí být dlouhodobě perspektivní s dobou provozního života srovnatelnou s životností řízeného technologického zařízení. Tyto navzájem protichůdné požadavky mohou splnit pouze řídicí systémy s otevřenou strukturou schopné postupné inovace a modernizace. Cílevědomě budovaný řídicí systém ZAT-Plant Suite od společnosti ZAT je takovým systémem (obr. 1). Výčet jeho vlastností v následujících odstavcích ukazuje, že jde o moderní řídicí prostředek třídy DCS.

Připojení I/O signálů

Snímače a akční členy rozmístěné po řízeném technologickém zařízení se připojují zejména prostřednictvím stanic vzdálených I/O. Stanice vzdálených I/O komunikují s řídicími stanicemi pomocí některého ze standardních průmyslových komunikačních protokolů (např. Profibus, Powerlink, Modbus RTU atd.). K systému ZAT-Plant Suite lze tudíž připojit stanice vzdálených I/O podporující některý ze standardizovaných komunikačních protokolů od téměř libovolného výrobce. Jako příklad lze uvést stanice vzdálených I/O řady X20 vyráběné firmou B&R, které byly do systému ZAT-Plant Suite zcela začleněny nejen na úrovni přenosů dat, ale také na úrovni návrhových a projektových nástrojů, a staly se tak jedním ze integrálních stavebních prvků struktury řídicího systému [2]. Snímače a akční členy vybavené rozhraním pro použitý protokol lze připojit i přímo k provozní komunikační sběrnici (fieldbus). 

Úroveň přímého řízení

Úroveň přímého řízení je realizována stanicemi rodiny SandRA z pro­dukce firmy ZAT. Rodina stanic SandRA (Safety and Reliable Automation, tedy bezpečná a spolehlivá automatizace) byla uvedena na trh v roce 2011 a v současné době zahrnuje dvě typové řady stanic, SandRA Z100 a SandRA Z200. Řídicí stanice řady Z200 (obr. 2) jsou díky svému velkému výpočetnímu výkonu a systémové otevřenosti určeny pro obecné použití v systémech kontroly a řízení (SKŘ) zejména v energetice, ale i v ostatních oborech. Stanice řady Z100 jsou naopak určeny pro speciální úlohy, např. v oboru jaderné energetiky, jako základní stavební prvek pro tvorbu speciálních řídicích sestav vytvářených podle specifických požadavků jednotlivých úloh. Propojeny se snímači a akčními členy jsou buď prostřednictvím již zmíněných stanic vzdálených I/O, nebo lze k přímému připojení jednotlivých signálů využít široký sortiment desek I/O řídicí stanice SandRA (podrobněji stanice SandRA popisuje např. [1]). Řídicí stanice provádějí algoritmy přímého řízení (regulační smyčky, logické funkce, sekvenční úlohy atd.), komunikují spolu navzájem i s externími zařízeními a s nadřazenou operátorskou úrovní. Komunikace je založena na technice Ethernet a probíhá prostřednictvím firemního protokolu Pernet nebo některého z mnoha standardizovaných komunikační protokolů podporovaných v systému (Modbus TCP, IEC 60870-5-104, IEC 61850 atd.). Všechny prvky na úrovni přímého řízení (včetně komunikací a systémů napájení) lze volit jako redundantní.

Operátorská úroveň

Prostředky operátorské úrovně (SCADA/HMI) umožňují vizualizovat technologická data, zadávat povely, nastavovat parametry řízeného procesu a řídit technologické zařízení při použití předem určených sekvencí a postupů, k čemuž nabízejí mnoho rozmanitých podpůrných funkcí (sledování a vyhodnocování časových průběhů provozních veličin, tvorba zpráv, archivace dat, zpracování výstražných hlášení, predikce atd.). Operátorská úroveň může zahrnovat několik operátorských pracovišť, server pro archi­vaci dat a informační server poskytující data pro systémy řízení výroby a plánování zdrojů (MES, MRP/ERP). Přenos dat mezi operátorskou úrovní a řídicími stanicemi zajišťuje I/O server (zpravidla v redundantním provedení). Jednou z hlavních součástí je zde také komunikační síť propojující jednotlivé prvky.

V systému ZAT-Plant Suite jsou podporovány dvě základní koncepce uspořádání operátorské úrovně:

–   koncepce využívající ke komunikaci s úrov­ní přímého řízení I/O server poskytující data jednotlivým operátorským stanicím; vlastní zpracování dat, jednotlivá technologická zobrazení a řídicí úlohy se provádějí v operátorských stanicích,

–   koncepce využívající tzv. Wonderware  Application Server (WAS), kdy veškeré operace s daty jsou prováděny v serveru Automation Object Server (AOC);  operátorská pracoviště pak při použití tzv. tenkého klientu pouze zobrazují data.

Společnost ZAT má dlouholeté zkušenosti s realizací operátorských pracovišť s po­užitím prostředků firmy Wonderware a je také jediným certifikovaným integrátorem produktů Wonderware v ČR a SR. Otevřenost systému ZAT-Plant Suite však umožňuje integrovat i systémy SCADA/HMI od jiných výrobců. 

Projektování a správa systému

Hlavním prvkem při projektování, konfigurování a správě celého řídicího systému ZAT-Plant Suite je inženýrská stanice. Tato stanice je připojena do komunikační sítě operátorské úrovně i do sítě řídicích stanic na úrovni přímého řízení a jsou v ní instalovány nástroje pro projektování, programování, konfigurování a správu všech prvků řídicího systému. Vazba mezi těmito nástroji je naznačena na obr. 3. Základním nástrojem pro správu dat v celém automatizačním projektu je projektová databáze Pertinax. K tvorbě uživatelských programů a správě řídicích stanic se používá vývojový nástroj Pertinax2007. 

Projektová databáze Pertinax (PDP)

Databáze Pertinax zajišťuje jednotný a jediný systém správy dat současně pro operátorskou úroveň i pro úroveň přímého řízení, čímž je za všech okolností zaručena dostupnost, úplnost a konzistence dat automatizačního projektu [3]. Daty automatizačního projektu se rozumějí všechny údaje o signálech charakterizujících technologické zařízení a proces (měřené veličiny, ovládané prvky, vnitřní počítané proměnné) a jejich parametry (jméno, vazba na svorkovnice, vazba na řídicí systém, vazba na vizualizační systém). Databáze je tak naplněna informacemi o všech signálech spjatých s technologickým zařízením a procesem a všech údajích předávaných do operátorských stanic a do archivačního systému, a to s vazbami na hardwarovou konfiguraci řídicích stanic. Informace jsou po doplnění zpracovány a setříděny a následně exportovány v patřičném formátu do nástroje pro tvorbu vizualizačního a archivačního systému (např. Wonderware Development Studio) a nástroje Pertinax2007. Databázi Pertinax lze také propojit s externí databází typu SQL i MS Acess, a tím téměř bez omezení rozšířit množinu tzv. uživatelských atributů (např. databáze snímačů, kabelů apod.). Důležitou vlastností je opět otevřenost PDP, umožňující exportovat i importovat data téměř v libovolném formátu (snadné propojení s dalšími systémy).

Pertinax2007

Nástroj Pertinax2007 je vlastní softwarový systém vyvinutý společností ZAT jako základní prostředek pro tvorbu uživatelského softwaru a správu řídicích stanic. Nabízí tyto tři pracovní režimy:

–   Editor (konfigurování, kreslení, překlad, křížové kontroly, rozhraní pro přímý přístup do PDP),

–   Simulátor (kontrola funkce off-line na PC bez potřeby cílového hardwaru),

–   Analyzátor (nahrávání softwaru do stanice, diagnostika stanice on-line, čtení dat ze stanice, úprava parametrů (on-line), grafy, časové průběhy atd.).

obr. 3 je také naznačen směr dalšího rozvoje integrace návrhových a projektových prostředků pro systém ZAT-Plant Suite propojením PDP s nástrojem ECSCAD pro unifikované zpracování hardwarové části projektu řídicího systému.

Hlavní přednosti systému ZAT-Plant Suite

V souhrnu charakterizují řídicí systém ZAT-Plant Suite následující vlastnosti, které vesměs znamenají významnou přidanou hodnotu pro jeho uživatele:

–   architektura sledující strukturu distribuovaných řídicích systémů (DCS),

–   otevřenost, umožňující integrovat produkty různých výrobců na všech úrovních,

–   nová perspektivní řada řídicích stanic SandRA Z200 a Z100,

–   integrované nástroje pro programování a správu dat automatizačních projektů,

–   flexibilita – možnost maximálního přizpůsobení potřebám uživatele,

–   reference z použití v širokém spektru oborů,

–   možnost postupné modernizace existujících řídicích systémů ZAT,

–   vlastní vývoj a výroba ZAT jako záruka kvalitní podpory.

 Literatura:

[1] KULÍK, P.: Nová rodina řídicích stanic nese označení SandRA. Automa, 2012, roč. 18, č. 1, s. 48–50.

[2] Moduly I/O systému B&R X20 v řídicích systémech ZAT. Automa, 2010, roč. 16, č. 8-9, s. 78–79.

[3] LIŠKA, L.: Projekční databáze Pertinax. Automa, 2009, roč. 15, č. 12, s. 30–32.

[4] Pertinax2007. Automa, 2008, roč. 14, č. 12, s. 24–25.

 Ing. Pavel Kulík, ZAT a. s.

Obr. 1. Otevřená struktura systému ZAT-Plant Suite (AOS – Automation Object Server)

Obr. 2. Skříň se dvěma řídicími stanicemi Z200 a místním obslužným rozhraním

Obr. 3. Nástroje pro projektování a správu systému ZAT-Plant Suite