Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

Komunikační prostředky Panasonic pro decentralizované systémy

V průmyslové automatizaci se stále víc prosazují inteligentní distribuované systémy umožňující ovládání a monitorování prostorově odloučených výrobních strojů, technologických zařízení i komplexních autonomních pracovních stanic z jednoho centrálního místa s využitím komunikace po průmyslových sběrnicích, telefonních okruzích nebo bezdrátových spojích. Pro úlohy v rozsahu podnikového areálu se pro propojení decentralizovaných systémů většinou používají průmyslové sběrnice nebo sítě na bázi metalických či optických kabelů. Jestliže je však třeba propojit podstanice rozprostřené na velkém území, často bývá jediným řešením využít pro spojení telefonní nebo rádiové modemy, popř. sítě mobilních telefonů. Typickým příkladem je distribuovaný systém řízení komunálního vodního hospodářství, kde je třeba zajistit automatické hlídání provozu studní, čerpacích stanic, vodojemů, čističek odpadních vod, nádrží dešťové vody a jiných bezobslužných zařízení vzdálených i několik kilometrů.
Firma Panasonic Electric Works proto připravila několik zajímavých a cenově výhodných řešení, která umožňují se standardními programovatelnými automaty (PLC) řady FP s integrovaným komunikačním rozhraním, především s malými výkonnými modely FP-Sigma, FP0 a FPX, realizovat decentralizované systémy až s několika desítkami vzdálených podstanic s využitím různých veřejně přístupných komunikačních cest.
 

GPRS-LinkManager

Technika GPRS je nadstavbou sítě GSM, ovšem uživatel neplatí za celkovou dobu připojení, ale jen za skutečně přenesený objem dat. Protože jsou prostřednictvím sítě GPRS komunikující partneři spolu stále spojeni, mohou si data předávat kdykoliv a bez čekání na spojení. Proto je toto řešení vhodné zvláště pro použití v distribuovaných systémech [2].
Největším problémem při použití techniky GPRS není paradoxně bezdrátový přenos dat ze vzdálené podstanice, stroje nebo zařízení, ale požadavky kladené na přijímač dat v centrále, který je zpravidla stacionární a kabelem je připojen na globální infrastrukturu. Protože jsou v síti GPRS data přenášena přes internet, je nutný širokopásmový přístup k přijímači, např. přes DSL. Přitom musí být zajištěno, aby se vzdálené koncové přístroje mohly k přijímacímu systému kdykoliv přihlásit, což zpravidla neumožňuje zabezpečení v podnikové síti (firewall).
Nesporně nejlepším a nejbezpečnějším řešením by bylo použít tzv. VPN-tunel, který dovoluje přenos libovolných dat zajištěným protokolem TCP/IP z podstanic k centrální jednotce (přijímači dat) a k řídicímu počítači. Takové řešení ovšem vyžaduje značné prostředky na pořízení hardwaru. Ve snaze vyhovět požadavkům uživatelů vyvinula firma Panasonic Electric Works novou, jednodušší koncepci pro přenos dat v síti GPRS s použitím jednotky GPRS-LinkManager (obr. 1), která umožňuje praktické a bezpečné řešení, jež je zvláště vhodné pro potřeby dálkového ovládání v automatizačních zařízeních.
Základem komunikační platformy je oddělený internetový přístup realizovaný technikou DSL, kterou většina operátorů nabízí levně včetně brány s firewallem. Pomocí následně zapojené jednotky GPRS-LinkManager se spravují a monitorují spojení iniciovaná externími podstanicemi (stroji, zařízeními aj.; viz obr. 2). Jednotka neobsahuje žádné elektromechanické díly ani baterii, a její provoz je tedy téměř bezúdržbový.
Každá podstanice je vybavena vlastním PLC, připojeným přes sériové rozhraní RS-232 ke koncovému přístroji sítě GPRS. Za koncový přístroj je vhodné zvolit různé terminály GSM s podporou GPRS, které se s jednotkou GPRS-LinkManager spojí prostřednictvím obvyklé přihlašovací procedury s udáním přihlašovacího jména, hesla a několika málo údajů potřebných pro připojení DSL. Systém podporuje mnoho komunikačních protokolů používaných v automatizaci, včetně protokolů umožňujících i předávání dat z jednoho PLC do druhého. Po navázání standardního spojení v síti GPRS je možný přenos dat v obou směrech – např. z podstanic je možné přenášet naměřené údaje a stavová hlášení a v opačném směru požadované hodnoty a povely. Data, která se z koncových přístrojů GPRS přenášejí přes širokopásmové připojení, jsou k dispozici pro další zpracování na sériovém rozhraní RS-232 jednotky GPRS-LinkManager. Tímto řešením je zajištěno galvanické oddělení sítě GPRS od následné místní sítě. Osvědčený software umožňuje velmi flexibilní a všestranné použití.
 

FP-Message

Pro méně náročné úlohy je určen jednoduchý systém automatického hlášení provozních a poruchových stavů zprávami SMS: FP-Message [3]. Zprávami SMS je možné levně, rychle a jednoduše předávat důležité provozní informace o monitorovaném zařízení pracovníkům pohotovostní služby nebo servisu. Systém FP-Message snímá poruchové nebo provozní stavy monitorovaného zařízení přes digitální vstupy 24 V DC programovatelného automatu (PLC) a po vyhodnocení je automaticky zasílá v podobě SMS na jeden nebo i několik mobilních telefonů. K tomu stačí signalizační kontakty monitorovaného zařízení pouze připojit na digitální vstupy PLC a přístroj připojit na napětí.
V základním provedení se systém FP-Message skládá z kompaktního programovatelného automatu FP-Sigma (popř. FP0 nebo FPX) se sériovým rozhraním RS-232 a čtrnácti vstupy a výstupy (osm digitálních vstupů, šest digitálních výstupů), z terminálu GSM typu TC 35, antény, spojovacích kabelů a z CD-ROM s konfiguračním programem pro PC s operačním systémem Windows. Pro uvedení systému do provozu je zapotřebí libovolná karta SIM, kterou stačí jen zasunout do příslušné zásuvky terminálu TC35.
Komfortní konfigurační program Control Configurator MS pro PC používá uživatelsky velmi příjemné grafické rozhraní a umožňuje snadnou a pohodlnou parametrizaci PLC. Každému vstupnímu kanálu se přiřadí jedna sada parametrů (textové hlášení, až čtyři čísla mobilních telefonů a jejich priority). Vstupy jsou zajištěny v jednom datovém souboru a mohou potom být použity opakovaně. To je velmi pohodlné především pro parametrizaci většího počtu PLC se stejnými nebo podobnými parametry. Všechna konfigurační data se ukládají do paměti jednotky FP-Message.
Systém FP-Message se používá především pro přenos hlášení o vzniklých poruchách, alarmech a událostech, stavových hlášení a hlášení o vydaných povelech a jejich odsouhlasení (kvitování). Po připojení napájecího napětí a zadání bezpečnostního kódu (PIN) se PLC automaticky přihlásí do mobilní telefonní sítě. Hlášení se odešle jako zpráva SMS na uložené telefonní číslo s nejvyšší prioritou se žádostí o potvrzení příjmu. Na mobilu volaného se vedle textu SMS zobrazí i název zařízení, ze kterého bylo hlášení odesláno. Pokud během zvolené doby není přijetí zprávy potvrzeno, odešle se SMS automaticky na další uložená telefonní čísla. Přitom je možné také přesměrovat odeslání SMS na faxový přístroj, např. pro účely protokolování. Prostřednictvím SMS je možné přenést hlášení obsahující až 160 znaků. Samozřejmostí je možnost si z oprávněných mobilních telefonů také kdykoliv vyžádat prostřednictvím zprávy SMS aktuální informaci o provozním stavu a konfiguraci monitorovaného zařízení.
 

FP-Modem EU pro kabelové komunikace

Vedle populárních řešení na bázi techniky bezdrátových mobilních telefonů nabízí firma Panasonic Electric Works různé atraktivní možnosti i pro tradiční kabelové komunikace. Například modemová jednotka FP-Modem EU (obr. 3) je ve spojení s programovatelnými automaty řady FP ideálně vhodná pro realizaci systémů dálkového ovládání po komutovaných a pevných (pronajatých) okruzích. Do široce rozvětvené sítě může být vedením o délce do 20 km připojeno až šestnáct podstanic, z nichž každá je vybavena modemovou jednotkou FP-Modem EU a vlastním PLC. Základní systém nabízí podle zvoleného modelu PLC až šestnáct digitálních vstupů a výstupů, osm rychlých čítačových vstupů a až čtyři rychlé pulzní výstupy. Díky účelnému modulárnímu provedení je možné počet vstupů a výstupů systému zvětšit přidáním až osmi rozšiřovacích modulů. Podnět k výměně dat v provozu s automatickou volbou dávají buď hlavní stanice (master) podle událostí nebo času, nebo podstanice, jestliže v nich dojde k události. Po vytvoření spojení mezi hlavní stanicí a podstanicí si mohou obě vyměňovat měřené a požadované hodnoty, hlášení, povely, alarmy i chybová hlášení. Přirozeně je možné přenášet i analogové signály, a to jak napěťové v rozsahu 0 až 10 V, tak i proudové v rozsahu 0/4 až 20 mA. Pro snadné naprogramování systému jsou k dispozici knihovny aplikací pro dálkové ovládání s mnoha vzorovými programy ověřenými v praxi a s podrobnou projektovou dokumentací.
Rozvoj metod mobilních bezdrátových přenosů dat je v současné době velmi intenzivní a zejména přenos dat v síti GPRS má přitom v průmyslové automatizaci stále častější uplatnění, především díky pokrytí velkých území rádiovým signálem, relativně vysoké bezpečnosti a velmi efektivnímu způsobu zpoplatnění datových přenosů. Moderní komunikační prostředky firmy Panasonic Electric Works tento trend jednoznačně podporují.
 
Literatura:
[1] BRADÁČ, Z. – FIEDLER, P. – KAČMÁŘ, M: Bezdrátové komunikace v automatizační praxi. Datové přenosy v GSM – GPRS. Automa, 2004, roč. 10, č. 1, s. 42–45.
[2] ROTTLER, T.: GPRS und das abgeschottete Netzwerk. Konstruktion & Entwicklung, 2006, č. 8, s. 68–70.
[3] LEX, W.: Kommunikation nach Maß – Effektive Nutzung innovativer Daten- kommunikationsstandards. MessTec & Automation, 2006, č. 3, s. 62–63.
 
Ing. Karel Kabeš

Obr. 1. Jednotka GPRS-LinkManager
Obr. 2. Bezpečný přenos dat v síti GPRS
Obr. 3. Modemová jednotka FP-Modem EU
 
Panasonic Electric Works Czech s. r. o.
Průmyslová 1, 348 15 Planá
tel.: 374 799 990
fax: 374 799 999