Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Programovatelné automaty Saia PCD ve světě informační techniky

Specialisté zabývající se automatizací již delší dobu diskutují nad otázkou dalšího vývoje technického řešení programovatelných automatů (PLC, Programmable Logic Controllers). Zůstat u osvědčených, specifických metod konstrukce a také programování PLC, nebo taktiku změnit a začít využívat počítačovou techniku? Jde o dva přístupy, které jsou ve funkční rovině stále více propojené, ale z pohledu konstrukčního řešení jsou dosud striktně oddělené.
 
Informační technika (IT, Information Technology) stále dravěji proniká do dalších a dalších oborů a přináší s sebou mnoho výhod, ale někdy také kompromisů. Zejména neustálé inovace IT mohou někdy pro uživatele znamenat jisté komplikace. Jako ideální řešení se jeví propojit výhody PLC a IT. Saia-Burgess Controls, švýcarský výrobce programovatelných automatů, řeší vzájemné propojení světů PLC a IT v několika úrovních: sběr dat, jejich zpracování, ukládání, správa a převod těchto dat na jinou technickou platformu, čímž také potvrzuje trend vzájemného propojení obou světů. Oblastí, kde se nejvíce projevuje potřeba propojení IT a PLC, je paměť a struktura dat.
 

Kompatibilita Saia PCD s prostředím IT

 

Sběr dat z technologického procesu

Programovatelné automaty Saia® PCD (obr. 1) mohou mít více než šedesát různých typů modulů I/O a až třináct sériových rozhraní na jeden automat. Díky standardním protokolům (Profibus, Modbus, EIB, M-Bus atd.) a mnoha ovladačům pro cizí systémy je ideální využít automaty Saia PCD jako datové koncentrátory a komunikační brány v průmyslových aplikacích.
Zpracování a ukládání dat Saia PCD zpracovává a ukládá data pomocí výkonných instrukcí v jazyku IL (Instruction List) nebo pomocí pohodlných grafických funkčních bloků FUPLA (pozn. red.: Functional Programming Language, programovací jazyk vycházející z FBD, používaný firmou Saia). Data mohou být např. ukládána v binární podobě, nebo dokonce ve formátu kompatibilním s IT jako soubory ASCII *.csv, které jsou kompatibilní s MS Excel. Taková data mohou být následně velmi snadno a přímo zpracována vyšším výpočetním systémem bez nutnosti používat speciální konverzní programy. Pro uložení dat mohou být do každého nového automatu Saia PCD přidány až 2 GB paměti flash v podobě paměťových karet formátu SD.
 
Bezpečná správa dat Zaznamenaná data jsou ukládána do robustního souborového systému, který vyhovuje přísným požadavkům na průmyslovou automatizační techniku. Soubory mohou být snadno předávány nadřazenému systému prostřednictvím rozhraní kompatibilních s prostředím IT – zabudovaným serverem FTP a webovým serverem.
 
Server FTP a webový server, integrované v operačním systému Saia PCD, umožňují, aby byla data předávána nadřazenému systému bez dalšího specifického programového vybavení. Tímto způsobem mohou být stroje nebo systémy vybavené automaty Saia PCD kdykoliv a bez dalších nákladů integrovány do již existujících informačních systémů (např. ERP). Pomocí běžného klientu FTP (který je součástí webových prohlížečů, např. Internet Explorer, nebo jej lze získat jako freeware, např. FileZilla) mohou být soubory ze serveru FTP v PLC předávány do PC prostřednictvím rozhraní Ethernet. Přístup lze zabezpečit uživatelskými jmény a hesly. Soubory mohou být do PC načítány k pozdějšímu zpracování také s využitím webového serveru a prohlížeče.
 
Je-li to zapotřebí, mohou být uložená data poslána do nadřazeného systému nebo příslušné osobě jako e-mail. Znamená to, že např. v případě, že se vyskytne závada, může zařízení poslat chybovou zprávu do servisního střediska včetně podrobných informací o problému. Stroj ale také může nezávisle zasílat zaznamenaná data do nadřazeného systému, kde jsou dlouhodobě archivována.
 
Dosažitelná rychlost přenosu dat e-mailem, s využitím FTP a webového serveru závisí na možnostech externí sítě a na konkrétním řešení úlohy. Zpracování řídicího programu má vždy přednost. Automaty Saia PCD s pamětmi flash je možné přirovnat k velkému datovému skladu. Sklad je plněn daty v reálném čase. Vyprazdňování skladu pomocí malého datového vývodu (FTP, webový server, e-mail) může trvat poměrně dlouho. Za běžných podmínek lze počítat s tokem dat asi 10 kB/s.
 

Moderní paměti a struktury dat ze světa IT v průmyslových PLC Saia

Požadavky kladené na paměti v oblasti průmyslového řízení se v mnoha směrech značně liší od požadavků na paměti ve světě IT. Díky tomu jsou datové struktury často nekompatibilní, takže vyměňovat data lze jen pomocí specifických softwarových ovladačů. Automaty Saia PCD3 a nové Saia PCD2.M5xxx s paměťovými moduly flash a integrálním přístupem prostřednictvím FTP a webového serveru tuto nekompatibilitu odstraňují.
 

Téměř neomezená kapacita paměti pro nejrůznější úlohy

Díky velké kapacitě pamětí mohou být automaty Saia PCD nezávislé na vyšším systému s PC, a to i při dlouhodobé archivaci dat. Všechny požadované procesní proměnné (teploty, tlaky, spotřeby energie, stavy spínačů, systémová hlášení atd.) mohou být zaznamenávány na moduly s paměťovými kartami formátu SD. Celková kapacita paměti v automatech Saia PCD3 může být až 2 GB. Je tak možné ušetřit náklady na přídavná externí úložiště, jako jsou záznamníky dat, nebo dokonce systémy s PC.
 

Moduly s pamětí flash

V souborovém systému paměti flash mohou být uloženy libovolné soubory nebo informace. Paměť flash tak může být použita pro potřeby webového serveru – pro uložení webových stránek, obrázků GIF, instrukčních uživatelských příruček atd. Do paměti flash však lze uložit i kompletní zdrojové programy Saia PG5 či projektovou dokumentaci. Toto řešení je pro uživatele velmi komfortní, protože umožňuje jednoduchý přístup k poslední verzi projektu přímo v automatu.
 
V paměti flash jsou data spravována v souborovém systému, který je dobře znám z každého PC s Windows. Automaty jsou na rozdíl od kancelářských PC provozovány v náročném průmyslovém prostředí. Nelze připustit ztrátu dat, která by mohla být způsobena přerušením napájení nebo jinou závadou. Proto je souborový systém automatů Saia PCD navržen s důrazem na jeho robustnost a spolehlivost. V systému Saia PCD může být uložen až jeden tisíc souborů. Soubory a adresáře lze přiřazovat různým skupinám uživatelů, a tak je možné je chránit před neoprávněným přístupem.
 

Saia SD Flash Card Explorer

Paměťové karty flash SD mohou být vyjímány nebo vyměňovány za provozu. Jejich obsah lze kopírovat do PC pomocí běžné čtečky karet. Program SD Flash Card Explorer se používá pro dekompresi obsahu souborového systému Saia do PC. Uložené soubory tak mohou být zkopírovány a dále zpracovávány. Podobně mohou být nové soubory (např. s novými parametry) přidávány do souborového systému.
 

Příklad „konvergence světů“ – programování PLC Saia PCD3 ve Windows .Net

S automaty Saia PCD3 a s jejich systémovými nástroji je nyní možné využívat silné stránky a přednosti světa programovatelných automatů a současně výhody programového prostředí Windows .Net, aniž by bylo nutné se pro dosažení úspěšného řešení příliš vměšovat do rychle se měnícího světa PC. Řada Saia PCD3 představuje model technicky otevřeného řešení, které splňuje požadavky na dostatečnou kapacitu paměti, na spolehlivost i na jednoduchost řízení technologických procesů, přesně podle potřeb a možností zákazníka.
 
V základní výbavě automatů PCD3 je volitelná kombinace rozhraní pro USB, Ethernet, Profibus, RS-485, RS-232 a CAN. Další inteligentní komunikační a paměťové moduly lze přidávat do volných slotů na CPU. Pro využití PCD3 jako centrálního automatu může být jedna stanice Saia PCD3 rozšířena až na 1 024 místních vstupů a výstupů (I/O). Další I/O je možné připojovat jako vzdálené vstupy a výstupy (RIO).
 
Řada PCD3 je vybavena integrovaným serverem Saia Web Server, který je dostupný všemi komunikačními rozhraními a umožňuje přístup ke všem technologickým informacím v PLC. Kromě běžných webových prohlížečů je možný přístup také přímo z programů spuštěných pod operačními systémy Windows, Linux nebo Unix pomocí CGI nebo webových služeb Microsoft .Net. Pro ovládání a konfiguraci za provozu lze použít běžné webové prohlížeče nebo zařízení využívající služby Windows .Net.
 
Souborový systém v CPU je díky integrovanému serveru FTP snadno a pohodlně přístupný z běžného prostředí IT. Dokumenty a provozní data ze souborového systému v Saia PCD tak mohou být přímo zpracovány standardními programy, jako jsou např. textové nebo tabulkové procesory (Word, Excel). Archivační soubory může Saia PCD3 také automaticky odesílat jako přílohu e-mailu.
 
Josef Lepič, SBsys, s. r. o.
 
Obr. 1. Modularita programovatelných automatů Saia PCD ve světě IT