Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Rozhraní OPC v systémech ZAT

číslo 7/2006

Rozhraní OPC v systémech ZAT

Společnost ZAT a. s. je tradiční světový dodavatel prostředků a systémů pro automatizaci průmyslových procesů v oborech klasické a jaderné energetiky, těžby nerostů, dopravy, distribuce plynu a dalších. Používá vlastní řídicí systémy i systémy od jiných renomovaných výrobců.

Struktura řídicích systémů ZAT

Ve struktuře řídicích systémů od společnosti ZAT lze rozlišit dvě hlavní části spojené technologickým rozhraním.

Horní vrstva systému, v dalším textu nazývaná nadřazené systémy, je v současné době většinou tvořena hierarchicky uspořádanými úrovněmi zahrnujícími všechny nástroje operátorského řízení a další systémy pro ukládání, zpracovávání a monitorování veškerých technologických dat. Stále častěji je zde vyžadováno propojení až na podnikové informační a řídicí systémy. Na úrovni nadřazených systémů se nyní všeobecně používají počítače standardu PC s operačním systémem Windows. K tvorbě jednotlivých aplikací společnost ZAT využívá především prostředky ze skupiny Factory Suite od společnosti Wonderware, představující špičku ve své třídě.

Dolní vrstvou řídicího systému je technologická část, zajišťující vlastní řízení technologických procesů. Jako taková zahrnuje veškeré prostředky potřebné k připojení vstupů a výstupů technologického procesu a k realizaci vhodných řídicích algoritmů. Technické prostředky a softwarové nástroje této úrovně získává společnost ZAT vlastním vývojem a výrobou s širokým využitím otevřených standardů a integrace komponent a řešení od třetích stran.

Protokoly používané serverem DASPernet

OPC (OLE for Process Control)
Zkratka OPC je označením sady standardních komunikačních rozhraní založených na technice OLE/COM společnosti Microsoft. Je určen ke komunikaci mezi prvky průmyslové automatizace – programovatelnými automaty, snímači a akčními členy na jedné straně a řídicími či operátorskými počítači a průmyslovými informačními systémy na druhé straně. Za dobu svého rozvoje se škála dat přenášených s použitím standardu OPC rozrostla a v současné době je k dispozici několik specifikací serverů OPC, lišících se charakterem poskytovaných dat. Server DASPernet je kompatibilní se specifikací OPC Data Access (DA) 2.05, navrženou pro přístup k datům v „reálném čase„.

SuiteLink
Protokol SuiteLink, založený na standardu TCP/IP, vytvořila firma Wonderware ke komunikaci mezi svými produkty. Protokol poskytuje:

  • Value Time Quality (VTQ), tj. umístnění časové značky a příznaku kvality do dat přenášených do připojených klientů,

  • rozsáhlé možnosti diagnostiky datové propustnosti, zatížení počítače a sítě přístupné prostřednictvím funkce Performance Monitor operačního systému,

  • možnost práce s velkými objemy dat nezávisle na tom, zda jsou aplikační programy umístěny lokálně na jednom počítači nebo distribuovaně na větším počtu počítačů.

DDE (Dynamic Data Exchange)
Komunikační protokol DDE od firmy Microsoft umožňuje aplikačním programům provozovaným v prostředí Windows vzájemně si vyměňovat data a instrukce. Tímto protokolem je mezi dvěma souběžně pracujícími aplikačními programy realizován vztah klient – server. Některé programy, např. Wonderware InTouch a Microsoft Excel, mohou být zároveň serverem i klientem.

Pernet
Protokol Pernet je produkt společnosti ZAT. Je založen na standardu Ethernet s využitím protokolu TCP/IP.

Pro komunikaci technologické části řídicího systému společnosti ZAT a nadřazených systémů bylo vytvořeno mnoho komunikačních serverů. Jelikož společnost ZAT v současné době většinou využívá software od společnosti Wonderware, který podporuje protokoly DDE a SuiteLink, komunikují tyto servery s nadřazenými systémy prostřednictvím těchto protokolů. Pro komunikaci směrem dolů, s řídicími stanicemi, používají komunikační servery širokou škálu protokolů, ať už jsou to standardní protokoly Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus-FMS nebo vlastní firemní protokoly Probus, Pernet aj.

V některých případech je však třeba komunikovat s nadřazenými systémy i jiných společností než jen Wonderware. Pak často chybí prostředek ke komunikaci mezi operátorskými stanicemi a technologickou částí řídicího systému. Proto byl hledán způsob, jak zajistit otevřenost řídicího systému dodávaného společností ZAT k co nejširší varietě nadřazených systémů.

OPC + Pernet = DASPernet

Normy IEC a EN ohledně průmyslové komunikace uvedený problém otevřenosti systémů v podstatě neřeší. Popisují totiž desítky komunikační standardů včetně protokolů, které lze bez přehánění považovat za firemní. Jeden protokol však v uvedeném typu komunikace v posledních letech postupně získává výsadní postavení. Je jím komunikační standard OPC, pro který se společnost ZAT nakonec rozhodla, protože:

  • splňuje všechny technické požadavky kladené na komunikaci v rámci daného systému,

  • je jasně definovaný, bez „firemních klonů“; jeho dokumentace je snadno dostupná a srozumitelná,

  • je rozšířený: komunikační ovladače podporující OPC dodávají všichni významní výrobci programovatelných automatů (PLC) i dodavatelé systémů SCADA/HMI,

  • je perspektivní: jeho definice umožňuje snadno vytvářet aplikační software i připojovat software od třetích stran producentů (např. při rozšiřování řídicího systému),

  • existuje mnoho ověřovacích a monitorovacích softwarových nástrojů usnadňujících uvádění do provozu a údržbu řídicích systémů.

Obr. 1.

Obr. 1. Struktura serveru DASPernet

Přenos technologických i servisních dat v řídicích systémech dodávaných společností ZAT je v současné době nejčastěji řešen na bázi Ethernetu v jednoduchém nebo dvojitém (zálohovaném) provedení s využitím širokého sortimentu průmyslově orientovaných komponent. Zajišťuje ho vlastní uživatelská vrstva Pernet vybudovaná nad skupinou protokolů TCP/IP. Proto byl za prostředek ke komunikaci s technologickou částí systému zvolen právě stejnojmenný protokol Pernet.

Uvedené důvody a úvahy vyústily v realizaci serveru DASPernet (Data Access Server Pernet) jako komunikačního serveru nové generace umožňujícího přenášet data mezi klientskými aplikačními programy spuštěnými pod operačními systémy třídy Windows a technologickou částí řídicího systému. Server DASPernet nejenže poskytuje klientským programům komunikační rozhraní s protokolem OPC, ale zachovává i starší protokol DDE a pro komunikaci se systémy společnosti Wonderware i protokol SuiteLink. S řídicími stanicemi v technologické části systému server komunikuje protokolem Pernet. Struktura serveru DASPernet je znázorněna na obr. 1. Protokoly, které DASPernet používá, jsou stručně charakterizovány ve vloženém textu v rámečku.

Konfigurování a diagnostika

Server DASPernet poskytuje komfortní uživatelské rozhraní, které ho umožňuje snadno lokálně i na dálku spravovat. V jednotném prostředí s názvem Archestra System Management Console jsou k dispozici nástroje jak ke zkonfigurování, tak i k diagnostice serveru a jeho ladění za chodu (obr. 2).

Obr. 2.

Obr. 2. Uživatelské rozhraní pro správu serveru Pernet

Při konfigurování serveru se v několika málo krocích postupně vytvoří struktura sítí řídicích stanic. Zadat je třeba skutečně minimální počet parametrů komunikačního kanálu, kterými jsou např. adresy IP jednotlivých stanic a rychlost komunikace se stanicemi. Vytvořená struktura je díky grafickému rozhraní velmi přehledná a lze ji také snadno měnit.

Sada nástrojů k diagnostice a ladění běhu serveru, která je k dispozici po jeho zkonfigurování a spuštění, zpřístupňuje mnoho informací o zatížení serveru, o stavu spojení s řídicími stanicemi i o struktuře dat v připojených stanicích. Dále lze získat údaje o počtu připojených klientských aplikačních programů a o stavu spojení s nimi. K dispozici je také záznamník (logger), do něhož se zaznamenávají různé údaje o chodu serveru. Typ zaznamenávaných údajů je volitelný podle aktuální potřeby.

Výhody serveru DASPernet

Server DASPernet je server zcela nové generace, který v porovnání se svými předchůdci přináší mnoho významných vylepšení jako např. úplnou a snadnou instalaci, komfortní grafické prostředí pro správu serveru, snadné konfigurování a sadu nástrojů pro diagnostiku chodu serveru. Jeho hlavní výhodou je však implementace standardního protokolu OPC, díky němuž celý řídicí systém dodávaný společností ZAT významně získal na otevřenosti, a tím i na schopnosti komunikace s mnoha dalšími, již existujícími i teprve budoucími automatizačními systémy.

(ZAT a. s.)

ZAT a. s.
K Podlesí 541
261 80 Příbram
tel.: 318 512 111
fax: 318 627 471
e-mail: zat@zat.cz
http://www.zat.cz