Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov II.: Funkčné bloky

číslo 4/2005

Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov II.: Funkčné bloky

Článok je voľným pokračovaním [1], kde bola popísaná problematika prevádzkových riadiacich systémov. Zaoberá sa systémovým pohľadom na možnosti použitia štandardizovaných funkčných blokov. V prvej časti je definovaný funkčný blok ako nástroj na modelovanie funkcií spracovania informácií v decentralizovaných riadiacich systémoch technologických procesov. V druhej časti je popísané aplikačné prispôsobenie funkčných blokov na použitie v riadiacich systémoch spojitých technologických procesov. Článok vychádza z relevantných medzinárodných štandardov [2], [3], [4], [5], [6].

1. Úvod

Prehľad problematiky prevádzkových riadiacich systémov, ktoré predstavujú najnovšiu generáciu automatických riadiacich systémov spojitých technologických procesov, bol prezentovaný v [1]. Popri použití prevádzkových komunikačných systémov sú ich základom inteligentné prevádzkové prístroje, schopné vykonávať funkcie spracovania informácií pre účely automatického riadenia. Tieto funkcie sú reprezentované tzv. funkčnými blokmi (FB).

Myšlienka použitia funkčných blokov nie je nová. Funkčné bloky v prevádzkových riadiacich systémoch predstavujú softvérovú realizáciu funkcií riadiaceho systému overených praxou, ktoré boli v generáciách konvenčných stavebnicových elektronických riadiacich systémov realizované hardvérovo. Tento prístup umožňoval zostavovať potrebné funkcie zo štandardných hardvérových blokov bez potreby podrobnej znalosti ich vnútornej činnosti. Zostavenie funkcií riadiaceho systému komunikačným prepojením softvérových funkčných blokov je obdobou elektrického prepájania fyzických zariadení pomocou unifikovaných analógových signálov, avšak na kvalitatívne vyššej úrovni. Z hľadiska tvorby aplikačného programového vybavenia digitálneho riadiaceho systému možno hovoriť o prechode od jeho programovania ku konfigurovaniu (prepojovaniu funkčných blokov) a parametrizovaniu (nastavovaniu parametrov blokov) za pomoci graficky orientovaných vývojových prostredí. Tento prístup je rozšírený nielen v oblasti riadenia spojitých technologických procesov, ale aj v ostatných odvetviach priemyselnej automatizácie.

Obr. 1.

Obr. 1. Model PLC z hľadiska štruktúry softvéru podľa IEC 61131-3 [2]

Neustále rastúci tlak na ekonomickú efektívnosť zavádzania automatizácie sa v poslednej dobe zameriava popri nákladoch spojených s prevádzkou riadeného systému aj na spôsob tvorby aplikačného vybavenia riadiaceho systému. Z rôznych aplikačných oblastí automatizácie prichádzajú požiadavky najmä na zjednodušenie a urýchlenie inžinierskych činností, zvyšovanie spoľahlivosti a zjednodušenie správy aplikačného programového vybavenia a možnosť jeho rekonfigurovania z dôvodu zmeny výrobného postupu alebo poruchy časti riadiaceho systému, potrebu jednotného prístupu všetkých členov tímu pracujúcich na jednom projekte, ako aj na možnosť prenositeľnosti aplikačného vybavenia medzi riadiacimi systémami rôznych výrobcov. Tieto požiadavky sa zabezpečujú štandardizáciou inžinierskych prostriedkov a činností pri projektovaní riadiaceho systému.

Prirodzeným krokom pri hľadaní spôsobu, ako zefektívniť inžinierske činnosti, je preberanie overených postupov a princípov z oblastí softvérového inžinierstva a výpočtovej techniky. Následkom toho sa do terminológie používanej v priemyselnej automatizácii zavádzajú doteraz neznáme pojmy, s ktorými je potrebné sa vysporiadať. Za zdroj informácií pri ich výklade boli v tomto článku použité štandardy [2], [3], [4], [5] a [6].

Štandardizačné práce v oblasti definovania vlastností funkčných blokov a metodiky ich použitia iba dobiehajú potreby užívateľov, ktoré sú spojené s možnosťami najnovšej generácie riadiacich systémov. Keďže táto generácia je založená na spolupráci automatizačných prostriedkov od rôznych výrobcov, ktoré medzi sebou komunikujú za pomoci odlišných typov komunikačných systémov, uvedené požiadavky je možné dosiahnuť iba spoločným všeobecným prístupom k úlohám modelovania funkcií decentralizovaného riadiaceho systému. Vyžaduje sa teda existencia nástroja, ktorý by umožňoval systémový prístup k popisu funkcií rôznych typov decentralizovaných aplikácií. Východzím bodom pri tvorbe takéhoto nástroja bol jazyk funkčných blokov na konfigurovanie programovateľných logických automatov (PLC – Programmable Logic Controller).

2. Funkčné bloky pre PLC

PLC boli vyvinuté ako náhrada elektrických a elektronických logických obvodov, t. j. boli určené na čisto logické riadenie. Avšak vďaka nárastu ich výpočtového výkonu bolo ich použitie rozšírené aj na riadenie regulačného typu. Z hľadiska vývoja, ktorý bol uvedený v [1], ich možno zaradiť do prvej generácie decentralizovaných riadiacich systémov s realizovaním funkcií spracovania informácií na úrovni riadenia technologického procesu a s lúčovitým prepojením prevádzkových prístrojov.

Obr. 2.

Obr. 2. Model decentralizovaného riadiaceho systému [3]

Príkladom presadenia sa myšlienky funkčných blokov môže byť jazyk na programovanie PLC preferovaný v súčasnosti, jazyk funkčných blokov (FBD – Function Block Diagram), ktorý je jedným z piatich jazykov definovaných v štandarde IEC 61131-3 [2]. Tento štandard sa široko uplatnil v praxi a podpora programovacích jazykov, ktoré definuje, je v súčasnosti implementovaná vo vývojových prostrediach všetkých významných výrobcov PLC. Za jeho ďalší vývoj zodpovedá pracovná skupina č. 7 (WG7: Programovateľné logické automaty) podvýboru SC65B (Zariadenia) združenia IEC. V rámci IEC 61131-3 sú funkčné bloky základnými stavebnými prvkami pri štruktúrovanom programovaní PLC a vzhľadom na obmedzenia, ktoré na ne štandard kladie, ich možno definovať ako „nezávislé, zapuzdrené štruktúry dát s definovanými algoritmami, ktoré s nimi pracujú“ [7].

Na obr. 1 je zobrazený softvérový model PLC. Konfigurácia, ktorá predstavuje samotné PLC, môže obsahovať jeden alebo viacero zdrojov (resource), ktoré zodpovedajú jednotkám na spracovanie dát a ich rozhraniu HMI (HMI – Human-Machine Interface). V zdrojoch sú realizované programy, ktoré pozostávajú z funkčných blokov. Riadenie realizovania funkčných blokov je určené typom úloh, ku ktorým sú priradené (napr. cyklická realizácia).

Možnosti využitia funkčných blokov podľa IEC 61131-3 sú obmedzené už zmienenou úrovňou funkčnej a priestorovej decentralizácie PLC. Vzhľadom na cyklický charakter realizovania funkčných blokov v PLC, nemožnosť distribuovať ich vykonávanie do viacerých zdrojov, obmedzené možnosti komunikácie medzi zdrojmi, resp. zariadeniami, nedostatočnú flexibilitu priradenia programov jednotlivým úlohám a nie vždy jasne definované, resp. definovateľné poradie realizácie funkčných blokov nie je softvérový model definovaný štandardom IEC 61131-3 vhodný na použitie v decentralizovaných riadiacich systémoch [8]. Avšak myšlienka funkčných blokov, ktorú je z pohľadu softvérového inžinierstva možno považovať za objektovo orientovaný prístup k tvorbe programového vybavenia riadiaceho systému, spolu s jazykmi definovanými v IEC 61131-3, boli použité ako základ ďalších prác.

3. Modelovanie funkcií decentralizovaných riadiacich systémov

Základnou vlastnosťou súčasnej generácie decentralizovaných riadiacich systémov, na rozdiel od systémov s PLC, je možnosť rozdeliť realizovanie ich programového vybavenia (aplikácie) podľa potreby do viacerých automatizačných prvkov, ktoré medzi sebou komunikujú prostredníctvom komunikačného systému. Za aplikáciu sa bude v ďalšom považovať softvérová funkčná jednotka, ktorá rieši špecifické úlohy spracovania informácií v systémoch merania a riadenia technologických procesov (časť 1.3.6, [3]). Realizácia aplikácie môže byť decentralizovaná medzi viac zdrojov a môže komunikovať s inými aplikáciami.

Obr. 3.

Obr. 3. Model zariadenia [3]

Definovať spôsob popisu funkcií takýchto systémov pomocou metódy funkčných blokov v podobe medzinárodného štandardu IEC dostala za úlohu začiatkom deväťdesiatych rokov minulého storočia pracovná skupina č. 6 (WG 6: Funkčné bloky) technickej komisie TC 65 združenia IEC. Výsledkom bol štandard IEC 61499: Funkčné bloky pre meracie a riadiace systémy priemyselných procesov. V prvej časti štandardu, ktorý bol v januári tohto roka publikovaný ako medzinárodný štandard [5], je stanovená architektúra decentralizovaného systému, zariadenia, zdroja a funkčného bloku, typy funkčných blokov, spôsob ich použitia na modelovanie funkcií decentralizovaného systému, komunikácie medzi časťami aplikácie a na modelovanie manažmentu zdroja, zariadenia a celej aplikácie v decentralizovanom systéme. V druhej časti štandardu sú určené základné požiadavky na softvérové nástroje, ktoré budú podporovať nástroje vymedzené v jeho prvej časti (podrobné odkazy na štandard IEC 61499 boli uvedené v [1]).

Model systému podľa [3], uvedený na obr. 2, korešponduje s myšlienkou prevádzkových riadiacich systémov, ktorá bola prezentovaná v [1]. Systém tvoria samostatne pracujúce zariadenia (napr. prevádzkové prístroje) prepojené cez komunikačný systém, v ktorých sú realizované jednotlivé časti jednej alebo viacerých aplikácií (napr. v zariadení 2 na obr. 2 sú realizované časti aplikácie A a B a celá aplikácia C).

Na obr. 3 je uvedený model zariadenia (príklad zariadenia 2 z obr. 2), ktorý vychádza z modelu PLC podľa IEC 61131 (obr. 1). Realizácia jednej alebo viacerých aplikácií je v rámci zariadenia priradená jednému alebo viacerým zdrojom (častiam na spracovanie dát), v ktorých sú realizované konfigurácie funkčných blokov. Zdroj možno na tomto mieste definovať ako funkčnú jednotku so samostatným riadením jej činnosti, ktorá poskytuje aplikáciám rôzne služby, ako napr. ich plánovanie a vykonávanie (časť 3.1.34 [2]). Zariadenie obsahuje rozhranie na pripojenie k jeho hardvérovej časti, ktoré je pripojené k riadenému procesu, a komunikačné rozhranie na informačné prepojenie funkčných blokov, ktoré sú realizované v rôznych zariadeniach, ale pritom tvoria jednu aplikáciu. Hlavným cieľom štandardu IEC 61499 je modelovať správanie sa funkčného bloku v rámci každého zdroja (obr. 4). Na modelovanie prepojenia aplikácie s rozhraniami, ktoré poskytujú funkčným blokom prístup ku komunikačnému systému a k riadenému procesu, je v štandarde definovaný špeciálny typ funkčného bloku – servisný funkčný blok (SIFB – Service Interface Function Block).

Obr. 4.

Obr. 4. Model zdroja [8]

Rozloženie realizácie funkčných blokov do viacerých zdrojov alebo zariadení je možné, iba ak je zabezpečená ich synchronizácia v rámci aplikácie, t. j. ak je zabezpečené riadenie požadovanej postupnosti realizovania všetkých funkčných blokov, ktoré spoločne vytvárajú aplikáciu. Explicitným odlíšením dvoch typov informačného prepojenia funkčných blokov pre účely ich synchronizácie sa zavádza nový prvok do metodiky funkčných blokov. Rozlišuje sa prenos dát (informácií o procesných veličinách) a prenos udalostí (informácií o nastatí udalostí). Udalosti riadia realizovanie funkčných blokov. Spúšťanie funkčných blokov v náväznosti na príchod udalostí riadi funkcia plánovania. Toto explicitné definovanie spracovania udalostí zároveň umožňuje modelovať dynamické zmeny riadenia realizácie funkčných blokov, t. j. predstavuje nástroj na modelovanie procesu rekonfigurovania aplikácie.

Aplikáciu možno pri bližšom pohľade považovať za systém funkčných blokov, prepojených pomocou dátových a udalostných spojov, ktoré sú realizované v jednom alebo viacerých zariadeniach. Model funkčného bloku je symbolicky rozdelený na časť spracovania udalostí a časť spracovania procesných dát (obr. 5). Blok riadenia realizovania algoritmu (ECC – Execution Control Chart) na základe udalostných vstupov riadi algoritmus spracovania procesných dát a generuje udalostné výstupy. Štandard rozdeľuje funkčné bloky na základné, zložené a servisné. Oproti definícii funkčného bloku podľa IEC 61131-3 je v prípade IEC 61499 pridaná možnosť existencie viacerých algoritmov v rámci jedného bloku, ktoré sú použité v závislosti od udalostných vstupov.

Na obr. 6 je príklad aplikovania funkčných blokov podľa IEC 61499-1 na jednoduchý regulačný obvod (analógový vstup, PID regulátor a analógový výstup) decentralizovaný do troch zdrojov, ktoré sú prepojené cez komunikačný systém. Použitie štandardu je nezávislé od komunikačného systému, preto v ňom nie sú definované konkrétne funkčné bloky na modelovanie procesu komunikácie. Predpokladá sa iba spoľahlivosť požadovaného informačného prepojenia. V tomto príklade bol vybraný komunikačný systém Foundation Fieldbus, ktorý pracuje na princípe Arbitrator – Producer – Consumer [1]. Proces riadenia komunikácie možno v tomto systéme modelovať pomocou servisných komunikačných funkčných blokov Publish (vyšli na zbernicu dáta označené ako TAG x) a Subscribe (prijmi zo zbernice dáta s označením TAG x).

Obr. 5.

Obr. 5. Model funkčného bloku podľa IEC 61499-1 [3]

Funkčný blok časovač (Timer) v zdroji č. 1 generuje v pravidelných intervaloch informáciu o udalosti, ktorá sa vysiela na zbernicu pomocou bloku FB_Pub1 pod označením Tag 1. Táto sa pomocou bloku FB_Sub1 prijíma v zdroji č. 2 a slúži na pravidelné spúšťanie bloku analógového vstupu FB_AI1 (zabezpečenie konštantnej periódy vzorkovania). Po ukončení získania informácie o procesnej veličine generuje blok analógového vstupu udalosť, ktorou informuje blok FB_Pub2 o potrebe prenosu jej novej hodnoty. Tá sa pod označením Tag 2 vysiela na zbernicu. Prijatá je blokom FB_Sub2 v zdroji č. 3, v ktorom je realizovaný blok PID regulátora FB_PID1. Ten po ukončení výpočtu opravnej veličiny generuje udalosť, ktorou spúšťa blok analógového výstupu FB_AO1. Skutočná hodnota opravnej veličiny je pre potreby ďalšieho spracovania vysielaná na zbernicu blokom FB_Pub3 pod označením TAG 3.

Spôsob popisu modelu aplikácie a jej jednotlivých komponentov (základných a zložených funkčných blokov) je významnou vlastnosťou štandardu IEC 61499. Jednoznačný popis externého rozhrania funkčného bloku, resp. celej aplikácie (deklarovanie dátových a udalostných vstupov a výstupov, vnútorných premenných, vnútorných stavov bloku a spôsobu riadenia realizovania algoritmu), je definovaný v textovom formáte. Použitie textového formátu je dôležitý faktor, ktorý umožňuje prenositeľnosť modelu aplikácie medzi rôznymi vývojovými prostrediami (platformami). Na definovanie vnútorného algoritmu funkčného bloku môžu byť využité jednak jazyky z IEC 61131-3, napr. štruktúrovaný text (ST), ale aj štandardné jazyky, ako sú napr. C a Java. Druhá časť štandardu sa zaoberá aj popisom grafického rozloženia funkčných blokov v softvérových nástrojoch pomocou jazyka XML.

Štandard IEC 61499 stanovuje univerzálne použiteľnú metodiku popisu decentralizovaných systémov, t. j. predstavuje nástroj použiteľný v úvodnej fáze projektovania na tvorbu systémového pohľadu. Ucelené informácie o použití FB podľa IEC 61499 na modelovanie funkcie decentralizovaných riadiacich systémov možno nájsť napr. v [8].

Obr. 6.

Obr. 6. Jednoduchý regulačný obvod v štruktúre funkčných blokov

Keďže jednotlivé aplikačné oblasti automatizácie kladú rozdielne požiadavky na riadiace systémy, líšia sa aj ciele využitia nástrojov, ktoré popisuje tento štandard. Napríklad v oblasti pružných výrobných systémov sa metóda funkčných blokov používa na modelovanie celých výrobných buniek a umožňuje modelovať zmeny riadiacej aplikácie potrebné pri zmene výroby [9]. Pri riadení spojitých technologických procesov je zaužívané použitie štandardných funkčných blokov. Keďže zmena výroby nie je v tejto oblasti častým javom, modelovanie flexibility riadiacej aplikácie možno využiť napr. pri riešení problematiky jej rekonfigurovateľnosti z dôvodu poruchy v riadiacom systéme.

4. Aplikačne orientované použitie funkčných blokov

Možnosť použitia funkčných blokov na riadenie spojitých technologických procesov bola prezentovaná v [1] na príklade prevádzkového riadiaceho systému, ktorý využíval komunikačný systém Foundation Fieldbus (FF). Na princípe funkčných blokov pracuje aj komunikačný systém Profibus-PA. V porovnaní so systémom FF sú však jeho možnosti značne obmedzené. Navyše je metodika funkčných blokov zaužívaná aj pri tvorbe programového aplikačného vybavenia (aplikácie) súčasných systémov DCS (Distributed Control System). Funkčné bloky teda predstavujú všeobecne prijatú metódu tvorby aplikácií v oblasti riadenia spojitých technologických procesov. Avšak na dosiahnutie cieľov, ktoré boli uvedené v úvode tohto článku, je potrebný jednotný pohľad na problematiku ich použitia. Vyžaduje sa taký prístup k funkčným blokom, ktorý umožní tvorbu aplikácie nezávisle od konkrétneho riadiaceho a komunikačného systému.

Štandardizovanie používania funkčných blokov v oblasti riadenia spojitých technologických procesov je v rámci IEC náplňou pracovnej skupiny č. 7 (WG7: Funkčné bloky pre riadenie spojitých technologických procesov) podvýboru SC65C (Digitálna komunikácia). Táto skupina, ktorá je personálne prepojená s už uvedenými pracovnými skupinami SC65B/WG7 a TC65/WG6, vypracovala štandard IEC 61804 Funkčné bloky (FB) na riadenie spojitých technologických procesov [5], [6]. Spomínané prepojenie naznačuje základy, na ktorých je tento štandard založený. V skutočnosti prebiehali práce na štandardoch IEC 61499 a IEC 61804 paralelne a vzájomne sa ovplyvňovali (niektoré pripomienky pracovnej skupiny SC65C/WG7, ktoré vznikli pri tvorbe IEC 61804, boli zapracované do všeobecnej metodiky stanovenej v IEC 61499).

Obr. 7.

Obr. 7. Model zariadenia podľa IEC 61804-2 [6]

Prvá časť štandardu [5] je súhrnom užívateľských požiadaviek z danej aplikačnej oblasti automatizácie. Zahŕňa všetky potrebné funkcie riadiacich systémov spojitých technologických procesov, ktoré musia byť implementovateľné pomocou funkčných blokov, a slúži na zjednotenie terminológie a rôznych východísk a pohľadov na ich použitie. Zároveň predstavuje určitú špecifikáciu riadiacich systémov, ktorej by sa mali držať ich výrobcovia, aby boli schopní užívateľom zabezpečiť otvorenosť ich systémov, t. j. schopnosť spolupráce ľubovoľných zariadení, pre ktoré sa užívatelia rozhodnú. Požiadavky ako napr. definovanie činnosti funkčného bloku v abnormálnych stavoch, logické zviazanie informácie o hodnote procesnej veličiny s informáciou o jej vierohodnosti, definovanie hodnôt na výstupoch funkčných blokov pri poruchách prvkov riadiaceho systému, definovanie režimov funkčných blokov a ich beznárazové prepínanie atď. sú dôvodmi vzniku aplikačne orientovanej špecifikácie funkčných blokov. Prínos prvej časti štandardu je aj v rozsiahlych prílohách, ktoré majú iba informatívny charakter, avšak popisujú metodiku použitia funkčných blokov počas celého životného cyklu automatizačného projektu a súvislosti medzi funkčnými blokmi definovanými v IEC 61499 a IEC 61804. V druhej časti štandardu [6] je stanovená základná koncepcia špecifikácie funkčných blokov. Keďže [6] pokrýva iba podmnožinu z požiadaviek, ktoré boli určené v prvej časti, zvyšné požiadavky musia byť dopracované v závislosti od použitého komunikačného systému.

Model funkčného bloku podľa IEC 61804--2 vychádza z definície podľa IEC 61499-1, avšak neobsahuje časť riadenia realizovania algoritmu, a teda nemá udalostné vstupy a výstupy. Riadenie algoritmu, ktorý spracováva dáta, je realizované na základe zmeny vnútorných parametrov každého bloku a je závislé od použitého komunikačného systému. Z tohto dôvodu nie je popísané v štandarde IEC 61804-2.

Funkcie potrebné na realizovanie aplikácie v zariadení sú podľa [6] dekomponované do niekoľkých typov funkčných blokov, ktoré určujú logickú štruktúru každého zariadenia (obr. 7).

Podľa obr. 7 sa rozlišuje:

  • Blok zariadenia: nesie informácie o stave samotného zariadenia a o jeho softvérovej a hardvérovej časti.

  • Technologický blok: predstavuje pripojenie zariadenia k technologickému procesu, t. j. zabezpečuje nezávislosť aplikačných blokov na konkrétnej technickej realizácii zariadenia. Môže vykonávať aj funkcie kalibrácie, linearizácie a prevodu procesnej veličiny do tvaru nezávislého od typu zariadenia. Rozlišujú sa technologické bloky na meranie (ich parametrami sú napr. typ a spôsob pripojenia snímača) a technologické bloky na realizovanie akčného zásahu.

  • Aplikačný funkčný blok (skrátene funkčný blok): reprezentuje základné funkcie riadiaceho systému (úprava a sledovanie procesných veličín, aritmetické výpočty, riadiace algoritmy atď.).

Okrem týchto blokov by malo zariadenie obsahovať aj rozhranie komunikačného systému a manažment vykonávania funkcií v rámci zariadenia.

Aplikácia je tvorená informačným prepojením technologických a aplikačných funkčných blokov (blok zariadenia sa neprepája). Bloky môžu byť prepojené interne v rámci zariadenia alebo externe prostredníctvom komunikačného systému. Štandard IEC 61804-2 nestanovuje spôsob prepojenia blokov cez komunikačný systém, pretože ten je závislý od konkrétneho systému. Na obr. 8 je uvedený príklad aplikácie jednoduchého regulačného obvodu.

Obr. 8.

Obr. 8. Model aplikácie jednoduchého regulačného obvodu podľa IEC 61804-2 [6]

Na rozdiel od štandardu IEC 61499, v ktorom nie sú definované konkrétne funkčné bloky, obsahuje IEC 61804-2 popis požadovaných vlastností základných aplikačných funkčných blokov potrebných na realizovanie funkcií riadiaceho systému, t. j. vstupné spracovanie procesných veličín, realizovanie riadiacich algoritmov a transformáciu opravných veličín. V praxi sa rozsah a označenie funkčných blokov, ktoré sú definované v špecifikáciách priemyselných komunikačných systémoch Profibus-PA a FF, od štandardu čiastočne líšia, avšak z hľadiska spôsobu ich použitia sú oba komunikačné systémy so štandardom IEC 61084-2 konzistentné.

Na rozdiel od systému Profibus-PA, ktorý využíva päť základných aplikačných funkčných blokov (analógový vstup a výstup, binárny vstup a výstup a sumačný blok), obsahuje špecifikácia systému FF v súčasnosti 21 základných a rozšírených funkčných blokov. Navyše systém FF poskytuje tzv. pružné funkčné bloky (FFB – Flexible Function Blocks), ktoré umožňujú užívateľovi definovať aplikačne špecifický algoritmus pomocou jazykov štandardu IEC 61131-3. Pružné funkčné bloky prinášajú možnosť realizovať na prevádzkovej úrovni popri riadení spojitého typu aj logické riadenie. Medzi posledné práce združenia Fieldbus Foundation na vývoji funkčných blokov pre systém FF možno zaradiť špecifikovanie prvého štandardného technologického bloku (konkrétne pre merací člen tlaku) a certifikovanie použitia systému FF z hľadiska funkčnej bezpečnosti riadiaceho systému (FF SIS – FF Safety Instrumented System).

S funkčnými blokmi súvisí aj otázka ich testovania. V súčasnosti je testovanie funkčných blokov súčasťou certifikačného procesu jednotlivých zariadení, v ktorých sú bloky realizované. Ten pre daný komunikačný systém vykonáva poverená organizácia. Základné pravidlá na testovanie funkčných blokov v inteligentných meracích členoch budú stanovené v pripravovanej tretej časti štandardu IEC 60770 (časť 3: Metódy hodnotenia vlastností inteligentných meracích členov) [10]. Testovanie inteligentných akčných členov s korektorom je obsahom druhej časti štandardu IEC 61514 [11].

Jazyk na popis vlastností a funkcií inteligentných prevádzkových prístrojov EDDL (Electronic Device Description Language), ktorý je dôležitou časťou štandardu IEC 61804-2 a s problematikou funkčných blokov úzko súvisí, bude analyzovaný v ďalšej časti seriálu.

5. Záver

V tomto článku bol prezentovaný systémový pohľad na problematiku použitia funkčných blokov v prevádzkových riadiacich systémoch v náväznosti na úroveň ich medzinárodnej štandardizácie. V úvode boli zmienené zdroje vývoja funkčných blokov a dôvody nutnosti ich štandardizácie. V prvej časti bol prezentovaný všeobecný spôsob popisu funkčne a priestorovo decentralizovanej realizácie funkcií spracovania informácií pre účely riadenia technologického procesu a riadenia procesu komunikácie na báze FB podľa štandardu IEC 61499. V druhej časti bolo popísané aplikačne orientované definovanie funkčných blokov na účely ich použitia v riadiacich systémoch spojitých technologických procesov podľa IEC 61804. Na záver boli uvedené rozdiely a rozšírené možnosti použitia funkčných blokov v súčasných prevádzkových komunikačných systémoch.

Ďalšia časť sa bude zaoberať problematikou prevádzkových riadiacich systémov z hľadiska ich projektovania.

Názvoslovie
DCS Distributed Control System, decentralizovaný riadiaci systém
ECC Execution Control Chart, časť funkčného bloku na riadenie realizovania algoritmu
EDDL Electronic Device Description Language, jazyk na popis vlastností a funkcií prístrojov
FB Function Block, funkčný blok
FF Foundation Fieldbus, štandardizovaný priemyselný komunikačný systém
FF SIS Foundation Fieldbus Safety Instrumented System
HMI Human-Machine Interface, rozhranie človek-stroj
IEC International Electrotechnical Commission, Medzinárodná normalizačná organizácia pre elektrotechniku
PLC Programmable Logical Controller, programovateľný logický automat
SC Subcomittee, podvýbor
SIFB Service Interface Function Block, servisný funkčný blok
WG Working Group, pracovná skupina
XML Extended Markup Language, textovo orientovaný jazyk určený najmä na ukladanie štruktúrovaných dát v textovej forme

Literatúra:
[1] JURIŠICA, L. – GEORGIEV, B.: Štandardizácia prevádzkových riadiacich systémov I.: Úvod. Automa, 2005, č. 2, s. 5.
[2] IEC 61131-3: Programmable controllers – Part 3: Programming languages. Ed. 2.0, IEC, Geneva, 2003, 230 s.
[3] IEC 61499-1: Function blocks – Part 1: Architecture. Ed 1.0, IEC, Geneva, 2005, 111 s.
[4] IEC 61499-2: Function blocks – Part 2: Software tool requirements. Ed 1.0, IEC, Geneva, 2005, 41 s.
[5] IEC/TS 61804-1: Function blocks (FB) for process control – Part 1: Overview of system aspects. Ed 1.0, IEC, Geneva, 2003, 127 s.
[6] IEC 61804-2: Function blocks (FB) for process control – Part 2: Specification of FB concept and Electronic Device Description Language (EDDL). Ed 1.0, IEC, Geneva, 2004, 360 s.
[7] JOHN, K. H. – TIEGELKAMP, M. : IEC 61131-3: Programming industrial automation systems. Springer-Verlag, Berlin, 2001.
[8] LEWIS, R: Modelling control systems using IEC 61499: Applying function blocks to distributed systems. IEE, London, 2001, 192 s.
[9] Function Block-Based, Holonic Systems Technology. Online informácia dostupná na www.holobloc.com, posledná revízia 20. 11. 2004.
[10] [IEC 60770-3: Transmitters for use in industrial-process control systems – Part 3: Methods of evaluation of intelligent transmitters. Štandard k 02. 03. 2005 dostupný v stave CDV. IEC, Geneva, 2004.
[11] IEC 61514-2: Industrial-process control systems – Part 2: Methods of evaluating the performance of intelligent valve positioners with pneumatic outputs. Ed. 1.0, IEC, Geneva, 2004, 28 s.

Ing. Boris Georgiev
(boris.georgiev@stuba.sk),
prof. Ing. Ladislav Jurišica, PhD.
(ladislav.jurisica@stuba.sk),
Fakulta elektrotechniky a informatiky, STU Bratislava