Aktuální vydání

celé číslo

05

2021

Perspektivy automatizace, umělá inteligence v automatizaci; prostředky automatizace v době lockdownu
celé číslo

TirsWeb: technologický vizualizační a řídicí systém na bázi standardu HTML

Automa 8/2000

Ing. Antonín Hofmann, Coral s. r. o.

TirsWeb: technologický vizualizační a řídicí systém na bázi standardu HTML

V počátcích strojírenství bylo zlomovým momentem zavedení normalizace. Dokud jeden výrobce vyráběl šrouby, na které „pasovaly“ jen jeho klíče, a druhý výrobce šrouby jiných rozměrů, mohli se oba v ostrém konkurenčním boji donekonečna utkávat v bitvách o to, kdo vyrábí ty jediné správné šrouby, avšak uživatelům a celkovému pokroku to moc neprospělo. Až zavedením metrické soustavy, příchodem normalizace, nebo chcete-li globalizačními tendencemi, nastal radikální obrat.

Obor informačních technologií je mladší než strojírenství, ale tendence a vývojové směry v obou oborech jsou více než podobné...

Zmatek mezi vizualizačními systémy
Je skutečností, že ve světě vzniklo mnoho systémů SCADA/MMI pro řízení a sledovaní technologických procesů, jejichž „nejviditelnějším“ prvkem je software (říkejme mu Panel), který na pracovní ploše promítá obraz technologie a podle skutečného stavu rozsvěcí a zhasíná žárovičky na Panelu či pohybuje ručičkami schematických přístrojů. Výrobce vždy definuje svůj vlastní datový formát, v kterém je obraz technologie zakódován a který umožňuje uložení na disk. Současně dodává více či méně vhodné nástroje, jak datový soubor editovat. V nejlepším případě jde o zcela vizuální nástroj, který uživateli dovoluje za pomoci myši rozmísťovat aktivní prvky a v podstatě intuitivně pracovat, v horším případě výrobce vymyslí svůj vlastní programovací jazyk a nutí uživatele, aby pochopili, že právě ten je tím nejvhodnějším, co se zrovna teď má začít učit a čím má programovat podobu svých technologických stránek. Shrňme, že z hlediska vytváření vizualizačních stránek je každý systém jiný a v podstatě uzavřený. Uživatel je odkázán na editační vlastnosti dodávaných nástrojů, které pouze těžko může sám měnit. Zkrátka, mezi vizualizačními systémy panuje nesoulad, který uživatelům přináší jen dokonalý zmatek, jednotlivé části různých systémů jsou mezi sebou z principu neslučitelné a přechod z jednoho systému na druhý či integrace dvou různých systémů na jednom pracovišti je vždy pro uživatele úkolem velmi náročným a bolestivým. V současné době se objevují nové přístupy a nová řešení, které se snaží tuto základní nevýhodu odstranit. Začíná se blýskat na lepší časy? Uvidíme...

Všudypřítomná globalizace tak proniká i do systémů vizualizace a řízení technologických procesů. Je otázkou, zda v následujícím článku dál používat slovo globalizace, které možná má pro českého čtenáře zbytečně negativní zvuk, či spíše sáhnout k výrazu normalizace – ve smyslu dodržování určitých norem a standardů. Domníváme se totiž, že jde o důležitý a veskrze kladný fenomén, který ocení především koncoví uživatelé výpočetní techniky. V průběhu několika posledních let se i naše firma pokusila přispět k vývoji nové generace vizualizačních systémů. Jak se to podařilo, posuďte sami.

TirsWeb
Základem systému TirsWeb je použití internetového prohlížeče na straně uživatele jako hlavního a jediného nástroje pro panel technologie. Vlastní technologické schéma je tedy ve tvaru standardního projektu v jazyku HTML, jak jej známe z výstavby internetových aplikací. Řešení jsme představili uživatelské veřejnosti před dvěma lety na výstavě v německém Norimberku a byli jsme překvapeni nebývalým zájmem. Systém zřejmě přesně vystihuje nálady počítačové veřejnosti: neučit se nic nového, používat standardy a technologie internetu. Výsledkem bylo uzavření smlouvy s firmou ASP GmbH a vytvoření společného projektu pod názvem WebFactory (www.asp-gmbh.de) pod záštitou firmy BASF.

TirsWeb – nové vize
Na příchod internetu samozřejmě zareagovali i jiní výrobci vizualizačních systémů. Nutnost kompatibility se staršími projekty či nevhodnost návrhu původních řešení však zapříčinily, že jejich nové verze, skloňující slovo web snad ve všech pádech, mají se skutečným internetovým řešením jen málo společného. Jde většinou o strategii typu „máme náš osvědčený vizualizační systém, ke kterému teď dodáváme i podporu pro web“. Zkráceně, struktura datového souboru, která popisuje podobu technologické stránky, je stále ještě „zakletá“ tam někde hluboko v systému, a výrobce dodává převodní „mostík“, jak tato data prezentovat pro web. Vznikají tak bizarní řešení, kdy např. pro zjištění nových hodnot je třeba celou stránku v prohlížeči periodicky obnovovat, a tedy znovu komunikovat, „natahovat“ obrázky, které už jednou zobrazeny byly.

Obr. 1.

Při vývoji systému TirsWeb bylo prvním radikálním krokem zrušení staré vnitřní datové struktury a nahrazení standardem HTML. O internetových technologiích bylo již napsáno mnoho a lze říci, že skutečně jde o globální nástroj, se kterým se setká snad každý uživatel výpočetní techniky. O to příjemnější je zjištění, že vše, co již bylo jednou pro web vyvinuto, je možné použít i pro potřeby vizualizace a řízení technologických procesů. Právě za tímto posledním sdělením se skrývá obrovský potenciál. Poznamenejme, že internetový prohlížeč je zdarma, komunikace mezi jednotlivými uzly je vyřešena, protože je podstatou internetu, jazyk HTML je dostatečně unifikovaný, je podporován mnoha výrobci a zakotven v nadnárodním konsorciu W3C (World Wide Web Consortium, www.w3c.org).

Systém TirsWeb (obr. 1) byl podrobně popsán např. v [1]. V dalším textu se soustřeďme pouze na některé novinky a zajímavosti, které rozvíjejí danou technologii.

Jak psát technologické stránky v HTML
Projekt vizualizace a řízení dané technologie je tedy tvořen obecně známým projektem HTML s použitím stejných prostředků, jako při budování domácí webové stránky. To přináší mnohé výhody, neboť pro web toho již bylo skutečně mnoho naprogramováno. A to všechno lze nyní použít pro vlastní projekt. Základní otázkou zůstává, jak technologické stránky efektivně editovat.

Stránka v HTML pro systém TirsWeb je standardní stránka HTML bez výjimek a zvláštností. Veškerá podpora technologických systémů je řešena rozšířeními, která jsou přirozenými součástmi dokumentu HTML. Z toho vyplývají i způsoby, jak takovou stránku napsat. Psaní stránek HTML je předmětem mnoha světových seminářů, publikací a těší se širokému zájmu počítačové veřejnosti. Zjednodušeně řečeno, je možné navštívit nejbližší obchod s počítačovou literaturou a sáhnout po knize, např. [2], [3], a okamžitě se pustit do prvních experimentů s HTML. Každou stránku v HTML lze začít psát pouze s nejjednodušším textovým editorem. Je zřejmé, že takovýto přístup je sice možný, nicméně existují i daleko pohodlnější cesty. Výrobci softwaru okamžitě zareagovali na potřebu vývoje stránek v HTML a uvedli na trh produkty, které psaní stránek ulehčují. Uveďme např. FrontPage nebo Visual InterDev. Je jistě možné jmenovat mnoho dalších, včetně produktů šířených zdarma. Poznamenejme, že všechny tyto produkty samozřejmě lze pro výrobu stránky systému TirsWeb použít, avšak pro dosažení maximálního komfortu byl vytvořen nástroj určený pro přímou podporu systému TirsWeb. Nese označení TirsWebArchitect.

TirsWebArchitect
Je to vlastně editor WYSIWYG (what you see is what you get) formátu HTML. WYSIWYG je volně přeloženo „tak jak to vidíš, tak to taky bude“, což znamená, že program v editačním režimu ukazuje podobu stránky, kterou uživatel může editovat běžnými vizuálními prostředky, jako je posouvání a vkládání objektů pomocí myši atd. Výsledný kód HTML bude interpretovat obraz technologie tak, jak ji návrhář v editačním prostředku viděl. TirsWebArchitect tedy splňuje všechna kritéria běžných editorů HTML s podporou psaní textů v různých formátech, vkládání a editace tabulek a umísťování a editace externích objektů (např. ActiveX) a plnění jejich vlastností (properties). Navíc je přidána přímá podpora prvků pro práci s technologickými systémy. Uživatel v schematické podobě vidí, jaké datové zdroje technologických proměnných stránka používá a které části stránky mají být těmito hodnotami „rozhýbány“. Po přepnutí z editačního módu do módu run-time uživatel okamžitě vidí výslednou podobu technologické stránky se skutečnými hodnotami připojené reálné technologie. Další příjemnou vlastností je, že tento produkt umožňuje zobrazit vlastnosti připojených technologických zdrojů a listovat v seznamu jmen proměnných v těchto zdrojích. Návrhář stránky si nemusí jména pamatovat, editor mu vždy poskytne dostupný seznam.

Obr. 2.

Poznamenejme, že výsledný soubor je vždy ve formátu standardu HTML a že TirsWebArchitect lze použít i k vývoji běžné „netechnologické“ stránky. Základní podoba programu s ukázkou technologie je na obr. 2.

WebSource – zdroj dat technologických proměnných
Každý vizualizační systém má kromě vizualizační části (Panel) i neméně důležitou součást komunikace. Software totiž musí umět komunikovat s daným typem PLC, znát jeho komunikační protokol, vnitřní uspořádání a hardwarovou konfiguraci. K systému TirsWeb lze připojit libovolné množství různých komunikačních jednotek. Pro každý typ je na připojeném počítači spuštěna služba NT (program, který běží v části operačního systému nezávisle na přihlášeném uživateli), jež je serverem technologických hodnot pro připojené webové klienty. Vzniká tak distribuovaný systém, v němž je možné budovat libovolné množství takovýchto serverových počítačů v jedné lokalitě nebo i „rozptýleně“ po celém internetu. Klientský internetový prohlížeč potom může zobrazovat na jednom monitoru data z různých serverů (automatů PLC) z různých lokalit současně.

Skutečností je, že ve světě existuje nepřeberné množství PLC různých výrobců a pro každý nový typ je třeba mít příslušný WebSource, který rozumí protokolu daného automatu. V úvodu článku jsme popsali roztříštěnost produktů z hlediska vizualizace, nicméně v oblasti komunikace se objevují tendence ji unifikovat. Nejrozšířenější je v současné době standard OPC.

OPC – OLE for Process Control
OPC je OLE pro řízení technologických procesů. Řízením se rozumí i vizualizace. Je zde však i další zkratka: OLE. OLE (Object Linking and Embedding) je softwarová technologie, jež zabezpečuje jednotnou komunikaci mezi různými aplikacemi Windows. Stěžejním pojmem je objekt typu COM (Component Object Model). Objekt COM je možné naprogramovat v jednom programovacím jazyku a v jiném ho použít – odtud kompatibilita na binární úrovni (nikoli jazykové). Každý objekt má definována libovolná rozhraní (interfaces), která mohou být klientským programem volána.

V oblasti řízení technologických procesů tedy vznikla myšlenka vytvořit objekt s definovanými standardními rozhraními, která budou postihovat všechny potřebné akce týkající se technologických procesů. Přesné informace je možné nalézt na www.opcfoundation.org, kde jsou domovské stránky nadace, která tento standard prosazuje.

Obr. 3.

Myšlenka je to skutečně výtečná a přesně v duchu globalizačních tendencí. Bude-li výrobce PLC ke svému výrobku současně dodávat driver OPC, libovolný další software podporující OPC bude moci s daným automatem komunikovat bez jeho detailních vnitřních znalostí. Pro sytém TirsWeb naše firma vyvinula OpcWebSource. Jak název napovídá, jde o jednotku, která umí připojit libovolný driver OPC. Blokové schéma spolupráce OPC a TirsWeb je na obr. 3. Velmi zjednodušeně řečeno, situace je stejná, jako když si uživatel ke svému počítači koupí novou tiskárnu. Tiskárnu zapojí, nainstaluje příslušný driver a může tisknout. Tiskový program nemusí znát přesnou charakteristiku tiskárny, neboť tu mu zprostředkuje jeho driver. Stejně tak vizualizační program může komunikovat s daným typem automatu PLC přes rozhraní OPC, aniž by detailně znal jeho komunikační protokol. V zobrazení vizualizačního systému se potom objevují reálná data z technologie tak, jak je příslušný driver poskytuje. Integrace driveru OPC do systému TirsWeb je více než přirozená, protože oba systémy jsou založeny na technologii COM.

A co zákazník?
Systém TirsWeb získává stále větší popularitu. Je tomu tak pravděpodobně proto, že přesně reaguje na současný negativní všeobecný jev týkající se automatizačním softwaru, a snaží se jej napravit. Vzniklo totiž mnoho softwarových firem a mnoho různých systémů. Zákazníkovi hrozí nebezpečí spojené s určitým pocitem svázanosti s dodavatelskou firmou, která v některých případech může směřovat až k hranici vydírání. Firma „A“ dodala vizualizační software, ale firma „B“ ho jen těžko dokáže modifikovat. K tomu všemu jsou průmyslová dispečerská pracoviště velmi specifická tím, že se dost často mění a rozšiřují se, tak jak se mění, rozšiřuje a modernizuje daná technologie. Je celkem přirozené, že zákazník chce mít trochu jistoty, že až firma „A“(nedej Bože) skončí, nebo bude-li on chtít z nějakých příčin změnit dodavatele, bude možné plynule navázat na budování dispečinku bez dramatických změn. Poměrně častým požadavkem zákazníků je, aby dokázali sami nad svým dispečinkem tzv. držet ochrannou ruku, což znamená, že průměrně zdatný uživatel výpočetní techniky bez znalosti programování musí být schopen software dále spravovat, udržovat a rozšiřovat. V takovém případě je opření se o určitý standard, ať je to HTML, internetové technologie vůbec nebo OPC, nutností. Jedině zaváděním unifikačních a normalizačních principů a používáním všeobecně rozšířených technologií lze dosáhnout větší efektivity v budování průmyslových dispečerských pracovišť. Zdá se, že technologie internetu to bezezbytku splňuje.

Systém TirsWeb má za sebou několik úspěšných realizací dispečinků, jejichž software pracuje na bázi HTML. Jmenujme jen některé, např. dispečinky některých povodí ([4], [5], [6]), systém řízení a sledování vytápění domů ve švédském Göteborgu či teplárenský dispečink Elektrárny Opatovice.

CORAL s. r. o.
Veverkova 1631
500 02Hradec králové
tel.: 049/581 34 69
fax: 049/581 34 35
e-mail: coral@coral.cz
http://www.coral.cz

Literatura:

[1] HOFMANN, A.: TirsWeb – Internet ve službách vizualizace a řízení technologií. Automatizace, 1999, č.10, s. 767-770, č.11, s. 818-820.

[2] SCHMULLER, J.: ActiveX. Tvorba dokonalých WWW stránek. GRADA Publishing, Praha 1998.

[3] HATFIELD, B.: Visual Basic Script. GRADA Publishing, Praha 1998.

[4] BRYCHTA, J – VOBORNÍK, V.: Měřicí stanice na vodním dí le. Automatizace, 2000, č. 6, s. 400-402.

[5] BRYCHTA, J. – VOBORNÍK, V.: Územně rozlehlý distribuovaný monitorovací systém povodí. Automatizace, 2000, č. 2, s. 110-115.

[6] BRYCHTA, J. – VOBORNÍK, V.: Bezobslužné měřicí stanice modulu VHD. Automatizace, 2000, č. 4, s. 284-286.