Témata
Reklama

Internet v průmyslových řídicích systémech

Internet vznikl na základě armádní poptávky po komunikační síti, která se nedá snadno zlikvidovat zničením komunikačního centra. Jeho základem jsou protokoly nespojované sítě, které umožňují transport dat cestou vybíranou v okamžiku přenosu. Nad nimi vzniklo mnoho dalších protokolů a aplikací. Jednou z největších současných výzev oboru  průmyslového řízení je najít způsob jakým tento soubor nástrojů co nejlépe využít.

Internet je obvykle považován za prostředek pro komunikaci vně podniku, intranet slouží pro vnitřní komunikaci mezi jednotkami podniku. Často bývá užit pro informační systém a závisí na jeho navrženém charakteru, zda slouží k propojení spíše horizontálnímu, nebo vertikálnímu. Na využití internetových technologií můžeme pohlížet ze dvou hledisek. Prvním je využití hardwarových prostředků sítě - privátních či veřejných. Prakticky se jedná o rozhodnutí, zda budou technologická zařízení zapojena pouze do intranetu nebo internetu. Důležitější je hledisko využití softwarových prostředků internetu.
Charakterizujme nejprve stručně nejznámější představitele internetových protokolů. Základním nespojovaným protokolem pro přenos dat na zadanou IP-adresu je protokol linkové vrstvy IP. Základními protokoly transportní vrstvy jsou TCP a UDP - spojovaný, resp. nespojovaný protokol pro přenos dat mezi dvěma aplikacemi ve dvou uzlech sítě. Mezi služební protokoly transportní vrstvy patří ICMP - protokol využívaný k signalizaci mimořádných událostí, například chyb při přenosu. Dále pak protokoly pro zjištění fyzických adres ethernetových rozhraní ARP a k vyhledání optimální cesty RSVP. Mezi protokoly aplikační vrstvy, patří Telnet, FTP, HTTP, SSL, IMAP, DNS, RTP a další. Podívejme se nyní, k čemu může software naší technologické stanice tyto protokoly využít. Základním rozhodnutím je, jestli bude využíváno protokolů aplikační vrstvy, nebo ne.
Reklama
Reklama
Reklama

Aplikace bez protokolů aplikační vrstvy

V tomto případě můžeme síť Ethernet a internetové protokoly využít pouze jako přenosové médium na úrovni fyzické, linkové, síťové a transportní vrstvy. Takto vybudovanou komunikační síť lze prakticky používat pouze na intranetu, jako náhradu fieldbusu. Pokud není aplikován protokol DNS a s ním spojené služby, jako resolver, není k zařízení možný přístup pomocí doménového jména obvyklého na internetu. Přímý přístup prostřednictvím IP adresy je z internetu sice možný, ale nikdo (kromě hackerů) ho prakticky nepoužívá. V intranetu nevyužijeme ani základní vlastnost protokolu IP, totiž možnosti transportovat data v nespojovaných sítích. Zařízení jsou většinou připojena k jednomu segmentu sítě Ethernet (odtud Industrial Ethernet). Na druhé straně se v intranetu neuplatní největší nevýhoda nespojovaných sítí - to, že každý paket může být transportován jinou cestou, za jinou dobu. Pokud protokol IP používáme v síti intranetu nebo dokonce v jejím jediném segmentu, ve kterém IP datagramy vůbec nemusí procházet žádným směrovačem, závisí doba přenosu pouze na technické průchodnosti sítě. Průchodnost dnešních ethernetových sítí je tak vysoká, že umožňuje bezproblémový přenos většiny sériových protokolů používaných ve fieldbusech řídicích systémů pracujících v reálném čase.
Absence protokolů aplikační vrstvy charakteristická pro jednu velkou skupinu aplikací - tzv. ethernetové modemy. Podobně jako telefonní modem zprostředkuje přenos sériových protokolů po telefonních linkách, ethernetový modem umožní přenášet sériové protokoly v sítích LAN.

Aplikace používající protokoly aplikační vrstvy

V tomto případě budeme plně využívat technologie internetu, protokolu TCP/IP, jeho nadstaveb (FTP, HTTP, e-mail) i ve vlastní aplikaci. Zde již musíme zajistit plnou funkčnost všech služebních protokolů aplikační vrstvy, jako jsou DNS nebo SSL. Pokud chceme i v síti intranetu používat doménová jména, musíme také zajistit správné naplnění a udržování databáze jmen v lokálním jmenném serveru.
Příkladem mohou být tzv. webové dispečinky, které umožňují ovládat technologie na jejich stránce, přístupné z celé sítě internetu. Stavy vstupů, výstupů a vnitřních proměnných jsou řídicím procesem předány aplikační vrstvě internetu (například web serveru), který je schopen data transformovat do některého z vyšších protokolů (HTTP). Přes příslušné vrstvy se data ve formě IP paketů opět dostávají do sítě a na druhé straně (v PC) již nejsou třeba žádné speciální utility. Pakety jsou zpracovány v síťovém prostředí TCP/IP a předány běžnému prohlížeči, jako je Explorer nebo Netscape.
Uveďme nyní krátkou charakteristiku protokolů aplikační vrstvy, které se využívají v technologických zařízeních. Telnet je textově orientovaný protokol, používaný hlavně pro dálkové nastavení parametrů technologických jednotek pomocí jednoduchých textových příkazů, jako je nastavení vstupních rozsahů přepočítávacích konstant. Dále jej lze použít pro informaci o okamžitém stavu zařízení (výpis parametrů v textovém tvaru). Řádkový terminál Telnetu je implementován prakticky ve všech operačních systémech.
Protokol pro přenos souborů FTP umožňuje zpřístupnit soubory a složky pro internetový přenos. Používá se hlavně pro stahování souborů dat ze vzdálených jednotek, např. pro přenos dat ze zápisníku dat (loggeru) nebo stahování souborů informujících o činnosti vzdáleného zařízení (logovací soubory). Lze jej rovněž použít k hromadnému nastavení parametrů. FTP klient je také obsažen prakticky ve všech operačních systémech a prohlížečích. Většina organizátorů souborů (file organizer) pro vyšší operační systémy umožňuje pracovat se vzdálenými soubory na serverech FTP buď přímo (Windows Commander), nebo nepřímo (průzkumník Windows prostřednictvím Internet Exploreru).
Protokol pro přenos hypertextu HTTP je ve spojení s obrázky ideální pro obousměrný přenos dat pro terminály MMI (man-machine interface) a vizualizaci v dispečincích.
Jeho typickou komerční aplikací jsou prohlížeče Internet Explorer, Netscape Navigator a další.
IMAP slouží pro přenos elektronické pošty (např. MS Outlook aj.), hlášení alarmových a havarijních stavů z technologických zařízení. Výhodou je možnost snadné redistribuce do mobilních sítí. Nevýhodou je striktní off-line doručení.
Všechny výše uvedené protokoly jsou využívány aplikacemi, které nevyžadují velmi vysoké rychlosti přenosu dat. Jedná se buď přímo o off-line komunikaci (nastavení parametrů), nebo případy, kdy se zprostředkovává styk s člověkem, např. v dispečinku. Při požadavku ovládat nějaké zařízení v reálném čase prostřednictvím komunikace s protokoly aplikační vrstvy narazíme na základní nevýhodu nespojované sítě WAN - doba doručení telegramu není zaručena, a pokud je telegram segmentován, není zaručeno pořadí přijetí jednotlivých částí.
Část těchto nevýhod by bylo možné odstranit, kdyby záhlaví protokolu obsahovalo údaj o čase (časové razítko). Takové protokoly byly vytvořeny pro přenos zvuku a obrazu, nejznámějším je protokol RTP (Real Time Protocol). Ani on však neumožňuje přenést data na cílovou adresu v definovaném čase, je nadstavbou UDP/IP protokolu, umožňuje však čas doručení změřit. Komerční aplikace, které tento protokol užívají, se pro sféru průmyslového řízení nehodí, protokol sám je však předmětem diskuse a mohl by se stát východiskem pro další rozvoj internetových sítí v průmyslové sféře. Zajímavé je jeho doplnění služebním protokolem RSVP, kterým je možné modifikovat nastavení směrovačů ve zvolené cestě a urychlit transport proudu paketů UDP.
Volba protokolu je samozřejmě pouze jednou z otázek, které musíme při využití internetových technologií v průmyslových řídicích systémech vyřešit. K těm dalším patří například zabezpečení přenosu dat (firewally, demilitarizované zóny, šifrování, elektronický podpis), výběr vhodných komunikačních médií, konverze protokolů a mnoho dalších. Společnost FCC Průmyslové systémy se specializuje právě na tuto perspektivní oblast průmyslových komunikací.
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 20336
Datum: 13. 03. 2002
Rubrika: Trendy / Automatizace
Autor:
Firmy
Související články
Platforma pro edgecomputing a průmyslový internet věcí

Systém FIELD (FANUC Intelligent Edge Link and Drive) je platforma určená pro propojení provozních zařízení, která umožňuje rychlý a spolehlivý přístup k výrobním datům s cílem využít je k naplnění koncepce chytré, propojené výroby. Dovoluje realizovat edge computing, tedy shromažďovat a zpracovávat data přímo v provozu, nikoliv až v cloudu, a umožňuje tak činit rozhodnutí, která se týkají jednotlivých strojů a zařízení, mnohem rychleji než u cloudových aplikací. Přitom zůstává zachována možnost, nikoliv povinnost, předem zpracovaná data přenášet k centralizovanému zpracování v informačním systému podniku nebo v cloudu. Účelem je nejen monitorovat, ale i aktivně zasahovat do výrobního procesu ve smyslu regulační smyčky se zpětnou vazbou.

Školní robot pro výuku automatizace

Vzdělávání žáků pro život v první polovině 21. století, v naší tzv. industriální civilizaci.

Strojírenská firma sází na kolaborativní aplikaci

FT-Produktion, švédská strojírenská firma se zákazníky z automobilového, stavebního a nábytkářského průmyslu, zvýšila svou produktivitu díky robotickému řešení obsahujícímu dva uchopovače RG2 od společnosti OnRobot. Kolaborativní aplikace pomohla výrobci zvýšit produktivitu, zkrátit dodací lhůty a přijímat objednávky o mnohem větších objemech.

Související články
Doživotní přesnost servopohonů s dutou hřídelí

Požadavky, se kterými se obor pohonné techniky dlouhodobě setkává, jsou velmi různorodé. Kompaktnost a velký výkon se jako klíčové atributy staly standardem v mnoha aplikacích. Zástavbový prostor, který je k dispozici, je stále zmenšován, avšak požadavky na výkon zůstávají buď stejné, nebo se zvyšují. Stále rostoucí globální konkurence vyžaduje trvalou optimalizaci výkonu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Demystifikace kolaborativních průmyslových robotů

Mezinárodní federace robotiky (IFR, International Federation of Robotics) zveřejnila v prosinci 2018 zprávu nazvanou Demystifikace kolaborativních průmyslových robotů (Demystifying Collaborative Industrial Robots), která se snaží nalézt odpověď na otázku současné a budoucí úlohy kolaborativní robotiky. Níže uvádíme překlad podstatné části zprávy, kterou nám poskytl jeden ze členů IFR - společnost FANUC.

Roboty řeší nedostatek zaměstnanců v průmyslu

Od svého uvedení na trh v roce 2010 dodala společnost KUKA více než 100 000 robotů řady KR Quantec. Důvodem zájmu o ně je jejich vysoká spolehlivost a univerzálnost s širokým spektrem aplikací.

Když jde o prostor…

Současné trendy směřují k mnohem větší míře využití elektroniky než doposud. To je hlavní, nikoliv však jediný důvod, proč se množí automatizace výroby menších zařízení, jakými jsou například mobilní telefony, tablety i ostatní elektronika. Ale nejde jen o ni, ale i o laboratoře, farmacii apod.

Pro ergonomickou obsluhu strojů

Optimální ergonomie je na pracovišti nezbytná. Stroje nejenže musejí splňovat bezpečnostní požadavky, ale musejí také být navrženy tak, aby jejich obsluha byla co nejsnadnější a bez námahy. Ovládací panely na strojích proto musejí být flexibilní a snadno polohovatelné prostřednictvím systémů nosných ramen.

Automatická obsluha mezioperačního skladu

Důvodem pro nasazení automatu v obsluze skladu polotovarů v jičínském závodě Continental Automotive Czech Republic je speciální klima. Brzdové komponenty z plastů musejí po určitou dobu schnout a dozrávat za přísných teplotních, a hlavně vlhkostních podmínek, které nejsou vhodné pro delší pobyt člověka.

Zerobot - efektivní způsob automatizace

V minulém příspěvku (www.mmspektrum.com/180112) jsme popsali tzv. nulový bod upínání (Zero point systém). Ukazuje se, že při dnešních trendech, kdy automatizace a zejména pak robotizace opět zažívají velkou renesanci, je výhodné spojit Zero point systém a robot. O trendech takového spojení pojednává tento příspěvek.

Novinky ve vývoji řídicího systému SandRA

Společnost ZAT každoročně představuje novinky ve vývoji českého řídicího systému SandRA. Nač se zaměří letos? „V roce 2016 jsme se věnovali vývoji a posílení vizualizace a komunikace, letos cílíme na kybernetickou bezpečnost a rozvoj aplikací a služeb směrem k Průmyslu 4.0,“ říká Pavel Kulík, ředitel útvaru Technický rozvoj společnosti ZAT a.s.

Vše je uvnitř!

Pokud potřebujete elektrický pohon a uvažujete o tom, zda máte dostatečné kapacity a čas na řešení své aplikace, je na místě uvažovat o elektrickém pohonu EMCA od firmy Festo.

Monitoring výroby přinesl vyšší produktivitu

Společnost Kopos Kolín patří mezi tradiční české elektroinstalační podniky působící řadu desetiletí na českém trhu. Firma se před časem rozhodla implementovat do výroby systém Plantyst, který spojuje monitorování technologií a jednoduchý shop floor management do jednoho nástroje. Výsledkem byl výrazný nárůst produktivity a přesné informace o stavu výroby.

Budoucnost patří spolupráci člověka s robotem

Automatizaci si lze z dnešní výroby jen stěží odmyslet. V mnoha případech jsou její jednotlivé stupně zaváděny plynule. Průmyslové roboty postupně přebírají různé nové úkoly a spolupracují stále těsněji s člověkem. Spolupráce člověk–robot (Human-Robot-Collaboration – HRC) se tak stává nedílnou součástí automatizace.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit