Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Rychlá ethernetová komunikace
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: Automatizace, regulace

Rychlá ethernetová komunikace

Řídicí systémy, operátorské panely, adaptéry, převodníky a komunikační software určené pro populární sítě Ethernet vyrábí firma Rockwell Automation. Společným jmenovatelem je komunikační protokol Ethernet/IP, který je vystavěn na architektuře NetLinx

jež je implementovaná i v sítích DeviceNet a ControlNet. Ethernet/IP je zpravován nezávislou organizací ODVA, která má na starosti i DeviceNet.

I/O komunikace

Přestože je Ethernet/IP primárně určen pro informační vrstvu a přenos velkých datových celků v podnikové sféře, je možné ho použít i pro přenos I/O dat z technologie, tedy velmi malého objemu dat, opakovaně a s velkou rychlostí. Velmi dobrých výsledků je pak dosaženo v ethernetových sítích s rychlostí komunikací 100 Mb/s. Přesto ani toto rychlé spojení nemůže konkurovat IO komunikaci v sítích ControlNet, které je v průměru minimálně dva až třikrát rychlejší, protože komunikace v sítích ControlNet je důsledně plánovaná a deterministická. Při testech rychlosti přenosu I/O dat v síti Ethernet/IP s komunikační rychlostí 100 Mb/s, byla mezi ControlLogixem a modulem 1794-AENT naměřena rychlost odezvy 4 ms. I když je tedy přenos IO dat v sítích Ethernet pomalejší než v sítích ControlNet, nabízí uživateli celou řadu výhod. První a patrně nejpodstatnější z nich je cena implementace tohoto řešení. Druhou výhodou je jeho snadnost, vyplývající ze všeobecné znalosti sítí Ethernet. Z programátorského hlediska je pak ušetřen čas, protože není nutné programovat - plánovat komunikaci pomocí speciálního softwaru RSNetworx. Přesto je toto řešení spojeno také několika nevýhodami, z nichž nejzávažnější je nemožnost použití redundadní kabeláže, nedeterministická komunikace a s tím spojená bezpečnost komunikace, která je v sítích ControlNet mnohonásobně vyšší. Ethernet/IP s IO komunikací tedy síť ControlNet nenahrazuje, ale jen nabízí doplňující řešení. V produktech firmy Rockwell Automation je Ethernet/IP s IO komunikací implementován v komunikačních modulech 1756-ENET série B (10 Mb/s), dále modulu 1756-ENBT (10/100 Mb/s), adaptéru 1794-AENT (10/100 Mb/s) pro vzdálené FLEX IO moduly a operátorských panelech PanelView standard (10/100 Mb/s).

Operátorské panely

S rostoucími požadavky na kapacitu a rychlost zobrazování údajů z řídicích systémů na operátorských panelech přestává vyhovovat tradiční komunikace po lince RS232/422/485. Uživatelé stále častěji vyžadují zobrazení dat v reálném čase bez drobných časových prodlev a s okamžitou odezvou. Těmto požadavkům beze zbytku vyhovují operátorské panely PanelView standard s komunikací Ethernet. Tyto panely jsou nabízeny s monochromatickými i barevnými obrazovkami a uživatel může zadávat potřebné údaje nejen pomocí klávesnice, ale také pomocí dotykové obrazovky. Nejmenší z těchto panelů má úhlopříčku 5,5". Operátorské panely zpravidla nebývají ve stejném místě jako vlastní řídicí systém. Protože sítě Ethernet jsou dnes běžnou součástí každého podniku či firmy, je tedy možné s velkou výhodou využít stávající kabeláže a připojit řídicí systém a operátorský panel do těchto sítí. Operátorské panely s ethernetovou komunikací tedy nepřinášejí jen novou kvalitu v rychlosti, ale jejich užití šetří náklady při instalaci, protože je možné použít stávajících sítí a instalace nových komunikačních kabelů není nutná. Protože výhoda tohoto řešení je dobře patrná, rozhodl se Rockwell Automation, že ve všech nových operátorských panelech PanelView Plus bude standardně implementován nejen komunikační kanál RS232, ale i komunikační kanál pro Ethernet.

Komunikační software

Nejen kvalitní hardware, ale také software a z něj především komunikační programy dodávají sítím Ethernet jejich sílu. Základním a společným komunikačním softwarem pro všechen ostatní software je RSLinx, který pracuje jako DDE a OPC server. Služeb RS Linxu využívá software vizualizační, vývojový pro řídicí systémy, RS Networx pro konfiguraci síti, ale třeba také RS SQL, který zprostředkovává komunikaci mezi řídicími systémy a SQL databázovými servery. RS Linx nemusí fungovat jen jako "obyčejný" DDE a OPC server. Ve verzi Gateway může fungovat jako brána pro ostatní pracovní stanice se softwarem RSLinx, v tomto případě nabízí své hardwarové komunikační prostředky a může je tedy v sítích Ethernet sdílet. Uvedené řešení na obrázku šetří nejen náklady na hardware, protože není nutné vybavovat každou stanici komunikační kartou pro ControlNet, ale zvyšuje i celkovou propustnost sítě, protože data z řídicího systému jsou požadována jen jednou společně a ne každou stanicí zvlášť individuálně.

Aktivní obrazovka

Jednou z mnoha vlastností softwaru RS View je jeho komunikace po síti Ehternet v informační vrstvě. Pokud ho doplníme o službu Active Display Server/Client, otevře se nám možnost zobrazovat "živá" data z vizualizace na ostatních pracovištích v síti Ethernet. Díky rychlosti Ethernetu mají uživatelé dojem, jakoby seděli přímo ve velínu, a mají možnost sledovat v reálném čase, co se děje v technologii. Údržba takového systému je velmi jednoduchá, protože aplikace je fyzicky pouze jedna a na ostatních pracovištích běží jen "tenký" klient. Toto řešení má několik výhod. První spočívá v tom, že programátor nemusí vytvářet několik aplikací, ale pouze jednu. Druhou výhodou je, že pracovníci ostatních provozů jsou lépe informování o stavu technologie, což zvyšuje pružnost a koordinaci výroby, a další předností je, že i podnikový management může okamžitě reagovat a plánovat podle potřeb, případně řešit vzniklé problémy.

Vylepšené komunikační rozhraní

Řada malých řídicích systémů má pouze komunikační kanál s RS232, který má omezené možnosti. V mnoha případech se objevují požadavky, aby i tyto samostatně stojící řídicí systémy byly začleněny do podnikové informační vrstvy, případně si mezi sebou předávaly informace. Proto firma Rockwell vyvinula převodník 1761-NET-ENI, který převádí RS232 (DF1 full duplex) na Ethernet/IP. Tento modul není jen obyčejným převodníkem, ale funguje také jako "router" pro DF1 zprávy a může také zajistit odesílání dat z řídicího systému pomocí e-mailu, případně zaslání dat na mobilní telefon. V modulu je umístěna routovací tabulka, která funguje tak, že DF1 adrese na síti odpovídá adresa ve formátu TCP/IP (x.x.x.x). Kapacita routovací tabulky je padesát adres a jsou v rozsahu adres 50 - 99. Obdobně funguje i tabulka e-mailových adres: Pokud řídicí systém vyšle zprávu na adresu 100 - 149, je automaticky transformována na e-mail s adresou, která je uvedena v tabulce. Vzhledem k tomu, že je možné odeslat e-mail na mobilní telefon mohou být tímto způsobem velice jednoduše přenášena důležitá data vybraným pracovníkům. Protože převodník je kompatibilní se všemi zařízeními, která komunikují pomocí DF1 protokolu, je možné připojit k sítí Ethernet také operátorské panely PanelView, které jsou vybaveny komunikačním kanálem RS 232 (DF1 full duplex).

Řídicí systémy

Malé řídicí systémy MicroLogix1000/1200/1500 samy o sobě nedisponují komunikačním kanálem pro Ethernet. Mají však komunikační RS-232 s protokolem DF1 full-duplex, a tak je možné i tyto malé řídicí systémy velice snadno zapojit do sítí Ethernet pomocí převodníku 1761-NET-ENI.
Celou řadu procesorů, které se liší především komunikačními možnostmi, jsou vybaveny systémy SLC500. Procesor SLC 5/05 je přímo vybaven komunikačním kanálem pro Ethernet a jeho integrace do sítí Ehernet je tedy okamžitá. Procesory SLC5/03 a SLC5/04 nedisponují kanálem pro Ethernet, přesto je však možné připojit je do sítí Ehernet, a to prostřednictvím převodníku 1761-NET-ENI, který se připojí na kanál "0" s RS232 a protokolem DF1 full duplex.
Řídicí systémy CompactLogix a FlexLogix jsou stejně výkonné jako ControlLogix. Mají však omezený počet vstupů/výstupů a komunikační schopnosti, a proto jsou mnohem levnější než řídicí systém ControlLogix. Řídicí systém CompactLogix je možné připojit do sítě Ethernet jen pomocí převodníku 1761-NET-ENI. Pro FlexLogix se má v brzké době objevit komunikační karta pro Ethernet. K dispozici je již karta pro ControlNet a DeviceNet.
Vysoký výpočetní výkon je vlastností systému ControlLogix - pokud je použito vícero procesorů v jednom rámu, je ještě vyšší. Stejně tak lze výkon stupňovat pomocí většího množství procesů. Takto můžeme stupňovat komunikační možnosti ControlLogixu přidáním několika komunikačních karet pro Ethernet. Komunikační karta pro ControlLogix se jmenuje 1756-ENBT a komunikační rychlost této karty je 10 a 100 Mb/s. Existuje také levnější varianta s názvem 1756-ENET, která však má rychlost pouze 10 Mb/s. V brzké době by se měla objevit také komunikační karta přímo s připojením na optické vlákno.
Bližší informace a specifikace Ethernet/IP jsou volně dostupné na adrese www.odva.org, Rockwell Automation v Česku zastupuje firma Controltech.
Petr Mikšovský

Další články

Automatizace, regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: