Ethernet – univerzální síť i pro automatizaci

-- 27.06.10 21:10

Automatizační systémy se stávají čím dál víc rozsáhlejšími, komplikovanějšími a sofistikovanějšími. Ke své činnosti potřebují mnoho vstupních hodnot a informací a mnoho výstupních údajů také poskytují. Stále více přicházejí požadavky na provázání všech systémů výroby a toků materiálu. A to nejen mezi sebou, ale také s podnikovým informačním systémem.

Tento trend jistě bude pokračovat. Proto hrají důležitou roli způsoby přenosu dat mezi jednotlivými částmi systému a lidmi. Může se jednat o velké toky dat, řízení v reálném čase, ale také o přenos dat zcela malého objemu, ovšem zásadního charakteru. Co si pod tím představit? Například kritický nárůst teploty ve skladu nebo nebezpečný stav stroje.

Majáček nestačí

Ty tam jsou doby, kdy závada stroje byla signalizována jen červeným světlem majáku u výrobní linky. Dnes jsou požadavky daleko větší: Přenos kritické informace na monitor počítače údržby, SMS na mobil několika pracovníků, zapsání kritického stavu do logu firemního serveru, spuštění houkačky ve vrátnici na druhé straně areálu. Požadavky jsou různé a velmi individuální. Není však takový systém rozsáhlý a z mnoha částí sestavený systém nespolehlivý? Z této oprávněné obavy plyne i další požadavek na inteligentní chování samostatných částí, a to i těch nejmenších, třeba čidel. Úvaha je jednoduchá: na kritické místo přidám sekundární čidlo, které mi samo ohlásí závadu. Tedy například: teploměr mi při vzrůstající teplotě pošle email.

Budoucnost – konvergence služeb do Ethernetu

Aby vše fungovalo, ať už samostatně, nebo komplexně, je důležitá komunikace. A právě zcela rozdílné, individuální požadavky na propojení strojů a jejich komunikaci s lidmi vedou ke snaze o jednoduchý, spolehlivý způsob přenosu dat. A tím se stává Ethernet, ať již ve své základní, nebo průmyslové podobě. Ethernet a Internet (v podstatě síť vytvořená z ethernetových sítí), tedy médium původně určené pro propojení počítačů, je dnes univerzální sítí a dá se do budoucna předpokládat, že jeho obliba poroste.

Dochází k tomu ve všech oblastech elektroniky – přes Ethernet se běžně telefonuje, přenáší se přes něj televize, obraz z bezpečnostních kamer a mnohá jiná data. Původní přenosová média jsou stále více nahrazována počítačovou sítí, dochází ke konvergenci všech služeb do Ethernetu. Stejný posun je možné vysledovat v automatizaci, přes Ethernet jsou připojeny velké výrobní celky i jednoduchá čidla. P ojďme se na důvody konvergence služeb podívat detailněji a uvidíme, proč je Ethernet tak výhodný.

Důvody rozšíření Ethernetu

Důvody stoupající obliby Ethernetu „pro všechno“ můžeme rozdělit do dvou oblastí:

1) Snadná montáž a provedení

První výhodou, která motivuje k použití sítě LAN pro přenos dat v automatizaci a inteligentních budovách, je úspora vedení. V současných budovách je Ethernet (síť LAN, strukturovaná kabeláž) již stejně samozřejmý jako třeba rozvod vody. A zásuvky nalezneme všude, což platí i v nových výrobních halách. Představme si situaci, kdy je automatizační technik postaven před jednoduchý úkol: signalizovat stav o závadě stroje rozsvícením výstražného světla ve vedlejší hale. Úloha je zcela triviální a je jasné, že natažení vedení mezi oběma místy je nejproblematičtější částí instalace.

Pokud však je možné pro přenos použít Ethernet, stačí přes vhodné moduly připojit sledovaný signál i výstražné světlo do nejbližší zásuvky sítě LAN, a je hotovo. Další výhodou je, že Ethernet je standardní a pro práci s ním existuje velké množství různých zařízení. Lze jej přenášet kabelem, bezdrátově, po optice, s využitím GSM sítě, převádět na jiné standardy. Stačí zakoupit vhodné zařízení. To je obrovský rozdíl proti situaci, kdy má být prodloužena nestandardní komunikační linka, o které dodavatel technologie neposkytuje žádné informace.

2) Rozsáhlé možnosti

Druhou výhodu, kterou uživatel dostává, jsou rozsáhlé komunikační možnosti při využití sítě Ethernet. A co je nejlepší, že tyto možnosti jsou zadarmo, jsou dány jen schopnostmi software v zařízení. Pojďme si komunikační schopnosti čidel s připojením do Ethernetu ukázat na triviálním příkladě: na teploměru TME. Jedná se o jednoduché a levné čidlo teploty, které lze přímo připojit do sítě LAN. Má tyto možnosti:

• Vnitřní webové stránky, na které se lze dostat běžným webovým prohlížečem. Slouží pro konfiguraci teploměru i pro přečtení měřených hodnot. Není tedy třeba žádný program.

• Přenos teploty několika běžnými protokoly (ASCII, MODBUS, SNMP). Tím je dáno jednoduché začlenění naměřených hodnot do nadřízeného systému.

• Posílání emailů a SNMP trapů při překročení limitních hodnot.

• Funkce GET a POST, kterými může být teplota přenášena ze vzdálených míst přes Internet.

• XML soubor – standardní formát dat pocházející od Microsoftu, který zná mnoho programů. Jak bylo ukázáno, jsou možnosti i jednoduchého čidla s připojením do sítě LAN obrovské. Má vlastní inteligenci, dokáže reagovat na kritické stavy, a přitom je zapojeno do automatizačního systému. Celek sestavený z podobných částí dokáže pružně reagovat na měnící se požadavky, je přizpůsoben novým technologiím, nezávislý na dodavateli. Je možná komunikace mezi stroji navzájem, mezi stroji a informačními systémy, i mezi stroji a lidmi. V posledních letech prudce roste obliba Ethernetu jako univerzální sítě právě z uvedených důvodů a lze očekávat, že tomu bude tak i nadále.

Pavel Poucha je jednatel firmy Papouch s. r. o. Kontaktovat jej můžete na e-mailové adrese papouch@papouch.com.

Autor: Pavel Poucha, Papouch s. r. o.