ElektroPrůmysl.cz, leden 2012

11 ElektroTrh.cz, leden 2012 Obr. 2: Příklad architektury automatizačních aplika- cí postavené na kombinaci Ethernetu a USB. je ještě výrazně snadnější. Podstatným požadavkem kladeným na komunika- ci v automatizačních systémech je práce v reálném čase. Práce v reálném čase nevyžaduje pouze krátké odezvy a vysoké přenosové rychlosti, ale především determinističnost. To znamená, že systém musí zaru- čit odezvu v předepsaném čase - a požadavky na do- bu odezvy se liší případ od případu. Se zaručenou do- bou odezvy souvisí také stabilita doby odezvy. Požadavky na toleranci doby odezvy se také v jednot- livých aplikacích značně liší. Podle nároků na dobu a stabilitu doby odezvy ko- munikační sítě můžeme přibližně rozlišit tři typy prů- myslových ethernetových sítí: Reálný čas je řešen prostřednictvím software nad standardními vrstvami IP, UDP a TCP. Toto uspořádání funguje ve veškerých standardních sítích a při správ- né segmentaci sítě dosahuje časů odezev v jednotkách milisekund. Tato standardní architektu- ra je nejlevnější, nejsnáze realizovatelné a vyhoví ve většině průmyslových sítí. Příkladem takovýchto řešení je např. Modbus/TCP nebo DataLab. Reálný čas je řešen prostřednictvím software na- hrazujícím standardní vrstvy IP, UDP a TCP. Tyto sítě pracují se standardními síťovými adaptéry, komuni- kační software pracuje v reálném čase přímo nad ethernetovými pakety a ve vyhrazených segmentech sítě dosahuje odezev a přesností vhodných i pro ná- ročné aplikace např. v oblasti pohonů a robotiky. Nejvyšší požadavky na reálný čas jsou řešeny kombinací speciálního hardware a software. Zde již nelze použít standardní síťové adaptéry a tyto sítě často pracují s vlastní identifikací jednotlivých uzlů bez nutnosti přidělování IP adres. Komunikační pake- ty nebývají čteny, interpretovány a následně dále odesílány, ale jednotlivými uzly procházejí s minimál- ním zpožděním v řádu jednotek nanosekund k další- mu zařízení. Data jsou vkládána na vyhrazená místa v datovém telegramu, který obíhá po síti. Pakety komunikace reálného času mají v síti prioritu před pakety standardních síťových vrstev IP, UDP a TCP. V různých řešeních sítí průmyslového Ethernetu se pro dodržení požadavků na včasnost doručení zpráv může využívat: • hvězdicová struktura s přepínači (switch) a niko- liv rozbočovači (hub) • komunikační modely publisher / sub scriber a producer / consumer namísto modelu klient / server • prioritní ethernetové pakety • vysokorychlostní varianty Ethernetu • segmentace sítě • synchronizace na principu distribuovaných ho- din reálného času Ethernetová síť je důležitým médiem při propoje- ní a integraci mnoha automatizačních aplikací do jed- noho rámce s možností centrální správy a dohledu. Jednotlivé aplikace v rámci podniku mohou pracovat samostatně bez nutnosti komunikovat s jinými systé- my v reálném čase a přesto mohou být součástí jed- Obr. 3: Tři principy řešení komunikace v reálném ča- su v ethernetových sítích AUTOMATIZACE, ŘÍZENÍ A REGULACE