ElektroPrůmysl.cz, únor 2019

Elektro Průmysl .cz AUTOMATIZACE, ŘÍZENÍ A REGULACE únor 2019 | 63 a podnikovými informacemi mezi ovladači a podnikovým systémem, musí existovat způsob, jak zabránit tomu, aby podniková informace bránila deterministické reakci v reálném čase. Za tímto účelem byla vytvořena řada složitých protokolů, ale většina ovládacích sítí spoléhá pouze na základní podstatu zvoleného síťového protokolu. Determinismu je většinou do- sahováno prevencí kolize zpráv a omeze- ním maximální délky jednotlivých sdělení. Nízké latence se dosahuje rychlými médii a minimalizací počtu nutných přenosů sig- nálu, jako v síťovinové struktuře. Výhodou použití standardního síťové- ho protokolu, jako je Protokol pro řízení transportu/internetový protokol (TCP/IP) v ethernetové síti, jsou nižší náklady. Insta- lováním standardní ethernetové kabeláže a použitím plně duplexních ethernetových vypínačů místo pasivních portů dokáže ovládací síť založená na těchto technolo- gických prvcích zaručit, že nebude v síti docházet ke kolizím a síť bude fungovat deterministicky. Použití vysokorychlostní- ho připojení 100 nebo 1000 MB/s a stan- dardní délky ethernetového datového balíku 1 500 bytů dosahuje nízké latence a znamená, že jiné aplikace nemohou „ob- sadit linku“ a bránit kritickým přenosům dat. Matematice se však nevyhneme! Pa- matujme, že definice reálného času a de- terminismu vyžaduje, aby síť byla schopna dát své pásmo k dispozici pro přenosy kri- tických dat, kde hraje roli čas, běhemmenší než maximální povolené doby stanovené pro daný řídící systém. Například pokud by podniková aplikace potřebovala přenést ethernetovou zprávu o maximální povolené délce (1 500 bytů) rychlostí 100 MB/s, byla by síť blokována maximálně po dobu asi 150 μs. Normálně je tato prodleva dokonale akceptovatelná pro potřeby jak řízení procesu, tak prů- myslové automatizace, ale nemusí být již přijatelná pro ovládání stroje nebo řízení pohybu. Bylo by báječné, kdyby ovládací sítě a sběrnicové sítě nemusely být používány pro stejné aplikace, ale i to je možné. Dále by bylo pěkné, kdyby byly ovládací sítě vždy omezeny na prostředí podniku nebo velínu, ale ony se stále více dostávají i do terénu a do výrobních dílen. V některých případech se ovládací sítě používají v apli- kacích, které by spíše vyžadovaly terénní sběrnici (fieldbus). Ve skutečnosti byly všechny ovládací sítě vytvořeny z jedné nebo více sběrnicových sítí a používají stej- né protokoly aplikační vrstvy a uživatelské vrstvy. Protože ovládací sítě jsou příbuzné se sběrnicovými sítěmi, bude nadále exis- tovat velmi nejasná dělící čára mezi nimi. Bezdrátové ovládací sítě se již běžně používají, viz norma IEEE 802.11a/b/g/n/ ac (neboli Wi-Fi či „bezdrátový ethernet”). Protože většina oblíbených ovládacích sítí je založena na ethernetu, náhrada libovol- ného segmentu nebo všech segmentů sítí Wi-Fi je snadná a nevyžaduje žádné změ- ny ani v aplikační, ani v uživatelské vrstvě. Náhrada segmentu ovládací sítě sítí Wi-Fi je obvykle prováděna uživatelem a většinou funguje dobře, ale nemusí být podporová- na některými normami pro ovládací sítě. V dalším díle se zaměříme na sítě pro bez- pečnostní prvky a dále na protokoly uživatel- ských vrstvev