Embedded Systems 2000 - Avtomatika

AVTOMATIKAInteligentne zgradbe - Načrtovanje odprtih sistemov avtomatizacijekolom, ki se uporablja za nadzor. Vsak od dobaviteljevima svoje orodje za programiranje in instalacijolastnih krmilnikov. Uporaba drugih orodij je nemogoča.Arhitektura prikazana na sliki 2 ni optimalna rešiteviz večih razlogov. Najmočnejši razlogi vplivajo tudina ceno vzdrževanja v življenjski dobi sistema.a. Arhitektura je popolnoma nepotrebno kompleksna.Če bi bila uporabljena prava vozel-vozel(peer-peer) arhitektura, bi bil nepotreben nivokrmilnikov. Končni uporabnik nima nobenihprednosti zaradi dodatnega nivoja v sistemskihierarhiji. V bistvu so krmilniki in poseben komunikacijskiprotokol za nadzor dodaten nepotrebenstrošek pri vgradnji in tudi pri vzdrževanju.b. Sistem je še vedno lastniški. Kljub temu, da elementina LonWorks omrežju uporabljajo standardenprotokol, je programska oprema nakrmilnikih, kot tudi protokol do nadzornega računalnikazaprt. Sistem zahteva posebno orodjeza programiranje, instalacijo in vzdrževanje. Topreprečuje uporabniku izrabo ene od največjihprednosti odprtega sistema: svobodo izbire pridodelavi, spremembi, novih funkcijah, in ne nazadnjepreglednosti pri ceni. Kupec ne morebrez posledic zamenjati dobavitelja, če je tapredrag ali neuspešen. Taka menjava pomenitudi menjavo sistema.c. Ni mogoča komunikacija vsake točke z vsakodrugo točko ob vsakem času in od kjerkoli namreži. Ker ima arhitektura več nivojev se elementine morejo pogovarjati med seboj. Pretvorbopodatkov na drug protokol ali shranjevanje vbaze, kjer so podatki že stari, ponavadi ni sprejemljivo.Sistem na sliki 2 je neroden in drag za končnegauporabnika ter sistemskega integratorja. Rešitev tudizmede uporabnika, saj misli, da kupuje pravi odprtisistem in je zaveden, ker se uporabi tehnologija, kiomogoča odprte sisteme. Sistem krmilnikov je vbistvu sistem LonWorks mrež, ki niso med sebojpovezane. Namesto odprtega sistema dobi uporabnikčrne škatle, pri katerih ne ve, kje je. Dobaviteljpostavi uporabnika v kot podobno kot pri klasičnihlastniških sistemih.PRINCIPI NAČRTOVANJA KRMILNEMREŽEZahteve odprtega sistemaNajcenejši in najbolj učinkovit način izrabeLonWorks tehologije je postavitev zelo distribuiranegavozel - vozel (peer - peer) sistema. Slika 3ilustrira logični koncept. Fizični koncept lahko vsebujekomunikacijsko hrbtenico in routerje za usmerjanjeprometa po mreži in povečanje učinkovitosti.Potrebno je povedati, da je moramo pri načrtovanjuteh sistemov narediti kvalitetni preskok v mišljenju inrazumevanju arhitektur procesnih mrež. Večino projektantov,uporabnikov in tudi ponudnikov še nerazmišlja na tak način. Vendar zahteve trga,cenenost izgradnje inkasneje vzdrževanjamočno silijo najprej uporabnikein investitorje ktemu preskoku. Trg zahtevain bo zahteval odprtesisteme.Sedaj že zamira debataali uporabljati Lon-Works za avtomatizacijozgradb, ali ne. Ta dilemaje vsaj v svetu žerešena v prid LonWorkstehnologije. Postavljajose standardi za načrtovanjeodprtih sistemov Slika 2in izrivanje klasičnihlastniških oziroma vmesnih rešitev. Podobno kot soto že storili sistemi za obdelavo podatkov (osebniračunalniki) se sedaj tudi procesni sistemi odpirajo"interoperabilni" vozel-vozel (peer to peer) arhitekturi.Veliko število LonWorks in predvsem standardiziranihLonMark elementov različnih proizvajalcevpa dajejo uporabniku varnost in preglednost natrgu. Ti elementi že vključujejo močne funkcijske bloke,ki se jih lahko kombinira za izvajanje zahtevnihalgoritmov.Nov način načrtovanjaProjektanti, tako strojni kot elektro, morajo nareditipreskok pri načrtovanju sistemov in se naučiti razporeditilogiko po mreži. Ne smejo razmišljati o dragihkrmilnikih in ožičenjih. V pravem odprtem sistemu niposebnih krmilnikov. LonWorks naprave se pogovarjajomed seboj po LonTalk protokolu ne glede nafizični komunikacijski medij (žica, 220V, infrardečisnop, optika, radio zveza). Vsak vozel ima svojoenostavno aplikacijo, ki je ponavadi standardizirana.Vsak vozel ve in pove, na kakšen način se pogovarjapreko mreže, katere podatke pričakuje in katerepodatke posreduje. V bistvo bi lahko imel vsaksenzor ali vsak izvršilni organ v procesu svoj vozel.Največkrat pa je cenovno učinkoviteje, če združimonekaj senzorjev na en vozel. S tem ne odvzamemosenzorju inteligence saj lahko, po LonMark standardu,en vozel obdeluje več objektov.En od znanih argumentov proti ravninski arhitekturije količina podatkov, ki se mora prenašati in zmogljivostifizičnih povezav. Ta argument izhaja iz klasičnearhitekture. Tam so se zbirali vsi podatki na enemmestu, zato je bila količina podatkov, ki so je lahkoprenašala preko mreže omejena. Klasično pomenito, da se vsi podatki shranjujejo v podatkovni bazikakšnega SCADA programa. Pravilno postavljenamreža pa redkokdaj zahteva prenos podatkov večjihkot 1Mbit/s, ki jo LonWorks z lahkoto obvladuje.Dober mrežni protokol pošilja kratka sporočila in totakrat, ko je to res potrebno. Sporočila so poslanasamo množici vozlov na procesni mreži, ki ta sporočilapotrebujejo. Obstajajo pa tudi razlogi za vključevanjedrugih protokolov na procesno omrežja:a. Uporaba že obstoječe komunikacijske strukture.Veliko je verjetnosti, da se v zgradbi že nahajaoptika, koaksialni kabel ali kakšna druga fizičnakomunikacijska pot. Ponavadi je uporabljen samomali del podatkovne pasovne širine.b. Možnost prenašanja na večje razdalje večjihkoličin podatkov. TCP/IP omrežje že prepredacel svet in omogoča prenos podatkov na večjerazdalje. Nekdo lahko načrtuje samostojno Lon-Works omrežje, ki bo prenašalo podatke po celiSloveniji, ampak ali bi to ne bilo predrago. Zakajse ne bi uporabilo kar TCP/IP oziroma internetnihpovezav.c. Priključitev na obstoječe baze in zbiranje podatkov.Preko procesne mreže se prenašajo podatkiin nič več kot to. V modernih poslovnih odločitvahso najvažnejši podatki. Ti se dobivajo prekoposlovnih omrežij in PC računalnikov. Zakaj nebi prenesli podatke direktno iz procesne na računalniškoomrežje in s tem izboljšali poslovneprocese.Pri distribuirani arhitekturi, kot je prikazana na sliki 4se lahko uporabi hitro komunikacijsko hrbtenico zaprenos LonWorks sporočil. Zaradi poenostavitveuporabimo standardni TCP/IP protokol. Kot je narisanona sliki 4 se uporabi ”routerje” in ne vmesnike"gatewaye". LonWorks sporočila so tunelirana vTCP/IP paket in poslana preko TCP/IP omrežja.LonWorks sporočilo je vsebina paketa TCP/IP paketa.”Router” zapakira sporočilo v svoj paket in gapošlje preko TCP/IP mreže. Drug ”router” ga odpakirain nespremenjenega pošlje na LonWorks omrežje.Teoretično in tudi praktično lahko en dajalec, recimotemperature nekje v Sloveniji pošilja podatkepreko LonWorks in Internet omrežja neposrednoizvršilnemu organu v Združenih državah.Na ta način se ne izgubi, kar je zelo pomembno,možnost pogovora vozel-vozel in tudi orodje zainstalacijo in vzdrževanje, priključeno na katerikolidel omrežja se lahko pogovarja z vsakim vozlom namreži. To poenostavi in poceni instalacijo, spuščanjev pogon in vzdrževanje pravega odprtega sistema.18 4/2000AVTOMATIKA