Řídicí jednotky na bázi standardu PC se nenápadně, ale
nezadržitelně zabydlují ve stále větším množství strojů a přístrojů.
Stále ale existuje dosti početná skupina odpůrců těchto řešení, kteří
nejčastěji uvádějí námitky proti spolehlivosti PC. Celou věc je však
dobré posuzovat ryze věcně bez zbytečné "ideologické zátěže".
Kromě toho, že zde není důvod, aby se dvě řídicí jednotky postavené ze
stejných nebo podobných procesorů, pamětí a periferních obvodů lišily
svou spolehlivostí jen proto, že jednu nazveme PC a druhou PLC. Ani
případné rozdíly např. v rozhraních pro tiskárny, počítačové sítě či
grafických adaptérech nejsou tím podstatným, o co tady jde. Dokonce i
celá architektura hardware stojí až na druhém místě (Můžeme řídicí
jednotku s procesorem MIPS nebo ARM a s operačním systémem Windows CE
považovat za PC či nikoliv?). Tím podstatným se dnes stávají
softwarová rozhraní a služby, kterých může zařízení využívat. S
patřičným operačním systémem a aplikačním prostředím pak každý stroj
může být snadno připojen k podnikové počítačové síti, spolupracovat s
databázovými systémy, poskytovat diagnostické údaje přes Internet atd.
Pokusme se shrnout výhody takovýchto počítačových řídicích jednotek
na jednom konkrétním případu nasazení.
Důvodů pro výběr kompaktního průmyslového počítače a univerzálního
vývojového nástroje, jakým je Control Web, bylo několik. Výrobce zařízení
se především chtěl vyhnout použití kombinace průmyslového automatu k
řízení a běžného stolního počítače k ovládání z prostorových a
konstrukčních důvodů. Řídicí systém se měl stát integrální součástí
celého stroje a např. běžný monitor přijatelné velikosti je k
zabudování do rámu stroje nevhodný a také více trpí při provozu v
průmyslovém prostředí. Obyčejnou klávesnici a myš není na zařízení kam
umístit a samotný počítač s průmyslovým automatem by dohromady zabraly
více místa, než samotná stanice, která již všechna periferní zařízení
obsahuje.
Intuitivní ovládání
Program se ovládá pomocí klávesnice, k zobrazování slouží
barevný LCD displej. Funkce programu jsou zpracovány ve formě
samostatných celků, ze kterých si vybíráte pomocí jednoduchého
menu. Ovládání je maximálně přizpůsobeno omezujícím vlastnostem
svisle umístěné průmyslové klávesnice a absenci myši, přístup k
rozhraní operačního systému (Windows NT) je zcela zablokován a
ovládací program je jedinou běžící (a viditelnou) aplikací.
Zobrazení na displeji se mění podle vybraného funkčního celku
popř. jeho části. Každá obrazovka se ovládá prostřednictvím pouze
několika funkčních kláves a v běžném provozu vlastně operátor
jenom potvrzuje jednotlivé kroky zkoušky tak, jak jsou mu
programem zobrazovány pokyny a hlášení.
Předem neznámý, neomezený počet předpisů
To je další důvod pro použití pracovní stanice - ta obsahuje
pevný disk, na který je možné zaznamenat libovolný počet i
složitých výrobních předpisů. Volně programovatelný systém
Control Web pak umožní připravit pro zákazníka uživatelsky
konfigurovatelnou aplikaci, která se navíc dobře ovládá. V našem
konkrétním případě může uživatel upravovat seznam zkoušených dílců
i seznam zkušebních modulů včetně jejich parametrů a přiřazovat
jednotlivým dílcům posloupnost modulů a posloupnost pokynů pro
obsluhu.
Více algoritmů
O tom jsme se částečně zmínili již v předchozím odstavci - naše
aplikace je navržená tak, že umožní na jednom zařízení provádět
pro každý typ dílce jinou sadu zkoušek a tu si navíc k tomu
oprávněný uživatel může sám připravit. Jednotlivé zkušební moduly
se od sebe liší jak svými parametry, tak i principem prováděné
zkoušky - jde o zkoušky přetlakem, podtlakem a průtokem. V prvních
dvou případech provádí řízení zkoušky samostatné zařízení
připojené ke stanici přes sériový port. Stanice sestaví zkušební
okruh otevřením příslušných ventilů, spustí kompresor a dá
připojenému zařízení pokyn k zahájení zkoušky. Pak čeká na signál
o dokončení měření a na sériovém portu převezme výstupní protokol,
který pak zanalyzuje a data uloží do databáze. Zkouška průtokem
probíhá plně v režii pracovní stanice, která opět sestaví
pneumatický okruh a po spuštění kompresoru udržuje konstantní
průtok vzduchu regulačním ventilem. Po ustálení průtoku aplikace
změří tlak v soustavě a po uplynutí stanovené doby vyhodnotí
tlakovou diferenci a výsledky zaznamená. Aplikace provádí ještě
jednu důležitou činnost a tou je řízení automatického šroubováku
pro přichycení víka motoru ke zkušební lavici. Šroubovák obsahuje
sadu předpřipravených šroubovacích programů a aplikace pak podle
typu víka spouští potřebný počet šroubovacích cyklů určitého typu
a poté šroubování vyhodnocuje.
Komplexní zobrazování
Na textovém terminálu připojeném k průmyslovému automatu je
možné zobrazit nejvýše pár jednoduchých obrazovek pro zadávání a
zobrazování číselných hodnot. Control Web na grafické obrazovce
pracovní stanice nabízí vše, co lze očekávat od moderního
vizualizačního nástroje - na jedné straně jednoduchou a přehlednou
grafiku a texty dobře čitelné i z velké vzdálenosti, na druhé
straně složitá schémata s mnoha "živými" grafickými prvky,
tabulky a grafy historických trendů, návrhy výstupních protokolů
pro tisk, dvojrozměrné i trojrozměrné animace navázané přímo na
připojenou technologii. V aplikaci, kterou nyní popisujeme, jsme
použili kombinaci přehldné struktury menu, série jednoduchých
obrazovek a znázornění průběhu zkoušky v podobě grafu vývoje
průtoku, vše s ohledem na velikost použitého displeje a možnosti
ovládání. Před tiskem protokolu nebo později při prohlížení
výsledků lze zobrazit parametry i naměřené hodnoty v tabulkové
podobě. Konfigurace systému (sestavení zkoušek) se provádí
přidáváním, odebíráním a přesunováním položek v zobrazených
seznamech.
Autodiagnostika
Na zařízení je možné všechny operace provádět i ve speciálním
servisním režimu, kdy je na lavici připevněn kalibrovaný testovací
dílec a obsluha pak může ověřit funkce zařízení samotného,
případně odhalit příčinu poruchy. V ručním režimu lze pak
samostatně ovládat jednotlivé signály pro řízení šroubováku a
ručně spouštět regulační mechanismus pro zkoušku průtokem. Díky
těmto vlastnostem se výrazně omezí počet i náročnost případných
servisních zásahů.
Datová ústředna
Veškeré provedené zkoušky jsou ukládány do databáze na pevném
disku pracovní stanice. Každý záznam obsahuje podmínky, za kterých
byla zkouška provedena, její vstupní parametry a výsledek, a to
pro každý zkušební modul v sadě. Databází je později možné přímo
na stroji procházet po jednotlivých dnech a listovat podle času
seřazeným seznamem zkoušek ve dni provedených. Z databáze lze
opakovaně vytisknout zkušební protokol pro vybranou zkoušku. Data
na stroji jsou uložena ve dvou samostatných souborech typu mdb
(Microsoft Access Database). Jeden obsahuje konfiguraci stroje -
seznam dílců a seznamy zkoušek a zkušebních modulů a všech
parametrů, druhý obsahuje výše uvedené výsledky měření. K těmto
souborům přistupuje Control Web prostřednictvím univerzálního rozhraní
ODBC a aplikace pak užívá prostředků dotazovacího jayka SQL k
přímým operacím nad jednotlivými tabulkami databáze. Na stroji
jsme jeden ze sériových portů nakonfigurovali pro přímé propojení
kabelem s druhým počítačem, takže datové soubory mohou být
přeneseny na disk jiného počítače jako záložní kopie nebo za
účelem dalšího zpracování. Data lze přímo načíst aplikací
Microsoft Access nebo jiným programem podporujícím buď samotný
formát mdb nebo obecné rozhraní ODBC.
Tisk
Pro tisk přímo na stroji platí totéž co pro zobrazování - z
průmyslového automatu nebo malého terminálu můžete vytisknout pár
řádků textu, z počítače, na kterém běží Windows a Control Web,
vytisknete přehledně upravené protokoly a sestavy přesně podle
vašich představ a jediným omezením pro Vás bude kvalita připojené
tiskárny. Naše aplikace tiskne na běžné inkoustové tiskárně
zkušební protokoly v tabulkové formě, a to buď ihned po ukončení
zkoušky, nebo později na pokyn obsluhy, která si požadovanou
zkoušku vyhledá v databázi zaznamenaných měření.
Řízení i vizualizace jedním počítačem
Aplikace, kterou jsme Vám v předchozích odstavcích přiblížili,
v jednom z pracovních režimů provádí i přímou regulaci poměrně
rychlého děje - průtoku vzduchu pneumatickým okruhem. Jde o
činnost náročnou na přesnost časování, proto jsme v tomto případě
zaručili, že jde kromě režie operačního systému o jedinou činnost
v daném okamžiku stanicí prováděnou. Ostatně celá aplikace je
zkonstruována jako sada elementárních operací, které na sebe
navazují, ale nepřekrývají se. Tak je dosaženo maximální odezvy
aplikace na činnost obsluhy i na činnost připojených zařízení. Ke
kvalitě odezvy také příznivě přispívá to, že většina zařízení v
systému je ke stanici připojena prostřednictvím vstupně-výstupních
karet. Pracovní stanice se systémem Control Web se tak do jisté míry
chová jako průmyslový automat, ovšem vybavený kvalitním vstupem i
výstupem a oplývající dostatkem výkonu. V tomto případě se spojení
vizualizační i řídicí části v jednom počítači ukazuje jako
konstrukčně výhodné a spolehlivé řešení. Ostatně i moderní
průmyslové automaty již jsou dnes vybavovány víceúlohovými
operačními systémy, pro jejichž činnost v reálném čase je nezbytný
určitý nadbytek výkonu procesoru. Ovšem tam, kde už samotná
vizualizace je složitý a náročný děj a kde je při řízení
vyžadováno velmi přesné časování, tam, kde musí být řídicí část
umístěna v těsné blízkosti obsluhovaného zařízení a vizualizační
počítač ve vzdálené kanceláři, tam všude má své místo kombinace
čistě řídicího PC, PLC nebo CNC a stolního počítače s kvalitní
vizualizací, kterou může být rovněž např. aplikace v prostředí
systému Control Web.
Radek Sychra, Moravské přístroje
|