Pro vysvětlení širokého rozsahu funkčnosti systému si připomeňme jeho koncepci a architekturu softwarového prostředí.

Na začátku vývoje byla touha používat pro tvorbu zakázkových aplikačních programů lepší systém, než jakým byly a většinou dodnes zůstaly tzv. SCADA programy. Tyto programy jsou značně limitovány svými principy činnosti, kdy je často v pevné programové smyčce cyklicky obsluhována databázi tagů (vnitřních proměnných) a na základě konfiguračních dat vykreslováno operátorské grafické rozhraní. Vyjadřovací schopnosti i efektivita takovýchto architektur nemůže být nijak vysoká. SCADA programy mohou dobře sloužit v situacích, pro které byly navrhovány. My ale chceme víc, dnešní svět informačních technologií je bohatý a pro svá zakázková řešení potřebujeme volně a neomezeně programovatelný systém. Programovat každou aplikaci od základů zcela znovu je ale příliš pracné, i kdybychom využívali všech možností objektově orientovaných programovacích jazyků.

Jestliže se blíže podíváme na principy většiny ze současných moderně koncipovaných programových systémů, zjistíme, že se obvykle jedná o strukturu programových komponent, které navzájem spolupracují a komunikují mezi sebou prostřednictvím definovaných programových rozhraní. Základní myšlenkou, která stála za vznikem systému Control Web, je vytvoření sady programových komponent, a poté již celkem jednoduše skládat aplikační programy z instancí těchto komponent. Velká síla této koncepce v prostředí Control Web spočívá v tom, že základní typ komponenty, které říkáme virtuální přístroj, nemá žádná omezení ve své funkčnosti a vlastnostech ani v množství. Systém neví, co vše virtuální přístroje dělají - v aplikacích používáme jak jednoduché virtuální přístroje, jako je např. tlačítko nebo měřicí přístroj, tak i komplexní komponenty, jako jsou např. webový server, SQL databáze, stereoskopická kamera nebo neuronová síť. Systém Control Web pouze musí být schopen komponenty virtuální přístrojů detekovat v externích dynamicky linkovaných knihovnách, které opět nejsou omezeny ve svých jménech ani v množství, a poté musí vyrábět instance komponent a dodávat je pro potřeby konstrukce aplikačních programů. Instance komponent existují ve strukturách, kterými protékají události a data, na které komponenty reagují. Struktura aplikačního programu v paměti počítače je tak prakticky identická se strukturou programu, který by byl jednoúčelově vytvořen např. v C++. A také je tento program srovnatelně výkonný a efektivní. Často je i výkonnější, neboť opakovaně používané komponenty jsou velmi pečlivě vyladěny a optimalizovány.

Jádro systému Control Web pak kromě toho, že dokáže identifikovat použitelné komponenty a vytvářet jejich instance, se stará o distribuci událostí včetně reálného času, udržuje data globálních datových elementů a kanálů a zabezpečuje komunikaci v síťovém prostředí.

Aplikační program je pak tvořen strukturou komponent, kterými mohou být:

• virtuální přístroje - jejich funkčnost je prakticky neomezená, mohou dělat cokoliv a v aplikacích jich bývá velké množství

• vykreslovače grafiky - pro virtuální přístroje poskytují obecný abstraktní přístup ke grafickým funkcím bez ohledu na konkrétní grafické API operačního systému

• ovladače vstupních a výstupních zařízení - zajišťují komunikaci s vnějším světem v podobě vstupních a výstupních jednotek, PLC nebo softwarových standardů, jako je např. OPC UA atd.

• kroky strojového vidění - algoritmy strojového vidění nad obrazem, poskytovaným kamerovými virtuálními přístroji

Při tvorbě aplikačního programu nejsme spoutání žádným předem naprogramovaným systémem, vytváříme zcela unikátní vlastní strukturu se svými algoritmy. To nám skýtá značné, prakticky neomezené možnosti. Určité riziko spočívá pouze v tom, že náš program nebude dělat to co chceme, ale pouze to, co jsme naprogramovali :-). Vždy ale vznikne paměťově bezpečný a stabilní aplikační program. Můžeme velice jednoduše tvořit programy v širokém rozsahu informačních a automatizačních technologií. Nemusí to rozhodně být jen tradiční sběr dat a operátorská rozhraní, ale mohou to být např. webové aplikace včetně redakčního rozhraní, databázové aplikace se vstupními formuláři a výstupními sestavami, aplikace přímého řízení strojů a výrobních linek v reálném čase, aplikace kamerového dohledu, vizuální inspekce a komplexní systémy strojového vidění a mnoho dalšího. Fantazie tvůrců aplikací není nijak omezována. Přitom většinu vývoje lze udělat pouze pomocí myši v grafickém vývojovém prostředí. Především však můžeme vytvářet spoustu velmi rozdílných aplikací v jednom vývojovém prostředí. Ušetříme spoustu práce a času - nemusíme se učit několik programovacích standardů a nemusíme ovládat několik programů a konfiguračních nástrojů.

Aplikace jsou postaveny podle principů, nyní propagovaných jako Průmysl 4.0

Je docela zajímavé, že mnohé z konceptů pro budování systémů chytré výroby, dnes tak populární jako Průmysl 4.0, jsou součástí architektury systému Control Web již velice dlouho.

Podívejme se na několik příkladů:

• cloud a Internet služeb - jak již plyne z názvu Control Web, již před více než dvaceti lety byl součástí systému webový klient i server, který umožňoval přístup k dynamickým datům aplikace prostřednictvím webových služeb. Systém byl od počátku koncipován pro aplikace rozptýlené v prostředí TCP/IP sítí. Umožňuje jednotný přístup k lokálním datům i k datům kdekoliv v počítačové síti.

  

  Obr 2: Jednotka průmyslových vstupů a výstupů DataLab s ethernetovým připojením do TPCP/IP sítě

• průmyslový Internet věcí - pojem počítač je mnohem širší než tomu bylo v minulosti, je totiž součástí mnoha běžných zařízení. Počítač může mít velikost kreditní karty a může na něm běžet Control Web. Takové zařízení se pak snadno začlení do Internetu věcí. Také jednotky průmyslových vstupů a výstupů DataLab mohou být připojeny k TCP/IP síti a mohou tak být umístěny kdekoliv. Např. celý průmyslový automatizační rozvaděč u stroje nebo výrobní linky může být zařazen do systému jedním ethernetovým přípojením.

  

  Obr 3: Automatizační rozvaděč lze díky jednotkám DataLab připojit do počítačové sítě

• virtuální realita a digitální modely - 3D vykreslovací systém sice nebyl k dispozici ihned od první verze systému, ale v roce 2002 byl pravděpodobně první před ostatními systémy pro průmyslovou automatizaci. Nyní v poslední verzi systému byla plně dokončena a implementována myšlenka hybridních virtuálních přístrojů, které mohou existovat jak v třírozměrném prostoru scény, tak i v běžných panelech s libobolnými vykreslovači grafiky. Veškeré prostorové vizualizace lze zobrazovat i prostřednictvím stereoskopických brýlí pro virtuální realitu.

  

  Obr 4: Příprava scény v 3D editoru - prostorové modely reálných zařízení, strojů a staveb jsou v některých aplikacích přehlednější a názornější než plošná schémata

• kyberneticko—fyzické systémy - zařízení, v jehož řídicí jednotce běží systém Control Web již není jednoduchým programovatelným automatem. Kromě toho, že ovládá daný stroj, může tomuto stroji zajišťovat vnímání okolního světa pomocí strojového vidění, může zajišťovat spojení s jinými informačními systémy, databázemi, může komunikovat v Internetu a rozhodovat se s využitím umělé inteligence.

  

  Obr 5: V chytré továrně je každý stroj součástí počítačové sítě

Control Web díky svým díky svým síťovým a komunikačním, databázovým a vizualizačním schopnostem maximálně podporuje progresivní způsob řízení průmyslové výroby a správy výrobních zařízení a strojů i řešení řídicích a automatizačních systémů.

Efektivní řešení řídicích a automatizačních systémů

Máme-li v automatizačním systému k dispozici řídicí jednotku se systémem Control Web, můžeme celé zařízení koncipovat maximálně efektivně. U mnoha systémů nebudeme potřebovat nic jiného než řídicí počítač a nějaké průmyslové vstupy a výstupy. Vše může běžet v jediném programovém prostředí, takže ušetříme peníze nejen za PLC, ale především se nám velmi zjednoduší a zrychlí programování. Ve všech případech se samozřejmě bez PLC obejít nelze, ale v mnoha ano. Při modernizaci starších systémů průmyslové automatizace často nahrazujeme několik PLC novým řídicím počítačem s novým programovým vybavení a za nižší cenu získáme vyšší výkon a zcela nesrovnatelně vyšší rozsah funkčnosti.

Zvláště výrazný nárůst efektivity pak získáváme v případech, kdy jsou používány i kamery pro vizuální inspekci. Spojení strojového vidění a vizuální inspekce se všemi vlastnostmi programového prostředí systému Control Web je pro chytrou výroku vysokou hodnotou.

Otevřené standardy přinášejí svododu a snadnější údržbu i další rozvoj

Architektura systému Control Web je od prvopočátku postavena na využívání otevřených standardů informačních technologií. Omezuje rizika, že se uživatelé stanou rukojmími dodavatelů, kteří často prostřednictvím svých vlastnických, uzavřených a dokonce před zbytkem světa chráněných komunikačních, datových a programovacích standardů snaží o dlouhodobé připoutání klientů ke svým službám. Uživatelé se pak stanou prakticky rukojmími těchto dodavatelů. Snaha velkých, nejmenovaných, všem dobře známých koncernů o vendor lock-in není méně intenzivní než v minulosti. Pouze dříve se vše dělalo zcela nezakrytě a přímočaře, kdežto dnes musí volit více skryté a rafinované metody - a při tom samozřejmě musí deklarovat, jací jsou zastánci otevřených standardů, neboť to je dnes moderní a sluší se to říkat.

Vyvíjet, opravovat a udržovat aplikace lze zcela zdarma.

Tedy nějakou vlastní práci do vytvoření aplikačního programu investovat stále musíme, ale vývojové prostředí je včetně všech doplňků a rozšíření k dispozici zdarma. Můžeme si také stáhnout a používat i jakýkoliv ovladač a také např. i systém strojového vidění VisionLab. Licenci budeme potřebovat až při dodávce koncovému zákazníkovi a nasazení naší aplikace do trvalého provozu.

Bez nutnosti investice do nějakého vybavení si můžeme vyzkoušet, co s pomocí programového prostředí Control Web dokážeme vytvořit.

Článek v magazínu Automa je v PDF podobě zde: Automa_12_2018.pdf.

_{Roman Cagaš}