PACSystems CPL410 – kontroler i komputer w jednym
Każdy proces produkcyjny, aby był realizowany efektywnie, musi korzystać z danych, które pozwalają na jego optymalizację. Wymaga to zaangażowania zespołów składających się z automatyków, którzy rozumieją proces produkcyjny oraz informatyków, którzy zintegrują systemy, aby dostarczyć do nich dane właściwe z punktu widzenia produkcji. Budowanie takich systemów wymaga stosowania wielu elementów, łączących urządzenia warstwy produkcyjnej z urządzeniami pozwalającymi na zbieranie danych, ich analitykę oraz przetwarzanie. Ten trend został zauważony już wiele lat temu przez jednego z kluczowych dostawców automatyki.
Od kilku lat obserwujemy dynamiczny rozwój rozwiązań przeznaczonych do systemów sterowania. Wykonują one nie tylko logikę sterującą produkcją, ale integrują w sobie narzędzia stosowane do tej pory przez działy IT. Najlepszym tego przykładem może być kontroler PACSystems CPL410 produkowany przez firmę Emerson. Jest to urządzenie, które w jednej kompaktowej obudowie integruje kontroler PAC do prowadzenia procesu produkcji oraz komputer przemysłowy, który ten proces potrafi efektywnie optymalizować. Wyróżnikiem tego rozwiązania jest implementacja – na poziomie komputera przemysłowego – narzędzi, które pozwalają nie tylko zbierać dane, ale przede wszystkim je archiwizować, analizować, wizualizować oraz udostępniać systemom wyższego poziomu.
Optymalizacja w trybie open source
Taki model działania systemu sterowania jest zbieżny z modelem systemów budowanych w architekturze chmury. Jednak w przypadku CPL410 wiele funkcji, które do tej pory były uruchamiane na poziomie chmury, zostało przeniesionych bezpośrednio do urządzenia pracującego na produkcji. Dzięki temu mamy do czynienia z niezależnym rozwiązaniem, które bez konieczności podłączania się do systemów zewnętrznych pozwala optymalizować proces produkcji i daje szereg dodatkowych korzyści użytkownikom.
Warte podkreślenia jest to, że komputer przemysłowy wykorzystuje system operacyjny Linux, a zaimplementowane narzędzia są dostarczane jako kod open source. Oznacza to, że użytkownicy nie muszą płacić za korzystanie z nich, co pozwala optymalizować koszty zakupu i uruchomienia takiego układu. Wykorzystanie tego rodzaju urządzeń wymaga znajomości technologii, takich jak Python, Apache Server czy SQLite. Są to narzędzia, które do tej pory były domeną działów IT. Jednak CPL410 pokazuje, że korzystać z nich mogą również wszyscy użytkownicy sterowników PLC i kontrolerów PAC.
Wirtualna współpraca
CPL410 wyposażony jest w bardzo wydajny procesor (cztery rdzenie taktowane zegarem 1,2 GHz). Umożliwia to wirtualne wydzielenie dwóch niezależnych systemów operacyjnych, działających równoległe i niezależnie od siebie. Jeden z nich to PACEngine, odpowiedzialny za sterowanie procesem produkcyjnym, drugi to Linux – odpowiedzialny za kontrolę nad komputerem przemysłowym. Co istotne, oba te wirtualne urządzenia współdzielą ze sobą pamięć i zasoby, dzięki czemu ich integracja jest łatwa i szybka. Wymiana danych między nimi realizowana jest w oparciu o zabezpieczony protokół OPC-UA, który – oprócz szybkiej wymiany dużej ilości danych – gwarantuje wysoki poziom bezpieczeństwa.
Niezależne interfejsy
Niezależne są także interfejsy komunikacyjne, które pozwalają odseparować sieć IT od sieci OT. Ma to bardzo duże znaczenie z punktu widzenia cyberbezpieczeństwa. Sam kontroler PAC to efekt najlepszych doświadczeń zbieranych przez firmę Emerson przez ostatnie lata. Wykorzystuje on ten sam silnik, co kontrolery serii PACSystems RX3i, które na rynku automatyki wielokrotnie były nagrodzane jako Produkt Roku i stosowane są w dziesiątkach tysięcy systemów sterowania na całym świecie.
64 MB pamięci RAM, trzy niezależne interfejsy sieciowe Gigabit Ethernet oraz możliwość pracy w układach redundancji – to standard w CPL410. Szybka wymiana danych z warstwą układów I/O realizowana jest w oparciu o sieć Profinet z obsługą MRP, dzięki czemu układy mogą pracować w topologii ringu, gwarantując odporność na uszkodzenie łączy komunikacyjnych oraz wprowadzanie węzłów w tryb maintenance podczas rozbudowy w trybie Hot Swap.
Sposób programowania
Praca w systemach redundancji jednostek centralnych realizowana jest w modelu Hot Standby Redundancy, co oznacza, że układ jest odporny na awarię jednostki centralnej i w sposób bezuderzeniowy przekazuje kontrolę do jednostki rezerwowej – tak, aby nie przerwać procesu i aby nie pojawiały się stany nieustalone.
Programowanie kontrolerów realizowane jest z poziomu narzędzia PAC Machine Edition, które pozwala budować algorytmy sterowania w czterech różnych językach programowania. Uzupełnieniem jest opcja programowania kontrolera w trybie on-line, z możliwością testowania zmian wprowadzonych w trybie Hot Swap.
Na poziomie komputera przemysłowego zainstalowane są takie narzędzia, jak Python, Apache Server, OPC-UA oraz SQLite. Umożliwiają one archiwizację danych pochodzących bezpośrednio z kontrolera, integrację z przemysłowymi bazami danych oraz budowanie skryptów i programów w językach wysokiego poziomu.
Gotowe narzędzia i możliwość rozbudowy
Możliwości komputera można oczywiście rozbudować. Baza dostępnych narzędzi jest bardzo duża. Część z nich dostępna jest jako open source, jak np. Grafana, MQTT Server, FOG Horn czy Telegraf. Dostępnych jest również szereg gotowych rozwiązań w modelach subskrypcyjnych. Dzięki temu funkcjonalności urządzenia są jeszcze większe. Uruchomienie narzędzi – od wizualizacji procesu, przez budowę dashboardów z KPI, po budowanie stron www – zasilanych danymi pochodzącymi wprost z kontrolera – to w przypadku CPL410 standard.
ASTOR Sp. z o.o.
ul. Smoleńsk 29
31-112 Kraków
Tel. 12 424 00 80
e-mail: automatyzacja@astor.com.pl
www.astor.com.pl
source: Automatyka 4/2024