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