12.8  Počítačové siete

    S rýchlym rozvojom výpočtovej techniky a rozvojom programového vybavenia dochádza k potrebe spájať počítače vzájomne do počítačových sietí. To prináša nasledujúce výhody:

Zdieľanie programového vybavenia a výmena dát a informácií medzi užívateľmi na rôznu vzdialenosť. Siete však umožňujú predovšetkým výmenu dát v reálnom čase, alebo zdieľanie. Vzniklo celé množstvo aplikácií SW, ktoré bez vzájomného prepojenia počítačov nemajú zmysel.

Zdieľanie technického vybavenia - v prostredí siete je možné zdieľať periférne zariadenia ako tzv. sieťové. Môžu ich využívať všetci účastníci siete. Patria sen tlačiarne, súradnicové zapisovače, veľkokapacitné pamäťové médiá, technologické zariadenia a ďalšie.

Jedným z najčastejších hľadísk delenia sietí je hľadisko územnej rozľahlosti. Podľa toho delíme siete na:

    Siete LAN (Local Area Network). Lokálne siete sú systémy pre vysoko výkonný transfer informácií. Umožňujú užívateľom na priestorovo obmedzenom území za použitia rýchlych prenosových médií partnersky orientovanú výmenu správ vysokej kvality. Väčšinou pokrývajú oblasť jednej budovy alebo areál jednej samostatnej inštitúcie. Tu sú jednotlivé počítače navzájom prepojené  rádovo do vzdialeností niekoľko stoviek metrov a vo výnimočných prípadoch rozsiahlych podnikových sietí až niekoľko kilometrov.

    Siete MAN (Metropolitan Area Network) pokrývajú obvykle jednu mestskú aglomeráciu a sú koncipované ako rýchle siete navzájom spojujúce väčšie množstvo sietí LAN. Príkladom metropolitnej siete je PASNET – Pražská akademická sieť, je vybudovaná na základe optických vlákien a technológie ATM (asynchronous Transfer Mode), ktorý je veľmi vhodný aj pre náročné multimediálne aplikácie vzhľadom k rozsahu prenosových rýchlostí od 25 Mbit/s do 625 Mbit/s. Do okrajových oblastí tejto siete sa dáta prenášajú po prenajatých telekomunikačných okruhoch, tzv. pevných linkách, prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s.

    WAN (Wide Area Network) sú siete, ktoré spájajú užívateľov vo viacerých mestách. Príkladom môže byť CESNET (Czech Educational and Scientific Network) alebo Internet. Väčšinou sa jedná o verejné dátové siete alebo o niekoľko vzájomne prepojených lokálnych prípadne metropolitných sietí.

    Na obrázku je hierarchia komunikačného reťazca v priemyselnom procese, kde na tvare pyramídy sú vyznačené jednotlivé vrstvy celého systému a vzájomná komunikačná nadväznosť. Komunikačný reťazec technologického systému je rozdelený do niekoľkých častí. V pravej časti obrázka je znázornené použitie priemyselných zberníc, sietí LAN a WAN. Striktne nie je možné jednotlivé časti rozdeliť, preto sa jednotlivé typy komunikačných prostriedkov prekrývajú.

    Pre riadenie procesov v reálnom čase je možné zo známej ponuky použiť iba priemyselné zbernice, ktoré sú použiteľné od spodnej vrstvy až po management. Vývoj, management a riadenie výroby spolu súvisí, preto sa pre ich previazanie používajú lokálne siete. Takéto riešenie umožňuje komunikáciu aj medzi vzdialenými pracoviskami.

    Administratíva nemusí byť súčasťou výrobného procesu, môže byť vzdialená rádovo desiatky kilometrov, preto je možné využiť ku komunikácii distribuovanú sieť s vyhradeným komunikačným kanálom alebo použiť medzimestskú sieť WAN.

    Najnižšiu vrstvu pyramídy tvoria akčné členy a senzory nutné pre riadenie celého technologického reťazca výroby.    

Prepojovacie pole má za úlohu každý senzor a každý akčný člen prepojiť s jeho riadiacim obvodom, ktorý je znázornený šikmými čiarami medzi vrstvou senzorov a vrstvou merania a riadenia. Grafické zúženie znázorňuje zníženie počtu vyhodnocovacích obvodov proti počtu senzorov a akčných členov. Vyhodnocovací obvod môže byť multiplexorom pripojený na niekoľko senzorov alebo akčných členov. Stupeň inteligencie senzorov nie je špecifikovaný. Môže sa jednať o klasické senzory pre meranie fyzikálnych veličín, kde prepojovacie pole predstavuje dvojbodové spojenie s riadiacim obvodom pre prenos analógovej veličiny, ale aj inteligentné senzory, ktorých súčasťou je aj komunikačný procesor a prenos sa uskutočňuje v digitálnej forme. Prepojovacie pole môže byť v takom prípade realizované priemyselnou zbernicou.

    Vrstva meranie a riadenie vyhodnocuje namerané hodnoty pre vyššiu vrstvu (automatizácie) a naopak spracováva informácie z vyššej vrstvy pre akčné členy. Riadením sa rozumie ovládanie akčných členov technologického procesu. Výsledky získané v tejto vrstve sa využívajú napr. pre optimalizáciu tohto technologického procesu.

Vrstva automatizácia vykonáva automatické riadenie celého technologického procesu. Z vrstvy meranie a riadenie odoberá potrebné namerané hodnoty a späť predáva údaje pre riadenie akčných členov. Jednotlivé časti medzi sebou spolupracujú, čo je znázornené opäť vodorovným prepojením. Z hľadiska automatizovaného systému riadenia tvoria vrstvy senzory a akčné členy, prepojovacie pole, meranie a riadenie, automatizácia autonómny celok.

    Vrstva management (vrcholové riadenie) sústreďuje dôležité údaje technologického procesu. Ich vyhodnocovaním sa optimalizuje výrobný proces z hľadiska kvality výroby, ekonomickej náročnosti prevádzky, úspory materiálu apod. Zmeny požadované managementom sa predávajú vrstve automatizácia ako zmeny v nastavení parametrov riadenia procesu. 

    Vývoj a konštrukcia je dôležitou súčasťou každej výroby. Management zadáva úlohy pre vývoj a spätne výsledky aplikuje do výroby. Oddelovacia čiara medzi managmentom a vývojom konštrukcií znamená, že vývoj mení súčasti výroby.