pobierz (PDF, 6.2 MByte) - Control Engineering Polska
Transkrypt
pobierz (PDF, 6.2 MByte) - Control Engineering Polska
ISSN 1731-5301 Trendy na polskim rynku automatyki: Quo vadis automatyzacjo? str. 10 Nr 6 (59) Rok VII Międzynarodowe źródło informacji o sterowaniu i automatyce LIPIEC 2009 Różne oblicza Ethernetu przemysłowego Więcej światła na regulację PID 18 Linux i EPICS w procesach sterowania www.controlengpolska.com 22 46 3HSSHUO)XFKV±3D¦VWZDGURJDNXQLH]DZRGQRÇFL &]XMQLNL ]QDMGXMj VL Z FHQWUXP NDÞGHJR ]DXWRPDW\]RZDQHJR SURFHVX SURGXNF\MQHJR Z\NU\ZDMj RELHNW UR]SR]QDMj V\WXDFM NRQWUROXMj RSHUDFMH SR SURVWX ]DEH]SLHF]DMj NDÞG\SRMHG\QF]\HWDSSURGXNF\MQ\']LVLDMF]XMQLNLUR]SR]QDMjNDÞG\EjGLSU]\F]\QLDMj VLZGHF\GXMjF\VSRVyEGR]DSHZQLHQLDMDNRÇFL 3HSSHUO)XFKV G\VSRQXMH NRPSOHWQj RIHUWj QRZRF]HVQ\FK F]XMQLNyZ L V\VWHPyZ GOD DXWRPDW\NLSU]HP\VRZHM5R]ZLMDP\LSURGXNXMHP\F]XMQLNLLQGXNF\MQHIRWRHOHNWU\F]QH XOWUDGrZLNRZHRUD]HQNRGHU\DEVROXWQHLLQNUHPHQWDOQH:QDV]HMRIHUFLHSRVLDGDP\ VNDQHU\LF]\WQLNLNRGyZV\VWHP\EH]SLHF]H¦VWZDF]XMQLNLGRNRQWUROLGU]ZLEUDPLZLQG 2IHUXMHP\WDNÞH]DDZDQVRZDQHV\VWHP\LGHQW\ILNDFMLLSR]\FMRQRZDQLDRUD]SURGXNW\GR VLHFLSU]HP\VRZHM$6L 1DV]jRIHUWPRÞHP\]DZU]HoZVRZDFKÄ:\F]XZDP\7ZRMH3RWU]HE\´ 3HSSHUO)XFKV6S]RR XO$OHMD.UDNRZVND :DUV]DZD 7HO )D[ (PDLOLQIR#SOSHSSHUOIXFKVFRP ZZZSHSSHUOIXFKVFRP OD REDAKCJI CONTROL ENGINEERING POLSKA REDAKCJA POLSKA Redaktor naczelny Tomasz Gołębiowski [email protected] Redaktor mgr inż. Izabela Żylińska [email protected] Redakcja merytoryczna mgr inż. Józef Czarnul dr inż. Paweł Dworak dr inż. Andrzej Ożadowicz mgr inż. Janusz Pieńkowski dr inż. Krzysztof Pietrusewicz Redaktor witryny internetowej Paweł Szczepański [email protected] Redagowanie tekstów Stanisław Szałapak Opracowanie graficzne i skład Grzegorz Solecki [email protected] Kierownik sprzedaży Piotr Wojciechowski [email protected] Key Account Manager Agnieszka Gumienna [email protected] Zbigniew Pąk [email protected] Marketing / prenumerata Aleksander Poniatowski [email protected] Administracja Izabela Gronek [email protected] Druk i oprawa Drukarnia Taurus www.drukarniataurus.com.pl REDAKCJA USA Redaktor naczelny Mark T. Hoske Redaktorzy Frank J. Bartos, Frances Beationg Jeanine Katzel, Charlie Masi Renee Robbins, Peter Welander Vance VanDoren WYDAWNICTWO Trade Media International Holdings sp. z o.o. ul. Wita Stwosza 59a 02-661 Warszawa tel. 022 852 44 15 www.trademedia.us Mądry Polak przed szkodą G rosz do grosza, a będzie kokosza – jak mówi polskie przysłowie, które już dość dawno temu wyszło z obiegu. Przypomniało mi się ono w związku z niedawnym sympozjum dotyczącym oszczędzania energii w zakładach przemysłowych. Poszczególni prelegenci zapewniali, że dzięki ich metodzie bądź technologii użytkownik zaoszczędzi od kilku do kilkunastu procent energii. Kiedy dodałem do siebie te wszystkie obietnice, uzyskałem ciekawy rezultat: ponad 100% mniejsze wykorzystanie prądu! Oczywiście to żart, ale taki z gatunku „pół żartem, pół serio”. Kwoty na rachunkach z zakładu energetycznego rzeczywiście można znacząco obniżyć. Najpierw jednak trzeba zainwestować w audyt energetyczny, odpowiednie technologie, ekologiczne procedury etc. I tu uwaga! Warto dokładnie policzyć, jak długi będzie czas oczekiwania na zwrot z każdej takiej ekoinwestycji. Jeśli tego nie zrobimy, możemy paść ofiarą paradoksu, z jakim mamy do czynienia na rynku energii ze źródeł odnawialnych lub w segmencie „zielonej” motoryzacji. Przykładowo: ekolodzy coraz usilniej promują elektryczne samochody. Tymczasem, jak wynika z wyliczeń American Council for an Energy - Efficient Economy, auta takie, jak Chevrolet Volt, w praktyce będą emitować do atmosfery więcej dwutlenku węgla niż samochody z silnikami spalinowymi. Rosnący problem ma w tym kontekście stanowić także produkcja prądu. Według danych Oak Ridge National Laboratory jeśli w 2030 roku co czwarty samochód w Ameryce będzie ładował akumulatory z gniazdka, potrzeba będzie 160 nowych elektrowni. Ile zanieczyszczeń atmosferycznych pochłonie ich budowa i eksploatacja? Z pewnością więcej, niż chcieliby miłośnicy przyrody. Kontrowersje budzi także opłacalność pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Przeciwnicy tego typu metod twierdzą, że koszty wytwarzania – dajmy na to – energii wiatrowej są tak duże, że powstały w ten sposób prąd jest droższy niż pozyskany w konwencjonalny sposób. Dlaczego zatem elektrownie wiatrowe powstają jak grzyby po deszczu? Bo ich budowniczowie otrzymują znaczące dotacje z funduszy państwowych lub unijnych – odpowiadają przeciwnicy „zielonej” energii. Jeśli mają rację, to niedługo ceny prądu mogą znacząco pójść w górę... Niezależnie jednak od tego, w którą stronę pójdzie rynek energii, taniej raczej nie będzie. Jedyną wątpliwość budzi tempo spodziewanych podwyżek. Oszczędzać więc nie tylko warto, ale trzeba. Byle z kalkulatorem w ręku i byle nie dać się złapać na modne hasła. Jak bowiem uczy kolejna ludowa mądrość: pośpiech jest wskazany tylko przy łapaniu pcheł. Prezes zarządu Michael J. Majchrzak [email protected] Redakcja zastrzega sobie prawo do adiustacji i skracania tekstów oraz zmiany ich tytułów. Nie zwracamy tekstów niezamówionych. Nie odpowiadamy za treść reklam i ogłoszeń. Magazyn wydawany jest na licencji Reed Business Information. Tomasz Gołębiowski redaktor naczelny [email protected] www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 1 Nr 5 (58) Rok VII Międzynarodowe źródło informacji o sterowaniu i automatyce LIPIEC 2009 Tematy wiodące 18 Więcej światła na regulację PID Zdarzają się sytuacje, kiedy projektant analizujący sposoby realizacji algorytmu PID przez różne regulatory, czuje się zagubiony i niepewny wyników swojej pracy. 22 Różne oblicza Ethernetu przemysłowego Protokoły sieci przemysłowych standardu Ethernet mogą występować w postaci standardowej, czyli bez modyfikacji lub zmodyfikowanej – w celu zwiększenia ich niezawodności w szczególnie wymagających aplikacjach. Dlatego propagatorzy sieci ethernetowych wskazują na różne perspektywy ich rozwoju: zależnie od oczekiwań użytkowników i rodzaju aplikacji. 28 Focus: polski rynek napędów Największą popularnością cieszą się napędy o mocach od 1 do 5 kW, a przy ich wyborze użytkownicy sugerują się trwałością i niezawodnością urządzenia oraz jego ceną – wynika z ankiety przeprowadzonej przez Control Engineering Polska. Najczęściej stosowanymi silnikami są asynchroniczne. Widocznym trendem w tym segmencie rynku jest ciągły rozwój serwonapędów. Temat z okładki: Różne oblicza Ethernetu przemysłowego str. 22 Produkty: Plot Electronics Prod – Obrabiarka Duelmach O str. 57 Produkty: TiePie engineering – Przystawka oscyloskopowa str. 60 2 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA Produkty: Pepperl+Fuchs – Kompaktowy system zasilania str. 59 Produkty: Simex – Wielokanałowy regulator multiCon CMC-99 str. 57 ● www.controlengpolska.com Produkty 60 Advantech – Zarządzalny switch do szaf rackowych 19" 60 60 Datasensor – Czujniki wizyjne SVS2 TiePie engineering – Przystawka oscyloskopowa 57 Turck – Czujniki przemieszczeń liniowych 57 57 Plot Electronics – Obrabiarka Duelmach Simex – Wielokanałowy regulator multiCon CMC-99 58 Zaawansowane technologie: Modernizacja CNC pomaga w sprzedaży matryc str. 13 Tematy numeru 1 10 13 46 50 53 61 62 63 63 67 Phoenix Contact – Moduł radiowy RAD-ISM-2400-DATA-BD 58 58 Antykor Controls – Nowe piece kalibracyjne OptiNav – OptiScan – optyczne urządzenie skanujące 59 Pepperl+Fuchs – Kompaktowy system zasilania Od redakcji Mądry Polak przed szkodą Zdaniem eksperta Quo vadis automatyzacjo? Zaawansowane technologie Modernizacja CNC pomaga w sprzedaży matryc W praktyce Linux i EPICS w procesach sterowania przyspieszaczem Nowości 4 Eurocolor: rozbudowa fabryki 4 „Nowy impuls” ABB 4 Ekologiczne miasto made in Poland 8 Roboty ABB w... „Terminatorze” 8 Otwarcie fabryki w Stargardzie Szczecińskim Bezprzewodowo – bezpieczniej i efektywniej Cyfrowy system automatyki w Zakładach Tłuszczowych Kruszwica Wydarzenia XIII Konferencja Automatyków „Rytro” 2009 Oszczędzanie energii w przedsiębiorstwach przemysłowych Seminarium TMI Produs: szkolenie na temat Ethernetu przemysłowego 8 Stabilizacja wynagrodzeń inżynierów 9 Ekologiczne GE 9 MTU otworzyło fabrykę w Jasionce 9 Indesit: z Walii do Polski 6 Rohrboren korzysta z robotów Kawasaki 6 Fabryka Lotosu w Jaśle 6 Inwestycja HFG w Opolu 7 Woodward Governor w Polsce 7 Nowa elektrociepłownia w Częstochowie Wracając do podstaw Kalibracja enkodera: o czym warto pamiętać Tłumaczone teksty zostały zamieszczone w niniejszym wydaniu za zgodą redakcji czasopisma „Control Engineering Magazine USA” wydawanego przez firmę Reed Business Information, która stanowi część Reed Elsevier Inc. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszego wydania nie może być powielana i rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób, w części lub w całości, w jakimkolwiek języku — bez pisemnej zgody Reed Business Information. Control Egineering jest zastrzeżonym znakiem towarowym, należącym do Reed Business Information. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 3 NOWOŚCI Eurocolor: rozbudowa fabryki Ekologiczne miasto made in Poland R uszyła rozbudowa zakładu produkcyjnego Eurocolor w Pyskowicach (woj. śląskie). W nowej hali o powierzchni około 3,9 tys. m kw. mają być produkowane okna, drzwi oraz rolety. Firma została założona w 1996 roku. Od samego początku dużo inwestuje w produkcję, m.in. nowoczesne, sterowane komputerowo linie produkcyjne. W 2007 roku uruchomiła swój drugi zakład z centrum produkcyjno-magazynowym oraz biurowcem. Eurocolo współpracuje z kilkoma dostawcami: Rehau – profile PCW, Roto – okucia, GU – okucia drzwiowe, Ponzio – profile aluminiowe. Polski producent oferuje wyroby z PCW i aluminium, m.in.: okna, drzwi wejściowe, drzwi przesuwne, drzwi tarasowe, rolety zewnętrzne, parapety i inne towary uzupełniające stolarkę okienno-drzwiową. J „Nowy Impuls” ABB A BB otrzymało wyróżnienie „Nowy Impuls” za kolejne inwestycje i rozbudowę potencjału wytwórczego w Polsce. Wyróżnienie zostało przyznane podczas VI Kongresu „Nowego Przemysłu”, w czasie największej imprezy branży energetyczno-gazowej w Polsce. Przyznawane jest „osobom, przedsiębiorstwom i instytucjom działającym na rzecz rozwoju polskiego sektora energetyczno-paliwowego, promującym nowe i energooszczędne technologie, a także kształtującym świadomość społeczną pod kątem efektywności energetycznej i podejmującym działania na rzecz rozwoju rynku i energii”. Grupa ABB podjęła decyzję o dużych inwestycjach mimo odczuwalnego spowolnienia gospodarczego. Po rozpoczęciu budowy nowej fabryki silników elektrycznych w Aleksandrowie Łódzkim zdecydowano o budowie kolejnego, nowego zakładu produkcyjnego. Mają w nim powstawać przekształtniki średnionapięciowe oraz systemy zasilania dla trakcji elektrycznej. W kwietniu br. ABB otrzymało zezwolenie rozszerzające zakres inwestycji w drugiej fabryce o produkcję urządzeń energoelektroniki, m.in. dla farm wiatrowych. Budowa nowego obiektu ma pochłonąć 59 milionów złotych, a pracę w nim znajdzie ponad 70 osób. W sumie inwestycje ABB w Łódzkiej Specjalnej Strefie Ekonomicznej wyniosą 121 milionów zł, gwarantując zatrudnienie ponad 200 pracownikom. W Polsce firma ma fabryki w Łodzi, Przasnyszu i Wrocławiu, w których łącznie zatrudnia 2 300 osób. ABB zatrudnia 120 000 pracowników w ponad 100 krajach świata. 4 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com eszcze w tym roku ma ruszyć budowa ekologicznego miasta z pełną infrastrukturą, sklepami oraz zabudową jedno- i wielorodzinną. Będzie zlokalizowane w woj. śląskim na powierzchni ok. 120 ha nad zalewem Przeczycko-Siewierskim. Projekt wykona TUP Spółka Chmielowskie. Inwestor będzie starać się o wsparcie finansowe z unijnego Programu Infrastruktura i Środowisko w zakresie ekologicznych rozwiązań, takich jak: kolektory słoneczne wspomagające ogrzewanie wody w budynkach, moduły fotowoltaiczne zasilające silniki bram i okien, instalacje odsiarczania spalin, urządzenia odpylające, oczyszczalnie ścieków przemysłowych, projekty zagospodarowania odpadów z wytwórnią biomasy. Projekt zakłada realizację nowego miasteczka jako miasta samowystarczalnego i ekologicznego. Przewidziano budowę własnego ujęcia wody i stacji uzdatniania. Powstaną dwa obiegi wody: jeden ze studni głębinowej, drugi z odzyskanej wody deszczowej służącej do nawadniania ogrodów i do celów sanitarnych. Znajdzie się w nim również woda odzyskana z naturalnej oczyszczalni ścieków. Wyeliminowany zostanie także spływ zanieczyszczeń do wód powierzchniowych i zostanie ograniczone negatywne oddziaływanie na wody gruntowe. Strefa zieleni nadbrzeżnej będzie chronić zbiornik wodny przed zanieczyszczeniami. Realizacja całego projektu przewidziana jest na 25 lat. Pierwszy etap inwestycji ma zostać zamknięty do 2012 r. W jego ramach na obszarze o powierzchni około 44 ha powstanie: od 1 500 do 1 800 mieszkań i domów o łącznej powierzchni ponad 100 tys. m kw.), motel i hotel z największym na Śląsku kompleksem konferencyjnym, rynek oraz port dla żaglówek. Około 60 tys. m kw. powierzchni użytkowej będzie przeznaczone na biura i usługi. (wnp.pl) NOWOŚCI Rohrbogen korzysta z robotów Kawasaki P Zastosowanie robotów uspraw- olski oddział szwajcarskiej firmy produkcyjnej Rohrbogen, niło proces produkcji: obecnie która pracownik zajmuje się produkcją kształtek ru- programuje robota, rowych ze stali nierdzewnej, wybrał japoń- wprowadzając parametry przekła- ską markę ze względu na szeroką gamę danych produktów i układa kolan- oferowanych dokładność ka na taśmociągu, z którego robot i szybkość pracy oraz gabaryty dostęp- pobiera je pojedynczo, specjal- nych robotów. Inwestycja w robotyzację nie do tego celu skonstruowanym centr obróbczych w skali całej firmy przy- chwytakiem i umieszcza w ma- niosła wzrost produkcji o 15% i zwiększe- trycach centrum skrawającego. możliwości, Dzięki temu rozwiązaniu popra- nie udziału produktów Rohrbogen w rynku. Roboty zainstalowano w centrach obróbczych, w których proces wiono efektywność produkcji o około 15-20%. Przed robotyzacją wytwarzania kolanek odbywa się poprzez formowanie przez prasy stanowisk na zmianie skrawano średnio około 1 500 sztuk kolanek. stalowych kolanek, które poddaje się dalszej obróbce. Zdecydo- Obecnie liczba ta zwiększyła się aż do 1 850. Wiąże się to ze skró- wano się na roboty serii F – modele sześcioosiowe ogólnego za- ceniem do minimum czasu załadunku i przezbrojenia. stosowania, które zapewniają funkcjonalność ludzkiej ręki. Robo- Integratorem była szwajcarska firma Kaiser Engineering. Zainsta- ty Kawasaki zamontowano na dwóch stanowiskach – w przyszłości lowanie i uruchomienie robotów Kawasaki w radomskim przedsię- planowane są kolejne inwestycje. biorstwie trwało tydzień. Fabryka Lotosu w Jaśle Inwestycja HFG w Opolu zlokalizowanej na Podkarapciu nowej fabryce firmy Lotos zatrudnienie znajdzie 60 osób. Po osiągnięciu pełnych zdolności produkcyjnych i rozszerzeniu skali produkcji zakład da pracę w sumie ponad 100 osobom. W Jaśle Lotos produkuje asfalty drogowe, przemysłowe oraz emulsje asfaltowe. Dwa lata temu, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom rynku, spółka podjęła decyzję o ulokowaniu w tym mieście nowoczesnego zakładu produkującego papy. Inwestycja ruszyła w połowie kwietnia 2008 r. Kompletną linię produkcyjną dostarczyła włoska firma Nardini. Lotos Asfalt będzie produkować w Jaśle wysokogatunkowe, termozgrzewalne materiały hydroizolacyjne. iędzynarodowy koncern Heerema Fabrication Group, światowy lider w dziedzinie produkcji platform wiertniczych, zainwestował w jednej z hal byłego kombinatu produkcji metalurgicznej APC Metalchem. Zakład funkcjonuje pod nazwą HFG Polska. Pierwsze elementy konstrukcji powstałych w Opolu będą niebawem wykorzystane na Morzu Północnym. – Elementy wyprodukowane w Opolu będą częścią platformy wiertniczej na Morzu Północnym, którą zamówił koncern paliwowy BP – mówi Jan van Diepeningen, dyrektor HFG Polska. – Dla zobrazowania wielkości powiem, że cała platforma waży 11 tys. ton, z czego w Polsce powstało 85 ton. Diepeningen zaznacza, że HFG ma zakłady niemal na wszystkich kontynentach. Władze koncernu zdecydowały się na ekspansję, bo w Holandii zaczynało brakować rąk do pracy. Jednym z powodów inwestycji w Polsce była opinia naszych rodaków jako dobrych pracowników. – Polacy nie boją się podróżować, a to przy specyfice naszej pracy jest bardzo ważne – podsumowuje przedstawiciel HFG. Obecnie Heerema zatrudnia w Opolu 65 pracowników, ale do końca roku chce zwiększyć zatrudnienie do 120 osób. W 2010 r. liczba ta powinna podwoić się. Mimo kryzysu światowego firma ma kolejne zamówienia na platformy. M W 6 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Woodward Governor w Polsce uszyła budowa zakładu firmy Woodward Governor Poland w Niepołomicach, na terenie Krakowskiej Specjalnej Strefy Ekonomicznej. Woodward zbuduje tam zakład inżynieryjno-produkcyjny oraz centrum badawczo-rozwojowe dla całej korporacji. Woodward Governor Poland otrzymał zezwolenie na działalność w Krakowskiej Specjalnej Strefie Ekonomicznej we wrześniu 2008 roku. Zakład w Niepołomicach ma zatrudniać nawet do 150 osób. Pierwszą łopatę pod inwestycję symbolicznie wbijał Gerhard Lauffer – prezes firmy oraz Stanisław Kracik – burmistrz Niepołomic. W uroczystości udział wzięli również Eric Agnello – dyrektor generalny firmy RD bud, dr inż. Adam Wyszyński, główny architekt biura architektonicznego BW Art III, Grzegorz Woda, inspektor nadzoru inwestorskiego – DEKRA, a także Krystyna Sadowska, dyrektor działu promocji i marketingu Krakowskiego Parku Technologicznego – zarządcy Specjalnej Strefy Ekonomicznej. Woodward jest jedną z największych na świecie firm zajmujących się projektowaniem i wytwarzaniem rozwiązań z zakresu sterowania pracą silników i turbin lotniczych oraz przemysłowych, a także urządzeń wytwarzających energię elektryczną. R Nowa elektrociepłownia w Częstochowie F ińskie konsorcjum Fortum wybuduje za pieniądze Europejskiego Banku Inwestycyjnego elektrociepłownię w Częstochowie. Ma to być elektrociepłownia średniej wielkości, opalana węglem i biomasą. Początek działalności przewidziano na 2010 rok. Inwestycji warta jest ponad 130 mln EUR. Nowy obiekt powstaje na terenie przylegającym do istniejącej ciepłowni Rejtan. Jednostka będzie dysponować mocą około 120 megawatów cieplnych oraz 64 elektrycznych. Zakład ma spełniać wszystkie normy, wymagane przez unijne dyrektywy. Inwestycja jest odpowiedzią na stale rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną. Notowany na giełdzie w Helsinkach koncern Fortum należy do wiodących spółek energetycznych w Skandynawii, działa też w krajach nadbałtyckich i Rosji. Zajmuje się głównie produkcją, dystrybucją oraz sprzedażą energii elektrycznej i cieplnej oraz eksploatacją i utrzymaniem elektrowni. W Polsce Fortum jest właścicielem czterech spółek ciepłowniczych, zatrudniających łącznie ponad 900 osób. NOWOŚCI Roboty ABB w... „Terminatorze” Otwarcie fabryki w Stargardzie Szczecińskim R oboty ABB „zagrały” w filmie „Terminator: Ocalenie”. Urządzenia zostały zaaranżowane w linię produkcyjną robotów pracujących w fabryce Terminatorów, wytwarzających na skalę masową rosnącą armię zabójczych cyborgów. Erik Ryskamp, inżynier serwisowy z ABB, wspierany dorywczo przez techników, spędził 10 tygodni ubiegłorocznego lata, aranżując, instalując, programując i obsługując roboty. Do każdego robota dostarczony został ABB-owski sterownik IRC5 umożliwiający precyzyjne programowanie, niezbędne dla stworzenia różnorodnych scen. Podobnie jak żywi aktorzy wiele robotów było mocno ucharakteryzowanych, pokrytych czarną sadzą, tak by wyglądały na ciężko pracujące, przez długi czas w bardzo trudnych warunkach. Roboty są szczególnie widoczne i ważne w finałowych, kulminacyjnych scenach filmu. Kiedy urządzenia wróciły do ABB, odzyskały swój mniej spektakularny wygląd. Są przygotowane do pełnienia właściwych funkcji w prawdziwym przemyśle. K ilka dni temu odbyło się oficjalne otwarcie zakładu produkcyjnego Bridgestone w Stargardzie Szczecińskim. To już piąta inwestycja koncernu w Polsce. Jej wartość wyniosła 200 mln EUR. Nowa fabryka produkuje opony radialne do samochodów ciężarowych i autobusów. Zgodnie z założeniami wielkość produkcji do 2010 r. osiągnie poziom 2 500 opon dziennie. W ceremonii otwarcia uczestniczyło ponad 100 gości, w tym wysokiej rangi przedstawiciele polskich władz państwowych, regionalnych i lokalnych, a wśród nich: Rafał Baniak, podsekretarz stanu w Ministerstwie Gospodarki, Ryuichi Tanabe, ambasador Japonii w Polsce oraz Władysław Husejko, marszałek województwa zachodniopomorskiego. W uroczystości wzięli również udział przedstawiciele regionalnych i lokalnych mediów. Japońska grupa jest w Polsce właścicielem firm produkcyjnych: Bridgestone Poznań, Bridgestone Diversified Products Poland w Żarowie na Dolnym Śląsku, Firestone Industrial Products Poland w Wolsztynie w Wielkopolsce oraz właśnie otwartej fabryki opon do samochodów ciężarowych i autobusów w Stargardzie Szczecińskim. (wnp.pl) Stabilizacja wynagrodzeń inżynierów P oczątek II kwartału rozpoczął się od stabilizacji w wyna- Strożek. – Połowa z nich zarobiła w kwietniu ponad 7 260 zł, czyli grodzeniach inżynierów po wahaniach, jakie miały miejsce o 9,7% więcej niż w miesiącu ubiegłym. w ostatnich miesiącach – wynika z raportu Banku Danych W wielu branżach nadal utrzymywany jest stały poziom wynagro- o Inżynierach. Kwiecień wyglądał już nieco spokojniej – w tym mie- dzeń: chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja (mediana na poziomie siącu nastąpił 2,1-procentowy wzrost płac. Średnie wynagrodzenie ok. 4 500 zł od marca 2009 r.), branża drzewna i meblarska (4 700 inżynierów w kwietniu 2009 wyniosło 5 000 zł. zł), elektronika i sprzęt komputerowy (4 000 zł), branża farmaceu- – Nieznaczne polepszenie sytuacji na rynku wynagrodzeń spowo- tyczna i kosmetyczna (4 500 zł), geodezja i kartografia (3 000 zł), dowane jest tym, że firmy intensywniej zaczynają szukać doświad- maszyny, urządzenia, narzędzia (3 700 zł), poligrafia (4 500 zł) czonych specjalistów – mówi Anna Strożek, starszy specjalista ds. i tworzywa sztuczne (3 800 zł). – Pierwszy od dwóch miesięcy wzrost wynagrodzeń odnotowa- analiz w BDI. Największym wzrostem wynagrodzeń, po okresie stagnacji, li inżynierowie w branży budowlanej – mówi Anna Strożek. – Wio- mogą cieszyć się inżynierowie w wieku 41-45 lat. Ich płace wzro- sną ruszyły prace w budownictwie, głównie drogowym. Konsultanci sły średnio o 6,2%. Mediana wynagrodzenia w tej grupie wieko- BDI pracują obecnie nad rekrutacją projektantów drogowych, kosz- wej wyniosła w kwietniu 5 950 zł, zaś większymi zarobkami mo- torysantów, konstruktorów, specjalistów ds. inwestycji, inżynierów gły pochwalić się kobiety (zarobiły średnio o około 2 000 zł więcej budowy. Młode osoby mogą liczyć na zatrudnienie jako: asystenci od mężczyzn). Grupa ta stanowiła 3,2% badanej populacji. Zna- projektantów, kierowników budów, asystenci biura etc. Znajomość cząco podniosły się wynagrodzenia osób prowadzących własną programów InRoads czy MicroStation to podstawa w budownictwie działalność gospodarczą. drogowym. Pracodawcy są skłonni doszkalać młodych projektan- – Inżynierowie, którzy podjęli to ryzyko i prowadzą własne firmy, mogli liczyć na wzrost miesięcznych dochodów – komentuje Anna 8 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● tów w specjalistycznych programach. Warunkiem jest jednak solidny background z projektowania w AutoCadzie. www.controlengpolska.com Ekologiczne GE GE opublikowało coroczny raport podsumowujący strategię ecomagination. Jej celem jest wprowadzanie na rynek nowych technologii, które pomogą klientom rozwiązywać problemy związane z ochroną środowiska naturalnego, a jednocześnie przyczynią się do poprawy sytuacji w samej korporacji. W raporcie koncern poinformował o osiągnięciu jednego z głównych celów towarzyszących strategii ecomagination, jakim jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych wytwarzanych w ramach działalności operacyjnej GE. Raport prezentuje również stopień realizacji pozostałych założeń strategii. MTU otworzyło fabrykę w Jasionce N iemiecka firma lotnicza MTU Engines Aero otworzy- ła fabrykę w Podkarpackim Parku Naukowo-Technolo- gicznym (PPNT) pod Rzeszowem, w miejscowości Jasionka. Wartość inwestycji wyniosła ponad 50 mln EUR. – Szukaliśmy odpowiedniej lokalizacji w wielu państwach, ostatecznie wybraliśmy Rzeszów – powiedział Polskiej Agencji Prasowej Egon Behle, szef MTU. – Decydujące znaczenie miały tu takie czynniki, jak: Dolina Lotnicza, infrastruktura, koszty pracy oraz dostępność specjalistycznej kadry. Polską fabrykę MTU zbudowano w niecały rok. Powstała na 7-hektarowej działce, położonej w sąsiedztwie lotniska. Pracuje w niej 200 osób. Do 2012 r. inwestor zobowiązał się podwoić zatrudnienie do 400 osób. MTU Aero Engines Polska jest firmą produkującą silniki lotnicze do zastosowania cywilnego i wojskowego. Jej działalność obejmuje również ich serwisowanie. Silniki odrzutowe tej firmy cechują się zmniejszonym zużyciem paliwa oraz niższą emisją hałasu. Indesit: z Walii do Polski W 2005 r. firma GE podjęła szereg zobowiązań w ramach strategii ecomagination, które miały zostać zrealizowane stopniowo w latach 2008, 2010 i 2012. Pierwsze zobowiązanie polegało na ograniczeniu do 2008 r. operacyjnej intensywności emisji gazów cieplarnianych o 30%. Firma zrealizowała ten cel, redukując intensywność emisji gazów o 41%. Intensywność emisji gazów to wskaźnik wielkości emisji gazów cieplarnianych w stosunku do przychodów firmy. GE od 2005 r. obniżyło także bezwzględny wskaźnik emisji gazów o 13% i poprawiło wydajność energetyczną o 37%. Firma jest na dobrej drodze do realizacji w 2012 r. zobowiązań operacyjnych w tym zakresie. Wraz z publikacją corocznego raportu GE poinformowało także o poszerzeniu portfolio produktów i usług z certyfikatem ecomagination do 80 pozycji, czyli o jedną trzecią. Przychody ze sprzedaży oferty ecomagination wzrosły o 21% do 17 mld USD. Firma zwiększyła również inwestycje w badania i rozwój czystych technologii o 27%, do 1,4 mld USD. W alijski zakład produkujący pralki Indesit zostanie z końcem lipca zamknięty i przeniesiony do Polski. Indesit ma już oddziały w Łodzi i Radomsku, w których łącznie zatrudnia 3 tys. osób. Dyrekcja firmy zapewniła, że firma udzieli pomocy w przekwalifikowaniu pracowników i znalezieniu im innego zatrudnienia. Związkową alternatywę wobec zamknięcia zakładu nazwał nierealną. Według związków zawodowych, wcześniejsze konsultacje były tylko dymną zasłoną dla z góry podjętych planów. Oprócz zakładów w Kinmel Park Indesit ma dwa inne zakłady produkcji sprzętu AGD w południowo-zachodniej i wschodniej Anglii. Włoski Indesit jest jednym z czołowych producentów sprzętu AGD w Europie. Koncern miał w 2007 roku około 14% europejskiego rynku „białego” elektrycznego sprzętu gospodarstwa domowego, z obrotem ponad 3,4 miliardów EUR. Firma produkuje około 16 milionów sztuk sprzętu, który jest sprzedawany w 36 krajach. Jest drugim co do wielkości europejskim producentem takiego sprzętu po Electroluksie. Indesit ma 17 zakładów produkcyjnych, m.in. we: Włoszech, Rosji, Wielkiej Brytanii i Polsce. Zatrudnia ponad 17 tysięcy praŹródło: Quadrum cowników. EKSPERTA ZDANIEM Trendy na polskim rynku automatyzacji Quo vadis automatyzacjo? dr inż. Krzysztof Pietrusewicz Pomiary O Wiele ciekawych technologii pojawiło się podczas ubiegłego roku w zakresie pomiarów dynamicznych. Z całą pewnością jedną z najbardziej innowacyjnych jest tzw. termowibrometria. Pomiar drgań odbywa się tutaj poprzez analizę zmian cieplnych konstrukcji. statnio zapytaliśmy głównych graczy rynkowych o ich spostrzeżenia co do przyszłych kierunków rozwoju w danym segmencie rynku. Wszyscy zgodnie zauważają: „aby polski rynek mógł przetrwać ciężki okres kryzysu ekonomicznego, rozwiązania oferowane na nim muszą być innowacyjne”. Na szczęście wygląda na to, że pod względem automatyzacji całkiem szybko gonimy najbardziej rozwinięte gospodarki świata. Na podstawie rozmów przeprowadzonych z przedstawicielami światowych dostawców podczas opracowywania naszych raportów rynkowych można wskazać kilka głównych trendów rozwojowych polskiego rynku. Poniżej ich lista: Źródło: GE Fanuc 10 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Ethernet Jest to chyba jedna z najdynamiczniej rozwijających się dziedzin z zakresu komunikacji w sieci urządzeń (sterowników, komputerów, serwonapędów, modułów We/Wy procesowych). Polska automatyka już zaakceptowała i z całym impetem implementuje rozwiązania Ethernetu czasu rzeczywistego, takie jak EtherCAT czy Ethernet Powerlink. Spadająca cena i rosnąca dostęp- ZDANIEM EKSPERTA ność w połączeniu z możliwościami komunikacji z sieciami różnych producentów sprawiają, że popularność Ethernetu czasu rzeczywistego jest w Polsce coraz większa. Badania symulacyjne Zagadnienie badań symulacyjnych złożonych algorytmów regulacji jest w Polsce coraz częściej podnoszone podczas nowych inwestycji. Niektóre firmy (choć jak na razie jest ich bardzo niewiele) stosują bardzo wyszukane oprogramowanie, dzięki któremu możliwe jest sprawdzenie w warunkach symulacji komputerowej nawet bardzo złożonych strategii sterowania. Badania symulacyjne hardware-in-the-loop (badanie „sprzętu w sprzęcie”) pozwalają na przetestowanie zachowania algorytmów regulacji bez niebezpieczeństwa uszkodzenia / zużycia urządzeń wykonawczych. Dzięki temu szybko możemy sprawdzić, jak projektowany system będzie działał w docelowym procesorze sterownika. Do najciekawszych narzędzi programowych zaliczyć należy Matlab firmy The Mathworks oraz AmeSim firmy LMS. Jednym z najlepszych narzędzi badań symulacyjnych układów napędowych jest VisSim / Motion firmy Visual Solutions. Silniki, napędy Rok 2008 był wyjątkowo owocny, jeżeli chodzi o wzrost liczby aplikacji silników synchronicznych AC z magnesami trwałymi. Z roku na rok rośnie również liczba aplikacji nowoczesnych cyfrowych serwonapędów. Miniony rok to również powolne wkraczanie na rynek techniki przemieszczeń liniowych bazujących na silnikach liniowych. Ciągle wysoka cena przy niewielkiej liczbie wdrażanych aplikacji spowalnia rozwój rynku silników liniowych w Polsce. Zaawansowane algorytmy sterowania W minionym roku na polskim rynku odbyło się kilka prezentacji nowych narzędzi do automatycznego generowania kodu programu z poziomu Matlab/Simulink do aplikacji sterowników programowalnych. Narzędzia tego typu dostępne są już dla sterowników GE Fanuc, Beckhoff oraz B&R. Pozwalają na implementację złożonych algorytmów sterowania (po uprzednim badaniu symulacyjnym) bez konieczności tworzenia dużych ilości kodu z użyciem języków tekstowych wysokiego poziomu, jak ST czy ANSI C. Inżynierowie Jak napisała niedawno jedna z gazet codziennych: „W Polsce na każdego dobrze wykształconego absolwenta uczelni technicznych czeka około czterech i pół miejsca pracy…”. Oznacza to, ni mniej, ni więcej, brak dobrze wykształconych inżynierów o dużych umiejętnościach praktycznych. Coraz więcej firm próbuje zaktywizować młodych ludzi – studentów studiów technicznych – poprzez organizację różnego rodzaju konkursów wiedzy i umiejętności. Pośród najciekawszych z nich można było znaleźć: konkurs zorganizowany przez firmę Bosch Rexroth związany z wykorzystaniem cyfrowych serwonapędów, drugi Automation Scholarship na najbardziej innowacyjne wykorzystanie produktów Mitsubishi Electric czy wreszcie konkurs zorganizowany przez firmę Bernecker & Rainer na wykorzystanie protokołu Ethernet Powerlink. Współpraca nauki z przemysłem Firmy te znane są również z inwestowania w laboratoria dydaktyczne na uczelniach technicznych w Polsce. Jest to zrozumiały trend w czasie, www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 11 ZDANIEM EKSPERTA gdy rynki europejskie doświadczają konsekwencji kryzysu w Stanach Zjednoczonych. Oczywistym jest fakt, że po jego zakończeniu najmocniejszą pozycję rynkową będą miały firmy, których sprzęt i oprogramowanie będzie najlepiej znane przez kolejne pokolenia inżynierów. Doskonałym przykładem swoistego spojrzenia i inwestowania w przyszłość jest stworzone na Wydziale Elektrycznym ZUT w Szczecinie mechatroniczne stanowisko dydaktyczne w formie pneumatyczno-elektrycznego minipola golfowego. Powstało ono na bazie komponentów firmy Bosch Rexroth. W przyszłym roku na tym samym wydziale zostanie zrealizowane stanowisko dydaktyczne w formie robota w układzie SCARA. Nad projektem pracuje czterech studentów: dwóch z Wydziału Elektrycznego ZUT oraz dwóch z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki. Konferencje na czasie Coraz częściej w Polsce wykorzystuje się konferencje naukowe w roli pomostu pomiędzy nauką a przemysłem. Z jednej strony naukowcy potrzebują przemysłu, aby udowodnić stawiane przez siebie tezy poprzez testy na obiektach rzeczywistych. Z drugiej zaś firmy coraz częściej zwracają się do ośrodków naukowych po ekspertyzy i opinie na temat jakości oraz poziomu innowacyjności proponowanych przez siebie rozwiązań. Redakcja Control Engineering Polska aktywnie uczestniczy w promocji konferencji organizowanych przez polskie ośrodki akademickie. Do najważniejszych należą między innymi: • Methods and Models in Automation and Robotics (http://www.mmar.zut.edu.pl), • Conference on Active Noise and Vibration Control Methods (http://www.vibrationcontrol.pl), • International Carpathian Control Conference (http://www.iccc.agh.edu.pl), • School of Modal Analysis, • seminaria na targach Protech (http://www.targi-protech.pl). sach przełomu w automatyzacji procesów? Jeśli nie, to określenie czegokolwiek nowego mianem „innowacji” zacznie nam się niebawem kojarzyć jedynie z marketingowym „bełkotem”. Oczywiście nie w każdym przypadku odpowiedź na zadane powyżej pytanie jest prosta. Weźmy za przykład zaawansowane algorytmy regulacji automatycznej i ich obecność w sterownikach programowalnych. Nie dalej jak rok temu na targach automatyki rozmawiałem z przedstawicielami pewnej firmy na temat implementacji dwupętlowej struktury typu modelfollowing* w zagadnieniu regulacji temperatury. Wówczas, zdaniem moich rozmówców, algorytm ten był zbyt skomplikowany i złożony, aby go zaimplementować w ich systemie. Jednak w międzyczasie na rynku pojawiły się na rynku sterowniki programowalne, w których pośród bloków funkcyjnych znaleźć można już nie tylko proste regulatory PID, ale również regulatory oparte w działaniu na zasadzie modelu wewnętrznego (z ang. Internal Model Control). Obecnie więc wdrożenie do użytku algorytmu model-following control w układzie regulacji temperatury może się udać. Ze zdecydowaną korzyścią dla jakości działania systemu. Jednak możliwościom technicznym musi jeszcze towarzyszyć zmiana podejścia inżynierów-projektantów. Jeżeli wspomniane rozwiązanie potraktować jako swego rodzaju innowację, to rozwój technologii posunął się już na tyle daleko, że każda poprawa czegokolwiek w automatyzacji odbywać się będzie prawdopodobnie na zasadzie zmiany światopoglądu użytkowników... Wydaje się przy tym, że będzie o to ławiej niż o prawdziwe, przełomowe innowacje. Dr inż. Krzysztof Pietrusewicz jest redaktorem Control Engineering Polska i pracownikiem Instytutu Automatyki Przemysłowej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. *Więcej informacji na temat algorytmu regulacji nadążającej za modelem znajduje się w Control Engineering Polska z maja 2008 r. Wszechobecny marketing Warto wspomnieć o jeszcze jednym trendzie, który przeniknął do świata automatyzacji z innych, bardziej masowych sektorów rynku. Otóż od pewnego czasu niemalże każdą z technologii, która debiutuje na jakichkolwiek targach automatyki, producenci zwykli nazywać innowacyjną. Czy rzeczywiście przyszło nam żyć w cza12 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Artykuł opublikowany był w lutowym wydaniu amerykańskiej edycji Control Engineering w ramach cyklu „Global perspective”, w którym omawiane są trendy w poszczególnych rejonach i krajach świata. ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE Modernizacja CNC pomaga w sprzedaży matryc Małe, a cieszy W każdym przedsięwzięciu biznesowym nadchodzi pewien istotny punkt zwrotny. Taki, w którym trzeba wybrać pomiędzy wysokimi kosztami zaawansowanych technologii, a co za tym idzie, liczyć się z potencjalnie długim okresem zwrotu z inwestycji lub kontynuować działalność bez wprowadzania istotnych zmian. Możliwy jest też wariant pośredni, który wybrali właściciele kanadyjskiej firmy Fidelity Machine & Mould Solution. Zamiast znaczącej rewolucji na całej linii produkcyjnej przeprowadzili oni jedynie modernizację systemu sterowania dla maszyn CNC. Carlo Miceli M odernizacja używanych, ale zadbanych, centrów obróbki pionowej (Vertical Machining Center – VMC) średniego rozmiaru kosztuje około 120 tysięcy USD. Według Jeffa Litstera, współwłaściciela Fidelity to kwota około sześciu razy mniejsza od tej, którą należałoby zaangażować w związku z zakupem nowej maszyny. – Dzięki modernizacji nie tylko zaoszczędziliśmy sporą sumę pieniędzy, ale otrzymaliśmy maszynę, która cechuje się lepszymi osiągami, niż wiele urządzeń najnowszej generacji – cieszy się rozmówca Control Engineering. Fidelity wybrało częściową modernizację zaproponowaną przez Miceli Technologies (MTI) z uwagi na konkurencyjną cenę i duże możliwości podczas frezowania przy stałej prędkości. Kiedy regulator stałej prędkości (constant velocity controller – CVC) firmy MTI został dodany do 10-letniej maszyny VMC firmy Fadal, Fidelity prawie natychmiast osiągnęło założone w sfe- rze produkcji zyski. W zaledwie kilka godzin po włączeniu zasilania urządzenie pracowało bez żadnych problemów. Uczenie regulatora stałej prędkości krzywych zajmowało połowę mniej czasu, niż miało to miejsce w przypadku regulatorów, które Fidelity stosowało w przeszłości. Prędkość kluczem do sukcesu Regulator stałej prędkości MTI może „podkręcić” prędkość i zwiększyć dokładność nawet Rys. 1. Maszyna Fidelity przed modernizacją była w stanie poruszać się z prędkością od 300 do 400 cali na minutę, ale przestarzałe regulatory nie zapewniały takich prędkości. Regulator stałej prędkości firmy MTI został zbudowany z myślą o uzyskiwaniu dużych prędkości. Może być stosowany w aplikacjach takich, jak obróbka wymodelowanych wstawek zatrzaskujących na końcówkach przewodów. Źródło: Fidelity Machine www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 13 ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE Rys. 2. Zmodernizowaną maszynę wypróbowano za pomocą standardowego testu przemysłowego części z firmy Mercedes-Benz. Źródło: Miceli Technologies 20-letniej maszyny. To w bardzo dużym stopniu poprawia średnie prędkości, gdy napędy w osiach X, Y i Z popychają frez wokół obrabianego elementu z prędkością 300–500 cali na minutę (albo z ich odpowiednikiem metrycznym). Kolejne korzyści uzyskane dzięki technologii CVC to: • gładszy ruch, który objawia się: mniejszym zużyciem, lepszym wykończeniem, dłuższym życiem frezu i szybszym cyklem pracy, Rys. 3. Ciągły regulator prędkości firmy MTI, zmodernizowany z myślą o centrum pionowej obróbki, przynosi szereg korzyści, włączając w to krótszy czas skrawania. Niektóre aplikacje były do 70% szybsze. Źródło: Fidelity Machine 14 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com • większa moc obliczeniowa, • wzrost wydajności dzięki możliwości uruchamiania programów komputerowego wspomagania produkcji (computer-aided manufacturing CAM) bezpośrednio na terminalu regulatora. Aktualne czasy uzyskiwane przez maszynę dochodzą do 90% zaprogramowanych, w przeciwieństwie do poprzednich regulatorów, które realizowały 30% zaprogramowanego czasu. Technologia, którą firma MTI wbudowała w ich CVC, zawiera: • 8 osi interpolacji, • wykonanie programu z prędkością 50 tysięcy bloków na sekundę (podczas gdy najlepsze nawet systemy CNC cechują się prędkościami 2 do 3 tysięcy), • 80 wysokiej dokładności inteligentnych buforów dla algorytmów predykcyjnych, gdzie norma systemów CNC to kilka tuzinów linii kodu (w efekcie po prostu jeden bufor), • maksymalnie 4 miliony odczytów na sekundę z enkodera (serwomotoru), pomiar skrajnego sprzężenia w pętli zamkniętej, • 15-bitową dokładność kontroli ruchu i minimalną rozdzielczość 0,001 mikrona. Wymagana maksymalna sprawność Fidelity rozpoczęło działalność wykorzystując dwa pionowe centra maszynowe firmy OKK: MCV820 z 1990 roku i mniejsze PCV55 wyprodukowane w 1996 roku. – Po kilku latach pracy potrzebowaliśmy bardziej wydajnych urządzeń, żeby spełniać wymagania dotyczące zakończeń produkowanych przez nas przewodów – mówi Jeff Litster. – Mechanicznie, nasze urządzenia były w stanie poruszać się z prędkością 300 do 400 cali na minutę [IPM], ale przestarzałe regulatory nie były w stanie dokładnie przesuwać maszyn w zakresie tych prędkości. Litster powiedział, że wykonanie zakończeń przewodów jest zawiłą i ambitną pracą, którą zawsze wykonuje się na krótko przed końcem całego cyklu produkcji. – Zauważyliśmy, że nie możemy pozwolić sobie na zatrzymanie produkcji na żadnej maszynie OKK w celu zmodernizowania systemów regulacji, z powodu napiętych terminów – dodaje przedstawiciel Fidelity. – Słabą stroną oryginalnych regulatorów była ich niezdolność przetwarzania informacji wystarczająco szybko tak, aby ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE poruszać maszynę zgodnie z jej fizycznymi możliwościami. Poza tym regulatory nie były w stanie czytać dużej ilości danych z dużymi prędkościami, co prowadziło do zubożenia informacji. Maszyny dosłownie nie wiedziały, dokąd mają się przesunąć. Tego rodzaju trudności zdecydowały o konieczności przeprowadzenia modernizacji. Według Litstera dzięki MTI uzyskano nieograniczone możliwości przetwarzania i komunikacji. – Mogliśmy włożyć program o dowolnym rozmiarze, jaki tylko chcieliśmy, i nie musieliśmy martwić się o to, że wykończymy maszynę albo nie dostarczymy jej informacji wystarczająco szybko – tłumaczy rozmówca Control Engineering. Co ważne, obróbka z możliwością predykcji i wysoką dokładnością jest dla Fidelity ważniejsza, niż samo uzyskanie prędkości rzędu setek cali na minutę. Zakład zwykle wykonuje bowiem drobne prace. Rdzeń formy wtryskowej i otwór dla końcówki mają rozmiar powieści w miękkiej oprawie. W formach wtryskowych segmenty przewodów i przylutowane łączniki są wprowadzane do narzędzi formierskich i osłaniane odpornym plastikiem chroniącym przed wilgocią, brudem, wstrząsom, napięciom i naprężeniom. Te małe bloczki – często o wymiarach 6 x 8 x 3 cala – stanowią główny problem w procesie obróbki ze względu na mały obszar pracy w rdzeniu i otworze. Jak podkreślają przedstawiciele zakładu, małe frezy i ciasne promienie często prezentują więcej wyzwań i większe trudności geometryczne, a ponadto mniejsze frezy są dużo mniej odporne. Fidelity używa frezów z zakończeniem kulowym o średnicy zaledwie 0,015 cala. Jak zaznacza Litster, to jest „ekstremalna” obróbka z prawie zupełnym brakiem miejsca dla frezu. Lepsza kontrola frezowania Fidelity robi także narzędzia dla wielu innych typów form, przy czym powierzchnia zawsze stanowi kwestię krytyczną. Każda niedokładność w powierzchni matrycy negatywnie wpływa na jakość produktu. – Zazwyczaj podajemy dane dużo szybciej w fazie końcowej niż w przypadku usuwania chropowatości – mówi Litster. – Tylko około 10% naszego czasu frezowania poświęcamy na dogładzanie. Być może najważniejszą rzeczą w regulatorach MTI jest to, że pozwalają Fidelity na pro- gramowanie trajektorii frezowania z węższą tolerancją. To umożliwia lepszą kontrolę podczas frezowania i lepsze wykończenie. Zakład musiał na drugiej maszynie dostosować się do tolerancji i zwolnić ją na tyle, aby nie doprowadzić do uszkodzenia powierzchni. Rys. 4. Małe bloki prezentują więcej problemów niż większość procesu obróbki ze względu na bardzo mały obszar w rdzeniu przewodu i otworze. W takiej sytuacji małe frezy mogą być dużo mniej odporne. Litster wymienił także inne korzyści regulatora stałej prędkości, włączając w to: • obniżenie czasu frezowania o jedną trzecią – niektóre jednogodzinne programy wykonywane są obecnie w 40 minut, z lepszym wykończeniem powierzchni i dłuższym czasem życia frezu; • przyspieszenie frezowania nawet o 70%; • możliwość instalacji oprogramowania CAM na tej samej jednostce centralnej, co regulator. Carlo Miceli Artykuł pod redakcją dra inż. Krzysztofa Jaroszewskiego, asystenta w Zakładzie Automatyki Instytutu Automatyki Przemysłowej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 15 ARTYKUŁ SPONSOROWANY Nowy SIMATIC S7-1200… innowacyjna integracja PLC oraz HMI mięć danych. Dostępny jest również obszar podtrzymania danych po zaniku zasilania. Sterowniki wyposażono w funkcje technologiczne zliczania, pomiaru, regulacji oraz ruchu (Motion Control), które są zintegrowane sprzętowo w sterowniku. Sterownik SIMATIC S71200 jest wyposażony w złącze komunikacyjne Profinet/ Ethernet, które wspiera różnorodne protokoły takie jak TCP/IP, ISO-na-TCP, komunikację S7. Złącze komunikacyjne może służyć celom programowania sterownika, komunikacji między sterownikami, oraz komunikacji z panelami SIMATIC HMI Basic Panel. Nowością w sterownikach SIMATIC S7-1200 jest tzw. płytka sygnałowa, czyli moduł instalowany bezpośrednio na płycie czołowej jednostki centralnej CPU. Aktualnie dostępne są dwa typy płytek sygnałowych: 2wejcia/2 wyjścia binarne lub 1 wyjście analogowe. Każda jednostka centralna CPU sterownika SIMATIC S7-1200 posiada zintegrowane 2 wejścia analogowe o zakresie 0-10 V DC. W zaSIMATIC S7-1200 jest nowym modułowym sterowni- leżności od typu jednostki centralnej istnieje możliwość kiem przemysłowym, przeznaczonym dla małych i śred- podłączania różnej ilości modułów rozszerzeń na prawo nich aplikacji. Główny nacisk przy projektowaniu tego od CPU. Obecnie dostępne są moduły binarnych roz- systemu został położony na to, aby komunikacja ste- szerzeń 8DI, 16DI, 16DI/16DQ zarówno z wyjściami tran- rowników SIMATIC S7-1200 oraz paneli operatorskich zystorowymi DC, jak również z przekaźnikowymi oraz SIMATIC HMI była możliwie jak najwydajniejsza, zarów- moduły analogowe 4AI, 2AO, 4AI/2AO. Wszystkie modu- no pod względem wydajności przesyłania danych, jak ły niezależnie od ilości kanałów mają te same wymiary również łatwości i intuicyjności projektowania aplikacji. i ich szerokość wynosi 45 mm, co pozwala na wygodny Szczególnie jest to widoczne przy zarządzaniu zmien- montaż w miejscach o małej przestrzeni zabudowy. nymi w projekcie aplikacji. System umożliwia jednokrotną deklarację zmiennych, zarówno dla części ste- Sterownik SIMATIC S7-1200 wyznacza rownikowej projektu, jak również części wizualizacyjnej. nowe kierunki rozwoju systemów automatyki Pozwala też na swobodne przenoszenie zmiennych po- Z jednej strony system ten zaprojektowany został między projektowanymi urządzeniami – wszystko w ra- w oparciu o nowoczesne i wydajne dostępne obecnie mach jednej bazy danych projektowych. Dzięki temu układy mikroprocesorowe, z drugiej strony do projekto- można uniknąć wielu błędów projektowych oraz skrócić wania aplikacji dla tego sterownika zostało użyte nowe czas wykonywania aplikacji. niezwykle wydajne i przyjazne użytkownikowi narzę- Podobnie jak w całej rodzinie SIMATIC S7-200, rów- dzie programowe, jakim jest Step7 Basic. W ofercie fir- nież w przypadku sterownika SIMATIC S7-1200 dostęp- my Siemens dostępne są też zestawy startowe składają- ne jest bogate spektrum jednostek centralnych CPU, ce się ze sterownika SIMATIC S71200 CPU 1212C wraz które mogą być dobierane ze względu na typ napięcia z oprogramowaniem Step7 Basic w atrakcyjnej cenie. zasilającego (AC lub DC) lub też ze względu na typ zin- Zestawy dostępne są u dystrybutorów. Lista dystrybuto- tegrowanych wyjść w sterowniku (wyjścia przekaźni- rów dostępna jest na stronie www.siemens.pl/simatic. kowe lub tranzystorowe). Z punktu widzenia wydajności i możliwości rozszerzeń dostępne są trzy jednostki centralne CPU, każda w trzech odmianach wyposażenia sprzętowego. Różnią się one miedzy sobą pojemnością pamięci, ilością zintegrowanych wejść-wyjść, ilością możliwych do podłączenia modułów rozszerzeń. W odróżnieniu od rodziny SIMATIC S7-200 nowe SIMATIC S7-1200 mają zintegrowaną dynamiczną pamięć, która jest automatycznie dzielona na pamięć programu i pa16 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Siemens Sp. z o.o. Sektor Industry IA AS Michał Bereza ul. Żupnicza 11 03–821 Warszawa [email protected] TEMAT WIODĄCY Regulacja PID – o tym trzeba pamiętać Więcej światła na regulację Zdarzają się sytuacje, kiedy projektant analizujący sposoby realizacji algorytmu PID przez różne regulatory, czuje się zagubiony i niepewny wyników swojej pracy. Vance Van Doren J eśli wrócimy myślami do czasów szkolnych, przypomnimy sobie, jak uczono nas, że algorytm regulacyjny proporcjonalno-całkująco-różniczkujący (PID) jest kombinacją trzech działań. Każde z nich stanowi specyficzną odpowiedź na błąd pojawiający się w prowadzeniu procesu technologicznego. Ilustruje to schemat „Teoretyczny algorytm PID”. Działanie regulatora polega na obliczeniu całki z wielkości błędu (różnicy między wartością mierzoną a wartością zadaną regulowanego parametru procesu), w tym samym czasie obliczeniu różniczki ze zmiany wartości błędu, a następnie dodaniu wyników obu tych działań do wartości błędu pomnożonego przez współczynnik proporcjonalności. W ten sposób generowany jest sygnał wymuszający powrót regulowanej wielkości do jej wartości zadanej. Sygnał jest wysyłany przez regulator do urządzeń wykonawczych niejako w kontrze do błędu. Operator, który zna proces i jego cechy, bierze pod uwagę pożądany przebieg procesu i dobiera odpowiednie parametry dla każdej z akcji regulatora: proporcjonalnej (P), całkującej (I) oraz różniczkującej (D). Następnie nadaje właściwą rangę każdej z nich. Opierając się na takiej wiedzy przystąpiłem do napisania pierwszego podręcznika dla Control Engineering. Byłem pewien, że przemysłowe regulatory tak właśnie działają. Przekonałem się jednak, że stosowane w przemyśle regulatory wykorzystują nieco inny opis, niż ten teoretyczny. Obliczają one jednocześnie te trzy wartości (błędu, jego całki i różniczki), a następnie dodają je do siebie. Jednak dzieje się to za pomocą innego zestawu nastawialnych parametrów (przedstawionych też innymi symbolami) dla wymienionych funkcji regulatora. W praktyce operuje się bowiem terminami współczynnik wzmocnienia (oznaczany przez Kp) jako reprezentant pro18 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com porcjonalności, czasem zdwojenia (Ti) decydującym o szybkości akcji całkującej oraz czasem wyprzedzenia (Td), który decyduje o intensywności odpowiedzi z akcji różniczkowania. Przedstawia to kolejny rysunek pod nazwą „Standardowy algorytm PID”. Rezultat końcowy tego działania jest zgodny z algorytmem opisanym uprzednio i ukazanym na rysunku jako „Teoretyczny algorytm PID”. Nie została bowiem zmieniona istota rzeczy, lecz tylko sposób przedstawienia poszczególnych parametrów algorytmu regulacji PID oraz miara nastaw dla każdego z nich. Algorytm, nazwany tutaj teoretycznym, jest też czasem nazywany równoległym. Potencjalna przyczyna wątpliwości Na szczęście stosunkowo łatwo jest powiązać algorytm teoretyczny ze standardowym i znaleźć relacje między parametrami regulatora dla funkcji P, I oraz D a czynnikami Kp, Ti, i Td, określającymi wartości nastaw dla tych funkcji. Występują tutaj następujące zależności: P = Kp; I = Kp / Ti; D = Kp . Td; Akcja proporcjonalna jest tym samym, czym akcja wzmacniająca regulatora. W efekcie użytkownicy nieświadomi różnic między teoretycznym a praktycznym (standardowym) algorytmem PID mogliby odnieść wrażenie, że mamy do czynienia z synonimami również w przypadku akcji całkującej oraz różniczkującej. Takie błędne rozumienie powoduje jednak, że w praktyce strojenie regulatora stałoby się niemożliwe. Dla zobrazowania powyższej tezy wyobraźmy sobie następujący przykład. Student (operator procesu) zdecydował się na przyjęcie niżej wymienionych nastaw parametrów regulatora dla jego poszczególnych akcji: współczynnik wzmocnienia Kp = 3, dla całkowania czas Ti = 2, zaś dla różniczkowania Td = 1. Nastawiając TEMAT WIODĄCY takie wartości w standardowym przemysłowym regulatorze faktycznie regulator będzie reagował według wartości jak niżej: P = 3; I = 3 / 2 = 1,5; D=3·1=3 Oznacza to, że w stosunku do oczekiwań operatora akcja całkująca będzie o 25% słabsza (1,5 zamiast 2), natomiast różniczkowanie aż trzykrotnie wolniejsze. Z jakim regulatorem mamy do czynienia? Owo niedopasowanie nastaw parametrów regulatora jest problemem nie tylko dla niedoświadczonego studenta. Niektóre handlowe regulatory stosują matematycznie uszczegółowione algorytmy PID, obejmujące kolejną (już trzecią w tym materiale) formę strojenia parametrów regulatora (rysunek „Szeregowy algorytm PID”). W praktyce przemysłowej może się zatem tak zdarzyć, że dla identycznych w zasadzie obwodów automatycznej regulacji operator procesu, próbując wykonać strojenie dwóch regulatorów stosujących różne algorytmy (na przykład szere- gowy i standardowy), uzyska w ich funkcjonowaniu różne rezultaty końcowe. Co gorsza, algorytmy teoretyczny i standardowy są czasem opisywane jako algorytmy idealne (chociaż w rzeczywistości różnią się między sobą), przewidziano je dla regulatorów nazywanych „idealnymi”. W konsekwencji niektóre techniki strojenia opracowane dla idealnych regulatorów nie w każdym przypadku będą się sprawdzały. Zwróćmy też uwagę na fakt, że określenie „algorytm równoległy” dotyczy równoległego przetwarzania danych podczas realizacji trzech funkcji, które składają się na algorytm regulacji PID. Zatem może odnosić się nie tylko do algorytmu teoretycznego, ponieważ ma również miejsce w algorytmie standardowym. Jednakże, jak na ironię, dla algorytmu standardowego prawie nikt nie używa zamiennie obu tych określeń. Terminologia strojenia Parametry strojenia regulatora są różnie nazywane, zależnie od tego, kto je opisuje. Kiedy po raz pierwszy zastosowano regulator z akcją różniczkującą, tę funkcję nazwano „wyprzedzeniem”, bo wyprzedzała ona w czasie akcję proporcjonalną Teoretyczny algorytm PID Zakłócenia P Wartość zadana Błąd (uchyb) I + -- D ∫ + + + Regulowany proces + + d dt Regulator Wartość mierzona Źródło: Control Engineering W teoretycznym algorytmie PID sygnał korekcyjny wygenerowany przez regulator i skierowany do elementu wykonawczego (sygnał wyjściowy z regulatora) jest sumą: a) wartości uchybu mnożoną przez wartość wzmocnienia, b) narastającej akcji całkującej (wartość uchybu razy czas) oraz c) krótkotrwałego impulsu wyprzedzającego, będącego pochodną uchybu, a zatem proporcjonalnego do szybkości jego narastania. Wartości nastaw parametrów regulatora (Kp, Ti, Td) odzwierciedlają względny udział określonej funkcji w tak wytworzonym przez regulator sygnale wymuszającym. Ten sposób generowania sygnału wyjściowego ma charakter nieinterakcyjny, co oznacza, że zmiana nastawienia dowolnego parametru regulatora nie wpływa na jego pozostałe parametry. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 19 TEMAT WIODĄCY tej funkcji nastawienie dłuższego czasu oznacza spowolnienie akcji całkującej. Alternatywnym sposobem traktowania parametru całkowania jest użycie określenia „tempo zerowania” lub też „częstotliwość całkowania”. Oba są odwrotnością czasu zdwojenia. Im ten parametr jest większy (czas zdwojenia krótszy), tym szybciej przebiega akcja całkująca (i na odwrót). Podobnie jest w przypadku parametru dla akcji proporcjonalnej regulatora PID. Ta funkcja także bywa opisywana współczynnikiem wzmocnienia. Ujmując rzecz precyzyjnie: wartość liczbowa proporcjonalności jest wynikiem dzielenia 100% przez wartość współczynnika wzmocnienia. Nastawienie proporcjonalności na np. 20% oznacza, że zmiana uchybu o 20% spowoduje zmianę sygnału wyjściowego do 100%. Dla tego przypadku współczynnik wzmocnienia będzie wynosił 5. Pomimo zróżnicowania występującego w terminologii nastawienie większej wartości tego parametru (wzmocnienia czy proporcjonalności) skutkuje słabszym efektem w sygnale wyjściowym regulatora i odwrotnie. i wspomagała ją, przyspieszając usuwanie uchybu. Tym samym szybko i skutecznie „przeciwdziałała” błędom w prowadzeniu procesu. Pierwsi operatorzy powiększali lub zmniejszali to przeciwdziałające (różniczkujące) działanie przez wydłużanie lub skracanie czasu jego oddziaływania. Współcześni dostawcy regulatorów PID określają ten parametr jako przyspieszenie akcji korygującej. Funkcja całkująca regulatora była uprzednio nazywana automatycznym zerowaniem. Wynikało to z faktu, że funkcja ta pozwalała na doprowadzenie do zerowej wartości uchybu regulacji. Wcześniejsze regulatory wyposażone wyłącznie w funkcje proporcjonalną powodowały wyraźną różnicę wskazań, widoczną prawie przez cały czas na wskaźniku wartości mierzonej i zadanej. Szczególnie wyraźne było to przy obiektach o dużej bezwładności (znacznym opóźnieniu). Prowadzenie procesu w takich przypadkach to oscylacja wokół wartości zadanej i trwałego występowania uchybu o cyklicznie zmieniających się wartościach (raz dodatnich, potem ujemnych). Pewna grupa użytkowników wypełniając specyfikacje zamówieniowe podaje nazwę parametru funkcji całkowania jako „czas uspokojenia”. Najpowszechniejszy jest jednak termin „czas zdwojenia” (czas, w którym sygnał wyjściowy osiągnie wartość dwukrotnie większą od wartości, jaka wynika ze wzmocnienia). Przy Szereg różnic w opisach Aby było ciekawiej, w ciągu lat, gdy ulepszano regulatory PID, powstało wiele nowych terminów. Jednak wszystkie te „ulepszenia” nie mają większego znaczenia w praktycznym funkcjonowaniu regulatorów PID. Większość z nich ma Standardowy algorytm PID Zakłócenia Wartość zadana 1 Błąd (uchyb) 1 Kp + -- Ti Td ∫ + + + Regulowany proces + + d dt Regulator Wartość mierzona Źródło: Control Engineering Standardowy (ujęty w normie ISA) algorytm PID pozwala jednak operatorowi na jednoczesną zmianę wszystkich trzech parametrów pracy regulatora poprzez zmianę samego tylko wzmocnienia. Uzyskujemy zatem zależny, idealny algorytm PID. Nazywa się go czasem „akademickim”, chociaż sami naukowcy rzadko go stosują. 20 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com TEMAT WIODĄCY charakter głównie marketingowy. Z drugiej strony nie zawsze jest oczywiste, z którą opcją mamy do czynienia w już użytkowanym regulatorze. Rozpatrzmy np. zastosowanie filtrów. W praktyce często aktualna wartość mierzona regulowanego parametru poddana jest filtrowaniu przed wykorzystaniem jej do obliczeń. A to w celu usunięcia z niej zakłóceń o charakterze szumu, by uwolnić regulator od niepotrzebnych działań korygowania tego rodzaju zakłóceń. Takie filtrowanie jest bardzo korzystne ze względu na fakt, że akcja różniczkowa jest szczególnie wrażliwa na zakłócenia szumem pomiarowym. Jednakże z drugiej strony odfiltrowanie szumów z sygnału wartości mierzonej spowalnia funkcjonowanie regulatora. Nieświadomy tego faktu operator może próbować dokonywać zmian w nastawach, aby przyspieszyć działanie regulatora. Rezultat będzie znikomy, ponieważ działanie algorytmu PID oraz funkcja filtrowania działają przeciwko sobie. Kolejne zagadnienie, sprawiające trudność podczas strojenia regulatora, to strefa nieczułości. Zmniejsza ona wahania w sygnale wyjściowym regulatora. Dopóki sygnał o wystąpieniu błędu nie przekroczy wartości progowej dla strefy nieczułości, regulator nie wykona żadnego działania. W ten sposób zapobiega się nieustannemu poruszaniu się siłownika urządzenia wykonawczego w takt nawet niewielkich wartości odchyłek albo nieodfiltrowanych szumów. Z kolei duża strefa nieczułości może zmylić operatora, sprawiając wrażenie, że regulator przestał działać. Mając dzisiaj do czynienia z tak szeroką gamą odmian regulatorów z algorytmem PID oraz opisanymi tutaj problemami, należy szczególnie ostrożnie podchodzić do zamierzonego przestrojenia regulatora, który funkcjonuje na naszym obiekcie. Vance VanDoren Artykuł pod redakcją inż. Józefa Czarnula TEMAT Z OKŁADKI Różne oblicza Ethernetu przemysłowego Sieciowy Światowid Protokoły sieci przemysłowych standardu Ethernet mogą występować w postaci standardowej, czyli bez modyfikacji lub zmodyfikowanej – w celu zwiększenia ich niezawodności w szczególnie wymagających aplikacjach. Dlatego propagatorzy sieci ethernetowych wskazują na różne perspektywy ich rozwoju: zależnie od oczekiwań użytkowników i rodzaju aplikacji. Mark T. Hoske S tandard Ethernet coraz częściej charakteryzuje się specjalnie wzmocnionymi urządzeniami sieciowymi i bardziej niezawodnym oprogramowaniem, dostosowanym do użycia w tzw. aplikacjach krytycznych. Ulepszenia dotyczą przede wszystkim kwestii bezpieczeństwa danych, ale także fizycznej warstwy sieci. Spotykamy się ze specjalnie wzmocnionymi konstrukcyjnie złączami, kablami i przełącznikami. W oprogramowaniu obsługującym standard Ethernetu przemysłowego pojawiają się dodatkowe narzędzia w warstwie aplikacyjnej. Takie funkcjonalności, jak priorytety czy szeregowanie zadań, zwiększają bezpieczeństwo i pewność wymiany danych. Ogłoszony w roku 1983 standard Ethernet (IEEE 802.3 – pierwotnie tylko do zastosowań biurowych) kontynuuje, zwłaszcza w ostatnich latach, ekspansję w branży przemysłowej. W latach 2006-2008 w zasadzie wszystkie bazujące na tym standardzie protokoły wykazały ciągły wzrost zastosowań (patrz: wykres 1.). A to oznacza, że standard Ethernet staje się powoli standardem sieci lokalnej LAN. Choć początkowo był bazą prostych i – co warto podkreślić – często zawodnych sieci wymiany danych, obecnie zapewnia niezawodną, szybką i tanią komunika22 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com cję z transmisją na poziomie 10/100/1 000 Mb/s, a w perspektywie 10 Gb/s. – Jednym z powodów tak szerokiej ekspansji standardu Ethernet w aplikacjach biurowych i przemysłowych jest nie do końca trafne przekonanie użytkowników, że Ethernet oznacza w każdym przypadku ten sam rodzaj sieci komunikacyjnej, która niejako łączy w sobie różne standardy sieciowe – zauważa Jeremy Bryant z Siemens Energy & Automation. – Dla niektórych osób w pojęciu tym zawierają się również niektóre elementy sprzętowe, jak np. switche. To jednak nieprawda. Nie ma standardu sieciowego obejmującego sobą wszystkie elementy sieci, jak: protokół, sprzęt, aplikacje programowe itd. Definicja hasła „Ethernet” obejmuje sobą system kablowy, przeznaczony do transmisji danych pomiędzy połączonymi w sieci urządzeniami. Jak podkreśla Jeremy Bryant, w protokole ISO/OSI standard Ethernet to tylko dwie najniższe warstwy 1. i 2., podobnie jak w popularnym w przemyśle standardzie komunikacji szeregowej RS-485. O ich przydatności komunikacyjnej decydują warstwy położone wyżej, bez których Ethernet to tylko „piękna niemowa”. Obecnie na rynku dostępnych jest już kilka systemów komunikacji przemysłowej, które bazują na standardzie Ethernet. Do wspierania większości protokołów przemysłowych i realizowania zadań w czasie rzeczywistym wy- TEMAT Z OKŁADKI Wykorzystanie standardu Ethernet w aplikacjach przemysłowych maj 2008 - grudzień 2006 95% TCP/IP (tradycyjny) 73% 88% EtherNet/IP 73% 81% Modbus TCP 48,5% 79% UDP (tradycyjny) 23,6% 43% Fieldbus Foundation szybki Internet HSE EtherCAT SERCOS III 20% 41% 10,6% 11,4% 20% CC-Link IE (Ethernet gigabitowy – nowość od grudnia 2006) Ethernet w przemyśle znacznie wzrosło. Wykres obrazuje odsetek respondentów deklarujących korzystanie z tego 36% Profibus Profinet Ethernet Powerlink W ciągu ostatnich dwóch lat zastosowanie standardu 38% standardu (na podstawie ankiety przeprowadzonej na terenie USA w maju 2008 roku), w porównaniu 31% do danych sprzed dwóch lat. Udział sieci przewodowych w rynku ogólnoświatowym w 2007 roku wyniósł nieco 27% 8% ponad 1,8 miliarda USD (1,2 miliarda – standard Ethernet). Do 2012 roku planowany jest coroczny wzrost tego segmentu rynku o około 24%. Źródło: Control Engineering, maj 2008, grudzień 2006 magają zwykle dedykowanego oprogramowania do obsługi warstwy 3. i wyższych w modelu ISO/OSI oraz niewielkich modyfikacji sprzętowych w zakresie dostępu do medium komunikacyjnego. Odpowiednie aplikacje są przesyłane do platform sprzętowych, które bazują na procesorach DSP lub programowalnych układach logicznych FPGA, które umożliwiają dobór platformy procesorowej, ustawienie wymaganych opcji i umożliwiają bardziej elastyczne dostosowanie protokołu komunikacyjnego do konkretnych aplikacji. „Niestandardowy” standard Podstawowy protokół standardu Ethernet nie jest w stanie spełnić wymogów aplikacji automatyki przemysłowej. Dlatego też wszystkie protokoły tzw. Ethernetu przemysłowego (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT itd.) stanowią swego rodzaju rozwinięcie klasycznego standardu IEEE 802.3. Innymi słowy: bazują na standardzie IEEE 802.3. Nie można jednak nazywać Źródło: Control Engineering ich standardami komunikacyjnymi, ponieważ formalnie nie utworzono jeszcze takiej grupy standardów. – Oprogramowanie obsługujące urządzenia sieciowe dla wymagających aplikacji przemysłowych musi przede wszystkim wspierać obsługę danych w czasie rzeczywistym, działać niezawodnie i przewidywalnie – podkreśla Lee House, wiceprezes GarrettCom. Zapewnienie ciągłej aktualizacji danych i niezawodnego funkcjonowania systemu komunikacji wymaga stosowania protokołów redundantnych, odpornych na błędy powstające w oprogramowaniu i spełniających bardzo wysokie wymagania testowe. Warto również pamiętać, że komercyjny sprzęt sieciowy dedykowany jest dla popularnych aplikacji sieci biurowych itp. Z kolei urządzenia sieciowe do zastosowań przemysłowych muszą pozwalać również na obsługę aplikacji krytycznych oraz starszych protokołów komunikacyjnych, wciąż poprawnie funkcjonujących w niektórych aplikacjach. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 23 TEMAT Z OKŁADKI 3 kategorie protokołów Ethernet 1 najlepsze czas rzeczywisty działanie 2 najlepsze 3 czas rzeczywisty działanie najlepsze działanie TCP/UDP TCP/UDP TCP/UDP IP IP IP szeregowanie zadań priorytety warstwa dostępu do medium czas rzeczywisty warstwa dostępu do medium warstwa dostępu do medium 1 – Wykorzystanie standardu Ethernet w postaci zdefiniowanej w dokumencie IEEE 802.3 z protokołem TCP/IP. Tego typu sieci doskonale sprawdzają się w aplikacjach biurowych i zarządzania. W tej kategorii aplikacje biurowe mogą być zastąpione aplikacjami przemysłowymi tylko bezpośrednio w warstwie aplikacyjnej protokołu komunikacji. 2 – Wykorzystanie standardu Ethernet zdefiniowanego w IEEE 802.3 wraz z narzędziami priorytetów pakietów danych zdefiniowanych w IEEE 802.1Q oraz protokołem TCP/IP i dedykowanymi protokołami systemów automatyki, zadanymi w warstwach 3. i 4. modelu ISO/OSI. 3 – Wykorzystanie zoptymalizowanego modelu standardu komunikacji Ethernet wraz z protokołem TCP/IP i dedykowanymi protokołami systemów automatyki zadanymi w warstwach 3. i 4. modelu ISO/OSI. Budowa systemów sieciowych tej kategorii jest konieczna do obsłużenia aplikacji z determinizmem czasowym i rygorystycznymi wymogami w zakresie pracy w czasie rzeczywistym (np. sterowanie wieloosiowymi, synchronizowanymi zespołami napędowymi), zwykle ze specjalnymi switchami. Protokół Profinet spełnia wymogi kategorii 2. i 3. Źródło: Control Engineering, Profinet International – Z tych też względów nie jest możliwe opracowanie jednego, uniwersalnego protokołu sieci przemysłowych, który bazuje na standardzie Ethernet – wyjaśnia Irene Bearly z National Instruments. Użytkownicy systemów sieciowych muszą każdorazowo pójść na pewien kompromis pomiędzy interoperacyjnością systemu, determinizmem czasowym i szybkością transmisji. Protokoły Ethernetu przemysłowego można podzielić na trzy kategorie: 24 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com • bez zachowania czasu rzeczywistego – protokoły zapewniające największą otwartość komunikacyjną i możliwość połączenia z sieciami komercyjnymi, jednakże przy dłuższych czasach odpowiedzi systemu sterowania; • czasu rzeczywistego – wykorzystuje się w nich specjalne moduły optymalizujące strukturę i konfigurację ścieżek komunikacyjnych w sieci, w celu minimalizacji czasów cykli wymiany danych oraz funkcje priorytetów przesyłanych pakietów danych (np. IEEE 802.1D/Q – QoS) itp., przykładem mogą być protokoły EtherNet/IP i Profinet RT; • tzw. „ścisłego” czasu rzeczywistego (hard real-time) – wykorzystuje się w nich dedykowany sprzęt sieciowy w samych urządzeniach oraz modułach switchy sieciowych lub całkowicie eliminuje się takie przełączniki, stosując tzw. połączenia łańcuchowe (daisy chain); sieci takie przeznaczone są do obsługi bardzo szybkich aplikacji napędowych, a ich przykładem mogą być protokoły EtherCAT i Profinet IRT. Dla każdej z kategorii pokazano schematyczny rozkład warstw stosu protokołu na rysunku 1. – Wspomniane osiągnięcia technologiczne w protokołach Ethernetu przemysłowego wskazują na olbrzymi postęp w tej dziedzinie komunikacji w stosunku do czasów sprzed kilku lat, kiedy to detekcja kolizji komunikatów oraz brak determinizmu czasowego praktycznie eliminowały standard Ethernet z zastosowań przemysłowych – stwierdza Mike Hannah z firmy Rockwell Automation. Rozmówca Control Engineering podkreśla, że usprawnienia technologiczne protokołów, takie jak: zwiększenie przepustowości, mechanizmy priorytetów pakietów danych i wprowadzenie dedykowanych switchy dla aplikacji przemysłowych, uczyniły standard Ethernet rozwiązaniem realnym do zastosowania w przemyśle, a nawet stworzenia jednolitej sieci wymiany danych w całych przedsiębiorstwach. – Aplikacje przemysłowe nakładają szczególne obostrzenia w zakresie zapewnienia determinizmu czasowego komunikacji danych, tak aby docierały one do odbiorcy w określonym czasie – zwraca uwagę Chuck Lukasik, reprezentujący Stowarzyszenie Partnerów CC-Link. – Bez zachowania determinizmu praktycznie niemożliwe jest zachowanie wysokiej jakości produkcji. Inżynierowie automatycy i kontroli jakości bazują w swych działaniach na tych mechanizmach. Polegają całkowicie na sieci komunikacyjnej, która powinna zagwarantować im precyzyjną i szybką wymianę danych w ich systemach sterowania maszynami oraz pomiędzy ich systemem a systemem nadrzędnym wymiany danych w przedsiębiorstwie. Chuck Lukasik dodaje, że pomimo podejmowania licznych prób adaptacji klasycznego, komercyjnego protokołu Ethernet do obsługi aplikacji przemysłowych jego niedeterministyczna natura i możliwe do stosowania niezabezpieczone media transmisyjne nie zapewniają odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa i niezawodności wymiany danych, niezbędnych we współczesnych systemach automatyki przemysłowej. Klasyczny, niemodyfikowany Ethernet dopuszcza możliwość powstania kolizji pakietów danych w sieci, ich wykrycia i na tej podstawie podejmowania prób ponownej transmisji danych. W związku z tym nie jest możliwe zagwarantowanie determinizmu transmisji bez stosowania specjalnych switchy, które komplikują strukturę sieci wymiany danych. Dla zapewnienia szybkiej wymiany danych w czasie rzeczywistym opracowano m.in. protokół CC-Link IE Gigabit Ethernet. Zoptymalizowany został pod kątem determinizmu komunikacji bez konieczności włączania dodatkowych switchy, ale z zarządzaniem warstwą fizyczną sieci. Dla zapewnienia ciągłej komunikacji danych w środowisku przemysłowym jako medium transmisyjne powinno się stosować przewody światłowodowe. Determinizm TEMAT Z OKŁADKI Warstwy protokołu dla Ethernetu przemysłowego: model protokołu CC-Link IE Warstwa użytkownika aplikacji Warstwa aplikacji Dostęp do obiektów podstawowych Pamięć podstawowa zorientowana sieciowo Transmisja przejściowa Transmisja cykliczna Warstwa transportu Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych CC-Link IE Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa fizyczna zgodna ze standardem IEEE 802.3z Protokół CC-Link IE Ethernetu gigabitowego zapewnia wymianę danych z zachowaniem rygorystycznych wymogów determinizmu czasowego, bez potrzeby stosowania specjalizowanych switchy. Źródło: Control Engineering, CC-Link czasowy komunikacji w protokole CC-Link IE zagwarantowano poprzez technikę komunikacji z przekazywaniem znacznika (tzw. żetonu). Dla typowej sieci składającej się z 32 węzłów sieciowych (sterowniki, mikrokontrolery, interfejsy HMI itp.), z których każdy transmituje pakiet 4 kilobitów danych, a więc w sumie jednocześnie 128 kilobitów, zajmuje to niecałe 60 mikrosekund. Wszystkie węzły połączone są włóknami światłowodowymi tworzącymi zamkniętą pętlę, znacznie rzadziej w topologii gwiazdy. W jednej sieci może być połączonych w ten sposób do 120 węzłów. Rozkład warstw stosu protokołu CC-Link IE przedstawiono na rysunku 2. Profinet: czynniki sprzyjające osiągom O ile niejednokrotnie o doborze odpowiedniego sprzętu sieciowego decydują czynniki środowiskowe, o tyle w kwestii osiągów i parametrów technicznych samej sieci komunikacyjnej często decydują pewne kwestie i priorytety związane z osiągami danej technologii wymiany danych. Popularny w automatyce przemysłowej protokół Profinet bazuje na czterech czynnikach technologicznych: TCP/IP, czasie rzeczywistym, rezerwacji pasma i szeregowaniu zadań. Są one obecnie nieodłącznym elementem specyfikacji technicznej protokołu Profinet we Budowa ramki Ethernetowej Przebieg transmisji: od lewej do prawej, bity szeregowo zasięg kontroli poprawności ramki PRE 7 SFT 1 DA 6 SA typ i długość danej 6 2 Dane Dane FCS 46-1500 PRE – preambuła, SFD – początek ramki, DA – adres docelowy, SA – adres nadawcy, FCS – kontrola poprawności ramki (bity kontrolne). Informacje bitowe w ramce standardu Ethernet przekazywane są według zaprezentowanego schematu. Źródło: Control Engineering, ODVA 26 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com 4 wszystkich jego odmianach. Stanowią o jego wysokiej wydajności, szybkości i osiągach parametrycznych. Protokół TCP/IP stosowany jest w konfiguracji i diagnostyce komunikacji. W celu eliminacji opóźnień i zachwiań transmisji danych, charakterystycznych dla protokołów TCP/IP i UDP/IP, zdecydowano się na całkowite pominięcie w protokole Profinet warstw 3. i 4. Skupiono uwagę na funkcjonalnościach warstw 1., 2. i 7. Dzięki temu uzyskano czasy reakcji układów We/ Wy na poziomie poniżej pojedynczych milisekund. Jeżeli czasy takie okazują się niewystarczające dla poprawnego działania aplikacji (np. precyzyjne sterowanie napędami), stosuje się wówczas dodatkowo wspomniane już rezerwowanie pasma transmisyjnego oraz szeregowanie zadań. EtherNet/IP: bez modyfikacji Międzynarodowa organizacja użytkowników standardów sieci przemysłowych ODVA zaproponowała podejście do zastosowań standardu Ethernet w przemyśle wprost, bez jego większych modyfikacji. Istniejący na rynku standard EtherNet/IP to klasyczny przykład adaptacji protokołu CIP (Common Industrial Protocol) do technologii TCP/ IP w połączeniu ze standardem IEEE 802.3 i klasyczną infrastrukturą sieciową Ethernetu. – Elastyczność w tworzeniu klasycznych sieci Ethernet pozwala użytkownikowi końcowemu na wykorzystanie pełni możliwości funkcjonalnych współczesnych sieci Ethernet i Internet, na przykład zastosowania komunikacji z urządzeniami sieciowymi poprzez strony WWW – mówi Katherine Voss, dyrektor wykonawczy przy organizacji ODVA. – Dzięki całkowitemu oparciu systemu komunikacji na rozwiązaniach Ethernetowych użytkownik otrzymuje system sieciowy otwarty na wszelkie nowinki technologiczne, tworzone zarówno w świecie zastosowań komercyjnych standardu Ethernet, jak też jego przemysłowej odmiany. W opinii Katherine Voss przy budowaniu urządzeń sieciowych dla takiego systemu nie jest konieczny ani specjalistyczny sprzęt, ani oprogramowanie. Dzięki temu w ramach modułów sprzętowych mogą dobrze współistnieć również inne protokoły komunikacyjne, jak chociażby Modbus TCP. Wszelkie próby tworzenia firmowych, niestandardowych systemów sieciowych wymagają specjalizowanego sprzętu i/lub oprogramowania do ich poprawnego funkcjonowania i możliwości ewentualnej współpracy z modułami innych standardowych systemów sieciowych. Standard EtherNet/IP pozwala na integrację sieci sterowania z klasycznymi sieciami Ethernet, stosowanymi powszechnie w zakładowych systemach MES czy: ERP, kontroli jakości, diagnostyki, analiz itp. – W ten sposób oszczędza pieniądze użytkownika i pozwala mu na swobodne, pełne korzystanie z dobrodziejstw rozwiązań sieciowych – konkluduje przedstawicielka ODVA. Zarówno dla użytkowników końcowych, jak też projektantów budujących urządzenia sieciowe, organizacja ODVA udostępnia wyniki badań i testów, które wskazują, jakie typy klasycznych sieci Ethernet mogą być stosowane w warunkach przemysłowych tak, aby tworzona w oparciu o nie sieć działała niezawodnie i funkcjonalnie. Mark T. Hoske Artykuł pod redakcją dra inż. Andrzeja Ożadowicza z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie FOCUS Polski rynek napędów Napędy na rozpędzie Największą popularnością cieszą się napędy o mocach od 1 do 5 kW, a przy ich wyborze użytkownicy sugerują się trwałością i niezawodnością urządzenia oraz jego ceną – wynika z ankiety przeprowadzonej przez Control Engineering Polska. Najczęściej stosowanymi silnikami są asynchroniczne. Widocznym trendem w tym segmencie rynku jest ciągły rozwój serwonapędów. mgr inż. Izabela Żylińska W iększość użytkowników napędów elektrycznych informuje, że w 2009 roku planuje kupno lub rozbudowę układów napędowych. Zdaniem blisko połowy producentów i dystrybutorów w tym roku możemy spodziewać się wzrostu sprzedaży w tym segmencie rynku w porównaniu z rokiem ubiegłym. Wszyscy dostawcy, którzy są tego zdania, sądzą, że wzrost będzie dwucyfrowy. Podobna liczba ankietowanych sądzi, że w najbliższych miesiącach będziemy mieli do czynienia ze stagnacją, zaś około 6% producentów i dystrybutorów prognozuje spadek sprzedaży. Dostawcy starają się zwiększyć zainteresowanie swoimi produktami między innymi poprzez Wykres 1. Typy silników stosowane w aplikacjach napędowych 87% Asynchroniczne 59% 29% 44% Synchroniczne 29% 25% Bezszczotkowe Inne Dostawcy 47% Krokowe Liniowe Użytkownicy 35% 15% 6% 4% 12% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 28 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com wprowadzanie innowacji technologicznych. W ostatnich kilkunastu miesiącach podwyższona została funkcjonalność niektórych napędów, na przykład poprzez zwiększenie liczby We/Wy. Dodatkowo w części przypadków rozbudowano oprogramowanie konfigurujące w kierunku specjalizacji aplikacyjnych. Nowością są również silniki o dużej mocy o zmniejszonych gabarytach. Coraz więcej silników ma możliwość pracy w sieci (CAN, Ethernet EtherCAT). Na uwagę zasługuje także zwiększenie elastyczności w zastosowaniach połączeń sieciowych. Piotr Augustynek, starszy specjalista ds. automatyki z Wobitu dodaje, że nastąpiło zintegrowanie napędów ze sterownikami. Według niego postawiono również na modularność rozwiązań (przekładnie, sterowniki, enkodery, hamulce, akcesoria). Podobne zdanie ma Tomasz Haliniak, szef zespołu handlowego z Eldara. Podkreśla on, że w ostatnich miesiącach wprowadził możliwość zamówienia silnika z różnymi rozdzielczościami enkoderów. Do oferty Eldara trafiły również silniki krokowe pracujące w otwartej pętli z możliwością zapisania w pamięci sterownika tabeli pozycji. – W przypadku urządzeń z enkoderem poszerzono zakres dostępnych momentów trzymających do 12 nm – mówi Tomasz Haliniak. – Dodatkowo falowniki Sinus PENTA wyposażono w interfejs Profibus. Poszerzony również został zakres mocy 3-fazowych falowników SinusM do 22 kW. Z kolei firma Sew-Eurodrive postawiła na rozwiązania energooszczędne dla systemów transportu wewnętrznego (Movigear) oraz bezstykowy system przesyłu energii elektrycznej (Moyitrans). W zasadzie niemal każdy liczący się dostawca systematycznie rozwija ofertę napędów elektrycznych. To powinno dobrze wpłynąć na popyt. POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Pozytywny kierunek rozwoju Ankietowani przez Control Engineering Polska dostawcy określili również, w jakim kierunku zmierzają technologie w segmencie napędów. Z uzyskanych przez nas opinii wynika, że w najbliższych latach użytkownicy mogą spodziewać się zwiększenia roli silników synchronicznych. Wyparte mają być elementy mechaniczne do zmiany ruchu obrotowego na liniowy. Piotr Augustynek z Wobitu twierdzi, że technologie w segmencie napędów zmierzają głównie w kierunku serwonapędów i silników bezszczotkowych, zintegrowanych ze sterownikami umożliwiającymi współpracę w sieciach. Według rozmówcy Control Engineering Polska bardzo ważna jest modularność dostarczanych napędów i duże możliwości oferowanych interfejsów. Rozpatrując trendy w segmencie napędów dostawcy mówią także o perspektywie obniżania kosztów produkcji i wdrażania. – W przemyśle widoczna jest tendencja polegająca na ciągłym poszukiwaniu oszczędności – podkreśla Tomasz Haliniak z Eldaru. – Coraz chętniej stosowane są napędy z możliwością sterowania w sieci, które ograniczają koszty instalacji. Kolejnym dobrym przykładem redukcji kosztów są silniki krokowe z zabudowanym enkoderem. Dzięki wyrafinowanym algorytmom sterowania w wielu aplikacjach mogą z powodzeniem zastąpić stosowane do tej pory serwonapędy – popularne na rynku napędy eziserwo (ezi-servo). Wykres 2. Typy aplikacji, w których stosowane są napędy elektryczne 66% Przeniesienie napędu 76% Dostawcy 62% Taśmociągi 71% 60% Wentylacja 47% 36% Windy, podnośniki itp. 47% 36% Transport (wózki, transportery) Walcowanie Użytkownicy 41% 10% Odpylanie Inne 18% 38% 18% 25% 59% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Z kolei Romuald Lis, kierownik branży z Bosch Rexroth nie spodziewa się w najbliższych latach istotnych nowinek w segmencie napędów. Uważa, że producenci skoncentrują się raczej na obniżaniu kosztów produkcji. To pozwoli im na zmniejszenie cen oferowanych urządzeń. Spada znaczenie marki Tomasz Kochanowski, Product Manager, ASTOR Przemienniki częstotliwości jako urządzenia płynnej regulacji silników elektrycznych stały się nieodzownym elementem instalacji przemysłowych. Powszechne stosowanie przemienników częstotliwości spowodowane jest ich coraz niższą ceną, dużymi możliwościami sterowania oraz ciągłym rozwojem urządzeń, podyktowanym olbrzymią konkurencją na tym rynku. Podstawowe parametry falowników różnych producentów są do siebie zbliżone. Pomimo tego każdy dostawca stara się podkreślić wyjątkowość swojej oferty. Uważam, że w obecnej sytuacji rynkowej wielu klientów będzie mocniej niż uprzednio zwracać uwagę na elementy wpływające na koszty wdrożenia i użytkowania, czyli na cenę urządzenia, wsparcie techniczne ze strony dostawcy, prostotę konfiguracji z poziomu komputera lub panelu LCD, sprawność i niezawodność urządzenia czy funkcje oszczędzania energii. Duże znaczenie będzie też miało dopasowanie funkcjonalne rozwiązania do danego typu aplikacji, na przykład specjalizowane serie do sterowania pompami czy obsługi wind. Mniej istotne dla nich z kolei stanie się sama marka producenta czy liczba zaawansowanych, często niewykorzystywanych funkcji. Oczywiście pozostanie też grupa wymagających odbiorców, która oczekiwać będzie implementowania nowych algorytmów sterowania, większych dokładności regulacji, obsługi coraz to nowszych protokołów komunikacyjnych, jak Ethercat czy Profinet. Dzięki nim i dużej konkurencyjności tego rynku niewątpliwie będziemy mogli obserwować dalszy rozwój produktów. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 29 POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Wykres 3. Napędy o mocach cieszących się największym popytem 75% 1 kW – 5 kW 71% Dostawcy 28% 100 kW – 500 kW 53% 53% 500 W – 1 kW 53% 58% 5 kW – 10 kW 35% 53% 10 kW – 100 kW 24% 16% 20 W – 100 W 18% 10% 0,5 W – 20 W 100 W – 500 W Użytkownicy nież duży nacisk na miniaturyzację napędów. Ostatnio, według Tobiasza Witora, asystenta zarządu Lenze, coraz większego znaczenia nabiera funkcjonalność napędów oraz tak zwany rightsizing, czyli dobór napędów według konkretnych potrzeb użytkownika. 18% 25% 0% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 – Kryzys spowodował, że brakuje środków na rozwój nowych technologii na potrzeby produkcji seryjnej – mówi przedstawiciel Bosch Rexroth. Odmienne zdanie w tej kwestii ma Szymon Makowski, kierownik zespołu automatyków Automationstechnik. Twierdzi on, że potrzeba stałej kontroli i jakości procesu wymaga stosowania nowoczesnych i precyzyjnych narzędzi, jakimi są serwonapędy. Klienci jego firmy coraz częściej są skłonni do inwestowania w nowe urządzenia w zamian za podniesienie niezawodności i komfortu pracy. Do niedawna kładziono rów- Najczęściej stosowane Z uzyskanych przez nas danych wynika, że w aplikacjach napędowych najczęściej stosuje się silniki asynchroniczne. To norma co najmniej od trzech lat, a więc od czasu, kiedy prowadzimy badania tego segmentu rynku. W tym roku urządzenia te cieszą się popularnością u prawie 90% użytkowników. Potwierdza to około 60% dostawców. Zaraz po silnikach asynchronicznych użytkownicy wskazali na silniki krokowe i synchroniczne. Z kolei około jedna czwarta czytelników oddała głos na urządzenia bezszczotkowe, a 15% na liniowe. Według dostawców największym zainteresowaniem, zaraz po asynchronicznych, cieszą się – odpowiednio – silniki bezszczotkowe, synchroniczne i krokowe. W tej grupie tylko 6% ankietowanych wskazało na urządzenia liniowe (wykres 1.). Z ankiety Control Engineering Polska wynika, że silniki są najchętniej wykorzystywane do przenoszeniu napędu, a także w taśmociągach i na potrzeby wentylacji. Ponad jedna trzecia użytkowników stosuje te urządzenia w systemach związanych z odpylaniem, transportem oraz windami i podnośnikami. W ocenie dostawców sytuacja wygląda trochę inaczej. Ponad 40% z nich wskazało, że dostarczone napędy znalazły zastosowanie w aplikacjach dotyczących wind, podnośników oraz w transporcie, a prawie 20%, że w walcowaniu i odpylaniu (wykres 2.). Silniki wielozadaniowe Rafał Graczyk, product manager, Astat Głównymi odbiorcami silników prądu stałego na rynku polskim są producenci automatyki precyzyjnej oraz robotyki. Silniki szczotkowe i bezszczotkowe Portescap znajdują zastosowanie od prostych aplikacji, jak napędy modelarskie, a skończywszy na wyspecjalizowanych napędach w przemysłach: tekstylnym i malarskim. W ostatnim czasie obserwujemy także wzrost sprzedaży w takich segmentach rynku, jak: narzędzia medyczne, optyka, monitoring, zabezpieczenia i szeroko pojęty rynek produkujący urządzenia na użytek wojska i lotnictwa. Najnowszy napęd Portescap – 35GLT2R82 – znalazł ostatnio zastosowanie jako napęd robota wyspecjalizowanego w inspekcji trudno dostępnych miejsc. 30 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Szybkie, kompaktowe i precyzyjne – napędy elektryczne Festo Nowa generacja liniowych napędów elektrycznych EGC z prowadnicą toczną oferuje wysoką prędkość i dynamikę oraz dużą wytrzymałość i żywotność. Napędy EGC mogą współpracować ze wszystkimi rodzajami silników, są elementem mechatronicznego, modułowego systemu manipulacyjnego Festo. Napędy EGC ze śrubą pociągową lub paskiem zębatym charakteryzują się dużą siłą osiową i wysoką prędkością działania, co czyni z nich idealne narzędzie do stosowania w manipulatorach oraz urządzeniach kontrolnych i montażowych. Zastosowane w konstrukcji napędu szerokie i sztywne profile aluminiowe umożliwiają przenoszenie dużych obciążeń. Dzięki zastosowaniu szerokiego profilu prowadnica liniowa napędu EGC jest bliżej obciążenia, przez co zmniejsza się ramię działania obciążenia, a to umożliwia zwiększenie dopuszczalnych sił i momentów. To z kolei umożliwia konstruktorowi dobór napędu o mniejszych rozmiarach do tych samych obciążeń, co prowadzi do oszczędności miejsca i kosztów. W przypadku napędu z paskiem zębatym silnik może być zamontowany po obu stronach i na obu końcach napędu. Użytkownik może w każdej chwili zmienić położenie silnika, ponieważ nie jest ono predefiniowane. Małe średnice zębatki napędu oznaczają, że zazwyczaj nie jest konieczne stosowanie przekładni, co prowadzi do dalszej redukcji kosztów. Dzięki takim parametrom napędy EGC znajdują zastosowanie w zadaniach wymagających dużej mocy oraz efektywności kosztowej, jak na przykład w przemyśle elektronicznym, spożywczym oraz wszystkich gałęziach przemysłu opakowalniczego. Oprogramowanie „PositioningDrives” (dostępne do pobrania ze strony www.festo.pl, zakładka Serwis&Support/Pobieranie Plików/Software) służy do doboru napędów elektrycznych. Program wyznacza charakterystykę obciążeń dla danego napędu, podaje szczegółowe wyniki takie jak trajektorię ruchu, parametry systemu oraz tworzy listę części, na podstawie której użytkownik może łatwo wygenerować zamówienia oraz dokumentację techniczną. Napęd EGC-TB z paskiem zębatym: dowolne położenie silnika Parametry techniczne: napęd elektryczny EGC-BS/TB Wielkości: 50/70/80/120/185 Napęd: śruba pociągowa / pasek zębaty Prowadnica: toczna z zamkniętym obiegiem kulek Skok maks.: 3000 mm / 10 000 mm Prędkość maks.: 2m/s / 5m/s Dokładność pozycjonowania: ±0,02 mm / ±0,1 mm Maks. siła osiowa Fx: 3000 N Maks. momenty obciążenia: Mx 580 Nm, My 1,820 Nm, Mz 1,820 Nm Opcje: prowadnica bez napędu, wydłuzony wózek, dodatkowy wózek, zabezpieczona prowadnica, centralne smarowanie POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Wykres 4. Czy stosowane napędy mają regulację prędkości obrotowej? (wg użytkowników) Wykres 5. Odsetek napędów spośród wszystkich stosowanych w zakładzie (wg użytkowników) 4% 0-20% Nie Tak Wyposażone w falownik 18% 14% 41-60% 23% 21% 61-80% 81-100% Z regulacją prędkości 24% 21-40% 96% 25% 24% 21% 11% 9% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Nie mam zdania Pojęciem istotnym z punktu widzenia napędów elektrycznych jest ich moc. Ankietowani dostawcy informują, że największym popytem cieszą się napędy o mocach od 1 do 5 kW. Urządzenia te są bardzo chętnie stosowane w zakładach, podobnie jak silniki o mocach w przedziale od 5 do 100 kW oraz od 500 W do 1 kW. Użytkownicy najrzadziej wykorzystują napędy elektryczne o mocy ponad 500 kW. Dostawcy twierdzą natomiast, że silniki powyżej 100 kW w ogóle nie są brane pod uwagę w trakcie podejmowania decyzji zakupowych przez ich klientów (wykres 3.). 5% 6% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Regulacja prędkości wskazana Prawie wszyscy użytkownicy potwierdzili, że stosowane w ich zakładach napędy mają regulowaną prędkość obrotową (wykres 4.). Różnice występują natomiast pod względem odsetka tego typu silników w stosunku do całkowitej liczby używanych napędów. Tylko 11% respondentów posiada regulację prędkości obrotowej w ponad 80% napędów, a jedna czwarta ankietowanych w mniej niż 20% (wykres 5.). Kariera sceniczna Przemysław Macias, kierownik produktu, Sels Przeznaczenie falowników (przetwornice, przemienniki częstotliwości) kupowanych przez naszych klientów uwarunkowane jest przede wszystkim branżą, jaką nasi klienci reprezentują. Najczęściej wykorzystywane są w sektorze klimatyzacyjno – wentylacyjnym do sterowania pracą wentylatorów. Do równie częstych zastosowań należy także sterowanie np.: pompami, napędami do bram, przenośnikami taśmowymi. Do tego celu przeznaczone są falowniki typu ODE-2 oraz ODV (VTC). Stosowanie napędów trójfazowych sterowanych falownikiem umożliwia ekonomiczną pracę urządzeń i optymalną kontrolę nad przebiegiem procesów dzięki temu, że odpowiednio dostosowana lub regulowana prędkość obrotowa w efektywniejszy sposób wykorzystuje energię. Falowniki z naszej oferty stosowane są również w przemyśle dźwigowym, np. do sterowania pracą suwnic, dźwigów, gdzie wymagany jest duży moment siły. Oczywiście, firma otwarta jest na wszystkie branże i trafiają nam się tzw. rodzynki. Przykładem jest sterowanie pracą podnoszenia i opadania kurtyn w teatrach. Niektórzy klienci mają szczególne wymagania dotyczące stopnia ochrony IP falowników. Standardowy stopień ochrony falownika to IP20. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, firma SELS wraz ze spółką Invertek wprowadziły do swojej oferty falowniki o stopniu ochrony IP55, a ostatnio także IP66 / NEMA4X. Nasi klienci często stosują te urządzenia w przemyśle spożywczym, a także wszędzie tam, gdzie warunki środowiskowe są bardzo wymagające oraz w miejscach, gdzie nie ma możliwości umieszczenia tych urządzeń w szafach. 32 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Wykres 6. Do sterowania prędkością silników synchronicznych użytkownicy stosują najczęściej: Falownik innego producenta 70% Dedykowany falownik tego samego producenta zakupiony w zestawie z silnikiem 48% regulację Prosty generator częstotliwości, gdyż wymagana jest jedynie stała prędkość inne Wykres 7. Odsetek napędów z falownikami w sprzedaży ogółem (wg dostawców) 14% 5% 0-20% 47% 81-100% 29% 21-40% 61-80% 18% 6% 12% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Warto podkreślić, że polscy inżynierowie nie przywiązują się do jednego producenta sprzętu. Z naszych danych wynika, że mniej niż co drugi ankietowany stosuje falowniki dedykowane kupione od jednego dostawcy w zestawie z silnikiem. W większości przypadków do sterowania prędkością silników synchronicznych wykorzystywane są falowniki innego producenta. Najmniej osób używa prostego generatora częstotliwości, w przypadku którego wymagana jest jedynie stała prędkość silnika, bez potrzeby regulacji (wykres 6.). Napędy wyposażone w falowniki stanowią mniej niż 20% ogólnej sprzedaży tych urządzeń u największej liczby dostawców. Taki sam odsetek napędów ma u siebie w zakładzie również najliczniejsza grupa użytkowników (wykres 7.). Do zmiany prędkości obrotowej można stosować również przekładnie. Napędy z przekładniami używane są w 90% zakładów. Z ankiety przeprowadzonej przez Control Engineering Polska wśród użytkowników wynika również, że niecałe trzy czwarte z nich używa napędów z układami bezpiecznego rozruchu, tzw. softstartów. Dodatkowo 70% czytelników stosuje w swoich aplikacjach serwonapędy. Takie rozwiązania w przypadku połowy zakładów stanowią mniej niż 20% wszystkich posiadanych napędów (wykres 8.). Jeśli chodzi o dostawców, to większość z nich ma tego typu urządzenia w ofercie. Ich sprzedaż stanowi mniej niż 40% ogólnej sprzedaży napędów elektrycznych (wykres 9.). Napędy z zintegrowanym PLC Marek Sudolski, dyrektor biura automatyki, Apator Control Dla nas stosowanie napędów z zintegrowanymi sterownikami PLC nie stanowi już tematu teoretycznych analiz, lecz stało się faktem. Oczywiście poszczególni klienci mają indywidualne podejście do projektowania swoich urządzeń. Jednak użytkownicy, którzy już stosują wewnętrzne sterowniki PLC, jako zalety tego typu rozwiązań podają najczęściej: redukcję okablowania, zmniejszenie gabarytów całego rozwiązania, wzrost elastyczności zastosowania napędu, redukcję kosztów oraz wzrost niezawodności działania całego układu sterowania. Jednocześnie koszty wdrożenia tych rozwiązań są niewielkie, gdyż sterowniki te pracują w oparciu o ten sam język programowania, co inne standardowe sterowniki PLC. Oferowane rozwiązania z zintegrowanymi sterownikami PLC można podzielić na dwa rodzaje: sterowniki ogólnego stosowania do sterowania sekwencyjno-czasowego i sterowniki PLC czasu rzeczywistego, które znajdują zastosowanie w bardziej zaawansowanych aplikacjach. W drugim przypadku rejestry pozycji wału silnika są jednocześnie rejestrami sterownika PLC. Synchronizacja czasowa i szybkość ich działania pozwala na realizowanie aplikacji typu: ucinacze, rozbudowane układy nawijakowe, sterownie opierające się na profilach CAM itp. Rozwiązanie to pozwala na budowę maszyn, które mają większą wydajność i precyzję działania. 34 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Na dobre i na złe Dostawcy i użytkownicy są zgodni, że wybór napędu elektrycznego najczęściej zależy od trwałości i niezawodności urządzenia oraz jego ceny. Na kolejnej pozycji znalazło się wsparcie techniczne ze strony dostawców i producentów. Z naszych danych wynika, że poziom tego typu usług Wykres 8. Odsetek serwonapędów wśród ogółu napędów stosowanych w zakładzie (wg użytkowników) 0-20% 50% 21-40% 81-100% 17% 8% 61-80% 6% 41-60% 5% nie mam zdania 15% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Wykres 9. Udział serwonapędów w ogólnej sprzedaży napędów elektrycznych 0-20% 24% 21-40% 24% 41-60% 12% 61-80% 12% nie mam zdania 29% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 Wykres 10. Ocena poziomu wsparcia technicznego ze strony dostawców silników elektrycznych, układów napędowych i serwonapędów (wg użytkowników) Dobrze 47% Średnio Słabo Bardzo dobrze Bardzo słabo 38% 8% 5% 3% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 POLSKI RYNEK NAPĘDÓW na polskim rynku jest stosunkowo dobrze oceniany przez użytkowników. Najwięcej, bo około 50% z nich, odpowiedziało, że dobrze, zaś kolejnych 37% określiło poziom usługi jako średni. Jedynie 10% pytanych wskazało na odpowiedź: słabo lub bardzo słabo (wykres 10.). Wsparcie techniczne to często wykorzystywana usługa: w kwestiach związanych z doborem napędów aż 41% klientów bardzo często prosi o pomoc dostawców. Podczas uruchomiania napędów częstego wsparcia technicznego potrzebuje prawie 60% użytkowników. Potrzeba fachowej porady producenta lub dystrybutora jest znacznie mniejsza po uruchomieniu napędu. Na tym etapie ponad 80% użytkowników zwraca się do dostawcy tylko w wyjątkowych przypadkach (wykres 12.). Wykres 11. Najważniejsze parametry techniczne napędów elektrycznych (wg użytkowników) 88% Niezawodność / trwałość 81% Użytkownicy 88% Niezawodność / trwałość 81% 82% Cena zakupu 70% Przyjazne oprogramowanie Większość proponowanych produktów ma gotowe aplikacje o dużej możliwości parametryzacji. Ich obsługa jest przyjazna oraz intuicyjna, przez co nie sprawia większych kłopotów. Łukasz Mik, doradca techniczno-handlowy z Multiprojekta twierdzi, że użytkownicy najbardziej doceniają prostotę obsługi. Także uniwersalność oprogramowania ma dla nich niemałe znaczenie. Dzięki temu za pomocą jednej aplikacji mogą konfigurować napędy, jak też np. kontrolery ruchu. Dla ułatwienia pracy oprogramowanie dostarczane przez producentów dzielone jest niekiedy na kilka kategorii. Przykładem jest software Lenze, który oferuje wersje proste, jak np. Motion View czy GDC Easy, jak również skomplikowane, np. Engineering. 76% Wsparcie techniczne ze strony dostawcy/producenta 44% mgr inż. Izabela Żylińska 41% Stabilność prędkości obrotowej 22% 35% Prostota obsługi 29% 29% Możliwość regulacji prędkości obrotowej w dużym zakresie Wykres 12. Jak często klienci proszą o pomoc w kwestiach związanych z napędami? 39% Bardzo często 18% Jakość oprogramowania do konfiguracji lub sterowania sprzętem Szybkość i charakter reakcji napędu na zmianę momentu obciążenia Dostawcy Niespełna 40% dostawców stwierdziło, że przy zakupie istotna jest także prostota obsługi napędu oraz stabilność prędkości obrotowej (wskazało tak odpowiednio: 29% i 22% użytkowników). Dodatkowo mniej niż jedna trzecia z nich twierdzi, że użytkownicy zwracają uwagę na możliwość regulacji prędkości obrotowej w dużym zakresie oraz jakość oprogramowania do konfiguracji lub sterowania sprzętem. Praktycznie nieistotna jest możliwość autokalibracji parametrów, a także oddziaływanie na sieć zasilania (wykres 11.). 28% W czasie eksploatacji 27% Przy uruchamianiu napędu 16% 27% Przy doborze napędów 12% 12% Często 13% 59% 53% Koszty eksploatacji 12% 82% 31% Kilka razy Możliwość autokalibracji parametrów 29% 6% 6% 14% 6% Oddziaływanie na sieć zasilania (kwestia jakości energii elektrycznej) Nigdy 6% 0% 17% Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 36 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA 0% ● www.controlengpolska.com Źródło: Control Engineering Polska, maj 2009 PREZENTACJE PRODUKTÓW Za pomoc w opracowaniu raportu szczególnie dziękujemy firmom: Apator Control, ARA Pneumatik, Astat, Automationstechnik, Bosch Rexroth, Danpol, Eldar Festo, HF Inverter, Introl, Lenze Polska, MPL Technology, Multiprojekt, OEM Automatic, Sels, Sew-Eurodrive Polska, Wobit. Dziękujemy również wszystkim czytelnikom Control Engineering Polska, którzy wzięli udział w ankiecie. MotiFlex e100 – Nowy modułowy serwonapęd firmy Baldor z protokołem ETHERNET Powerlink MotiFlex™ e100 jest najnowszym trzyfazowym napędem firmy Baldor o budowie modułowej z obsługą protokołu ETHERNET Powerlink. Urządzenie obsługuje wiele typów silników. Dla przykładu sterowanie silnikami: liniowymi, obrotowymi, indukcyjnymi w pętli otwartej i zamkniętej wymaga tylko odpowiedniej konfiguracji programowej. MotiFlex obsługuje praktycznie wszystkie spotykane w przemyśle typy sprzężeń zwrotnych. Napęd ten przystosowany jest do współdzielenia szyny prądu stałego pomiędzy wieloma jednostkami. Pozwala to znacznie zredukować koszty systemu oraz skrócić czas instalacji. Dodatkowo rozwiązanie to pozwala na wykorzystanie energii generowanej przez silniki podczas hamowania do zasilania innych jednostek napędowych, jak również zredukować lub nawet wyeliminować rezystory hamujące. MotiFlex™ e100 posiada standardowo wbudowany protokół czasu rzeczywistego ETHERNET Powerlink zapewniający dużą wydajność, integrację z siecią oraz łatwą wymianę danych pomiędzy urządzeniami. Motiflex można parametryzować i konfigurować przy pomocy darmowego oprogramowania Mint WorkBench, które wyposażone jest m.in. w funkcję pełnego auto-tuningu napędu. Do każdego z napędów można podłączyć dwie karty rozszerzeń, które udostępniają dodatkowe wejścia i wyjścia cyfrowe i analogowe lub bramy sieciowe obsługujące m.in. DeviceNet, Profibus DP czy Modbus RTU/TCP. Rozwiązaniem dopełniającym możliwości MotiFlex™ e100 jest możliwość zainstalowania karty kontrolera ruchu sterującą do 4 osi za pośrednictwem EPL. Dostępne są jednostki o prądzie od 1,5A do 33,5A z możliwością wyboru rodzaju przeciążenia w zależności od aplikacji w jakiej będą pracować. Więcej informacji na stronie www.baldormotion.com POLSKI RYNEK NAPĘDÓW – PREZENTACJE PRODUKTÓW Silnik DR – kompaktowy, wydajny, ekonomiczny Nowa seria silników trójfazowych DR firmy SEW-EURODRIVE obejmuje wszystkie pasma sprawności, włącznie z silnikami energooszczędnymi jako logiczna konsekwencja światowego rozwoju polityki ochrony środowiska. Nowością w konstrukcji modułowej są trzy różne wielkości hamulców do każdej wielkości silnika oraz zoptymalizowane pod względem kosztów, zintegrowane w silniku enkodery wbudowane. Wszystkie opcje i wersje silników nowej serii DR są dostępne we wszystkich stopniach sprawności, obsługują wszelkie światowe standardy i spełniają już dziś wchodzącą dopiero w życie w Polsce normy międzynarodowe IEC. Dla projektantów i użytkowników niosą one cały szereg istotnych zalet. Silniki DR w wersjach DRS, DRE i DRP przynależą do klas IE1, IE2 i IE3. Klasy współczynnika sprawności: DRS Standard (EFF2 / IE1) zastępuje wersję DT/DV • DRE High Efficiency (EFF1 / IE2) zastępuje wersję DTE/DVE • DRP Premium Efficiency / IE3 – Nowy. • Wszystkie wielkości od 71…225 + oddzielnie wielkość 315. Moce 0,37...200 kW. www.sew-eurodrive.pl MOVIDRIVE B – nowoczesny falownik MOVIDRIVE B firmy Sew-Eurodrive to zaawansowane technologicznie urządzenie elektroniczne, które umożliwia realizację wszechstronnego, dopasowanego do wymogów każdej aplikacji sterowania ruchem zadania. Zastosowanie falownika: sterowanie silnikami asynchronicznymi klatkowymi, asynchronicznymi serwo, synchronicznymi serwo, silnikami liniowymi, elektrocylindrami EMS. Urządzenie dostępne jest w wersji standardowej i technologicznej (bogatsze oprogramowanie systemowe). Obie wersje dysponują sterowaniem programowym i położeniowym IPOSplus. Do falowników dostarczane jest bezpłatne oprogramowanie MOVITOOLS MotionStudio, pozwalające na szybką i łatwą parametryzację oraz archiwizację plików. 38 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● Falowniki MOVIDRIVE B mają: szeroki wachlarz elementów funkcjonalnych, rozszerzony w dolnym zakresie mocy, większy stopień przeciążalności oraz modułową konstrukcję. Posiada szeroki zakres mocy dla zasilania 3 x 400 V od 0,55 do 160 kW oraz dla zasilania 3 x 230 V od 1,5 do 37 kW . www.sew-eurodrive.pl Serwomotory synchroniczne CMP Precyzja, dynamika i siła w szczególnie zwartej konstrukcji – to cechy nowych wydajnych serwomotorów CMP firmy Sew-Eurodrive. Długość silników została zoptymalizowana w taki sposób, aby można było montować je w ograniczonych przestrzeniach. Nowe wysoko dynamiczne serwomotory CMP uzupełniają spektrum serwomotorów SEW-EURODRIVE w dolnym zakresie momentu obrotowego: w ofercie znajdują się serwomotory o momencie statycznym od 7,1 Nm do 0,5 Nm w 3 wielkościach i łącznie w 8 zakresach prędkości silnika. Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszego uzwojenia i magnesów trwałych serwomotory CMP charakteryzują się niskim momentem bezwładności, pomimo ich wysokich osiągów. W rezultacie uzyskujemy silniki o najwyższym stopniu dynamiki. Zalety: Najwyższy stopień dynamiki • Zwarta, mocna konstrukcja • Silniki o niskim momencie bezwładności • Wysoka przeciążalność silników, do 4,5 x moment statyczny • Wysoka współosiowość • Cicha praca przy dużych prędkościach obrotowych, między 55 a 75 dBA • Możliwość bezpośredniego montażu serwoprzekładni planetarnych i stożkowych. www.sew-eurodrive.pl MOVIAXIS – wieloosiowe serwonapędy Grupa produktów MOVIAXIS firmy Sew-Eurodrive stanowi perfekcyjną ofertę, składającą się, oprócz modułów osi i modułów master, z: modułów zasilania, modułów dodatkowych, kart opcjonalnych i kart rozszerzeń oraz szerokiej gamy akcesoriów. Przegląd zalet: • Standardowo zaimplementowana opcja technologiczna oferuje wiele możliwości rozwiązań już w zestawieniu ze standardowym sterownikiem PLC • Funkcjonal- www.controlengpolska.com POLSKI RYNEK NAPĘDÓW – PREZENTACJE PRODUKTÓW ność kontroli ruchu daje się stopniowo rozbudowywać i może „rosnąć“ wraz z maszyną (technologia wewnątrzurządzeniowa, karty MOVI-PLC basic, MOVI-PLC advanced) • Bardzo dobre wyposażenie – Ethernet TCP/IP, USB, pamięć danych, dane parametrów osi Auto-Re-load po wymianie, Twin-CAN, ... • Optymalne tworzenie modułów wraz z pozostałymi elementami systemu napędowego Sew-Eurodrive. • Pozwala na oszczędność czasu przy realizacji zadań kontroli ruchu dzięki zintegrowanym funkcjom. • Daje się łatwo i szybko uruchamiać poprzez graficzne i łatwe w obsłudze dla użytkownika pulpity obsługi. • Zastępuje dodatkowe falowniki poprzez pracę wielosilnikową. • Oferuje maksymalną dynamikę oraz jakość regulacji. • Wymaga mało przestrzeni konstrukcyjnej – przy przelotowym, prostym chłodzeniu konwekcyjnym oraz wysokiej przeciążalności (250 % mocy znamionowej) . www.sew-eurodrive.pl Mały, intuicyjny, niezawodny Altivar 12 Altivar 12 jest następcą modelu Altivar 11, który, dzięki wieloletniej wiedzy eksperckiej Schneider Electric, zdobył uznanie wśród użytkowników maszyn. Model ATV12 przewyższa swojego poprzednika na wielu płaszczyznach technologii – zaawansowane sterowanie, otwartość komunikacyjna, jakość i niezawodność. Przemiennik częstotliwości Altivar 12 został zaprojektowany do kontroli 3-fazowych silników asynchronicznych w przedziale jednofazowego napięcia sterowania 240 V AC do 2,2 kW. Cztery filary określające technologię ATV12 – intuicyjność, niezawodność, wysoka jakość oraz małe rozmiary – były wyznacznikiem dla nowego napędu Schneider Electric, który kreuje nowe trendy dla aplikacji segmentu średniozaawansowanych aplikacji maszyn. Nowinki, jakie zostały wprowadzone na „pokład” Altivar 12, to przede wszystkim: Modbus RTU z sygnalizacją stanu pracy, który daje nieograniczone możliwości komunikacyjne do monitorowania chociażby systemów BMS spotykanych w aplikacjach HVAC, bezczujnikowy system sterowania strumieniem wektora pola, charakterystyka U/f w standardzie (z charakterystyką KN2 charakterystyczną dla sterowania pomp i wentylatorów), zwiększona przeciążalność momentem do 170% przez 60 sekund. Patrząc pod kątem zakłóceń, jakie wnosi sieć, ATV12 został wyposażony w standardzie w filtr EMC, zgodny z kategorią C1 kompatybilności elektromagnetycznej, dzięki któremu funkcjonalność oraz zmniejszenie kosztów instalacji zdecydowanie działa na korzyść użytkownika, dając ekonomiczną podstawę spełnienia wymagań na znak CE. Maksymalna częstotliwość wyjściowa pracy została podniesiona w stosunku do ATV11 i jest równa 400 Hz. www.schneider-electric.pl Rozrusznik silnikowy ATS 01 Altistart 01 jest łagodnym rozrusznikiem działającym zarówno jako ogranicznik momentu przy rozruchu lub jako urządzenie łagodnego rozruchu / łagodnego zatrzymania dla silników asynchronicznych. Użycie rozrusznika Altistart 01 poprawia wykonanie rozruchu silnika asynchronicznego przez umożliwienie, w kontrolowany sposób, stopniowego i łagodnego rozruchu silnika. Zastosowanie go może również zapobiec udarom mechanicznym, które prowadzą do przedwczesnego zużycia, pracy służb utrzymania i przerw produkcji. Altistart 01 ogranicza moment rozruchowy i impulsy prądu przy uruchamianiu maszyn, które nie wymagają wysokich momentów rozruchowych. Rozruszniki ATS01 są przeznaczone do następujących prostych zastosowań: przenośniki, taśmociągi, pompy, wentylatory, sprężarki, bramy automatyczne. Oferta łagodnych rozruszników Altistart 01 obejmuje 3 gamy produktów: • Urządzenia łagodnego rozruchu / łagodnego zatrzymania ATS 01N1xxx z zakresem mocy znamionowych silnika od 0,37 kW do 5,5 kW. • Urządzenia łagodnego rozruchu / łagodnego zatrzymania ATS 01N2xxx z zakres mocy znamionowych silnika od 0,75 kW do 75 kW. • Urządzenia łagodnego rozruchu / łagodnego zatrzymania ATSU 01N2xxx są przeznaczone przede wszystkim do połączenia z kontrolerem – rozrusznikiem Tesys U z zakresem mocy znamionowych silnika od 0,75 kW do 15 kW. Altistart 01 jest kompaktowy, łatwy w instalacji, może być montowany pionowo jeden obok drugiego, jest zgodny z normami IEC/EN 60947-4-2, certyfikatami UL i CSA i ma znak CE. www.schneider-electric.pl POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Napęd elektryczny – podstawowe informacje Silnik + ? = napęd elektryczny W dzisiejszych czasach trudno jest rozdzielić silnik elektryczny od układu, który nim steruje. Bardzo często w skład całego systemu napędowego, oprócz silnika i układu sterowania, wchodzą przekształtniki energii i przekładnie mechaniczne. Maszyna robocza napędzana jest więc najczęściej nie bezpośrednio przez „goły” silnik elektryczny zasilany wprost z sieci elektrycznej, ale z wykorzystaniem wszystkich elementów składających się na napęd elektryczny: silnika elektrycznego, układu sterowania, przekształtnika energii i przekładni mechanicznej. Krzysztof Jaroszewski N ależy pamiętać, że to silnik jest głównym ogniwem układu napędowego. Właśnie on odpowiada za zamianę energii elektrycznej na mechaniczną, najczęściej ruchu obrotowego, ewentualnie postępowego. Wziąwszy jednak pod uwagę oczekiwania odbiorców układów napędowych związane z regulacją prędkości obrotowej czy momentem obrotowym, nawet duża różnorodność Źródło: Apator Control 40 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com konstrukcji silników elektrycznych nie zapewnia w pełni satysfakcjonującej realizacji oczekiwań. Wychodząc naprzeciw tym wymaganiom, większość firm proponuje odbiorcom kompleksowe rozwiązania napędowe, które umożliwiają dostarczanie energii mechanicznej do maszyny roboczej o zadanym stopniu regulacji parametrów mocy. Proces dostosowywania owych parametrów może być w pewnym stopniu realizowany przez zastosowanie tylko i wyłącznie przekładni mechanicznych. Jednak bazowanie na takim tylko rozwiązaniu nie jest optymalne ze względów ekonomicznych. Nie pozwala także wykorzystać wszystkich możliwości silnika elektrycznego. Nowoczesne urządzenia tego typu, wraz z dedykowanymi im układami sterowania i przekształtnikami energii elektrycznej, dają duże możliwości kształtowania parametrów energii mechanicznej dostarczanej przez układ napędowy do maszyny roboczej. Dopiero jednak jednoczesne zastosowanie elektrycznych, jak też mechanicznych układów w celu dopasowania pożądanych parametrów energii mechanicznej opuszczającej układ napędowy, wydaje się być rozwiązaniem, które pozwala na najpełniejszą realizację oczekiwań klientów. W przemyśle stosuje się różne rozwiązania konstrukcyjne silników. Niemiej jednak główna zasada działania silników elektrycznych pozostaje identyczna – powstanie siły obracającej (przesuwającej) związane jest z przenikaniem się i wzajemnym oddziaływaniem na siebie zmiennych pól elektrycznych wytwarzanych przez obwody elektromagnetyczne (magnetycz- POLSKI RYNEK NAPĘDÓW ne). Również ogólna konstrukcja każdego silnika elektrycznego jest w pewnym stopniu bardzo podobna. Urządzenia te składają się z dwóch podstawowych elementów – stojana (statora) i wirnika (rotora). Biorąc pod uwagę charakter energii elektrycznej dostarczanej do układu zasilania silnika, stosowane w układach napędowych silniki można najogólniej podzielić na silniki elektryczne zasilane prądem stałym oraz zasilane prądem przemiennym. Silniki prądu stałego W silnikach prądu stałego wyróżnia się bieguny magnetyczne, wykonane w postaci uzwojeń stanowiących elektromagnesy bądź jako magnesy trwałe. Takie bieguny zawsze wykonuje się parami. Zakładając dowolność rozwiązania od strony stojana i przyjmując wariant, że na wirniku umieszczone jest uzwojenie, to jego zasilanie musi być realizowane za pomocą urządzenia nazywanego komutatorem. Jak sama nazwa wskazuje, komutator służy do komutacji, czyli synchronicznego (z obrotem wału silnika) przełączania kierunku przepływu prądu przez uzwojenia wirnika znajdujące się na tym wale. Klasyczny komutator to wytrzymałe na wysokie temperatury urządzenie mechaniczne, zbudowane z dielektrycznego walca nałożonego na wirnik. Na walcu tym, poprzecznie do osi wirnika, umieszczone są sekcje (wykonane najczęściej z miedzi, izolowane między sobą za pomocą polimerowych przekładek), do których odpowiednio przyłączone są uzwojenia wirnika. Po sekcjach ślizgają się, mocno dociśnięte za pomocą sprężyn, szczotki wykonane z grafitu. Pozwalają one dostarczyć do uzwojeń wirnika energię w sposób, który zapewnia stały kierunek powstającej w nim siły elektrodynamicznej. Przy takiej konstrukcji i sposobie zasilania pojawiają się problemy z powstającym na komutatorze iskrzeniem i głośną pracą silnika. W silnikach o odwróconej konstrukcji, tj. w sytuacji, kiedy magnesy trwałe stanowią podstawę konstrukcji wirnika, a zasilane jest nieruchome uzwojenie na stojanie, stosować można komutację elektroniczną. Rozwiązanie to bazuje na zasilaniu poprzez specjalne układy tranzystorowe sterowane przy wykorzystaniu bezstykowych czujników położenia wirnika – optoelektroniczne, magnetoelektryczne, indukcyjne itp. Z uwagi na sposób połączenia uzwojeń wirnika i stojana można wyróżnić silniki samowzbudne i obcowzbudne. Pierwsze związane są Źródło: Apator Control Silniki synchroniczne cechuje maksymalna wartość obciążenia. Praca powyżej takiej wartości może doprowadzić do wypadnięcia silnika z synchronizmu, co ostatecznie oznacza jego zatrzymanie. Typową wadą konstrukcji synchronicznej jest brak rozruchowego momentu obrotowego. jedynie z silnikami, które nie mają magnesów trwałych. Natomiast drugie mogą występować w silnikach prądu stałego zarówno z magnesami trwałymi, jak bez nich. W silnikach obcowzbudnych uzwojenie statora oraz rotora zasilane jest z osobnych źródeł. Natomiast w silnikach samowzbudnych do zasilania obu uzwojeń wykorzystuje się to samo źródło. Biorąc pod uwagę sposób połączenia uzwojeń silników samowzbudnych, można wyróżnić następujące ich rodzaje: szeregowe, bocznikowe i szeregowo-bocznikowe. W silniku szeregowym uzwojenia stojana i wirnika połączone są w szereg, w silniku bocznikowym (równoległym) – równolegle, a szeregowo-bocznikowym w sposób mieszany. Ze sposobem połączeń uzwojeń związane są specyficzne właściwości każdego z typów silnika. Silniki szeregowe w przypadku braku obciążenia charakteryzują się możliwością rozbiewww.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 41 POLSKI RYNEK NAPĘDÓW gania (zwiększania do nieskończoności swojej prędkości obrotowej). Cecha taka jest ich istotną wadą. Za zaletę uznaje się natomiast możliwy do osiągnięcia duży moment obrotowy. Właśnie dlatego silniki szeregowe znajdują zastosowanie w napędach pojazdów elektrycznych transportu miejskiego lub dźwigach. Kolejny typ silników – bocznikowe, cechuje względna stałość prędkości obrotowej przy występujących zmianach obciążenia. Stosowane są do napędzania pomp, dmuchaw czy kompresorów. Silnik szeregowo-bocznikowy łączy w sobie zalety silnika szeregowego z dużym momentem i bocznikowego (brak zjawiska rozbiegania się przy braku obciążenia). Silniki szeregowe w przypadku braku obciążenia charakteryzują się możliwością rozbiegania – zwiększania do nieskończoności swojej prędkości obrotowej. Cecha taka jest ich istotną wadą. Za zaletę uznaje się natomiast możliwy do osiągnięcia duży moment obrotowy. Silniki obcowzbudne stosowane są szczególnie tam, gdzie wymagana jest konieczność uzyskiwania regulacji prędkości w szerokim zakresie. Wadą tego rodzaju silnika, podobnie jak i bocznikowego, jest możliwość ich rozbiegania się pod wpływem zaniku napięcia w uzwojeniu wzbudzenia. W specyficznych układach, np. w napędach przeciwbieżnych torped, stosowane są silniki prądu stałego z wirującym stojanem, w którym to silniku obracają się zarówno wał, jak i stojan, przy czym jest to obrót w przeciwnym kierunku. Silniki prądu przemiennego Silniki prądu przemiennego w niewielkim stopniu różnią się między sobą budową, co wpływa na ich właściwości. W związku z tym wyróżnia się następujące rodzaje silników prądu przemiennego: silniki asynchroniczne, silniki synchroniczne i silniki komutatorowe. Silniki komutatorowe, podobnie jak silniki prądu stałego wyposażone są w wirnik z komutatorem, który służy do doprowadzenia do uzwojeń wirnika prądu przemiennego. W tym przypadku wyróżnić można silniki szeregowe oraz równoległe. Osobną grupę stanowią silniki uniwersalne, które charakteryzują się możliwością pracy przy zasilaniu zarówno prądem stałym, jak i przemiennym. 42 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Najbardziej rozpowszechnione w przemyśle są silniki asynchroniczne, zwane także indukcyjnymi. Określenie indukcyjne związane jest z zachodzącym w tych silnikach zjawiskiem. Najprostszą konstrukcyjnie odmianą silnika asynchronicznego jest silnik klatkowy, który ma uzwojenie wirnika wykonane w postaci zwartych prętów bądź odlewu. W tak zwartym uzwojeniu, pod wpływem generowanego przez przepływ prądu przemiennego, w stojanie pola magnetycznego indukują się prądy wirowe. Wzajemne oddziaływanie pól magnetycznych, wytwarzanych przez prądy płynące w uzwojeniu stojana i prądy wirowe płynące w klatce wirnika, powoduje wytworzenie się siły wprawiającej wirnik w ruch. Silniki takie wykonywane są najczęściej jako 3-fazowe, ale również jako 2-fazowe lub 1-fazowe (w tym wypadku z dodatkowym uzwojeniem rozruchowym). Silniki asynchroniczne mogą być także wykonywane jako pierścieniowe. W takiej konstrukcji zaciski uzwojenia wirnika wyprowadzane są na zewnątrz za pomocą specjalnych pierścieni ślizgowych i połączonych z nimi szczotek. Umożliwia to regulację prędkości obrotowej oraz momentu obrotowego poprzez dołączanie dodatkowej impedancji do obwodu wirnika. Taki sposób rozruchu oraz regulacji parametrów ruchu i hamowania wiąże się jednak z dużymi stratami energii zamienianej na energię cieplną w dołączanym rezystorze. W trakcie pracy z prędkością znamionową uzwojenie jest bezpośrednio zwierane. Cechą charakterystyczną wszystkich silników asynchronicznych jest prędkość obrotowa o wartości niższej (o wartość tzw. poślizgu) od prędkości wirowania pola elektromagnetycznego wytwarzanego w uzwojeniu stojana. Silniki prądu przemiennego, w których możliwe jest osiąganie prędkości znamionowej o wartości równej prędkości wirowania pola elektromagnetycznego, nazywane są silnikami synchronicznymi. W silnikach tych uzwojenie na wirniku nie jest zwarte lub dołączone do rezystancji, lecz poprzez układ szczotek i pierścieni ślizgowych zasilane z osobnego źródła prądu stałego lub przemiennego. Liczba biegunów wirnika jest zgodna z liczbą biegunów wirującego pola magnetycznego wytwarzanego przez stojan. Bieguny wirnika silnika synchronicznego mogą być wykonane jako jawne lub też utajone. Przy takim zasilaniu powstający w silniku moment obrotowy jest wynikiem wzajemnego oddziaływania na siebie pól magnetycznych POLSKI RYNEK NAPĘDÓW wytwarzanych w stojanie i wirniku. Tak wykonane silniki stosowane są bezpośrednio do napędu urządzeń o stałej, lecz dużej prędkości obrotowej, np. sprężarek. Silniki synchroniczne cechuje maksymalna wartość obciążenia. Praca powyżej takiej wartości może doprowadzić do wypadnięcia silnika z synchronizmu, co ostatecznie oznacza jego zatrzymanie. Typową wadą konstrukcji synchronicznej jest brak rozruchowego momentu obrotowego. W celu uruchomienia takiego silnika stosować można albo maszynę pomocniczą (silnik o innej konstrukcji), albo modyfikację zasilania polegającą na zwieraniu (zamiast zasilaniu) uzwojeń wirnika na czas rozruchu. Kolejnym sposobem jest dodatkowe uzwojenie klatkowe zainstalowane w wirniku. Wszystkie te metody opierają się na doprowadzeniu silnika do prędkości podsynchronicznej, a następnie przełączenia się na tryb pracy uzwojeń wirnika zgodny z zasadą działania silnika synchronicznego. Nowoczesne układy napędowe bazujące na silnikach synchronicznych wyposażane są w falowniki (przemienniki częstotliwości), które pozwalają na dokonanie rozruchu silnika bez konieczności ingerowania w zasilanie uzwojeń wirnika. Falowniki stanowią alternatywę rozruchu silnika synchronicznego z magnesami trwałymi w wirniku. Zaletą tego typu konstrukcji jest idealnie sztywna charakterystyka mechaniczna. W praktyce oznacza to stałą prędkość obrotową, niezależnie od wartości momentu obciążenia. Oczywiście w dopuszczalnych granicach wartości znamionowych. nie i utrzymanie wału silnika w zadanej pozycji. Zasilanie poprzez komutator realizowane jest jako odpowiedni układ napięć utrzymywany do chwili pojawienia się kolejnego impulsu. Prędkość części ruchomej takiego silnika proporcjonalna jest do częstotliwości impulsów zasilających, a przebyta droga do ich ilości. Chcąc nie tylko kształtować wartości parametrów ruchu silnika w czasie rozpędzania i hamowania, ale także wpływać na bieżącą wartość prędkości i momentu przy zmieniającym się momencie obciążenia, można zastosować zasilanie silnika poprzez urządzenie nazywane falownikiem bądź przetwornicą lub przemiennikiem częstotliwości. Odmianą silnika krokowego jest silnik liniowy. Do jego zasilania wykorzystuje się analogiczną ideę, jak w przypadku silnika skokowego. Różnica polega na tym, że generowany przez niego ruch ma charakter postępowy, a nie obrotowy. Taka sytuacja wynika ze zmiany wzajemnego usytuowania uzwojeń (nazywanych w tym przypadku induktorem i bieżnikiem), które rozmieszczono w linii prostej. Induktor, jak i bież- Silniki krokowe i liniowe Odpowiednie zaprojektowanie i wykonanie silnika elektrycznego, w połączeniu ze stosownym układem sterowania, umożliwia jego pracę w sposób skokowy (obrót wału silnika następuje o ściśle ustalony kąt). Sterownie silnika skokowego (zwanego również impulsowym bądź krokowym) realizowane jest jako ciąg impulsów, które pozwalają na przemieszcza- Źródło: Apator Control www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 43 POLSKI RYNEK NAPĘDÓW Przed silnikiem Jak wiadomo, silnik może być zasilany wprost z sieci sztywnej o odpowiednich parametrach (stałe napięcie, częstotliwość). Jednak taki sposób jest bardzo często niekorzystny ze względu na możliwości uzyskania łagodnego startu silnika, szybkiego wyhamowania silnika, jak i płynnej regulacji jego prędkości obrotowej. Niejednokrotnie zachodzi także konieczność zagwarantowania odpowiedniej wielkości momentu obrotowego, czego częstokroć przy takim sposobie zasilania zapewnić się po prostu nie da. Również rozwiązania elektromechaniczne, z uwagi na małą efektywność, dużą zawodność oraz niedogodność stosowania, przechodzą powoli do lamusa. Największe znaczenie ma to w przypadku powszechnie i na szeroką skalę stosowanych w przemyśle silników asynchronicznych (szczególnie klatkowych) prądu przemiennego. Charakteryzują się one znacznym momentem rozruchowym przy dużej warto44 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com ści prądu rozruchowego. Zjawisku temu należy oczywiście przeciwdziałać. W celu zapewnienia pożądanych parametrów rozruchu i hamowania silników stosuje się układy nazywane softstartami. Softstarty są to urządzenia elektroniczne (najczęściej bazujące na technice tranzystorowej lub tyrystorowej), które regulują napięcie silnika i w ten sposób zapewniają spokojne przejście od zatrzymania do pełnej prędkości wału silnika oraz jego zatrzymanie. Może to być realizowane na kilka sposobów. W tym celu stosowana jest zasada sterowania kątem fazowym. W zaawansowanych softstartach znajdują się przekładniki prądowe, które mierzą prąd silnika wykorzystywany jako sygnał sprzężenia zwrotnego dla sterowania prądem rozruchowym, a także w licznych funkcjach zabezpieczenia silnika. Pewna grupa aplikacji może wymagać nieliniowego przyspieszania. Dlatego szybkość narastania napięcia, zapewniona przez układ softstart, jest zależna od aktualnej wartości prądu. Zatrzymanie silnika z wykorzystaniem tych układów w sytuacji, kiedy konieczne staje się zatrzymanie z dużą dynamiką, wykonywane może być przez hamowanie stałoprądowe DC (Direct Current). Również w przypadku aplikacji wymagających chwilowego, zwiększonego momentu rozruchowego (tzw. „kick-start”), a następnie łagodnego rozpędzania, stosowane mogą być systemy softstart. Zastosowanie układów typu softstart daje możliwość zredukowania prądów rozruchowych oraz udarów mechanicznych układów napędowych (wału silnika, skrzyń biegów oraz pasów przenoszących napęd). Dzięki temu znacznie wydłużona zostaje żywotność urządzeń mechanicznych. Pojedyncze urządzenie typu softstart może służyć do jednoczesnego równoległego sterowania kilkoma silnikami. W takim przypadku należy pamiętać o odpowiednim dobraniu parametrów współpracujących urządzeń. Nie można jednak na potrzeby jednego silnika stosować kilku urządzeń typu softstart ani zasilać za jego pomocą urządzeń o charakterze pojemnościowym. Z uwagi na duży odsetek zastosowań silników prądu przemiennego (przeszło 50% mocy zainstalowanej w przemyśle przypada na tego rodzaju silniki) do realizacji ukłaŹródło: Apator Control nik, mogą stanowić część ruchomą silnika. Brak styku pomiędzy obiema częściami ruchomymi silnika sprawia, że urządzenie to pracuje bardzo cicho. Poza tym można łatwo łączyć je w zespół o większej mocy. Silniki krokowe, jak i liniowe wykorzystywane są do napędzania urządzeń pozycjonujących w przetwornikach położenia. Ważną ich zaletą jest możliwość współpracy z cyfrowymi układami zasilającymi. Taki prosty sposób zasilania ułatwia także sterowanie prędkością, zmiany kierunku ruchu oraz dużą niezawodność przy prawie stałym momencie w szerokim zakresie prędkości. W zależności od konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego wśród silników krokowych wyróżnić można silniki z magnesami trwałymi, o zmiennej reluktancji, hybrydowe oraz o poprzecznym strumieniu magnetycznym (transverse-flux motor). Te ostatnie to jedne z najnowszych konstrukcji. Są stosowane przede wszystkim w napędach szybkich pojazdów poruszających się na poduszce magnetycznej. Podstawową zaletą układu pracy takiego silnika jest brak sprzężenia zwrotnego przy uzyskiwanej wysokiej precyzji działania, choć może wystąpić zjawisko gubienia kroków. POLSKI RYNEK NAPĘDÓW dów napędowych poszukuje się coraz skuteczniejszych metod sterowania. Chcąc nie tylko kształtować wartości parametrów ruchu silnika w czasie rozpędzania i hamowania, ale także wpływać na bieżącą wartość prędkości i momentu przy zmieniającym się momencie obciążenia, można zastosować zasilanie silnika poprzez urządzenie nazywane falownikiem bądź przetwornicą lub przemiennikiem częstotliwości. Dodatkową zaletą stosowania falowników jest to, że zabezpieczają silnik przed przeciążeniem i zwarciem, a także pozwalają zaoszczędzić energię. Oferują przy tym możliwość bieżącego dopasowania mocy pobieranej do obciążenia. Sterowanie prędkością obrotową odbywa się przy zastosowaniu falownika. Polega ono na zmianie częstotliwości napięcia zasilającego silnik oraz wartości skutecznych tego napięcia i prądu. Kształtowanie sygnału napięciowego służącego do zasilania silnika jest w falowniku dokonywane za pomocą dwóch stopni mocy. Stopień pierwszy (zbudowany jako układ diodowy – niesterowalny lub tyrystorowy – sterowany) odpowiedzialny jest za wyprostowanie napięcia sieciowego. W stopniu drugim (zbudowanym jako układ tranzystorowy z mostkiem przełączającym) uprzednio wyprostowane napięcie jest zamieniane na zmienne o wymaganych parametrach (częstotliwość, wartość skuteczna), odpowiednich z uwagi na pożądane właściwości ruchowe silnika. Pomiędzy stopniami mocy znajduje się stopień pośredni (złożony z kondensatora – źródła energii i czasami dławika). Za pomocą falownika możliwe jest pożądane kształtowanie zarówno prędkości obrotowej, jak też momentu uzyskiwanego przez silnik. W celu uzyskania równie elastycznego sterowania silników prądu przemiennego z magnesami trwałymi w wirniku (serwosilnik) stosuje się serwonapędy. W silniku takim występuje wbudowany układ pomiarowy w postaci enkodera. Właściwie nie różnią się one od falowników stosowanych dla silników klatkowych, w których steruje się wektorem pola. W tym wypadku nie jest potrzebny regulator prądu magnesującego. W celu uzyskiwania odpowiedniego położenia kątowego silnika używa się sterowanego impulsatora kodowanego. Serwosystemy stosowane są w sytuacjach, gdy wymagana jest duża dynamika ruchu, praca przy małych prędkościach, bardzo duże dokładności regulacyjne i pozycjonowanie. Źródło: Apator Control Za silnikiem Nawet wykorzystanie odpowiednich układów zasilania silnika nie zawsze jest w stanie zapewnić pożądane, z punktu widzenia maszyny roboczej, parametry ruchu. W takiej sytuacji konieczne jest użycie układów pędnych. Stanowią one ostatni element układu napędowego. Są to różnorakie rozwiązania mechaniczne pozwalające na odpowiednie dopasowanie parametrów energii ruchu. Do rozwiązań tych zalicza się: sprzęgła, przekładnie zębate, przekładnie pasowe i przekładnie planetarne. Podsumowując: silniki elektryczne wykazują dobre dopasowanie charakterystyki elektryczno-mechanicznej do napędzanych maszyn, niezawodność, prostotę konstrukcji, niskie koszty eksploatacji oraz wysoką sprawność przetwarzania energii. Biorąc pod uwagę łatwą regulację prędkości obrotowej, związaną z szybkim rozwojem elektroniki i energoelektroniki, stanowią podstawowe źródło w napędach wielu maszyn i urządzeń. Stosowane do regulacji parametrów pracy silników falowniki lub prostowniki sterowane, jak też same silniki, powodują znaczny wzrost odkształceń napięcia w sieci, co związane jest z koniecznością kompensacji mocy biernej. Krzysztof Jaroszewski jest asystentem w Zakładzie Automatyki Instytutu Automatyki Przemysłowej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 45 W PRAKTYCE Linux i EPICS w procesach sterowania przyspieszaczem Szybkie otwarcie Wielki Zderzacz Hadronów to najbardziej na świecie znany przyspieszacz cząstek, ale nie jedyny. Podobnymi konstrukcjami dysponuje między innymi Japonia. Niedawno, w najbardziej zaawansowanym japońskim przyspieszaczu, zastosowano sterowniki PLC bazujące na systemie Linux oraz oprogramowanie o otwartym źródle EPICS. Obie technologie działają w układzie sterowania magnetycznego oraz maskującego wiązki w dwupierścieniowym, elektronowo-pozytronowym akceleratorze zderzeniowym. Shin Kai W ieczór 7 października 2008 roku wyróżnił się spośród innych tym, że to właśnie wtedy Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła nazwiska zwycięzców Nagrody Nobla w kategorii: fizyka. Prestiżowy tytuł otrzymali: Makoto Kobayashi, profesor honorowy japońskiej organizacji badań nad akceleratorami o wysokiej energii (Japan’s High Energy Accelerator Research Organization – KEK) oraz Toshihide Maskawa, profesor honorowy Uniwersytetu w Kioto. Nagrodę Nobla przyznano im za odkrycie pochodzenia złamanej symetrii, znanej jako naruszenie symetrii C i symetrii P (CP violation), która przewiduje występowanie w naturze naj- mniej trzech rodzin kwarków. Zwycięstwo obu naukowców świętowali wszyscy badacze oraz inżynierowie organizacji KEK, która ma olbrzymie zaplecze badawcze 60 kilometrów na północny wschód od Tokio. Cieszyli się, bo to właśnie KEK odegrała decydującą rolę w weryfikowaniu teorii asymetrii pomiędzy materią i antymaterią. Teoria ta została ogłoszona przez Kobayashiego i Maskawę w 1973 roku. Potwierdzono ją więc dopiero po ponad trzech dekadach prac. KEK B-factory jest naładowanym przyspieszaczem cząstek z systemem pierścieniowego akumulowania. Przeznaczony został do eksperymentalnego weryfikowania modelu naruszenia symetrii C i symetrii P. Składa się z: injektora elektronów / pozytronów (akcelerator liniowy lub Linac), dwupierścieniowego urządzenia zderzającego z pierścieniami akumulującymi wiązkę elektronów o energii 8 GeV oraz wiązkę pozytronów o energii 3,5 GeV. Wiązki biegną z prędkością bliską prędkości światła w przeciwnych kierunkach przez 3-kilometrowy tunel i zderzają się pośrodku detektora Belle’a. Detektor Belle’a rejestruje proces rozpadu niezmiernie krótko żyjących mezonów. To właśnie eksperyment Belle’a, przeprowadzony w 2002 roku, mocno ugruntował słuszność teorii Kobayaskiego i Maskawy. Sterowanie akceleratorem i EPICS Fot. 1. Centrum sterowania i nadzoru w KEK śledzi osiągi oraz częstotliwość zderzeń wiązki, a także odchylenie wiązki od orbity; nadzoruje współczynnik zakłóceń oraz lokalizator pozycji wiązki. 46 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com W głównym pomieszczeniu sterowni KEK B-factory badacze oraz inżynierowie nadzorują położenie i rozmiar wiązki, sprawdzają działa- W PRAKTYCE Fot. 2. Wiązka w trakcie poruszania się po pierścieniu akceleratora traci energię. Działo elektronowe dostarcza wysoką energię o częstotliwości radiowej do ponownego przyspieszenia naładowanych cząsteczek. nie systemu sprzężenia zwrotnego oraz poziom próżni. Zajmują się również analizą informacji o orbicie oraz obsługują serwery, na których instalowane są nowe programy. System sterowania uruchamia oprogramowanie aplikacyjne nazwane eksperymentalnym fizycznym i przemysłowym systemem sterowania (Experimental Physics and Industrial Control System – EPICS). Oprogramowanie to, napisane wspólnie przez Los Alamos National Laboratory (LANL) i Argonne National Laboratory (ANL), jest obecnie używane przez wiele dużych zapleczy naukowych na świecie. – Na początku EPICS został wdrożony do użytku w przyspieszaczu cząstek w zaawansowanych na szeroką skalę instytutach oraz organizacjach badawczych, a także w obserwatoriach astronomicznych na całym świecie – mówi dr Noboru Yamamoto, który jest odpowiedzialny za działanie sterowania w KEK Accelerator Laboratory. – Z uwagi na to, że EPICS wykorzystuje schematy o otwartych źródłach, użytkownicy mogą współdzielić rezultaty rozwijanych części oprogramowania. System sterowania KEK zawiera prawie 100 kontrolerów z systemami We/Wy, które bazują na VME (IOCs). W obszarze połączeń zastoso- wano 200 interfejsów VXI mainframes z interfejsami MXI-2. Bezpośrednio do szeregowych arterii zapakowanych zostało 50 CAMAC, a ponadto w szkieletach VME zainstalowano dodatkowo 200 segmentów ARCnet. Zaangażowano także wiele urządzeń IEEE-488, RS232C oraz sterowników swobodnie programowalnych. EPICS był początkowo skojarzony z systemem czasu rzeczywistego VxWorks, ale coraz większa liczba systemów IOCs pracuje obecnie przy wykorzystaniu systemów operacyjnych, takich jak: Linux, RTEMS, μITRON, Mac OS oraz Windows XP. Liniowy akcelerator elektronowo-pozytronowy jest w użyciu od 1982 roku. Jego system sterowania był poprawiany w roku 1991 oraz 1993, tuż przed zaakceptowaniem projektu KEK B-factory. Pracował na oddzielnym systemie sterowania, obejmującym: 30 VME, 170 PLC, 15 CAMAC, 30 VXI, 24 inteligentne oscyloskopy, wiele komputerów pracujących pod nadzorem systemu operacyjnego Unix oraz redundantne gigabitowe sieci ethernetowe. Projekt całego sytemu bazował na użyciu standardów, takich jak: Unix, VME oraz TCP/IP z wykorzystaniem optycznych sieci Ethernetowych dla wszystkich urządzeń Fot. 3. Odchylanie wiązki od jej orbity grozi zniszczeniem detektora Belle’a. W celu uniknięcia takiego zagrożenia wyposażenie maski wiązki zainstalowane jest w dwóch miejscach na każdym okręgu. Pozycją masek wiązek sterują PLC, pracujące pod nadzorem systemu operacyjnego Linux. www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 47 W PRAKTYCE Mniejsze zatrudnienie jest możliwe dzięki wykorzystaniu zwykłych narzędzi skryptowych SAD i EPICS, które pozwoliły na współdzielenie opisów projektów. sterujących bez żadnych specjalnych obszarów sieciowych. Furukawa zaznaczył, że języki skryptowe, jak: SADscript, Pyton i Tcl, są ważną częścią obszaru programowego w KEK. – Podczas gdy sterowniki sprzętowe są programowane w środowisku czasu rzeczywistego na systemach IOC, wiele algorytmów obsługi jest implementowanych przy użyciu języków skryptowych – mówi dr Kazuro Furukawa, szef KEKB Control and Linac Control Groups. – Rys. 1. Obiegnięcie 3-kilometrowego okręgu zajmuje cząsteczkom 10 milisekund. Obieg kontrolowany jest przez 2 000 elektromagnesów. System KEK B-factory testuje dwa zestawy sterowników swobodnie programowalnych, które pod nadzorem systemu operacyjnego Linux sterują jednym z magnesów czteropolowych. Badacze oraz inżynierowie polegają głównie na językach skryptowych dla zadań szybkiego prototypowania. Skrypt strategicznego projektu akceleratora (Strategic Accelerator Design – SAD) był rozwijany przez KEK, w celu obliczenia oddziaływania wiązki akceleratora. Zawierał funkcje listy procesów programu Mathematica, które pozwalają na szybki rozwój systemu działającego online. Jak mówi Furukawa, SAD pozwala badaczom testować ideę dopasowania wiązki w projekcie bazującym na modelu. KEK B-factory an48 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com gażuje ponad stu inżynierów i badaczy, podczas gdy projekt Belle’a angażował od 200 do 300. Mniejsze zatrudnienie jest możliwe dzięki wykorzystaniu zwykłych narzędzi skryptowych SAD i EPICS, które pozwoliły na współdzielenie opisów projektów. EPICS oraz sterowniki PLC Noboru Yamamoto zwraca uwagę, że szefostwu KEK bardzo zależało na zmniejszeniu kosztów konstrukcji KEK B-factory. Z tego względu wykorzystano wiele rodzajów dostępnego wyposażenia typu We/Wy z Tristana, a więc poprzedniego urządzenia zderzającego elektrony-pozytrony. Zainstalowano także płyty We/Wy ARCnet w systemie sterowania zasilaniem. – Z punktu widzenia poziomu aplikacji wszystkie różnice w specyfikacji fieldbusa będą wchłonięte na poziomie IOC – tłumaczy Yamamoto. – EPICS „ukryje” wszystkie różnice, więc integracja tego oprogramowania jest dla nas najwyższym priorytetem. Dla niektórych systemów szynowych, takich jak GPIB i Modbus, standardowy interfejs EPICS-a jest dostępny od innych grup użytkowników oprogramowania. KEK rozwinęło indywidualny interfejs na własne potrzeby. Do pierścienia KEK B-factory wprowadzono PLC do sterowania systemem zasilania. Dodatkowa instalacja została przeprowadzona, kiedy KEK wprowadził system ochrony inżynierów przed promieniowaniem. – Użycie PLC zostało rozszerzone nawet do sterowania akceleratorem w obszarach, gdzie nie jest wymagana wysoka prędkość sterowania – podkreśla Yamamoto. Było kilka powodów, dla których KEK przyspieszył adaptację PLC w systemie kontroli: • PLC kosztują mniej, w przeliczeniu na kanał, niż karty VME; w ten sposób zaoszczędzono nawet jedną trzecią kosztów; • inżynierowie i badacze czuli, że podzielenie prac będzie łatwiejsze z uwagi na strukturę sprzętową i oprogramowanie PLC, w przeciwieństwie do płyt VME; instalacja i programowanie PLC było przekazane do grup wyposażenia, podczas gdy sieci oraz wyższe połączenia EPICS przekazano pod opiekę grupie kontroli; • łatwiejsze okazało się testowanie programów i systemów. Instalacja EPICS i PLC oraz adaptacja Ethernetu w systemach sterowania przyspieszaczami W PRAKTYCE cząstek pozwala na redukcję kosztów oraz czasu rozwoju oprogramowania. Z drugiej strony mamy tu do czynienia z kilkoma problemami, jak chociażby szufladkowanie logiki pomiędzy oprogramowaniem napisanym w języku drabinkowym i oprogramowaniem napisanym w językach wyższego poziomu. – Inżynierowie powinni rozwijać programy logiczne w języku drabinkowym, ale sporadycznie grupa inżynierów sterowania projektuje funkcje logiczne w EPICS, co komplikuje obsługę systemu sterowania – twierdzi Furukawa. – Wzrost kosztów ponoszonych na naukę programowania jest kolejną problematyczną kwestią. w EPICS sprawdziły się już w procesie testowania, jak też normalnej pracy. – Od kilku miesięcy sprawdzamy pierwsze sterowniki zagnieżdżone w EPICS – mówi Furukawa. – Kontrolują one maskę wiązki w pierścieniu KEK B-factory. Następnie dodaliśmy dwa z nich do sterowania impulsu magnesów czteropolowych. Na początku byliśmy ostrożni, ale nie stwierdziliśmy żadnych problemów. Furukawa dodał, że w przyszłości łączność ethernetowa będzie przepustką do sterowania akceleratorami w urządzeniach i komponentach. Shin Kai Przyszłe systemy sterowania akceleratorów Artykuł pod redakcją Krzysztofa Jaroszewskiego, asystenta w Zakładzie Automatyki Instytutu Automatyki Przemysłowej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego Odnosząc się do protokołów sieciowych, Furukawa powiedział: „Kiedy łączymy drabinkowe jednostki centralne przez Ethernet, mamy dwupoziomowy system komunikacji. Oprogramowanie serwera EPICS komunikuje się z protokołami PLC na niższym poziomie, zaś z protokołami EPICS na wyższym poziomie. Jeśli moglibyśmy zrobić sieć jednopoziomową, można by uprościć narzędzia do rozwijania i debagowania procedur”. – Ponieważ występuje komunikacja pomiędzy jednostkami centralnymi PLC i komputerami VME (IOC), która wspiera protokół wymiany, wsparcie programowania urządzeń / sterowników wydaje się być bardzo skomplikowane – dodaje Yamamoto. – Niemniej jasne jest, że cały system sterowania powinien być zintegrowany z EPICS. Ostatnio producenci automatyki dostarczają PLC, które mają jednostkę centralną pracującą pod systemem operacyjnym Linux. Używając wersji beta tego modelu, KEK oraz dwóch innych użytkowników EPICS zainicjowało wspólny projekt. Celem jest rozwój PLC, które mogłyby być obsługiwane jako EPICS IOC. Zarówno Linux, jak też EPICS należą do oprogramowania o otwartym źródle. Sterowniki PLC bazujące na systemie Linux mogą być połączone z konwencjonalnymi sterownikami programowanymi w języku drabinkowym. Jeśli użytkownik chciałby zaprojektować nowy system sterowania od podstaw, z tak dzieloną funkcjonalnością procesów byłoby to możliwe. Skomplikowana logika byłaby przetwarzana przez PLC bazujące na systemie Linux, podczas gdy proste przetwarzanie mogłoby być przekazane w języku drabinkowym. PLC zagnieżdżone W PRAKTYCE Bezprzewodowo – bezpieczniej i efektywniej Na ratunek Ethernet Dzięki instalacji sześciu modułów radiowych Ethernet z przełączaniem częstotliwości duży koncern motoryzacyjny uniknął kłopotliwych przestojów i oszczędza rocznie kilkaset tysięcy USD. Adrienne Lutovsky W zakładach hiszpańskiego koncernu Gestamp Automoción (dostawcy komponentów dla firm samochodowych) zlokalizowanych w McCalla w stanie Alabama (USA), wszystko jest ogromne. Podłoga to olbrzymie betonowe pole, na którym umieszczono dwie, ważące po 2 000 ton prasy wielostopniowe. Sufity hal produkcyjnych są tak wysokie, że umieszczone tam lampy oświetleniowe wydają się być przyciemnione. W tej olbrzymiej przestrzeni praktycznie nic nie można usłyszeć, poza wszechogarniającym hukiem młotów pras uderzających w połacie metalu i kształtujących je w części samochodowe. I tylko raz na jakiś czas... zalega nagła cisza. – Słuchajcie wszyscy, zadzwońcie do swoich żon i powiedzcie im, że tej nocy wrócicie późno – mówi pracownikom w takich sytuacjach Mike Mullins, kierownik utrzymania ruchu. – Trzeba powtórnie uruchomić nasze prasy. Nieważne, jak długo będziemy pracować, musimy sprostać stawianym nam wymaganiom. To będzie nas dużo kosztować. I tak wyglądało to przez wiele lat. Firma dysponuje ponad 70 prasami wielostopniowymi i 100 prasami wielotaktowymi, ale to właśnie dwie prasy wielostopniowe w zakładach w McCalla przysporzyły największych problemów. Przynajmniej w jednej czwartej okablowanie sieciowe dla układów sterujących tymi maszynami (wbudowanych w maszyny) ulegało uszkodzeniom. To bardzo frustrowało załogę i powodowało dodatkowe koszty utrzymania. Ostry kąt załamania kabla prowadzonego do bijaka (widoczny na zdjęciu powyżej), nieuchronnie prowadził do jego zerwania i przestojów maszyn. Wprowadzenie komunikacji bezprzewodowej sprawdziło się w stu procentach, pomimo obecności płyt matrycowych o grubości około 30 cm. Źródło: ProSoft Bijak uderza w nie z siłą 800 do 1 400 ton, powodując duże wibracje i w efekcie zrywanie kabli. Źródło: ProSoft 50 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Szacowanie strat W 56 centrach produkcyjnych, rozmieszczonych w 17 krajach świata, koncern Gestamp Automoción wytwarza części metalowe dla większości wiodących firm samochodowych świata, w tym: Mercedes-Benz, Porsche, Bentley i BMW oraz Ford, GM, Nissan i Suzuki. Dwie prasy wytwarzają w ciągu godziny 1 800 części. Każde nieprzewidziane zdarzenie powoduje co najmniej dwugodzinną przerwę w ich pracy. – Kabel koncentryczny RG-6, którego używamy, kosztuje 180 USD za metr – mówi Mike Mullins. – Przy awariach, które powtarzały się bardzo często, musieliśmy wymieniać około 50 metrów kabla. Łatwo więc wyliczyć, że sama wymiana kabla kosztowała każdorazowo około 9 000 USD, bez uwzględniania strat w produkcji związanych z przestojem. Straty te oszacowano kiedyś na średnią kwotę 2 500 USD za godzinę przestoju pras. Pamiętać przy tym trzeba, że wymiana kabli i ponowne uruchomienie zajmuje zwykle klika godzin. Ostatecznie średnie koszty nieprzewidzianej awarii w zakładach Gestamp Automoción oszacowano na poziomie 14 500 dolarów plus koszty 1 500 do 2 400 elementów metalowych, które w tym czasie nie zostaną wyprodukowane. – Warto zauważyć, że sytuacje takie zdarzały się w naszych zakładach co dwa, trzy miesiące – podkreśla Mullins. Szukając rozwiązania wspomnianych problemów, przystąpiono najpierw do dokładnej analizy aplikacji, którą stanowią dwie prasy. Każda ma jeden bijak, dwie matryce i płyty matrycowe. Te ostatnie to duże, ruchome, metalowe platformy, w których zamontowane są matryce, określające kształt tłoczonych elementów. Tu matryce są wielkości niewielkiej ciężarówki typu pick-up. Podczas procesu tłoczenia metalowe połacie kładzione są na płytach matrycowych nad umieszczonymi w nich matrycami kształtowymi. Bijak uderza w nie z siłą 800 do 1 400 ton, wygniatając metal pomiędzy powierzchnią swoją i matrycy. Podczas tłoczenia na jednej płycie matrycowej druga jest załadowywana nową połacią metalową. Kwestią problematyczną było umieszczenie na bijaku kabla sieciowego, biegnącego w wąskim korytku. Należy pamiętać, że bijak podlega dużym wibracjom. Kabel położony był w rowku zaginającym się pod bardzo ostrym kątem, co przy częstych wibracjach doprowadzało do jego zerwania i opisanych wcześniej przestojów maszyn. A może sieć bezprzewodowa? Inżynierowie Gestamp Automoción mieli świadomość, że w tym wypadku konieczne jest zastosowanie bardziej niezawodnego rozwiązania, które pozwoli pokonać fizyczne przeszkody istniejące na prasie. Padło pytanie: a może warto pomyśleć o sieci bezprzewodowej? Podstawowym problemem pozostawała kwestia, czy system bezprzewodowy będzie wystarczająco skuteczny przy tak trudnym W PRAKTYCE i wymagającym środowisku pracy? Bezprzewodowe moduły We/Wy musiałyby być zamontowane w trudno dostępnych miejscach pod płytami matrycowymi. – Mieliśmy tu do czynienia z wyjątkową aplikacją, gdzie poruszają się duże bloki stalowe – podkreśla Mike Mullins. – Potrzebowaliśmy zatem modułów radiowych, które będą w stanie komunikować się poprzez platformy stalowe o grubości około 30 centymetrów. Ponieważ znalezienie odpowiednich modułów radiowych, które mogłyby transmitować fale przez płyty stalowe, nie było łatwe, zainstalowano sześć modułów radiowych Ethernet z przełączaniem częstotliwości. Sterowanie maszyn realizowane jest przez programowalne sterowniki automatyki PAC Rockwell Automation. Ponieważ znalezienie odpowiednich modułów radiowych, które mogłyby transmitować fale przez płyty stalowe nie było kwestią oczywistą. Mike Mullins zwrócił się o pomoc do przedstawicieli Rockwell Automation. Zasugerowali oni instalację sześciu modułów radiowych Ethernet z przełączaniem częstotliwości (model RLX-FHE) firmy ProSoft Technology, partnera Rockwell Automation. – Jeżeli bezpośrednia komunikacja po linii prostej jest utrudniona, sygnał odbija się od przeszkody szukając innych modułów sieciowych tak, aby wytworzyć inną ścieżkę transmisji – mówi Kevin Zamzow z ProSoft Technology. – Ponieważ powstaje wiele sygnałów odbitych, docierają one różnymi ścieżkami do odbiornika, który musi mieć zdolność ich rozróżnienia. Zadanie to ułatwiają moduły z przełączaniem częstotliwości w wąskim paśmie, które są znacz52 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com nie bardziej odporne na interferencje sygnałowe niż standardowe techniki komunikacji bezprzewodowej – szybsze, ale też o szerszym paśmie transmisyjnym, jak np. standard 802.11. Niepodważalne prawa fizyki: czy i jak je ominąć? Zastępując przewodowy system sterowania wymieniono cztery moduły komunikacyjne Flex I/O ControlNet Allen-Bradley – po jednym na każdy bijak – na adaptery standardu EtherNet/IP i moduły radiowe ProSoft Technology. Każdy ze sterowników PAC wyposażono w karty ethernetowe 1756-ENBT i moduły komunikacji radiowej. Sprawę ułatwił fakt, że EtherNet/IP opracowano jako standard niezależny od medium transmisyjnego. – Jedną z podstawowych zalet sieci automatyki przemysłowej opartych na standardzie Ethernet jest bardzo szeroka oferta w zakresie korzystania z połączeń bezprzewodowych oraz łatwość rozbudowy – zauważa Harry Forbes z Grupy Doradczej ARC. – Sprawdza się ona doskonale w zastosowaniach przy złożonych procesach produkcyjnych. Obawy Mike’a Mullinsa, związane z zakłócaniem transmisji radiowej przez matrycowe płyty stalowe, nie do końca sprawdziły się. W przypadku, gdy transmisja bezpośrednio przez płytę ulega np. zerwaniu, system sam poszukuje innej ścieżki komunikacyjnej, przez moduły pośrednie. Ta specyficzna aplikacja dla systemów radiowych pokazuje, że prawa fizyczne są niepodważalne, jednakże przeszkody przez nie stawiane mogą być ominięte przy zastosowaniu odpowiednich narzędzi i technologii, tu odpowiedniego rozwiązania dla sieci bezprzewodowej. Po dwóch latach od uruchomienia systemu w zakładach Gestamp Automoción ich pracownicy nie ustają w pochwałach. Podkreślają, że skuteczność działania nowego systemu przerosła ich oczekiwania. Dzięki komunikacji bezprzewodowej z przełączaniem częstotliwości udało się wyeliminować tak częste poprzednio przestoje. Przekłada się to bezpośrednio na oszczędność 174 000 USD rocznie. Adrienne Lutovsky ProSoft Technology Artykuł pod redakcją dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie W PRAKTYCE Cyfrowy system automatyki w Zakładach Tłuszczowych Kruszwica Sterowanie na oleju Kiedy Zakłady Tłuszczowe Kruszwica postanowiły w pełni zautomatyzować nowy zakład produkcji oleju rzepakowego, wybrały cyfrową architekturę PlantWeb firmy Emerson Process Management, system sterowania DeltaV oraz inteligentne urządzenia wykorzystujące protokół HART. W porównaniu z poprzednim zakładem znacznie spadło zużycie mediów użytkowych, a koszty utrzymania ruchu zmalały o 50%. Piotr Burgs Z akład w Kruszwicy został przejęty od Skarbu Państwa w 2001 r. przez firmę Cereol, francuskiego przetwórcę olejów. Był wówczas jednym z najbardziej zautomatyzowanych zakładów przetwórczych tego typu w Polsce. Jednak spora część urządzeń pochodziła jeszcze z lat 50-tych ubiegłego wieku. Sterowanie opierało się głównie na ręcznych i pneumatycznych zaworach oraz bardzo prostych i przestarzałych układach PLC. Zgodnie z umową ze Skarbem Państwa nowy właściciel nie podjął się modernizacji starej instalacji, ale wybudowania całkowicie nowego zakładu, który miał stanąć naprzeciw starego, po drugiej stronie drogi. Aby zapewnić firmie wiodącą pozycję na rynku tłuszczów roślinnych, postanowiono, opierając się na zaawansowanej architekturze sterowania procesem, zbudować nowy, w pełni zautomatyzowany zakład produkcyjny, efektywny i ekonomiczny w utrzymaniu. ZT Kruszwica miały zmniejszyć koszty operacyjne i zaimplementować rozwiązania optymalizujące parametry procesowe, by ograniczyć zużycie energii i mediów użytkowych. ZT Kruszwica chciały, by nowa instalacja zapewniała wysoką jakość produktu zgodnie z zasadami dobrej praktyki produkcyjnej (Good Manufacturing Practice GMP). Głównym celem tej polityki jest sterowanie i zarządzanie procesami produkcji w sposób zapewniający wysoką jakość i niezmienność składu produktów. Precyzyjne sterowanie minimalizuje zmienność procesu produkcyjnego, zmniejszając ilość produktu niezgodnego z recepturą, eliminując problemy związane ze złą jakością oraz ograniczając ilość odpadów i produktów wymagających ponownego przetworzenia. Dodatkową korzyścią jest zmniejszenie wpływu procesu produkcyjnego na środowisko naturalne. Polityka ochrony środowiska ZT Kruszwica zakłada jak najmniejsze zużycie wody i ograniczenie produkcji ścieków i innych odpadów zgodnie ze standardami europejskimi oraz redukcję emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Aby spełnić te wymagania, konieczne było zbudowanie w pełni zautomatyzowanego zakładu produkcyjnego, z architekturą wykorzystującą otwarte standardy komunikacyjne do połączenia dużej liczby urządzeń monitorujących, sterujących, systemów i aplikacji w jedną sieć zakładową. Takie podejście zapewnia szeroki i łatwy dostęp do wszystkich krytycznych danych dotyczących procesu. Za projekt systemu sterowania produkcją dla całego zakładu, łącznie ze wszystkimi liniami technologicznymi, odpowiedzialny był Jacek Brauer z ZT Kruszwica, specjalista automatyki przemysłowej i kierownik projektu. W 2002 roku ZT Kruszwica wybrały rozwiązanie oparte na cyfrowej architekturze PlantWeb firmy Emerson z systemem sterowania DeltaV i protokołem HART do komunikacji z siecią inteligentnych urządzeń polowych. Protokół HART umożliwia w czasie rzeczywistym zmianę zakresów pomiarowych i jednostek miary w urządzeniach pomiarowych. Wybór padł na komunikację cyfrową HART także dlatego, że jest ona w pewnym sensie naturalnym następcą systemów 4-20 mA. ZT Kruszwica chciały, by w przyszłości wszystkie modyfikacje lub zmiany mogły być wykonywane szybko i ławww.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 53 W PRAKTYCE two przez lokalnych inżynierów. Ponadto pewna liczba przetworników HART już pracowała w starym zakładzie produkcyjnym w Kruszwicy. Głównym powodem wyboru architektury PlantWeb było przekonanie Jacka Brauera, że będzie ona bardziej efektywna od porównywalnych systemów opartych na sterownikach PLC. Kiedy okazało się, że każdy procesor w zakładzie może być sterowany i konfigurowany z każdej stacji inżynierskiej, wybór stał się oczywisty. Jacek Brauer przystąpił do programowania systemu po jednodniowym szkoleniu w zakresie konfiguracji architektury PlantWeb. Język sekwencyjny systemu DeltaV okazał się bardzo łatwy do wyrażania potrzeb zakładu i umożliwił stworzenie własnych narzędzi programowych do automatycznego generowania strategii sterowania. Jacek Brauer po dokładnym zapoznaniu się z alternatywnymi rozwiązaniami wybrał PlantWeba, gdyż najlepiej pasował do potrzeb ZT Kruszwica. Rozważano różne sterowniki, lecz tylko system DeltaV spełniał wszystkie stawiane wymagania. Krytycznym warunkiem było, żeby rozwiązanie dawało operatorom szerokie możliwości w zakresie zarządzania i prowadzenia procesów technologicznych. Istotną zaletą była jedna baza danych i jednolite środowisko konfiguracyjne (w tym dla schematów sekwencyjnych) systemu DeltaV zgodne z normą IEC61131-3. System musiał być stabilny i łatwy do wdrożenia i utrzymania. Ważny był szybki rozruch, gwarantujący wcześniejszy zwrot nakładów inwestycyjnych. ZT Kruszwica poszukiwały rozwiązania, które nie generowałoby dodatkowych kosztów utrzymania ruchu i nie wymagałoby zewnętrznych prac inżynierskich przy nowych projektach lub modyfikacji już istniejących. Nowy zakład produkcyjny w Kruszwicy, w porównaniu ze starym, zwiększył produkcję prawie dwukrotnie – z 700 do 1300 ton dziennie. Udało się to osiągnąć głównie dzięki zainstalowaniu nowych maszyn, m.in. dużego ekstraktora. Architektura PlantWeb pomogła w dalszym zwiększaniu produkcji. Dostęp do większej liczby danych pomiarowych umożliwił identyfika54 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com cję wąskich gardeł procesu obniżających wydajność zakładu. System sterowania DeltaV firmy Emerson odegrał kluczową rolę w zmniejszeniu zmienności procesu produkcyjnego. Łatwy dostęp do danych trendowych umożliwił określenie odchyleń od wartości optymalnych. Wykorzystując te informacje, Jacek Brauer zmodyfikował i ulepszył algorytmy sterowania wykorzystywane przez system DeltaV i zoptymalizował proces. Dzięki temu można było prowadzić proces bliżej maksymalnej wydajności bez pogorszenia jakości produktu końcowego. Na niektórych etapach procesu filtracji i wybielania wydajność wzrosła prawie o 50%, a produkcja, w porównaniu z sytuacją tuż po rozruchu, wzrosła o 10%. Wprowadzenie w nowym zakładzie cyfrowego systemu automatyki firmy Emerson przyniosło spore oszczędności. Na przykład znacznie spadło zużycie surowców i mediów użytkowych. Zużycie heksanu i wybielaczy zmniejszyło się o 25%. To efekt nieustannie modyfikowanych algorytmów systemu DeltaV. Na przykład nowy, zamknięty system odzyskujący wodę dla procesu zmniejszył zużycie wody o 75%. Podstawowym wymaganiem każdego zakładu przetwórstwa żywności i produkcji napojów jest łatwy dostęp do danych historycznych. Tak, aby móc śledzić jakość i bezpieczeństwo produktu na każdym etapie produkcji. Dane historyczne zintegrowane są z systemem jakości ZT Kruszwica, zgodnym z normą ISO 9001:2000, zawierającym analizę zagrożeń i punktów krytycznych (Hazard Analysis and Critical Control Points HACCP). DeltaV zbiera wszystkie potrzebne dane w module historycznym (historian), umożliwiając śledzenie jakości produktu. Łatwy dostęp do tych informacji usprawnia prowadzenie procesu i raportowanie, rozliczanie itp. Elastyczne funkcje raportowania spełniają złożone wymagania krajowych i zagranicznych klientów, także w zakresie uzyskiwania certyfikatów analizy. Istnieje również możliwość integracji z systemami zarządzania przedsiębiorstwem ERP (Enterprise Resource Planning). System sterowania pomaga w eliminacji błędów ludzkich, który może pogorszyć jakość produktu końcowego. System DeltaV wykorzystuje do optymalizacji procesu zaawansowane algorytmy napisane przez Jacka Brauera, zmniejszając zużycie energii i zużycie surowców przy W PRAKTYCE jednoczesnym utrzymaniu wysokiej jakości produktu. Urządzenia firmy Emerson i system sterowania DeltaV pomagają zmiejszyć zużycie energii w ZT Kruszwica. Jednym z przykładów jest wprowadzenie nowych punktów pomiarowych temperatury na wymienniku ciepła. Zamiast jednego przetwornika temperatury działają teraz cztery. Większa ilość danych z dodatkowych przetworników wykazała tylko 50% wydajność wymiennika ciepła. Poprawki wprowadzone do programu sterującego działaniem tej części procesu technologicznego i zaimplementowane w systemie sterowania podniosły wydajność wymiennika do 90%. To pozwoliło oszczędzić 1 300 GJ miesięcznie, czyli 77 000 EUR rocznie. Jako część cyfrowego systemu automatyki inteligentne urządzenia polowe firmy Emerson są wykorzystywane do pomiarów i monitorowania wszystkich etapów procesu technologicznego, począwszy od tłoczenia, a na uzyskiwaniu finalnego produktu kończąc. Urządzenia wykorzystywane są do: ciągłych pomiarów natężenia przepływu i gęstości oleju, kontroli chemikaliów i gazów wykorzystywanych podczas procesów odśluzowywania, oczyszczania kaustycznego i wybielania. Monitorowaniu podlegają również temperatura i poziom oleju w zbiornikach, a ilości oleju dostarczanego do klientów obliczane są na podstawie pomiarów przepływu rozliczeniowego. Wyjątkowość ZT Kruszwica polega na tym, że produkują one wyjątkowo szeroki asortyment produktów końcowych dla odbiorców zewnętrznych. Mimo że zakłady działają w trybie pracy ciągłej, wykorzystują również quasi system wsadowy z wieloma recepturami do produkcji różnych produktów końcowych. Produkty te wysyłane są przez specjalny system rurociągów, połączeń i zaworów regulacyjnych do oddzielnych zbiorników. Proces ten jest w pełni zautomatyzowany dzięki architekturze PlantWeb, która wykorzystuje ponad 100 zaworów regulacyjnych marek Baumann i Fisher oraz ponad 950 zaworów dwustanowych On/Off, wyposażonych w siłowniki Emersona El-O-Matic. Wszystkie zawory sterowane są przez system DeltaV, zapewniając wydajne i czyste środowisko dystrybucji produktów. System DeltaV ma 6 200 We/Wy i podłączonych jest do niego ponad 1 000 urządzeń HART, takich jak przetworniki, zawory itp. ZT Kruszwica zamiast dotychczasowych przepływomierzy o zmiennym przekroju (rotametrów), za- stosowały przepływomierze masowe Coriolisa firmy Micro Motion, które mogą mierzyć przepływ zanieczyszczonego, surowego oleju. Przepływomierze Micro Motion są również wykorzystywane do pomiarów natężenia przepływu i gęstości surowego oleju między kolejnymi etapami oczyszczania, gdyż są to urządzenia dokładne, łatwe w obsłudze, niezawodne i wyjątkowo proste w instalacji i konserwacji. Media użytkowe są mierzone przez przepływomierze Vortex firmy Rosemount i elektromagnetyczne przepływomierze kołnierzowe. Przetworniki temperatury Rosemount 3144 i przetworniki ciśnienia Rosemont 3051 są stosowane, by spełnić wymagania HACCP. Podwójne czujniki w tych urządzeniach są wykorzystywane nie do rekalibracji i uzyskania zgodności z właściwymi normami, lecz do zweryfikowania prawidłowego działania. System DeltaV kontroluje, czy pomiary z obu czujników nie różnią się między sobą, bo to potwierdza poprawne działanie urządzeń. W sumie koszty utrzymania ruchu w porównaniu ze starym zakładem zmalały o 50%. Nowe, wysokiej jakości urządzenia kontrolno-pomiarowe i sterujące firmy Emerson znacznie przyczyniły się do obniżenia kosztów, gdyż wymagają mniejszych nakładów prac serwisowych. Nowy www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 55 W PRAKTYCE Konfiguracja system sterowania wyeliminował konieczność stosowania urządzeń monitorujących, a nowe procedury umożliwiają szybkie i wydajne określenie źródeł problemów. Po napełnieniu zbiorników wymaganą ilością oleju produkt jest sprzedawany. Sprzedaż realizowana jest na dwa sposoby. Olej może być dostarczany hurtowo w cysternach samochodowych lub kolejowych albo zostać zabutelkowany i zapakowany w zakładzie. W obu przypadkach ilość oleju pobierana ze zbiorników jest mierzona przy użyciu przepływomierzy Micro Motion. Wyniki pomiarów wysyłane są przy użyciu protokołu HART i zapisywane w systemie DeltaV, który gromadzi informacje konieczne do wydruku receptury dostarczonego oleju i faktury. ZT Kruszwica mają również linię butelkowania, gdzie olej jest butelkowany i pakowany zgodnie z zamówieniem. Drugi strumień wysokiej jakości produktów stałych (margaryny itp.) kierowany jest do linii technologicznej, gdzie jest pakowany i pudełkowany. Do przesuwania oleju w rurociągach wykorzystywany jest azot. Po otwarciu zaworu w zbiorniku azot pod ciśnieniem wymusza przepływ stałego produktu do pakowaczek. Procesem sterują siłowniki Emersona El-o-Matic i zawory ASCO Numatics. 56 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Ponieważ cały system sterowania został stworzony właściwie w całości przez dwuosobowy zespół składający się z Jacka Brauera i Zbigniewa Klesyka, ważne było silne wsparcie ze strony dostawcy przy konfiguracji systemu sterowania. Przy tym ZT Kruszwica wolały same skonfigurować proces produkcyjny i system sterowania, niż zlecać prace zewnętrznym integratorom lub dostawcy. Tak więc Jacek Brauer wykonał samodzielnie większość prac związanych z programowaniem i konfiguracją. Jacek Brauer przystąpił do programowania systemu po jednodniowym szkoleniu w zakresie konfiguracji architektury PlantWeb. Język sekwencyjny systemu DeltaV okazał się bardzo łatwy do wyrażania potrzeb zakładu i umożliwił stworzenie własnych narzędzi programowych do automatycznego generowania strategii sterowania. Do przyspieszenia konfiguracji prostych części procesu wykorzystano Microsoft Excel. Około 80% zbiorów konfiguracyjnych DeltaV zostało wygenerowanych automatycznie, a funkcja symulacji znacznie skróciła czas potrzebny na stworzenie kodu. Umożliwiło to wyjątkowo szybki rozruch, ponieważ Emerson dostarczył wszystkie urządzenia pomiarowe wstępnie skonfigurowane zgodnie z parametrami podanymi przez ZT Kruszwica. Przed rozruchem Jacek Brauer sprawdził poprawność instalacji i konfiguracji wszystkich urządzeń za pomocą programu AMS Suite – kluczowego elementu architektury cyfrowej PlantWeb. Przyśpieszyło to znacznie proces przekazania do eksploatacji i wniosło znaczny wkład w bezproblemowy rozruch instalacji. Gdy wystąpiły jakiekolwiek problemy, można było zapytać system o lokalizację urządzenia i zaworu w instalacji, sieci fizycznej lub przy użyciu innych kryteriów. Narzędzie to pomogło małemu zespołowi ZT skonfigurować poszczególne instalacje zakładu w ciągu dwóch dni. AMS jest obecnie używany do sprawdzania działania czujników w przepływomierzach oraz sprawdzania i rekalibracji urządzeń do pomiarów poziomu. Monitoruje także stan urządzeń krytycznych, w szczególności tych zainstalowanych w obszarach zagrożonych. W strefach Ex demontaż przetworników jest utrudniony, więc program AMS znacznie ułatwia ich konfigurację. Piotr Burgs, Sales Manager, Emmerson Process Management PRODUKTY Turck Plot Electronics Czujniki przemieszczeń liniowych Obrabiarka Duelmach Jako dostawca czujników przemieszczeń liniowych firma TURCK wprowadziła do swojej oferty nową serię „Q25L” o strefie zadziałania do 200 mm, co stanowi wypełnienie brakującego do tej pory zakresu pomiarowego w naszej ofercie. Podstawowe zalety: • bardzo mała strefa martwa – tylko 20,5mm na każdym z końców, • czujnik składa się maksymalnie z 50 elementów Hall’a, z których sygnały w sposób ciągły są przetwarzane przez wewnętrzny mikroprocesor, • filtrowanie zakłóceń pochodzących z zewnętrznych pól magnetycznych, • sygnał wyjściowy 0…10 V, 4…20 mA jest liniowy i niezależny od orientacji magnesu (N/S), • łatwy sposób zmiany sygnału wyjściowego 10…0 V, 20…4 mA poprzez odwrócenie czujnika, • funkcja „in-range” która określa czy magnes znajduje się w zakresie pomiarowym czy też go opuścił. Czujniki należące do rodziny Q25L idealnie nadają się do pracy w aplikacjach w których wymagany jest precyzyjny sygnał w całym zakresie pomiarowym. Do takich aplikacji należą między innymi pompy pneumatyczne, sanie obrabiarek, wykrawarki, urządzenia formujące, kontrola pływaka w przepływomierzach lub kontrola poziomu. Dostępne akcesoria pozwalają na montaż w prawie każdym typie aplikacji. Czujniki również mogą być wykorzystywane do detekcji położenia tłoka w cylindrach pneumatycznych z profilowanym rowkiem typu „T” dając dokładną informację użytkownikowi w którym miejscu znajduje się tłok. www.turck.pl Urządzenie ma możliwość frezowania, cięcia materiałów, stemplowania i znakowania laserowego. Materiały frezowane to: stal, metale kolorowe, drewno, tworzywa sztuczne. Materiały cięte to: tkaniny, folie, guma, skóry, materiały uszczelnień technicznych, kartony. Materiały stemplowane: folie, kartony, drewno, tworzywa sztuczne. Materiały znakowane laserowo: tworzywa sztuczne, folie, kartony, guma. Parametry maszyny: prędkość 740 mm/s; wrzeciona do 2-8 KW, sterowanie CncGraf; głowica tangensowa, model Turbo; szybkość oscylacji do 12 tysięcy na minutę; laser znakujący od 2-20 W – dioda lub Fiber. Standardowe wyposażenie obrabiarki Duelmach: • dotykowy panel sterowniczy • skaner 3D • stół podciśnieniowy • regulator prędkości oscylacji • układ chłodzenia frezu • kable podłączeniowe • kable programujące Servo • komplet tulei • komplet noży tnących • nakrętka wrzeciona • komplet kluczy • komplet frezów • czujnik długości narzędzi • czujnik wysokości materiału • czujnik laserowy bazy materiału • chemia – smary, oleje • pamięć przenośna • licencje • kopia zapasowa dysku • komplet dokumentów instrukcje do falownika, wrzeciona, serwomotorów, panelu itp. Opcjonalnie wyposażenie: oś obrotowa 4D, znakowanie laserowe. Więcej informacji na stronie polskiego producenta: www.obrabiarki-CNC.pl Simex Wielokanałowy regulator MultiCon CMC-99 Simex zaprojektował i wprowadził do sprzedaży nowy wielokanałowy regulator MultiCon CMC-99. Urządzenie korzysta z systemu operacyjnego Linux. Stanowi alternatywę dla zastosowań, w których niezbędna jest jednoczesna regulacja i obserwacja wielu parametrów analogowych. Regulator wyposażono w kolorowy wyświetlacz z ekranem dotykowym. MultiCon CMC-99 jako kompaktowy (obudowa 96 x 96 mm) komputer przemysłowy, w wersji rozbudowanej może być wyposażony w dodatkowy moduł komunikacji (Ethernet, trzeci port USB-Host, dwa kolejne porty szeregowe) oraz inne typy We/Wy. Podstawowe parametry urządzenia to: • wejścia pomiarowe (do wyboru): max. 48 analogowych; max. 12 uniwersalnych; maks. 24 wejścia TC; maks. 12 wejść RTD, • 1 wejście cyfrowe 24 V DC z optoizolacją • maks. 8 wyjść prądowych lub 16 przekaźnikowych/SSR • wyjście zasilania czujników 24 V DC • wyświetlacz 3,5" TFT 320 x 240 piks. z ekranem dotykowym • komunikacja: wersja podstawowa: RS-485 (Modbus RTU), USB Host, USB Device; wersja rozbudowana: 3 x RS-485/RS-232, 2 x USB Host, USB Device, Ethernet 10 MB • możliwość sterowania wielu wyjść z jednego kanału pomiarowego • bezpośrednie podłączanie zewnętrznych modułów pomiarowych • bezpośrednie sterowanie urządzeń wykonawczych • funkcja PID do regulacji procesami wolnozmiennymi • dowolny sposób wizualizacji danych: w formie cyfrowej, wykresu, bargrafu • programowanie za pomocą ekranu dotykowego lub po podłączeniu myszy PC do portu USB. www.simex.pl www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 57 PRODUKTY Phoenix Contact Moduł radiowy RAD-ISM-2400-DATA-BD Nowe urządzenie Phoenix Contact do interfejsów szeregowych umożliwia bezprzewodowe połączenie siecią kilku sterowników lub innych urządzeń peryferyjnych pomiędzy sobą. Technologia Trusted Wireless zapewnia transmisję danych o zasięgu do dwóch kilometrów, również w trudnych warunkach przemysłowych. Ponieważ komunikacja bezprzewodowa działa w paśmie 2,4 GHz ISM, stosowanie urządzeń nie wymaga licencji ani opłat. Za pomocą załączonego oprogramowania instalacyjnego moduł można skonfigurować jako: urządzenie nadrzędne (master), urządzenie podrzędne (slave) lub jako podporządkowane urządzenie pośredniczące (repeater slave) pracujące w trybie „store-and-forward”. Umożliwia to budowanie różnorodnych sieci, od prostych technologii single-hop i niewielu urządzeń po złożone technologie multi-hop i 254 urządzenia, przy użyciu tylko jednego typu urządzenia. W sieci typu multi-hop łączenie urządzeń z urządzeniami nadrzędnymi jest zadaniem urządzeń pośredniczących (repeater slave). Dodatkową zaletą jest to, że stacje te mogą także odbierać i wysyłać dane. Większe bezpieczeństwo transmisji danych zapewnia roaming. Umożliwia on urządzeniom końcowym w sieci, połączonym z urządzeniem nadrzędnym poprzez urządzenie pośredniczące, wyszukanie nowego urządzenia pośredniczącego, które połączy je z urządzeniem nadrzędnym, gdy połączenie bezprzewodowe zostanie przerwane. Stan roboczy urządzenia i jakość bezprzewodowego połączenia można łatwo rozpoznać na miejscu na podstawie diody LED. Ponadto beznapięciowy styk RF-Link i analogowy sygnał RSSI (Received Signal Strength Indicator – wskaźnik poziomu odbieranego sygnału) ułatwiają zdalne monitorowanie. Jeszcze wygodniejsze jest diagnozowanie za pomocą komputera PC lub laptopa, podłączonych za pośrednictwem interfejsu RS 232 do urządzenia nadrzędnego jako port diagnostyczny. Można stąd wygodnie monitorować dane o wszystkich urządzeniach sieci, takie jak: stan łącza bezprzewodowego, sygnał RSSI czy też napięcie zasilające. www.phoenixcontact.pl Antykor Controls OptiNav Nowe piece kalibracyjne OptiScan – optyczne urządzenie skanujące Antykor Controls wprowadził do sprzedaży nową serię pieców kalibracyjnych. Charakteryzują się szerokim zakresem temperatury: od -45°C do +700°C, co znacznie poszerza sferę zastosowań kalibratorów, np. o elektrownie. Seria RTC wyposażona jest w funkcję DLC (dynamiczna kompensacja wkładu). Dzięki temu dokonywany jest automatyczny pomiar temperatury wewnątrz wymiennego wkładu. Na podstawie jego wyników korygowane są parametry nagrzewania bloku odpowiednio do ciepła odbieranego przez kalibrowane czujniki. Jednorodność temperatury, uzyskiwana dzięki DLC, polepsza stabilność kalibracji do 0,005°C oraz zapewnia wysoką dokładność, bez względu czy kalibrowany jest czujnik o średnicy 3 mm, czy też 12 mm. www.antykor.pl Polska firma OptiNav opracowała system optycznego skanowania obiektów 3D poprzez ich obrysowywanie. System wyposażono w zaawansowane algorytmy matematyczne, wspomagające modelowanie obiektu 3D oraz wyszukiwanie w nich charakterystycznych cech, np. osi optymalnego wiercenia. OptiScan wykorzystuje optyczną technologię identyfikacji i śledzenia obiektów w przestrzeni 3D – OptiTrace. System sprawdzi się wszędzie tam, gdzie potrzebujemy zeskanować złożone obiekty 3D, wprowadzić ich modele do komputera lub dokonać ich analizy matematycznej, takiej jak: porównanie obiektu ze wzorcem, wyznaczenie osi i kontów, odtworzenie krzywych, modelowanie itd. Ciekawym miejscem zastosowania systemu OptiScan jest ortopedia, a dokładniej operacje kapoplastyki stawu biodrowego. W trakcie takich operacji chirurg musi określić optymalną oś wiercenia przechodzącą przez środek szyjki kości udowej. Skanowana jest więc szyjka kości udowej operowanego pacjenta, a nastepnie złożone algorytmy matematyczne tworzą jej model komputerowy i znajdują oś prowadzenia wiertła dla systemu nawigacji operacyjnej. Oczywiście możemy wyobrazić sobie znacznie więcej zastosowań urządzenia OptiScan, a najbardziej naturalnym jest prototypowanie w przemyśle. Firma OptiNav specjalizuje się w opracowywaniu indywidualnych rozwiązań dopasowanych do konkretnych potrzeb klienta. www.optinav.pl 58 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Pepperl+Fuchs Kompaktowy system zasilania P+F wprowadziło na rynek nową wersję kompaktowego systemu zasilania typu Power Hub. Producent zwiększył rozporządzany prąd zasilania z 360 mA do 500 mA przy zachowaniu wymagań dotyczących rozmiarów urządzenia. Urządzenie ma małe wymiary, przez co wymaga minimalnej przestrzeni we wnętrzu szafki sterowniczej. Specjalnie zoptymalizowane obwody o małej stracie mocy zapewniają lepsze parametry termiczne w porównaniu do poprzedniego modelu, co pozwala na ustawienie tablicy w dowolnym kierunku. Kompaktowy system zasilania Power Hub 500 mA jest komponentem systemu FieldConnex, przeznaczonym do zasilania urządzeń opartych na topologii magistrali wysokiej mocy firmy Pepperl+Fuchs. Topologia ta zapewnia wydajne zasilanie energii dla dużej liczby urządzeń polowych instalowanych w obszarach zagrożonych wybuchem, przy zachowaniu maksymalnej długości przewodów. Każde z odgałęzień ma zabezpieczenie przed prądem maksymalnym w formie barier polowych lub ochronników segmentu, co umożliwia działanie urządzeń polowych w warunkach strefy bezpiecznej 1/Div. 1. Urządzenia mogą być podłączane, odłączane lub serwisowane bez zakłócania normalnej pracy systemu. Kompaktowy system zasilania Power Hub jest kompatybilny ze wszystkimi systemami typu Host. Na standardowej płycie głównej można zainstalować do 8 modułów zasilających, co pozwala na podłączenie 4 segmentów systemu FOUNDATION Fieldbus H1. Pasywna regulacja zasilania zapewnia maksymalnie niezawodne działanie systemu. Zintegrowane przyłącza sieciowe Fieldbus pozwalają na łatwe konfigurowanie sieci. Natomiast złącza wtykowe ze śrubami mocującymi gwarantują pewność połączeń, które dzięki temu są odporne na drgania oraz ryzyko przypadkowego rozłączenia. System zasilania typu Power Hub może być opcjonalnie wyposażony w moduł diagnostyki zaawansowanej, umożliwiający prowadzenie ciągłej kontroli i diagnostyki warstwy fizycznej sieci Fieldbus. W połączeniu z oprogramowaniem Advanced Diagnostic Manager zapewnia to pełny wgląd na całą warstwę fizyczną sieci Fieldbus z poziomu pomieszczenia sterowni. www.pepperl-fuchs.com PRODUKTY Advantech TiePie engineering Zarządzalny switch do szaf rackowych 19" Przystawka oscyloskopowa Advantech poszerzył ofertę o zarządzalny switch ethernetowy EKI-4654R, przeznaczony do montażu w szafach rackowych. Switch wyposażony został w 24 szybkie porty Ethernet 10/100Base-TX oraz dwa porty SFP. EKI-4654R przeszedł testy zgodności z normami IEC61850-3 i IEEE1613, które definiują zbiór cech i funkcji, które można wykorzystać do stworzenia systemu komunikacyjnego w stacjach energetycznych. Do jego budowy może skutecznie posłużyć redundantny protokół Advantech X-Ring, który umożliwia rekonfiguracje sieci w postaci pierścienia w czasie krótszym niż 10 ms. Oprócz tego switch wspiera takie protokoły, jak: RSTP, IGMP Snooping, VLAN, QoS, CoS/ToS, LACP, SNMP, Port Mirroring, Port Trucking i inne. EKI-4654R przystosowany został do pracy w trudnych warunkach przemysłowych w zakresie temperatury od -40 do 75°C. Wszystkie porty Ethernet wyposażono w ochronę ESD przed przepięciami 4 000 V DC. Redundantne zasilanie, z zakresu 100-240 V DC i 100-240 V AC, w przypadku awarii czy spadku napięcia umożliwia automatyczne przełączenie do równorzędnego źródła zasilania. Wbudowane wyjście przekaźnikowe oraz diody LED informują administratora o zaistniałym zaniku napięcia. Switche marki Advantech dystrybuuje Elmark Automatyka. www.elmark.com.pl Najnowsza przystawka oscyloskopowa firmy TiePieSCOPE HS805, podłączana do PC przez USB 2.0, to połączenie DSO z generatorem AWG. Jest to najszybsza przystawka DSO, z próbkowaniem rzeczywistym do 1 GS/s. HS805 ma dwa wejścia sygnałowe BNC, próbkuje z maksymalną szybkością 1 GS/s przy pracy 1-kanałowej lub 500 MS/s przy pracy 2-kanałowej. Pasmo przenoszenia wynosi 250 MHz (-3 dB), rozdzielczość 8 bitów. Zakresy napięć wejściowych dochodzą do 80 V, przy zabezpieczeniu wejść dla wszystkich zakresów do 200 V (DC + AC peak <10 kHz) przy podłączeniu bezpośrednim lub 600 V (DC + AC peak <10 kHz) dla pracy z sondą 1:10. Wejścia mogą być sprzęgane AC i DC, impedancja wejściowa wynosi 1 MΩ//20 pF. Moduły mają dużą pamięć pomiarową 32 MS / kanał. Generator sygnałowy AWG to jedno wyjście BNC z maksymalnym próbkowaniem 200 MS/s, pasmem 20 MHz i rozdzielczością 14 bitów dla 200 MS/s. Generowane przebiegi: sinus, trójkąt, prostokąt, DC, szumy oraz zdefiniowany przez użytkownika. Zakres generowanych napięć -12 V...+12 V, sprzęganie DC, impedancja wyjściowa 50 Ω. Pamięć przebiegów to 32 MS. Rozbudowany układ wyzwalania pozwala na wybór różnych źródeł: CH1, CH2, AND, OR, zewnętrzny sygnał analogowy, zewnętrzny sygnał cyfrowy, AWG Start, AWG Stop, AWG New Period, oraz trybów wyzwalania: zboczem narastającym, zboczem opadającym, wewnątrz okna, zewnątrz okna. Moduł TiePieSCOPE HS805 pracuje na USB 2.0 High Speed (480 Mb/s), jest zgodny z USB 1.1 Full Speed (12 Mb/s). Zasilany jest z dołączanego zewnętrznego zasilacza. Dodatkowo moduł jest wyposażony w dwie sondy oscyloskopowe 1:1-1:10 HP-9250. W zestawie oprogramowania dołączanego na płytce CD do modułu znajdują się sterowniki pod Windows 98/ ME/2000/XP/Vista32, rozbudowany program MultiChannel pod Windows 98/ME/2000/XP/Vista32 (w polskiej wersji językowej) oraz zestaw narzędzi dla programistów: biblioteka DLL 32-bit pod Windows 98/ME/2000/XP/Vista32, przykłady do Borland C++ Builder, Borland Delphi, DasyLab, Matlab 6.5+, Matlab do 6.5, Microsoft Visual Basic 6, Python 2.4 i 2.5. Pod kontrolą dołączanego oprogramowania HS805 może pracować w 5 trybach: oscyloskop cyfrowy (DSO), generator przebiegów (AWG), analizator widma (FFT), woltomierz oraz rejestrator. Dystrybutorem urządzenia na polskim rynku jest Egmont Instruments. www.egmont.com.pl Datasensor Czujniki wizyjne SVS2 Datasensor zaprezentował nowe modele czujników wizyjnych SVS2. Wersja AOR (Advanced Object Recognition – zaawansowane rozpoznawanie obiektów) dysponuje nowym narzędziem lokalizowania i dopasowywania wzorców geometrycznych, które odnajduje wzorzec niezależnie od rototranslacji. Czujnik o zasięgu 360° lokalizuje obiekty nawet wtedy, gdy ich położenie i orientacja nie są z góry znane. Tryb Turbo podwaja prędkość wykonywania algorytmu, przez co o połowę zostaje skrócony czas przetwarzania. Czujnik SVS2 AOR może też odczytywać obrazy ze zmniejszoną rozdzielczością. Funkcja ta, w połączeniu z przyspieszeniem pracy czujnika, pozwala uzyskać niewiarygodną prędkość działania. Narzędzia logiczne w intuicyjny i prosty sposób łączą wyniki poszczególnych kontroli. Istnieje możliwość stosowania najczęściej występujących funkcji logicznych, takich jak: AND, OR, NOT, NAND itp. Dystrybucję czujników SVS2 w Polsce prowadzi Eltron. www.eltron.pl 60 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com WYDARZENIA XIII Konferencja Automatyków „Rytro” 2009 Pecha nie było Po raz trzynasty odbyła się Konferencja Automatyków „Rytro”. Choć w mniemaniu przesądnych mogła być pechowa, to jednak po raz kolejny, dzięki staraniom głównego organizatora – firmy Skamer, przebiegła bezproblemowo. Zgromadziła przeszło 250 uczestników. M ajowa Konferencja Automatyków w Rytrze skupia przede wszystkim przedstawicieli firm i zakładów przemysłowych, którzy zajmują się szeroko rozumianą automatyką, monitoringiem i sterowaniem. Podobnie jak w latach poprzednich, na początku pierwszego dnia obrad, swoje referaty zaprezentowali przedstawiciele środowiska naukowego uczelni technicznych z południowej Polski. Prof. Ryszard Tadeusiewicz omówił kwestie związane z bezpieczeństwem dostępu użytkowników do sieci sterowania i wymiany danych, wraz z różnymi metodami ich identyfikacji. Kwestia ta nabiera obecnie szczególnego znaczenia ze względu na coraz bardziej rozpowszechnione rozwiązania sieciowe, a zwłaszcza bezprzewodowe. W prezentacjach pozostałych prelegentów dominowały tematy związane z automatycznym strojeniem nowoczesnych regulatorów, diagnostyką sterowania procesów przemysłowych czy zastosowaniem systemów automatyki w diagnostyce stanu zdrowia osób hospitalizowanych. Druga połowa dnia to bloki prezentacji oferty i najnowszych rozwiązań firm-sponsorów konferencji. Przedstawiono między innymi moduły sterowania dla stref zagrożonych wybuchem oraz do stosowania w wymagających aplikacjach (zanieczyszczenie, zaburzenia elektromagnetyczne itp.). Ponadto poruszano także kwestie związane z jakością energii eklektycznej, a w szczególności monitoringu jej podstawowych parametrów oraz konieczności ich zachowania nie tylko przez dostawcę, ale również odbiorcę, zgodnie z zapisami zawartymi w umowach podpisywanych z zakładem energetycznym. Jedna z firm przedstawiła również swoje najnowsze rozwiązania w zakresie diagnostyki maszyn wirujących, oparte zarówno na technologii klasycznej, jak i modułach bezprzewodowych. Nie zabrakło również tematyki związanej z pompami ciepła, ogniwami fotowoltaicznymi i dedykowanymi do ich obsługi układami sterowania. Podczas prezentacji firmowych uczestnicy mogli dokładniej zapoznać się z rozwiązaniami omawianymi w dniu poprzednim. Był również czas na pytania i dyskusję, wykorzystany przez uczestników między innymi na rozmowy i polemiki z obecnymi na konferencji przedstawicielami świata nauki. Szczególnie mocno „wypłynął” temat konieczności pogłębienia współpracy przemysłu i uczelni technicznych oraz dostępnych możliwości w tym zakresie. Skamer, główny organizator Konferencji Automatyków, poinformował uczestników o Katalogu Automatyki, który jest realizowany w ramach wsparcia finansowego z funduszy unijnych. Projekt ten ma na celu stworzenie jednolitej platformy informacyjnej o aktualnej ofercie firm branży automatyki obecnych na rynku polskim oraz portalu wymiany wiedzy w zakresie automatyki przemysłowej. Między innymi organizowane mają być tam tzw. wirtualne targi, panele dyskusyjne itp. Andrzej Ożadowicz www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 61 WYDARZENIA Oszczędzanie energii w przedsiębiorstwach przemysłowych Niewidzialny koszt Prąd to niewidzialny przyjaciel działu produkcji a zarazem niewidzialny wróg z punktu widzenia księgowości zakładu przemysłowego. Rosnące ceny energii skłaniają szefów zakładów przemysłowych do szukania sposobów na obniżkę związanych z tym kosztów. Szereg przydatnych metod zaprezentowano podczas sympozjum zorganizowanego w końcu maja przez wydawnictwo Trade Media International Holdings. S ympozjum dowiodło, że optymalizacja zużycia energii elektrycznej to przysłowiowy „temat rzeka”. Duża liczba potencjalnych sposobów powinna skłonić zakłady przemysłowe do skorzystania z usług firm, które przeprowadzają audyty energetyczne w tym właśnie zakresie. Celem audytu jest odpowiedź na pytanie: w jakich obszarach przedsiębiorstwo ponosi zbyt duże koszty energii i w jaki sposób można je zredukować. Ofertę takiego audytu przedstawił prelegent z firmy Innova Energy wraz z kooperantami: KAPE oraz 3MC Poland. Do tematu nawiązał też gość z Polsko-Japońskiego Centrum Efektywności Energetycznej, który przedstawił możliwości ograniczania energochłonności typowych instalacji i urządzeń przemysłowych na podstawie wniosków z dotychczas przeprowadzonych audytów. 62 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Ciekawe sposoby na obniżenie liczby na rachunkach za energię elektryczną pokazali również przedstawiciele czołowych firm z rynku automatyki. Danfoss omawiał zalety przetwornic częstotliwości VLT, które można wykorzystać do optymalizacji zużycia energii w układach napędowych pomp i wentylatorów. Z kolei Panasonic Electric Works Polska zaprezentowało, wraz z NMG, zalety systemu ERCO.Net, który umożliwia kontrolę i zarządzanie bieżącym zużyciem mediów energetycznych (energia elektryczna, gaz, woda, sprężone powietrze, para wodna itp.), a także ściekami przemysłowymi. Z kolei Sabur omawiał korzyści płynące ze stosowania SOiRE – Systemu Odczytu i Rozliczania Energii. Własne koncepcje zmiejszania kwot przeznaczanych na zużycie prądu przedstawili także goście z MPL Technology oraz IrPomiar, partnera FLIR Systems. Ciekawe okazały się prezentacje dotyczące energooszczędnych metod produkcji, przesyłu i użytkowania sprężonego powietrza w przemyśle (firma Vector) oraz outsourcing tego właśnie nośnika energii (firma Marani). Prelegent z Wydziału Administracji i Nauk Społecznych Politechniki Warszawskiej przybliżył słuchaczom kwestię certyfikacji energetycznej budynków. Uczestnicy sympozjum mogli też zapoznać się z możliwościami dofinansowania inwestycji w odnawialne źródła energii z unijnego Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko. Informacje na ten temat przekazała przedstawicielka Instytutu Paliw i Energii Odnawialnej. Informacje na temat kolejnych seminariów znajdują się na stronie www.seminaria.trademedia.us. Tomasz Gołębiowski WYDARZENIA Seminarium TMI Lean w produkcji i łańcuchu dostaw Tematyce Lean w produkcji i łańcuchu dostaw było poświęcone seminarium zorganizowane w Poznaniu przez wydawnictwo Trade Media International Holdings. W spotkaniu wzięło udział kilkudziesięciu inżynierów. Produs: szkolenie na temat Ethernetu przemysłowego Sieć i praktykuj Nowoczesne rozwiązania w zakresie Ethernetu przemysłowego w oparciu o urządzenia firmy Hirschmann były tematyką szkolenia zorganizowanego przez firmę Produs. S eminarium rozpoczął Konrad Gurbała z firmy Advantage, który opowiedział o praktycznym wykorzystaniu mechanizmów Lean na przykładzie zakładów Toyoty. Kolejne dwie prezentacje firm BPSC oraz Epicor Software Poland prezentowały ich własne produkty – Impuls 5 oraz Epicor 9. Zastosowanie systemów może się przyczynić do zmniejszenia kosztów produkcji oraz poprawy organizacji pracy i tym samym polepszenia jakości. Efektywne zarządzanie produkcją praktyczne podejście do automatyzacji i informatyzacji „odchudzonej” produkcji było tematem wystąpienia przedstawiciela ASTOR, natomiast o dopasowaniu rozwiązań ERP do specyfiki branży produkcyjnej opowiadał reprezentant IFS Poland. Poprawieniu organizacji produkcji nie służą tylko bezpośrednio stosowane metody Lean, ale także wiedza o nich. Przekonywał o tym Bogusz Dworak z MPM Productivity Managment w prezentacji zatytułowanej „Zwiększenie produktywności poprzez planowanie i zarządzanie zintegrowane”. Seminarium zakończyło wystąpienie Władysława Popławskiego z Polish Six Sigma Academy pod tytułem „Lean Six Sigma – remedium na kryzys”. Uczestnicy poznańskiego seminarium mogli także zapoznać się bliżej z wybranymi tematami na stoiskach zorganizowanych przez uczestniczące firmy. Więcej informacji na stronie www.seminaria.trademedia.us. Z jazd miał charakter warsztatów technicznych, podczas których uczestnicy poznawali praktyczne mechanizmy budowania struktur redundantnych, wpływających na zabezpieczenie cyklu transmisji danych w kluczowych systemach sieciowych. Szkolenie obejmowało wszelkiego rodzaju aspekty transmisji od kablowej (światłowody, kable miedziane) poprzez najnowsze rozwiązania radiowe, które znajdują coraz większe zastosowanie w systemach rozproszonych. Nie zabrakło również informacji na temat zaawansowanych metod konfiguracji sieci oraz sposobów ich zabezpieczenia. Zajęcia teoretyczne i praktyczne prowadzone były przez inżynierów firmy Produs i Hirschmann. Tegoroczna seminarium pokazało, że technologie związane z Ethernetem przemysłowym zostały adoptowane przez rynki automatyki i sterowania. Wiedza i świadomość uczestników jest coraz większa, co znalazło odzwierciedlenie w wysokich wynikach testów kompetencyjnych, które są podstawą do wystawienia certyfikatów. Tomasz Kurzacz Tomasz Gołębiowski www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 63 Giełda Control Engineering Polska Giełda Control Engineering Polska 64 ● LIPIEC 2009 CONTROL ENGINEERING POLSKA ● www.controlengpolska.com Giełda Control Engineering Polska Giełda Control Engineering Polska www.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 65 Aby zamówić lub zaktualizować prenumeratę prosimy wypełnić poniższy formularz zgłoszeniowy oraz odesłać go na adres redakcji: Trade Media International Holdings sp. z o.o., ul. Wita Stwosza 59 a, 02-661 Warszawa lub faksem na numer: 0 22 899 29 48. W razie pytań lub wątpliwości prosimy o kontakt: 0 22 852 44 15 Numer:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kod pocztowy:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Miasto:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Województwo:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telefon:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fax:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E-mail:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Imię:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nazwisko:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stanowisko:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nazwa firmy:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dział:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ulica:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Do jakiej branży należy główny produkt lub usługa wytwarzany w Pani/Pana zakładzie pracy? Produkcyjne gałęzie przemysłu: q przemysł spożywczy q przemysł maszynowy q przemysł tekstylny q przemysł celulozowo-papierniczy q przemysł petrochemiczny q przemysł rafineryjny q przemysł chemiczny q przemysł farmaceutyczny q przemysł elektryczny q przemysł metalurgiczny q przemysł komputerowy q przemysł elektroniczny q przemysł medyczny q przemysł lotniczy q inna (prosimy wpisać jaka?) Nieprodukcyjne gałęzie przemysłu: q górnictwo q usługi komunalne q inżynieria, integracja systemów q usługi naukowo-badawcze q przetwarzanie danych i usługi związane z oprogramowaniem q rząd i wojsko q inna (prosimy wpisać jaka):.......................... Jaki jest rodzaj wykonywanej przez Panią/Pana pracy? q q Integracja systemów, konsultacje Inżynieria produkcji, procesu, wytwarzania q q q q q q q q Adres dostawy (prosimy wypełnić jeżeli adres dostawy czasopisma jest inny niż adres firmy): Ulica:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Numer:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kod pocztowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Miasto:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telefon:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inżynieria sterowania Kontrola jakości, standardów Projektant produktów Projektowanie systemów Utrzymanie Ruchu Zarządzanie Inna inżynieria, włączając projektowanie, programowanie, elektronikę, elektrykę Inny (prosimy wpisać jaki):.......................... Które z wymienionych produktów i systemów Pani/Pan rekomenduje, dokonuje specyfikacji bądź też kupuje? (prosimy zaznaczyć wszystkie, które odpowiadają) q Czujniki i przekaźniki q Czujniki i regulatory q Interfejs Człowiek-Maszyna q Łączniki, przewody, kable q Oprogramowanie q Panele sterowania, sygnalizacji, blokad q PLC q Przekaźniki, wyłączniki, regulatory czasu q Rejestratory q Silniki i napędy q Sprzęt komputerowy q Systemy kontroli ruchu q Systemy mocy q Systemy sterowania q Systemy wbudowane q q q q Zamów bezpłatną prenumeratę magazynu Prenumerata realizowana jest od kolejnego wydania czasopisma Czy jest Pani/Pan zaangażowana/ny w integrację systemów? q Tak q Nie Ile wydaliście Państwo (w PLN) w latach 2006-2007 na inwestycje w produkty oraz systemy automatyki i sterowania w procesach produkcyjnych: q powyżej 1 mln q 500001- 1 mln q 100001- 500 000 q poniżej 100000 Jaka jest przybliżona liczba pracowników w Państwa firmie: q poniżej 30 pracowników q 31 -100 pracowników q 100-301 pracowników q 301-700 pracowników q powyżej 700 pracowników Które z poniższych magazynów Pan/Pani czyta? q Napędy i Sterowanie q Elektro Systemy q Elektronik q Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych q PAR Iloma osobami Pan/i zarządza? q 16 lub więcej q 6-15 q 1-5 q nie zarządzam Z jakiego źródła dowiedział/a się Pan/i o Control Engineering Polska? q egzemplarz magazynu przesłany pocztą q informacje przesłane e-mailem q z magazynu otrzymanego na targach q z reklamy (prosimy podać źródło) .................................. q inne źródło (prosimy podać jakie) .................................. q q Zawory, aparaty Inne(prosimy opisać jakie):.......................... Systemy wizyjne Który z poniższych działów/departamentów w Państwa firmie jest odpowiedzialny za implementacje, wsparcie i utrzymanie automatyki, przetwarzanie danych oraz komunikację? q Dział Automatyki q Dział IT q Wspólnie dział automatyki i dział IT q Inny(prosimy wpisać jaki?) .......................... Urządzenia analityczne Urządzenia do pozyskiwania danych Urządzenia testujące i kalibrujące Czy jest Pan/i częścią tego zespołu? q Tak q Nie Zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (Dz. U. Nr 133, poz. 883) wypełniając ten formularz wyrażasz zgodę na przetwarzane Twoich danych osobowych i wykorzystywanie ich tylko do wewnętrznych celów statystycznych i marketingowych. Jednocześnie masz prawo wglądu do swoich danych, ich poprawienia lub usunięcia. Administratorem danych osobowych jest Trade Media International sp.z o.o. Tak, wyrażam zgodę Data.......................... Podpis:........................... Nasi Reklamodawcy Firma Balluff sp. z o.o. Beckhoff Automation sp. z o.o. strona 25 IV okładka www telefon www.balluff.pl (71) 338 49 29 www.beckhoff.pl (22) 757 26 10 Elmark Automatyka sp. z o.o. 49 www.elmark.com.pl (22) 773 79 37 Eltron 35 www.eltron.pl (71) 343 97 55 Festo sp. z o.o. 31 www.festo.pl (22) 711 41 00 Multiprojekt Elżbieta Góral 65 www.multiprojekt.com.pl (12) 413 90 58 P.P.H. Wobit Witold Ober 64 www.wobit.com.pl (61) 835 06 20 Pepperl+Fuchs sp. z o.o. II okładka www.pepperl-fuchs .pl (22) 398 81 25 Phoenix Contact sp. z o.o. 7 www.phoenixcontact.pl (71) 398 04 60 Rittal 59 www.rittal.pl (22) 724 27 84 Sels sj 39 www.sels.pl (22) 848 08 42 SEW-EURODRIVE Polska sp. z o.o. 37 www.sew-eurodrive.pl (42) 67 65 300 Siemens sp. z o.o. 16, 17 www.siemens.pl TME 21 www.tme.eu (42) 645 55 55 Turck sp. z o.o. 27 www.turck.pl (77) 443 48 00 PODSTAW WRACAJĄC DO... Kalibracja enkodera: o czym warto pamiętać Wszystko wymaga kalibracji C.G. Masi W Niebezpieczne punkty enkoderów ytwarzanie bardzo małych eleGeneralnie kalibracja jako taka nie odnosi się mentów, jak na przykład ukłajedynie do powolnych zmian związanych ze stadów scalonych, w przypadku rzeniem się urządzeń. W obrębie zainteresowań których krytycznymi odległościadziału kalibracji znajduje się wszystko, co może mi są dziesiąte części nanometra, wymaga barwpłynąć na dokładność finalnego położenia dzo precyzyjnych elementów wykonawczych. narzędzia. Dlatego też tak ważne jest spojrzeStworzenie bardzo dokładnego liniowego ennie na strukturę typowego robota i wyszukanie kodera wymaga z kolei bardzo dużej, pikometrowej dokładności kontroli pozycji silników. Jeden z najwięk„Niebezpieczne” punkty kalibracji enkodera szych problemów stanowią wówczas narzędzie miejsce CNC czujnik zmiany temperatury. mocowania enkodera dysk czujnika Z drugiej strony, w przypadku roostry silnik enkodera do ramienia koniec botów wykorzystywanych w procesach obróbczych w obrabiarkach CNC, najbardziej wymagające elementy będą najczęściej miały tolerancje pięć, sześć razy rzędów niższą niż te wymagane przy tworzeniu wyramię chwytaka sokiej precyzji enkoderów. Kalibracja narzędzia temperaturowa jest tu znacznie mniej istotna. miejsce Wnioski, jakie można wyciągnąć mocowania enkodera do obudowy silnika z powyższych przykładów, są takie, że na pytania dotyczące kalibracji Źródło: Control Engineering zawsze odpowiadamy w kontekście konkretnej aplikacji. Przy poziomach Istnieją trzy „niebezpieczne punkty” (zaznaczone kolorem precyzji wymaganych w obrabiarczerwonym) w osi robota, dla których poziom niepewności pomiaru kach CNC zazwyczaj stosuje się perznacznie wzrasta. fekcyjnie stabilne enkodery absolutne wykonane z zeroduru, czyli szkła z „zerowym współczynnikiem temperaturowszystkich słabych punktów, w których mogą wym” (ang. zero-temperature-coeficient). Stosopowstawać błędy pomiarowe. wane są również enkodery obrotowe, które są Optyczne enkodery obrotowe składają się dużo bardziej odporne na zmiany temperatuz dysku z naniesionymi punktami podziałki, który niż enkodery liniowe. Tradycyjna kalibracja, rego obrót w pobliżu czujnika odczytu wytwaktóra eliminuje zmiany pojawiające się wraz ze rza sygnał wyjściowy. Dyski enkoderów często starzeniem się urządzeń, jest dla tych zastosomontowane są do obudowy silnika napędzająwań zbyteczna. cego oś, zaś sensory na zewnętrznym wałku. Powww.controlengpolska.com ● CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2009 ● 67 WRACAJĄC DO PODSTAW minąwszy bezpośrednie uszkodzenie dysku lub zniszczenie czujnika, istnieją jeszcze trzy miejsca, w których może stać się coś, co obniży dokładność pomiaru. Redundatny sygnał enkoderowy: dobry sposób na poślizg Pierwszym z niebezpiecznych punktów jest miejsce przymocowania enkodera do obudowy silnika. Każde przesunięcie, poślizg dysku enkodera w stosunku do obudowy silnika spowoduje zakłócenie i w konsekwencji przekłamania pomiarów. Podobnie, każde przesunięcie (poślizg) pomiędzy ramieniem, na którym zamocowany jest czujnik a (nazwijmy to sobie jak chcemy) dźwignią czy ramieniem, na której zamocowane jest narzędzie, spowoduje błąd pomiaru. I w końcu, jeśli samo ramię odkształca się, gnie czy z jakiegokolwiek powodu zmienia wymiary, to narzędzie obrabiarki CNC nie będzie znajdowało się tam, gdzie sterownik będzie „myślał”, że jest. Jednym ze sposobów przeciwdziałania tym problemom jest wprowadzenie redundantnego sygnału enkoderowego. Sterownik robota śledzący tor ruchu narzędzia, oprócz standardowego sygnału z enkodera absolutnego, może wykorzystywać również pomiar redundantny. Każde zdarzenie (np. kolizja z podnośnikiem widłowym) na tyle poważne, że powodujące przesunięcie enkodera lub nawet deformację ramienia obrabiarki, spowoduje utratę pewnej liczby impulsów w sygnale redundantnym. Stały monitoring pozycji wskazywanej przez redundantne kanały pozwoli kontrolerowi na zauważenie poślizgów enkodera i wywołanie alarmu. „Naprawa” enkoderów nie jest konieczna. Powrót do stanu sprzed poślizgu, straty impulsów i – co za tym idzie – zaistnienia błędu pozycji, wymagałby jedynie znalezienia nowej wartości offsetu (kompensacji) dla enkodera absolutnego i wyzerowania rejestru pozycji enkodera inkrementalnego. C.G. Masi