pobierz (PDF, 8.4 MByte) - Control Engineering Polska

Transkrypt

ISSN 1731-5301
Nr 9 (52)
Rok VI
Modelując
w ruchu
Projektowanie oraz rozwój kontroli ruchu
Zawodowa przepaść
pokoleniowa
16
Focus: polski rynek
urządzeń pakujących
30
www.controlengpolska.com
22
OD REDAKCJI
CONTROL ENGINEERING POLSKA
REDAKCJA POLSKA
Redaktor naczelny
Tomasz Gołębiowski
[email protected]
Redaktor
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 intermetowej
Paweł Szczepański
[email protected]
Redagowanie tekstów
Stanisław Szałapak
Opracowanie graficzne i skład
Grzegorz Solecki
[email protected]
Key Account Manager
Aleksandra Krajewska
[email protected]
Marketing / prenumerata
Grzegorz Stańczuk
[email protected]
Administracja
Anna Pacek
[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
Prezes zarządu
Michael J. Majchrzak
[email protected]
Jak jeden dzień...
W
tym roku mija 40 lat, odkąd światło dzienne ujrzały projekty dwóch urządzeń,
które mimo niewielkich rozmiarów, znacząco wpłynęły na pracę maszyn i ludzi.
Jednym z nich jest myszka komputerowa, pokazana po raz pierwszy jesienią
1968 roku na konferencji informatycznej w San Francisco. Pół roku wcześniej amerykański
inżynier Dick Morley przelał na papier koncepcję PLC. Firma, w której wówczas pracował,
należy teraz do Schneider Electric.
Zarówno sterowniki PLC, jak też myszki powstały, aby znacznie uprościć obsługę maszyn.
Udało się znakomicie, ale coraz wyraźniej widać, że oba urządzenia zaczynają wchodzić w typową dla wieku średniego „smugę cienia”. Na horyzoncie pojawiły się nowe technologie,
które – zdaniem niektórych – w ciągu najbliższych lat mogą wyprzeć z rynku klasyczne PLC
i biurkowe „klikacze”. Głównymi konkurentami mają być między innymi komputery przemysłowe i ekrany dotykowe. Czy i kiedy tak się stanie, zobaczymy.
Z okazji rocznicy warto przypomnieć barwną postać Dicka Morleya, znanego w świecie
przemysłu jako „ojca PLC”. Ma na swoim koncie: ponad 20 patentów technicznych, trzy
książki, a także troje własnych i… 27 (słownie: dwadzieścioro siedmioro) przybranych dzieci.
Mimo kilku zacnych krzyżyków na karku jest wciąż aktywny zawodowo. Dla wielu młodych
inżynierów może być przykładem drogi do sukcesu.
Świadomie użyłem sformułowania „drogi do sukcesu”, a nie jedynie „sukcesu”. Jak sam
bowiem podkreśla, w życiu i pracy przypomina stylem motocyklistę, który cieszy się jazdą,
w przeciwieństwie do kierowcy samochodu, który męcząc się w korku chce jak najszybciej
wrócić do domu.
Koncepcję PLC przelał na papier 1 stycznia 1968 roku, co miało być – jak sam przyznaje –
metodą na odwrócenie uwagi od skutków ubocznych sylwestrowej zabawy. Idea znana w Polsce pod hasłem „najlepsza na kaca jest praca” w jego przypadku sprawdziła się doskonale.
Dick Morley podkreśla, że praca nad większością jego naukowych projektów była dobrą
zabawą. Z drugiej strony przyznaje, że większość skończyła się klapą lub – jak się później
okazywało – ktoś wcześniej od niego wpadał na określony pomysł. Morley zachęca, aby w takich sytuacjach nigdy się nie poddawać. Jak twierdzi, kiedy pojawia się problem, należy go
rozwiązać bez marudzenia, że znowu mamy pecha. „Just deal with it!” to jego – trzeba przyznać, że wyjątkowo prosta – recepta na kłopoty. Tym bardziej że problemy są nieodłączne
dla inżyniera, a zwłaszcza wynalazcy. „Engineering is solving problems, innovation is making
problems” – zwykł powtarzać Morley.
Kolejna godna przytoczenia rada „ojca PLC” brzmi: jak coś robisz, zrób to tak, żebyś nie
musiał potem poprawiać. „Jeśli stawiasz płot, upewnij się, że wytrzyma co najmniej 10 lat
– mówi Morley w jednym z wywiadów. – W przeciwnym razie naprawianie usterek cię wykończy”. Jak widać, Dick Morey nie zna pewnego polskiego wynalazku, pewnie starszego niż
sterownik PLC. Bo przecież najtrwalsza jest, jak wszyscy wiemy, prowizorka.
redaktor naczelny
[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.
●
CONTROL ENGINEERING POLSKA LISTOPAD 2008
●
1
Nr 9 (52)
Rok VI
Międzynarodowe źródło informacji o sterowaniu i automatyce
LISTOPAD 2008
Tematy wiodące
16 Zawodowa przepaść pokoleniowa
Różnice w zarobkach pomiędzy polskimi a amerykańskimi
inżynierami są najwyższe w grupie najgorzej zarabiających
– wynika z danych Control Engineering i Banku Danych
o Inżynierach. W grupie najmniej zarabiających różnice na korzyść
specjalistów zza oceanu sięgają 700 proc., zaś wśród branżowych
krezusów jedynie 300 proc.
22
Modelując w ruchu
Zbieżność inżynierii mechanicznej, elektrycznej oraz
oprogramowania zmienia oblicze projektowania oraz rozwoju
kontroli ruchu. W artykule pokazujemy, jak to się dzieje.
30
Focus: Polski rynek urządzeń pakujących
W ostatnich latach na polskim rynku opakowań nastąpił
dynamiczny rozwój – wynika z najnowszych danych Control
Engineering Polska. Pomimo tego, że ceny urządzeń wciąż rosną,
popyt na nie wcale nie maleje. Coraz częściej zakłady, które
poszukują wielofunkcyjnych rozwiązań, kupują całe linie pakujące
zamiast pojedynczej maszyny. Przyszłość urządzeń pakujących to
pełna automatyzacja i kompleksowość.
Źródło: MPL Technology
Temat z okładki: Modelując w ruchu
str. 22
Focus: Polski rynek
urządzeń pakujących
str. 30
Temat wiodący:
Zawodowa przepaść pokoleniowa
str. 16
2
●
LISTOPAD 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
●
Tematy numeru
1 Od redakcji
Jak to się robi:
Ciche napędy – minimalizacja
interferencji elektromagnetycznej
str. 57
Jak jeden dzień…
12
Zaawansowane technologie
SCADA z protokołem DNP3
40
W praktyce
Tata Motors – modernizacja fabryki samochodów
42
46
52
Systemy automatyki w zakładzie przetwórstwa
mleka
Kompaktowe zintegrowane komputery jednopłytowe
dla aplikacji sterowania
Jak to się robi?
Ochrona systemów PCS i SCADA przed
cyberatakami cz. 1.
57
64
Ciche napędy – minimalizacja interferencji
elektromagnetycznej
Wydarzenia
Energetab 2008
65
66
71
Honeywell – seminaria OneWireless
IV Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Zastosowania magistrali CAN”
Wracając do podstaw
Zasilanie aparatury kontrolno-pomiarowej
Produkty
62
iEi Technology – Bezwentylatorowy komputer
formatu 5.25''
62
62
63
63
Nowości
4
4
4
6
6
6
6
8
8
GETAC – PDA PS535E
Faro – Więcej ramion od FaroArm
HMS – Interfejs sieci CANopen ABIC-COP
Dold – Wariometr monitorujący prąd różnicowy
Paliwo z gniazdka
Legnickie desktopy Lenovo
ABB w stronę słońca
GE Fanuc wspiera MTConnect
Małopolska Noc Naukowców
Sprzęt Datalogic w leasingu
Ruszyła produkcja „polskiego” Forda Ka
PROTECH’08 za pasem!
Danfoss: wizyta rządowa Białorusi, Ukrainy
i Polski
8
9
9
10
Szybciej po szynach
HMI w górę
Polska automatyka na celowniku Hindusów
Polska europejskim potentatem w produkcji
telewizorów
10
10
Japońskie komponenty z Ostaszewa
Roboty na straży polskich granic
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.
W praktyce: Systemy automatyki w zakładzie
przetwórstwa mleka. Str. 42
●
●
3
NOWOŚCI
Paliwo z gniazdka
GE
oraz Google nawiązały współpracę w celu promowania czystej energii. Planują stworzenie nowoczesnego systemu generowania, przesyłania
i dystrybucji energii elektrycznej, zwanego „inteligentną siecią
energetyczną” (smart grid). Kolejnym wspólnym krokiem ma
być przystosowanie systemu smart grid do obsługi elektrycznych
środków transportu nowej generacji. Według dyrektorów obu
firm system energetyczny XXI wieku powinien łączyć zaawansowane technologie energetyczne, w których specjalizuje się GE,
z najnowszymi technologiami informatycznymi, którymi zajmuje
się Google.
Celem współpracy jest zapewnienie konsumentom atrakcyjniejszej oferty energetycznej poprzez umożliwienie im zakupu
energii odnawialnej, używania samochodów elektrycznych typu
plug-in (pojazdów ładowanych bezpośrednio z gniazdka elektrycznego) oraz obniżenia rachunków za energię, dzięki lepszemu zarządzaniu jej zużyciem w domach. W pierwszym etapie współpraca obu firm skupi się na dwóch
obszarach. Po pierwsze wytwarzaniem na skalę przemysłową energii ze źródeł odnawialnych, ze szczególnym
uwzględnieniem technologii pozwalającej na uzyskanie energii ze źródeł geotermalnych. Po drugie stworzeniem
oprogramowania, urządzeń kontrolnych i pakietu usług umożliwiających popularyzację pojazdów elektrycznych
typu plug-in.
Legnickie desktopy Lenovo ABB w stronę słońca
4
●
●
BB dostarczy systemy elektryczne, wyposażenie i usługi inżynieringu do budowy zakładu produkcyjnego firmy LDK w Xinyu
City w Chinach. Wartość kontarktu wynosi 36 mln USD. Zakres
dostaw obejmuje rozdzielnice niskiego i średniego napięcia, transformatory rozdzielcze i w pełni zaizolowane magistrale rurowe. Zakład LDK ma
być największą w Azji fabryką polisilikonu. Rocznie ma tam powstawać
15 000 ton metrycznych materiału. Polysilikon znajduje zastosowanie
w produkcji mono i multikrystalicznych płyt słonecznych. To także główny
surowiec do produkcji ogniw
słonecznych, służących do
konwertowania energii słonecznej w elektryczną. Otwarcie pierwszej linii produkcyjnej
nowej fabryki jest zaplanowane na czwarty kwartał 2008
roku. W przyszłym roku ma
być produkowanych od 5 000
do 7 000 ton metrycznych
polisilikonu. LDK to wytwórca multikrystalicznych płyt
słonecznych, które sprzedaje globalnie producentom
produktów fotowoltaicznych,
włączając w to ogniwa i moduły słoneczne.
A
Źródło: ABB
L
enovo, jeden z największych producentów
komputerów na świecie, uruchomi w Legnickiej Specjalnej Strefie Ekonomicznej
(LSSE) zakład produkcyjny i centrum realizacji zamówień. Firma zbuduje tu swoją pierwszą fabrykę w Europie, produkującą 1,7 mln komputerów
stacjonarnych rocznie. Zakład chińskiego inwestora powstanie w miejscowości Legnickie Pole,
w województwie dolnośląskim. Będzie to montownia o powierzchni 30 tys. m kw., który ma
wytwarzać 1,7 mln komputerów rocznie. Lenovo
zainwestuje 4,1 mln EUR w zakup linii produkcyjnej i wyposażenia biurowego. Firma zatrudni
także 1 276 pracowników zarówno w dziale produkcji, jak też na stanowiskach wysoko wykwalifikowanych specjalistów. Rekrutacje już trwają,
a rozpoczęcie prac planowane jest na grudzień.
Inwestor zapowiedział też nawiązanie współpracy z lokalnymi dostawcami usług. Lenovo, obok
Volkswagena, stanowi flagową inwestycję LSSE.
Założona w 1984 roku firma Lenovo jest dziś
jednym z trzech największych producentów komputerów na świecie. Trzy lata temu przejęła od
IBM-a dział produkujący komputery stacjonarne
i notebooki.
PLC + PC + Dedykowane Rozwiàzania Sprz´towe =
NI PAC
Programowalne uk∏ady FPGA dla
szybkich algorytmów sterujàcych
256 analogowych p´tli PID o
cz´stotliwoÊci 30 kHz, linie cyfrowego
wejÊcia/wyjÊcia o cz´stotliwoÊci do 10 MHz
Komunikacja
Wbudowany port Ethernet,
Modbus TCP i inne sieci przemys∏owe
Wydajny procesor dzia∏ajàcy pod kontrolà
systemu operacyjnego czasu rzeczywistego
Mo˝liwoÊç wykonywania zaawansowanych
algorytmów analizy i przetwarzania sygna∏ów
OdpornoÊç na trudne warunki pracy
Certyfikat odpornoÊci na udary do 50 g,
maksymalny zakres temperatury pracy
-40 do 70 ˚C
Modu∏y wejÊç/wyjÊç dla przemys∏u
Obs∏uga czujników temperatury, si∏y,
dêwi´ku i wibracji (do 24 bitów)
PLATFORMA NI PAC
Po∏àczenie zalet PLC, PC i dedykowanych rozwiàzaƒ sprz´towych
NI LabVIEW
Programowalne sterowniki automatyki firmy National Instruments
NI CompactRIO
obs∏ugiwane sà przez NI LabVIEW. ¸àczà one w sobie niezawodnoÊç
sterowników PLC, mo˝liwoÊci komputera PC oraz wydajnoÊç
NI Compact FieldPoint
dedykowanych rozwiàzaƒ sprz´towych. Korzystajàc z NI PAC mo˝esz
Kamery inteligentne NI
szybko zaprojektowaç, przetestowaç i uruchomiç systemy automatyki
Panele dotykowe NI
przemys∏owej. Ârodowisko graficznego programowania LabVIEW
pozwala zintegrowaç NI PAC z innymi urzàdzeniami przemys∏owymi.
>>
Zapraszamy do obejrzenia multimedialnej prezentacji na temat
PAC na stronie: ni.com/pac
National Instruments Poland Sp. z o.o. I Salzburg Center, ul. Grójecka 5, 02-025 Warszawa I Tel: +48 22 328 90 10 I Fax: +48 22 331 96 40
Web: www.ni.com/poland I e-mail: [email protected] I KRS 86646, Sàd Rejonowy dla m. st. Warszawy, XIII Wydzia∏ Gospodarczy Krajowego Rejestru Sàdowego
Kapita∏ zak∏adowy: 100,000.00 PLN I NIP 527-22-69-641
©2008 National Instruments. Wszystkie prawa zastrze˝one. CompactRIO, FieldPoint, LabVIEW, National Instruments, NI i ni.com to zarejestrowane
znaki handlowe National Instruments. Inne wymienione produkty i firmy to zarejestrowane znaki handlowe i nazwy firmowe odpowiednich firm. 2008-9946-104-194-I
00 800 361 1235
NOWOŚCI
GE Fanuc wspiera
MTConnect
Małopolska Noc Naukowców
G
E Fanuc Intelligent Platforms postanowiło wesprzeć MTConnect, otwarty i darmowy standard komunikacji pomiędzy urządzeniami przemysłowymi
różnych marek. Dzięki MTConnect sytuacja
w przemyśle ma przypominać tę z sektora IT,
w którym odbywa się swobodna wymiana informacji pomiędzy urządzeniami i systemami
od wielu różnych dostawców. Protokół został
oficjalnie zaprezentowany we wrześniu tego
roku przez Association for Manufacturing
Technology podczas International Manufacturing Technology Show w Chicago. MTConnect, bazujący na języku XML, ma w zamyśle
twórców zapewniać łączność na każdym etapie procesu produkcji – począwszy od planowania po wytwarzanie.
U
czestnicy Małopolskiej Nocy Naukowców na Krakowskiej Politechnice mieli okazję zapoznać się z niecodziennymi zastosowaniami robotów Kawasaki, dostarczonych przez firmę ASTOR.
W czasie specjalnego pokazu mniejszy robot rozdawał słodkie, czekoladowe upominki, a większy pozwalał się kontrolować młodym adeptom
robotyki. Pod okiem naukowców z Politechniki Krakowskiej zwiedzający mogli poznać tajniki robotyki. Oprócz kontaktu z robotami Kawasaki uczestnicy mogli także
zagrać w grę udostępnioną
przez ASTOR-a i sprawdzić
się w „starciu” z robotem
przemysłowym.
Większy
robot, o udźwigu 20 kg,
został wypożyczony przez
ASTOR-a na rok, na potrzeby zajęć dydaktycznych odbywających się w Laboratorium Robotyki Politechniki
Krakowskiej.
Sprzęt Datalogic
w leasingu
G Equipment Leasing Polska oraz Datalogic Mobile –
producent czytników kodów kreskowych, komputerów
przenośnych do gromadzenia danych i systemów RFiD
– zawarły porozumienie dotyczące oferowania usługi leasingu
klientom Datalogic Mobile. Przedsiębiorcy planujący inwestycje
w technologię Auto ID będą mogli nabyć przenośne urządzenia
na wygodnych i przystępnych warunkach finansowych. Według
S
Tomasza Szymańskiego, dyrektora ds. kluczowych klientów Datalogic Mobile inwestycje w rozwiązania AIDC przyczyniają się
do osiągania przewagi nad konkurencją, a partnerstwo z SG
Equipment Leasing Polska wzbogaca ofertę producenta o produkt finansowy, który czyni ją bardziej dostępną. Datalogic Mobile oferuje pełen zakres urządzeń przenośnych wykorzystywanych
w magazynach, do wspierania pracy w terenie i w sprzedaży detalicznej. SG Equipment Leasing Polska zajmuje się finansowaniem ruchomych środków trwałych. Oferuje leasing sprzętu zaawansowanych technologii, maszyn i urządzeń przemysłowych
oraz środków transportu.
Ruszyła produkcja „polskiego” Forda Ka
Tychach rozpoczęła się produkcja nowego Forda Ka. Z fabryki
w Tychach ma rocznie wyjeżdżać 120 tysięcy sztuk tego miejskiego auta. Uruchomienie nowej lakierni, spawalni oraz hali
montażowej kosztowało koncern ponad 200 mln EUR. Produkcja nowego
modelu spowodowała zwiększenie zatrudnienia o 1,5 tys. osób (wynosi
teraz 5,7 tys. osób). Fabryka w Tychach ma do końca tego roku wyprodukować 20 tys. Fordów Ka, a docelowo z taśm zakładu ma rocznie zjeżdżać
600 tys. sztuk. Przedstawiciele koncernu zapowiadają, że produkcja Ka ma
potrwać przez około 10 lat. Nie wykluczają, że w przyszłości ulokują w Tychach produkcję kolejnego modelu. W 2007 r. produkcja aut osobowych
i dostawczych w Polsce sięgnęła 870 tys. sztuk. Rok wcześniej wyniosła
nieco ponad 700 tys. Około 98% produkcji trafia na eksport, głównie do
państw Unii Europejskiej.
Źródło: Ford
W
6
●
●
Proste czujniki wizyjne
Cognex o wielkich
możliwościach
Vision Systems
Vision Software
Vision Sensors
ID Readers
Kiedy zastosowanie czujników fotoelektrycznych nie
sprawdza się – użyj Checker
Czujniki wizyjne do detekcji części i kontroli wielopunktowej, z logiką drabinkową i wykrywaniem
elementów błędnych
Kontrola jeszcze mniejszych elementów z nowym urządzeniem Checker 232
www.projekt.com.pl
www.cognex.com/232
NOWOŚCI
PROTECH’08 za pasem!
W
dniach 19-20 listopada odbędą się już czwarte Międzynarodowe
Targi Produkcji i Technologii PROTECH’08. Wystawa jest miejscem
spotkań inżynierów reprezentujących wszystkie branże przemysłu
związane z produkcją i technologią. Towarzyszy jej cykl seminariów tematycznych: MAINTECH – inżynieria i utrzymanie ruchu w zakładach przemysłowych; ROBOTECH – automatyka, sterowanie, oprzyrządowanie, robotyka; SYSTECH – systemy informatyczne wspomagające zarządzanie produkcją
oraz DESIGNTECH – projektowanie dla mechaniki i elektroniki. Tegoroczne
targi po raz drugi zawitają do Wrocławia – stolicy Dolnego Śląska, będącego
potęgą gospodarczą regionu. Na zorganizowanej w Hali Stulecia wystawie
odbędą się Dni Kariery dla Inżynierów, w ramach których zaprezentują się
firmy zajmujące się profesjonalną rekrutacją. Przewidziane są również spotkania ze specjalistami w zakresie doradztwa personalnego. Po raz kolejny
organizator – wydawnictwo branżowe Trade Media International Holdings
– przygotuje ekspozycję Wireless Word, przedstawiającą innowacje w dziedzinie technik bezprzewodowych. Wireless Word to „minitargi”, na których
dostawcy zaprezentują aktualną ofertę odbiorcom z sektora produkcyjnego.
Ponadto podczas PROTECH-u nastąpi rozstrzygnięcie konkursów na Fabrykę
Roku oraz Konstruktora Roku. Dodatkowe informacje na internetowej stronie
www.targi-protech.pl.
Szybciej po szynach
olej Dużych Prędkości (KDP) ma do 2020 roku połączyć Warszawę, Łódź,
Wrocław i Poznań – poinformowało Ministerstwo Infrastruktury. W tym czasie
ma powstać 540 km nowych szybkich kolei, zaś istniejące ulec modernizacji.
Dzięki temu o połowę skróci się czas przejazdu między miastami, zwiększy się bezpieczeństwo i komfort jazdy. W Ministerstwie Infrastruktury powstały dwa dokumenty
opisujące program budowy KDP. Oba zostały skierowane do konsultacji społecznych,
a po ich zakończeniu mają zostać przyjęte uchwałą Rady Ministrów. Resort liczy, że
stanie się tak do końca tego roku. Szacuje się, że inwestycja będzie kosztowała około
22 mld zł. Kolejne 3,2 mld zł mają być wydane na zakup taboru. Na trasie szybkiej
kolei pociągi mają jeździć z prędkościami powyżej 300 km/h.
Źródło: InnoTrans
K
8
●
●
Danfoss:
wizyta rządowa
Białorusi, Ukrainy
i Polski
N
a
początku
października
w siedzibie Danfoss w Grodzisku Mazowieckim odbyło
się spotkanie reprezentantów rządów Ukrainy, Białorusi oraz Polski.
Celem spotkania było zaprezentowanie zagranicznym gościom polskich
doświadczeń związanych z termorenowacją i automatyzacją systemów
ciepłowniczych. Z każdym rokiem
wzrastające kwoty na dotacje do
dostaw energii i trudności eksploatacyjne skłaniają władze Białorusi
i Ukrainy do poszukiwania radykalnych rozwiązań. Program spotkania
obejmował seminarium oraz wizyty
w przedsiębiorstwach ciepłowniczych i spółdzielniach mieszkaniowych Warszawy i Poznania. Wśród
uczestników spotkania znaleźli się
m.in.: Zimin Serhiy – ukraiński wiceminister Mieszkalnictwa i Usług
Komunalnych, Negoda V’iacheslav
– wiceminister Rozwoju Regionalnego i Budownictwa na Ukrainie, Piotr
Styczeń – wiceminister Infrastruktury w Polsce oraz reprezentanci takich
instytucji, jak: KAPE, NAPE, Banku
Gospodarstwa Krajowego i Banku
Ochrony Środowiska. Przed Białorusią i Ukrainą stoi teraz ogromne
wyzwanie, aby zmienić to, co w Polsce w latach dziewięćdziesiątych
wydawało się nie do pokonania ze
względu na brak środków, techniki
i motywacji.
HMI w górę
D
zięki rosnącym zamówieniom z branży motoryzacyjnej, spożywczej, tytoniowej i obróbki
sprzedaż systemów HMI ma w 2012 roku
osiągnąć wartość 2,5 mld USD (z 1,8 mld w ubiegłym
roku), twierdzą obserwatorzy rynku z firmy IMS Research. Według analityków przedsiębiorstwa działające w wymienionych sektorach mają w ciągu czterech
najbliższych lat kupić w sumie 125 tys. sztuk terminali operatorskich. Równie optymistyczne prognozy
przedstawiło ARC Advisory Group, które twierdzi, że
rynek oprogramowania i usług związanych z HMI będzie wzrastał rocznie o nieco ponad 9% do 2012 r.
Do tego czasu wartość tego segmentu sięgnęłaby 1,43
mld USD.
Polska automatyka
na celowniku
Hindusów
owo powstała Polsko-Indyjska Izba Gospodarcza (PIIG) ma ożywić działalność gospodarczą
i stworzyć nowe możliwości w kontaktach biznesowych polskich przedsiębiorców na rynkach azjatyckich.
Powstanie Izby zainicjowała grupa indyjskich i polskich
przedsiębiorców. Tamtejsi biznesmeni są szczególnie
zainteresowani możliwościami nawiązania współpracy
gospodarczej między innymi w takich branżach, jak: przetwórstwo rolno-spożywcze, meblarstwo, ICT oraz automatyka przemysłowa. Inicjatorom zależy, aby członkami izby
zostały znane firmy produkcyjne i handlowe cieszące się
uznaniem, odnoszące rynkowe sukcesy i co ważne, poszukujące nowych, atrakcyjnych rynków. Na zdjęciu obok
samochód Nano indyjskiego koncernu motoryzacyjnego
Tata, który we wrześniu rozpoczął sprzedaż na polskim
rynku.
Źródło: Paris Motor Show
N
NOWOŚCI
Polska europejskim potentatem
w produkcji telewizorów
2010 r. blisko 80% telewizorów LCD produkowanych w Europie będzie
powstawać w fabrykach znajdujących się na terenie Polski – wynika
z szacunkowych danych Ministerstwa Gospodarki. Z „polskich” montowni ma w tym czasie zjeżdżać 35 mln sztuk rocznie – 32 mln sztuk telewizorów LCD
i 3 mln kineskopowych. Obecnie roczna wielkość produkcji wynosi w sumie 20 mln
sztuk. Polska stała się wiodącym dostawcą dzięki ulokowaniu w naszym kraju kilku
montowni najbardziej znanych światowych marek, między innymi LG Electronics
oraz Toshiba. W efekcie przybywa także zakładów tworzonych przez poddostawców i kooperantów (ostatnio podwoje otworzyła fabryka Poland Tokai Okaya, gdzie
powstają metalowe komponenty, używane do produkcji wyświetlaczy ciekłokrystalicznych).
W
Roboty na straży polskich
granic
Japońskie komponenty
z Ostaszewa
rzemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów poinformował o rozpoczęciu prac nad innowacyjnym projektem TALOS. Jego celem jest wzmocnienie bezpieczeństwa lądowej granicy zewnętrznej Unii Europejskiej,
w tym jednego z najdłuższych jej odcinków, czyli wschodniej granicy Polski.
Narzędziem służącym osiągnięciu tego celu będzie szczegółowe opracowanie
i wdrożenie mobilnego, autonomicznego systemu opartego na bezzałogowych
platformach (roboty) działających zarówno na lądzie, jak i w powietrzu. PIAP
jest koordynatorem projektu TALOS, którego pozostali uczestnicy to trzynaście
prywatnych i publicznych organizacji z obszaru przemysłu, sfery badawczo-rozwojowej oraz szkolnictwa wyższego z Unii Europejskiej oraz Turcji i Izraela. TALOS jest współfinansowany ze środków Siódmego Programu Ramowego Badań
i Rozwoju Technologicznego Unii Europejskiej w obszarze „Inteligentny nadzór
i bezpieczeństwo granic”. Budżet projektu wyniesie 20 mln EUR, z czego aż 13
mln EUR będzie pochodzić od Komisji Europejskiej.
System opracowany w ramach przedsięwzięcia ma obejmować trzy podstawowe elementy. Należą do nich: bezzałogowe pojazdy naziemne i powietrzne,
których zadaniem będzie patrolowanie granicy, naziemne wieże obserwacyjne
umieszczone na platformach mobilnych oraz centrum dowodzenia zapewniające łączność pomiędzy elementami znajdującymi się w terenie a właściwą jednostką Straży Granicznej. Wszystkie elementy wchodzące w skład nowego systemu są w założeniu mobilne, co umożliwi ich transportowanie oraz instalację
w dowolnym miejscu w ciągu kilku godzin.
– Konwencjonalne systemy ochrony granic lądowych zbudowane są głównie
z kosztownych obiektów naziemnych. Ta infrastruktura jest uzupełniana przez patrole piesze i zmotoryzowane. Dzięki nowemu, mobilnemu systemowi usprawniającemu zarówno obserwację granicy, jak i komunikację, Straż Graniczna będzie
mogła dużo szybciej reagować na zagrożenia – powiedział dr Mariusz Andrzejczak, koordynator projektu TALOS.
P
P
oland Tokai Okaya, japoński producent komponentów do monitorów
LCD, otworzył fabrykę w Ostaszewie, na terenie Pomorskiej Specjalnej Strefy Ekonomicznej (na zdj. obok tereny PSSE).
W zakładzie będą wytwarzane metalowe
komponenty na potrzeby położonej niedaleko fabryki Sharp Manufacturing Poland oraz
innych firm produkujących telewizory LCD.
Zakład składa się z dwóch hal, w których powstają stelaże oraz ramki. Wartość inwestycji
to 88 mln zł. Spółka zatrudnia głównie mierze pracowników produkcyjnych i zapewnia
im szkolenie w zakresie procesów produkcji,
obsługi oprogramowania, języków obcych
oraz procedur stanowiących część filozofii
biznesu spółki.
10
●
●
Więcej Nowości na:
ZAAWANSOWANE
TECHNOLOGIE
SCADA z protokołem DNP3
Otwarty i bezpieczny
Protokół DNP3 został powszechnie zaakceptowany w wielu dziedzinach.
Jedną z jego zalet jest otwartość. Jednak w sytuacji, gdy narasta zagrożenie atakami
terrorystycznymi, DNP3 musi sprostać nowym wymaganiom.
D
NP3 w zamyśle twórców nigdy
nie był przeznaczony do zapewnienia bezpieczeństwa. Ze
względu na to, że jest konstrukcją otwartą, każda osoba dobrze zapoznana z tym protokołem może przypuścić
atak na system SCADA. Przede wszystkim
dotyczy to protokołu przesyłanego przez
otwarte sieci radiowe, gdzie pakiety mogą
być przechwytywane przez skaner. Czy
jest zatem sposób na pozostawienie sieci
SCADA otwartą, a jednocześnie zapewnienie bezpieczeństwa przed cyberatakami?
Ogół użytkowników DNP3 uznał, że to
konieczne i opracował model zabezpieczeń
dla tego protokołu. W założeniu powinien
on wprowadzać:
● uwierzytelnienie i spójność wiadomości,
● uproszczenie algorytmu,
● umieszczenie w warstwie aplikacji DNP3
wspomagania dla klucza zdalnego zarządzania,
Urządzenia wodociągowe wymagają środków bezpieczeństwa i sprzedawcy reagują
na tę potrzebę. Przykładowo, Multitrode wprowadza bezpieczny DNP3 do swojego
produktu MultiSmart Pump Station Manager.
12
●
●
kompatybilność ze wszystkimi łączami komunikacji wspieranymi przez DNP3.
Specyfikacja bezpiecznego protokołu DNP3
nadal jest na etapie prac końcowych. Oczekuje się, że zostanie przekazana testowej grupie
użytkowników DNP3 jeszcze w 2008 roku.
Zatwierdzenie nastąpiłoby wkrótce potem.
W powszechnym odczuciu protokoły własne
są bezpieczne w sposób naturalny, ponieważ
ich konstrukcja nie jest otwarta. Niestety
oznacza to, że protokół nie może być w prosty sposób konstruowany metodą analizy
(revers engineering). Skoro środki bezpieczeństwa, zawarte w protokołach własnych,
nie mogą być niezależnie weryfikowane pod
kątem ich odporności, to za pochopne trzeba uznać przyjęcie, że protokół własny jest
w wymaganym stopniu bezpieczny.
●
Szczególny typ ryzyka
Bezpieczny DNP3 ma za zadanie eliminację ryzyka, że zaistnieją sytuacje, w których przekazy będą mogły być zafałszowane
albo przechwycone i powielone przez kogoś
z zewnątrz. Obydwa możliwe scenariusze
spowodowałyby poważne uszkodzenie urządzenia oraz uniemożliwienie działania, jeśli
przeprowadziłoby się je poprawnie. Zgodnie ze wstępną specyfikacją zagrożenia dla
bezpieczeństwa adresowane przez protokół
obejmują: spoofing (fałszowanie źródłowego adresu IP w wysyłanym przez komputer
pakiecie sieciowym), modyfikację, odtworzenie, podsłuch (tylko przez wymianę kluczy
łączności szyfrowej, a nie innych danych),
brak odrzucenia (w zakresie identyfikacji indywidualnego użytkownika systemu).
Bezpieczny DNP3 chroni przed takimi zagrożeniami wprowadzając zarówno uwierzy-
ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE
Metoda modu agresywnego”
”
Metoda challenge response”
”
Odpowiadający
Używający
Otwarty” przekaz
”
Standardowa odpowiedź protokołu
Odpowiadający
Używający
Odpowiadający
otwarty” przekaz
”
Przekaz
danych
Przekaz
danych
Bezpieczny przekaz
Wezwanie
uwierzytelnienia
Bezpieczny przekaz
Uwierzytelnienie
Odpowiedź
uwierzytelnienia
Uwierzytelnienie
Standardowa odpowiedź
protokołu
Przekaz
danych
Przekaz
danych
Źródło: MultiTrode i Control Engineering
telnienie, jak też integralność wiadomości.
Nie szyfruje wiadomości, a stosuje szyfrowanie klucza dla zabezpieczenia kluczy sesji. Bezpieczny DNP3 wykorzystuje metodę
„challenge-response” (konieczność podania
tożsamości) do weryfikacji wiadomości pod
względem pochodzenia z właściwego źródła.
Implementacja jest oparta na Protokole Uwierzytelnienia Challenge – Handshake (RFC
1994). Którakolwiek ze stron może wezwać
sygnałem do podania tożsamości dla uwierzytelnienia. Możliwe jest to na początku, okresowo albo po otrzymaniu krytycznej funkcji.
Następnie wysyła się odpowiedź uwierzytelnienia. Sygnał wezwania do podania tożsamości zawiera pewne dane pseudolosowe,
numer sekwencji i wymagany algorytm. Odpowiedź zawiera wartość haszującego klucza
generowanego z danych sygnału wezwania
do podania tożsamości oraz klucz. Zwracany
jest również numer sekwencji. Następnie, jeżeli uwierzytelnienie jest aktualne, generator
wezwania do podania tożsamości odpowie na
pierwotną wiadomość, używając standardowej odpowiedzi protokołu.
Metoda „modu agresywnego”
Metoda „challenge-response” zwiększa wymaganą szerokość pasma komunikacyjnego.
Jeśli mała szerokość pasma jest ważniejsza,
można stosować prostszą metodę uwierzytelnienia. „Mod agresywny” zmniejsza potrzebną szerokość pasma poprzez usunięcie
zwykłych wiadomości „challenge-response”:
wezwania do identyfikacji oraz odpowiedzi.
Dane uwierzytelnienia również mogą być
umieszczone w zakończeniu wiadomości
DNP3. Ten model jest nieznacznie mniej bezpieczny. Jeżeli chodzi o zarządzanie kluczem,
bezpieczny DNP3 wykorzystuje szyfrowanie
minimum 128-bitowe AES dla zabezpieczenia kluczy. Istnieją dwa typy kluczy: tymczasowe klucze sesji i klucze uaktualnienia.
Klucze sesji są wprowadzone przez start-up,
a potem regularnie zmieniane mniej więcej co
10 minut. Klucze uaktualnienia są stosowane do szyfrowania kluczy sesji. Zabezpiecza
się je wstępnie hasłem na każdym z końców
łącza tak, że nigdy nie wymagają przesyłania.
Dodanie środków bezpieczeństwa do protokołu DNP3 jest istotne dla sieci komunikacji
SCADA, operujących poprzez łatwo dostępne
medium, jakim jest radio. Zagrożenia, takie
jak przechwycenie wiadomości i powtórzenie,
są usuwane przez wprowadzanie bezpiecznego uwierzytelnienia w warstwie aplikacji
samego protokołu. Chociaż końcowa norma
nie jest oczekiwana później niż w końcu tego
roku, możliwe jest korzystanie z bezpiecznego DNP3 już teraz. Użycie go umożliwia korzystanie z otwartego, przyjaznego protokołu
już dzisiaj.
Paul Gibson, MultiTrode
Artykuł pod redakcją
inż. Doroty Maksymowicz
●
●
13
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Bezpieczeństwo sieci przemysłowych
Koncepcja wielopoziomowej ochrony
Ingo Hilgenkamp, Automation Systems Business Unit,
Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont
Dziś przedsiębiorstwa regularnie optymalizują swoje sieci zarówno
w obiektach biurowych jak i produkcyjnych. Celem jest poprawienie komunikacji na wszystkich poziomach i w ten sposób zwiększenie wydajności, z jednoczesną ochroną swojej wewnętrznej wiedzy technicznej.
Oczywiście powoduje to rozbudowę infrastruktury technicznej, czyni
ją bardziej złożoną i niewydolną, a więc i trudniejszą w zarządzaniu.
Niezawodna, dostosowana do potrzeb sieć automatyki jest sercem wydajnego i konkurencyjnego przedsiębiorstwa. Ważne jest, aby zapewnić,
że względy bezpieczeństwa nigdy nie będą lekceważone (rysunek 1).
Rysunek 1. Przełączniki
i urządzenia z zintegrowanym firewallem i routerem
sprawiają, że wymiana
danych staje się pełniejsza,
szybsza i bardziej niezawodna – i w ten sposób
przyczyniają się do wzrostu
wydajności.
Nie ma standardowej recepty na osiągnięcie wysokiego bezpieczeństwa w sieci automatyki. Innym problemem jest to, że obecnie „bezpieczeństwo” jest ciągłym i dynamicznym procesem – nie jest to status,
który wystarczy raz osiągnąć i potem tylko utrzymywać. Przy wdrażaniu koncepcji bezpieczeństwa dla sieci automatyki można posługiwać
się wieloma metodami i wskazówkami. Jedną z takich koncepcji bezpieczeństwa jest określenie spodziewanych zagrożeń i możliwości ich
zminimalizowania oraz oszacowanie ewentualnej szkody.
Dzisiejsze, oparte na technologii informatycznej (IT) , rozwiązania
automatyki są tak samo zagrożone jak sieci biurowe. W przeciwieństwie do systemów magistrali lokalnych (fieldbus), systemy automatyki
wykorzystujące oparte na protokole Ethernet procedury komunikacyjne, dysponują teraz możliwością i środkami technicznymi, aby obronić
się przed tymi zagrożeniami. Koncepcja bezpieczeństwa dla systemu
automatyki musi spełniać następujące wymagania:
Wdrażanie bezpieczeństwa powinno odbywać się za pośrednictwem infrastruktury
Nie może ono mieć wpływu na istniejące systemy
Niedroga realizacja nie wymagająca posiadania specjalistycznej
wiedzy o technologii IT
Wykrywanie sytuacji naruszenia bezpieczeństwa i wysyłanie komunikatów ostrzegawczych
Możliwość rozbudowy w celu późniejszego dostosowania do wymagań automatyki lub zmian w statusie zagrożeń
Dlaczego należy stosować technologie bezpieczeństwa
w sieciach automatyki?
Odpieranie ataków na sieci automatyki i sieci biurowe jest tak samo trudne
jak i ochrona przed zamierzonym i niezamierzonym błędnym postępowaniem ludzi. Transmisja danych jest nie tylko podstawowym zadaniem sieci,
lecz jednocześnie jej głównym słabym punktem. Mająca to na uwadze koncepcja bezpieczeństwa Factory Line firmy Phoenix Contact jest dostosowana do podobnych zagrożeń, spełnia więc dwa, mające decydujące znaczenie, wymagania. Po pierwsze uwzględniono warunki fizyczne panujące
bezpośrednio na miejscu oraz topologie przyszłych sieci. Po drugie, zapewnia koncepcję obsługi całego, wygodnego w użytkowaniu, systemu.
14
●
●
Poziom 1 koncepcji bezpieczeństwa: Mechaniczne środki
bezpieczeństwa
Prostym środkiem jest stosowanie mechanicznych blokad do ochrony
przed niedozwolonym dostępem do sieci produkcyjnej. Otwarte porty
RJ45 są zamykane wtykiem, a kable przyłączeniowe są blokowane.
Wtyk i blokadę można usunąć tylko za pomocą specjalnego narzędzia
(patrz rysunek 2). To proste zabezpieczenie chroni przed dużą częścią
potencjalnych zagrożeń – a mianowicie przed odłączeniem ważnych
linii i błędnym lub bezprawnym podłączeniem do sieci.
Poziom 2 koncepcji bezpieczeństwa: Przełączniki zarządzalne
Przełączniki zarządzalne zapewniają szereg opcji ochrony przed zagrożeniami, które, w przeciwnym razie, mogłyby spowodować utratę
wydajności lub nawet pociągnąć za sobą dodatkowe koszty:
Chroniona hasłem konfiguracja zapobiega przekonfigurowaniu infrastruktury przez osoby nieupoważnione.
Konfigurowalny „broadcast limiter” (limiter pakietów typu broadcast)
zapobiega atakom DoS/DdoS (Denial of Service/ Distributed Denial
of Service) przez filtrowanie strumienia bitów.
Dzięki zastosowaniu kontroli dostępu konfigurację można przeprowadzić tylko przy użyciu adresów IP wcześniej dozwolonych przez
administratora.
Funkcja „port security” (bezpieczeństwo portów) umożliwia administratorom określenie, których adresów MAC (Media Access Control)
można używać do komunikacji z siecią automatyki.
Wykrywanie za pomocą protokołu SNMP lub zintegrowanych styków sygnalizacyjnych sytuacji naruszenia bezpieczeństwa umożliwia personelowi reagowanie we właściwym czasie.
Dzięki stosowaniu sieci wirtualnych VLAN (Virtual Local Area
Networks) można odłączyć sieci, które fizycznie są podłączone.
Połączenia są tylko dozwolone w obrębie danej sieci.
Poziom 3 koncepcji bezpieczeństwa: Firewalle i routery
przemysłowe
Zdecentralizowane firewalle i routery umożliwiają oddzielną ochronę
rozproszonych systemów automatyki. Urządzenia te zostały specjalnie
zaprojektowane do stosowania w trudnych środowiskach przemysłowych. Dzięki połączeniu i zastosowaniu szeregu mechanizmów bezpieczeństwa można osiągnąć wysoki jego poziom spełniający wszystkie
potrzeby użytkownika: Konieczność ochrony i inne wymagania specyficzne dla aplikacji, znajomość bezpieczeństwa przez specjalistów od
automatyki oraz oczywiście aspekty finansowe.
Rysunek 2. Prosta blokada dostępu powoduje, że połączenia
są blokowane mechanicznie.
Większe bezpieczeństwo dzięki rozproszonej, wielopoziomowej
koncepcji ochrony
Centralny firewall chroniący całą sieć w przedsiębiorstwie lub łącza
pomiędzy dwoma sieciami nie chronią przed ewentualnymi zagrożeniami z obszaru sieci. Niezależne komórki produkcyjne mogą być
chronione tylko przy zastosowaniu zdecentralizowanej koncepcji,
w której zapewnione jest bezpieczeństwo dla urządzeń końcowych
(patrz rysunek 3).
Rysunek 3. Przemysłowe urządzenie
zabezpieczające „FL MGuard RS VPN”
firmy Phoenix Contact montuje się na
szynie DIN.
Przez podział systemu produkcyjnego na oddzielne komórki
pod względem bezpieczeństwa, z których każda ma swoją własną określoną koncepcję bezpieczeństwa, operatorzy mogą osiągnąć wymagany stopień elastyczności i niezawodności. Komórka
w tym wypadku odpowiada w dużym stopniu komórce produkcyjnej o określonej funkcji. Może to, na przykład, być pojedyncza maszyna, linia produkcyjna lub część zakładu. Każda taka komórka
charakteryzuje się tym, że każdy jej element powinien we właściwy
sposób przestać działać, jeśli awarii ulegnie inny element komórki.
Urządzenia FL MGuard firmy Phoenix Contact są włączone do sieci jako niezależne systemy i chronią część sieci systemowej, całą
komórkę produkcyjną lub pojedynczy element automatyki – bez
wpływu na chroniony system (patrz rysunek 4).
Rysunek 4. Przez podział instalacji produkcyjnych na oddzielne
komórki pod względem bezpieczeństwa użytkownicy mogą uzyskać wysoki stopień elastyczności i niezawodności.
W wielu przypadkach praktycznym rozwiązaniem jest połączenie zasad firewalla z funkcją NAT 1:1. Funkcja NAT 1:1 umożliwia
podłączenie identycznych maszyn współdzielących ten sam zakres adresów IP do sieci wyższego poziomu bez potrzeby konfigurowania każdej maszyny oddzielnie. Zapewnia to następujące
korzyści:
Nie ma potrzeby konfigurowania oddzielnie maszyn i komponentów i żadne zmiany nie są konieczne w programie danej aplikacji. W rezultacie gwarancja producenta nadal obowiązuje.
Łatwiejsze debugowanie oraz wykrywanie i usuwanie błędów.
Funkcja dodatkowego bezpieczeństwa.
Podsumowanie
Często od operatorów systemu wymaga się zautomatyzowania
produkcji za pomocą sieci opartych na protokole Ethernet i adresach IP. Następna generacja sieci będzie musiała mieć lepsze parametry i być bardziej elastyczna, odporna i stabilna, aby dotrzymać kroku ciągłym zmianom i rosnącym wymaganiom. Koncepcja
bezpieczeństwa Factory Line umożliwia użytkownikom spełnienie
w sposób elastyczny ich określonych wymagań, zapewniając zarazem wsparcie bezpiecznej i wysoce niezawodnej sieci.
Więcej informacji na temat bezpieczeństwa w automatyzacji:
www.phoenixcontact.pl
WIODĄCY
TEMAT
Sytuacja na rynku pracy dla inżynierów
Zawodowa przepaść
pokoleniowa
Różnice w zarobkach pomiędzy polskimi a amerykańskimi inżynierami są najwyższe
w grupie najgorzej zarabiających – wynika z danych Control Engineering i Banku Danych
o Inżynierach. W grupie najmniej zarabiających różnice na korzyść specjalistów
zza oceanu sięgają 700 proc., zaś wśród branżowych krezusów jedynie 300 proc.
C
zy jesteś zadowolony z pracy? Na
tak postawione przez amerykańską redakcję Control Engineering
pytanie pozytywną odpowiedź
udzieliło 84% uczestników ankiety. Stopień zadowolenia określany był słowami od
„umiarkowanie” do „bardzo”. Wśród czynników, które składają się na tak korzystny
stan rzeczy, najczęściej wymieniano: poczucie zawodowego spełnienia, interesujące
wyzwania techniczne, zadowalająca płaca,
możliwość dalszego rozwoju i względne poczucie bezpieczeństwa wynikające z aktualnej pozycji w firmie. Co ciekawe, ponad po-
łowa pytanych największą satysfakcję miała
z poczucia bezpieczeństwa związanego ze
znaczącym wzrostem odpowiedzialności.
Tego rodzaju korzystną zmianę na przestrzeni ostatniego roku odnotowało 59%
ankietowanych. Tylko 4% odczuwa regres
w tym zakresie. Nic dziwnego, że przeszło
70% ankietowanych w minionym roku
nie szukało okazji do zmiany miejsca pracy. W obecnym miejscu czują się spełnieni.
Z kolei niezadowoleni odczuwają dyskomfort
w tak niewielkim stopniu, że nie są skłonni
do aktywnego poszukiwania innych możliwości zatrudnienia.
Średnia płaca automatyków w USA
(1 575 respondentów w 2008 r., 661 w 2007 r., 1644 w 2005 r.)
Przeciętne roczne wynagrodzenie inżynierów
(w USD)
Grupa zawodowa
2008 r.
2007 r.
2005 r.
107 270
102 500
98 858
89 506
97 149
81 231
100 994
94 474
88 207
Projektowanie układów
86 621
93 728
80 992
Badania podstawowe
57 159
92 500
72 500
Automatyka – regulacja i przyrządy
85 614
89 074
79 469
Kierownictwo
Integracja systemów, konsultacje
Sprzedaż, marketing
16
●
Informatyka
78 333
87 222
92 708
Konstrukcja przyrządów
81 732
83 916
74 901
Produkcja i technologia
78 993
80 045
74 068
Pozostali, w tym programiści, elektrycy i elektronicy
86 031
80 132
74 741
Kosztorysanci, służba jakości, normalizacja, niezawodność, testy
74 627
77 593
64 843
Operatorzy procesu, utrzymanie ruchu
75 111
73 182
70 582
Inni
75 234
90 000
79 959
●
Największe niezadowolenie inżynierów biorących
udział w badaniu dotyczyło kwestii wynagrodzenia
w porównania z innymi zawodami. Tylko 15% respondentów uważa, że ich zarobki są wyższe od przeciętnych w innych zawodach. Przeciwnego zdania jest
51% odpowiadających na pytania. Według uczestników sondy do najważniejszych korzyści poza pensją,
należy zaliczyć: ubezpieczenie zdrowotne, fundusze
emerytalne oraz płatne urlopy. Więcej niż połowa (dokładnie 53%) otrzymuje urlopy w wymiarze trzech do
czterech tygodni rocznie. Co godne podkreślenia, przeciętny czas zatrudnienia w aktualnym miejscu pracy
przekracza 10 lat.
Polska rzeczywistość
Prawdziwy obraz różnic w zarobkach pomiędzy fachowcami z Polski i Stanów Zjednoczonych pokazałoby
tak naprawdę zestawienie obrazujące siłę nabywczą.
Suche liczby nie oddają realiów życia w obu krajach.
Niemniej warto przyjrzeć im się z tzw. czystej ludzkiej
ciekawości. Nawet, gdy grozi to depresją... Otóz najlepsze płace na polskim rynku osiągają według danych
BDI inżynierowie zatrudnieni w województwie mazowieckim – nawet powyżej 7 tys. zł. Z dużym prawdopodobieństwem można założyć, że dotyczy to przede
wszystkim Warszawy. Listę zamykają uboższe w przemysł regiony Polski, a więc województwa leżące na tzw.
ścianie wschodniej. tam najniższa płaca nie przekracza
2 tys. zł. Najlepiej zarabiają inżynierowie zatrudnieni
w nieruchomościach oraz developmencie. Są to dziedziny, które w ostatnich latach rozwijały się szczególnie
dynamicznie. Niestety, obecne spowolnienie zapewne
po jakimś czasie odbije się na zarobkach takich osób.
Na końcu znajdują się branże z tzw. budżetówki - edukacja, administracja samorządowa, zbrojeniówka, służby mundurowe oraz służba zdrowia.
Ciekawie wyglądają dane dotyczące zależności pomiędzy wysokością zarobków a znajomością języków
obcych. W niemal każdym przedziale wiekowym potwierdza się reguła, że ktoś, kto zna dwa lub więcej
języków zarabia więcej od osoby znającej jeden język.
Najgorzej zarabiają osoby w ogóle lub słabo posługujące się żadnym zagranicznym innym językiem. Prawdopodobnie wysokość wynagrodzenia nie zalezy li tylko
od znajomości języków, ale często takie osoby zajmują
wyższe stanowiska i mają w związku z tym wyższe
pensje.
Dodatkowe informacje na temat sytuacji finansowej
inżynierów na polskim rynku pracy zamieszczamy na
stronie www.controlengpolska.com dzięki uprzejmości
Banku Danych o Inżynierach oraz redakcji miesięcznika Inżynieria & Utrzymania Ruchu w Zakładów Przemysłowych).
TEMAT WIODĄCY
Powrót do korzeni
Wracając do badań, które niedawno przeprowadziła amerykańska redakcja Control
Engineering: analiza odpowiedzi na ankietę
prowadzi do wniosku, że na tamtejszym rynku mamy do czynienia z dwoma, wyraźnie
różnymi tendencjami. Niewykluczone, że
będą one w dużym stopniu kształtować przyszłość inżynierów automatyków w Stanach
Zjednoczonych. Po pierwsze na rynku amerykańskim z powrotem lokowane są inwestycje, które kilka lat wcześniej przerzucono do
innych krajów. Aczkolwiek w odpowiedziach
nie podano przyczyn tego zjawiska to – jak
wynika z innych źródeł – zwykle decydują
kwestie jakości produktów i spóźnionych dostaw. Ostatnio mówi się także o zbyt wysokich kosztach transportu z miejsca taniej produkcji do konsumentów w USA lub innych
rozwiniętych krajach zachodnich. Po drugie,
zadania realizowane przez amerykańskich inżynierów w coraz większym stopniu zbliżają
się do sfery zarządzania. Strategiczna rola kadry inżynierskiej, która wspiera zarządzanie,
mogłaby zwiększyć rolę inżynierów nie tylko
w samych zakładach, ale również w działaniach biznesowych związanych z przejmowaniem i łączeniem się firm.
Warto wspomnieć, że 32% respondentów
włada biegle innym językiem niż angielski.
Tylko 23% ogółu ankietowanych pracuje
poza USA. Wśród znanych respondentom języków na czoło wybija się hiszpański, a za
nim znalazły się niemiecki, francuski, hindi
i chiński. Można domyślać się, że znaczący
odsetek „poliglotów” to po prostu imigranci
w pierwszym, drugim lub trzecim pokoleniu,
którzy znają swój język ojczysty.
Potrzebna edukacja po szkole
Uczestnicy ankiety są zgodni co do tego, że coraz trudniej pozyskać do pracy młodych automatyków. Zdaniem respondentów za taki stan
rzeczy odpowiada coraz bardziej powszechne przekonanie, że trudno jest zrobić karierę
w przemyśle wytwórczym i nie zapewnia on
godziwych warunków pracy. Problem stanowi też z całą pewnością amerykański system
edukacyjny, który nie kształci wystarczającej
liczby automatyków. Jeden z ankietowanych
pisze: „W ciągu trzech ostatnich lat większość
czasu spędziłem na doszkalaniu młodych inżynierów. Wielu wykazuje duże chęci, lecz nie
mają żadnych umiejętności praktycznych i są
zaskoczeni wymaganiami w pracy. Okazuje się,
że nie wiedzą, ile czasu zabierają prace projektowe, jakie informacje są do tego potrzebne
lub jak ważna jest stała obecność w pracy”.
Szereg innych odpowiedzi na ankietę zawiera uwagi o dodatkowym obciążaniu inży-
Średnie wynagrodzenie kadry inżynierskiej w III kwartale 2008 roku (zł)
Maszyny,
urządzenia,
narzędzia
Motoryzacja
3921
5157
5482
4222
4723
2771
3127
1853
Budownictwo,
nieruchomości,
development
Chemia,
petrochemia,
tworzywa sztuczne
Dolnośląskie
5730
5062
Kujawsko-Pomorskie
5309
4758
Lubelskie
4288
1644
4371
Lubuskie
3836
bd
14921
4031
4727
Łódzkie
4808
4390
4160
4600
4237
Małopolskie
4605
3485
3663
4035
5127
Mazowieckie
7392
5774
5322
5260
5768
Opolskie
6116
3579
6400
4849
Bd
Podkarpackie
4018
3162
4750
4101
4165
Podlaskie
4379
2549
3202
4190
bd
Pomorskie
5116
8358
4266
5639
5019
Śląskie
5887
4370
4560
4446
4540
Świętokrzyskie
3748
–
3432
3481
3352
Warmińsko-Mazurskie
3896
4726
3750
6414
4389
Wielkopolskie
4621
6059
5040
4765
4599
Zachodniopomorskie
4858
4511
4034
2933
3848
Elektrotechnika
i energetyka
Źródło: Bank Danych o Inżynierach
18
●
●
TEMAT WIODĄCY
nierów „trudnym i zabierającym wiele czasu wdrażaniem młodszych pracowników do
swoich zadań”. „To powoduje, że sam zostaję
w tyle – irytuje się jeden z ankietowanych.
– Świadczy to o tym, że nasz obecny system
edukacji zbyt słabo przygotowuje studentów
do podjęcia samodzielnej pracy. Wtedy ten
obowiązek spada na barki takich, jak ja”. Jeden z uczestników ankiety ujął to zagadnienie w następujący sposób: „Przeciętny wiek
zatrudnionych w mojej dziedzinie wynosi
w przybliżeniu 50 lat, co jest równoznaczne
z dużym doświadczeniem. Mamy wiele osób
starszych z ponad 25-letnią praktyką, ale też
wiele osób, które przepracowały mniej niż 5
lat. Najmniej liczną grupę stanowią pracownicy ze stażem 10 do 15 lat, przygotowani
do przejmowania na siebie obowiązków odchodzących, starszych inżynierów”. W konsekwencji praca, jaką musi wykonać zakład,
coraz bardziej obciąża właśnie tę najmniej
liczną grupę. Niestety, jak pokazuje praktyka, może ona nie być w stanie zrealizować
Wielu młodych inżynierów wykazuje duże chęci,
lecz nie mają oni żadnych umiejętności praktycznych
i są zaskoczeni wymaganiami w pracy. Okazuje się,
że nie wiedzą, ile czasu zabierają prace projektowe,
jakie informacje są do tego potrzebne lub
jak ważna jest stała obecność w pracy.
oczekiwań kierownictwa. Uczestnicy ankiety
starali się wyraźnie zaznaczyć swoje oczekiwania dotyczące ściślejszego powiązania
szkół z przemysłem. Postulowali lepsze dostosowanie programu kształcenia inżynierów do
potrzeb zakładów produkcyjnych, a w szczególności do oczekiwań pracodawców.
David Greenfield
Więcej na:
inż. Józefa Czarnula, specjalisty automatyka
Bezwentylatorowy 17” panel operatorski
z dwoma portami Gigabit LAN
Lider na rynku komputerów przemysłowych, firma
CSI Computer Systems for Industry prezentuje bezwentylatorowy panel operatorski TPC-1770H. Komputer jest wyposażony w energooszczędny i wydajny procesor mobilny Intel Celeron M 1.0 GHz oraz
512MB pamięci DDR2 SDRAM.
TPC-1770H posiada 17” wyświetlacz SXGA TFT
LCD o maksymalnej rozdzielczości1280 x 1024 pix.
i jasności 300cd/m2 oraz rezystancyjny ekran dotykowy o zwiększonej trwałości. Wymiana danych
pomiędzy komputerem a urządzeniami współpracującymi może odbywać się poprzez: 3 porty szeregowe RS-232, dwa złącza LAN 10/100/1000 BaseT,
Audio, 4 porty USB 2.0 i 2 porty PS/2. TPC-1770H
posiada zintegrowaną w chipsecie Intel 915 GME
kartę graficzną.
Panel można wyposażyć w dysk twardy 2,5”
SATA lub przemysłową kartę CompactFlash w zastępstwie dużo bardziej awaryjnych dysków wirujących. TPC-1770H posiada aluminiowy front zabezpieczony przed zapyleniem
i wilgocią na poziomie IP-65. Komputer ten może być zasilany ze źródła napięcia
stałego 18-32 VDC lub poprzez opcjonalny, specjalnie dedykowany, zewnętrzny
zasilacz AC-DC, 110/240 VAC 50/60 Hz.
Producent udostępnia sterowniki dla systemów operacyjnych Windows Vista/2000/XP. Dostępne są też przeinstalowane systemy operacyjne Windows CE
i Windows XP Embedded. Dzięki funkcji watchdog na bieżąco monitorowana jest
poprawność pracy komputera, a w razie zaistnienia awarii następuje automatyczny restart, co znacznie redukuje koszty i czas związany z ewentualnymi przestojami i naprawami.
TPC-1770H jako tani, niezawodny i energooszczędny komputer panelowy jest
dedykowany do aplikacji przemysłowych takich jak: systemy sterowania i wizualizacji, jako interfejs HMI w systemach opartych o sterowniki PLC
Ze względu na swoją wysoką wydajność i funkcjonalność komputer ten można również zastosować jako graficzną stację operatorską do sterowania i nadzoru
nad procesem pracującą na rozbudowanych bazach danych na przykład w przemyśle chemicznym czy spożywczym.
Szczegółowe informacje:
CSI Computer Systems for Industry
tel. (12) 638-37-50, [email protected]
A jednak się kręci!
Programowalny enkoder inkrementalny rodziny DFS60.
Firma kilka lat temu opracowała pierwszy
enkoder inkrementalny umożliwiający zaprogramowanie żądanej ilości impulsów na obrót z zakresu od 1 do 8192 włącznie.
Dzięki takiemu rozwiązaniu można było
szybko zastąpić dowolny enkoder inkrementalny o identycznym interfejsie elektrycznym.
Co można jednak zrobić w przypadku, gdy
w zakładzie pracują enkodery o różnych interfejsach elektrycznych lub interfejsy nie są
odpowiednio oznaczone? Część dokumentacji zaginęła, oznaczenia na używanym enkoderze zatarły się a jedyny elektryk znający
się na nich jest u rodziny na urlopie.
Zamówić kilka enkoderów i dojść metodą prób i błędów, który będzie pasował? Zwiększyć ilość sztuk na
magazynie, żeby właściwy zawsze był pod ręką?
Decyzja jest pilna, czas dostawy przeciąga się w nieskończoność a straty wywołane przestojem mogą doprowadzić do zawału. Ponadto znając życie i Prawa
Murphie`go na koniec i tak dostaniemy enkoder z innym interfejsem, który spożytkujemy wieszając go na
świątecznej choince (lub wystawiając na Allegro...).
SICK wprowadza obecnie nowy enkoder programowalny DFS60, który łączy w sobie wiele nowatorskich
rozwiązań pozwalających na rozwiązanie powyższych
bolączek. Jest to wersja programowalna umożliwiają-
DFS60 z przyłączem mechanicznym face mount,
wałek ø 10 mm. Konektor M23,12p
20
●
●
DFS60 z przyłączem mechanicznym servo,
wałek o 6 mm. Konektor M12,8p
ca – zależnie od wersji – zaprogramowanie żądanej
ilości impulsów na obrót, zmianę interfejsu elektrycznego oraz szerokość impulsu zera (odniesienia).
Zmiany ilości impulsów można dokonać w szerokim przedziale: od 1 do 65 536 impulsów na obrót,
co czyni DFS60 enkoderem o jednej z najwyższych
z możliwych rozdzielczości. Liczba impulsów może
być dowolnie zmieniana przez użytkownika DFS60
w podanym przedziale nawet co 1 impuls. Przeprogramowania ustawień enkodera dokonuje się przy użyciu
programatora ze złączem USB, podłączanego do laptopa lub PC. W pudełku z programatorem znajduje się
płyta CD z całym oprogramowaniem, które instaluje
się na komputerze.
Aby zmniejszyć możliwość przypadkowych uszkodzeń w DFS60 zrezygnowano z dodatkowych portów
wejściowych programatora. Programator podłączany
jest do enkodera bezpośrednio od strony konektora
(enkoder nie może być podłączony w trakcie programowania do zasilania/maszyny). Wychodząc naprzeciw wymogom aplikacji o ciasnej zabudowie, DFS60
prócz standardowego gniazda M23,12p, może być
zaopatrzony w konektor M12,8p lub przewód. Do każdej z wersji programator ma odpowiednią przystawkę
z wtyczką. Enkoder w wersji z przewodem podpina
się natomiast do zacisków na obudowie programatora
zgodnie z oznaczeniami na obudowie programatora.
Główna część programatora PGT-08-S ze złączem USB
od strony komputera
Poniżej przedstawiono zestawienie kilku podstawowych cech DFS60:
Programowalna liczba impulsów na obrót; zależnie od wersji
od 1 do 65 536
Programowalny interfejs elektryczny: HTL lub TTL
(oba typy zasilania)
Programowalna szerokość impulsu zera umożliwiąca pracę
z najnowocześniejszymi oraz starszymi wersjami sterowania: 90°,
180° oraz 270°
Możliwość zerowania pozycji wałka/resetu wskazań enkodera
z programatora(nie trzeba ręcznie obracać wałka napędu)
Możliwość odczytywania pozycji wałka enkodera z programatora
Wersje z wałkami o średnicy 10 i 6 mm
Wersje „na wałek”; tuleje stalowe lub z tworzywa sztucznego,
zapewniające odizolowanie galwaniczne enkodera
od napędu / maszyny
Wersje z konektorami M23,12p; M12,8p lub z przewodem
Duża odporność mechaniczna; obciążenie promieniowe wałka
do 80 N, osiowe do 40 N
Szeroki zakres temperatur pracy od -20 do +100 °C
Maksymalna prędkość obrotowa do 10 000 obr/min
Zalety programowalnego enkodera inkrementalnego DFS60 zostały
nagrodzone na Targach Technicon
2008 przyznaniem mu Medalu Mercurius Gedanensis.
Jeżeli uznamy, że enkoder programowalny nie jest nam potrzebny ponieważ wiemy o jakich parametrach
enkoder jest nam potrzebny, możemy zamówić nieprogramowalny enkoder DFS60 z serii ECO!
DFS60 z zestawem programatora
PGT-08-S oraz nagroda
Mercurius Gedanensis
www.sick.pl
TEMAT Z OKŁADKI
Projektowanie oraz rozwój kontroli ruchu
Modelując
w ruchu
Zbieżność inżynierii mechanicznej,
elektrycznej oraz oprogramowania
zmienia oblicze projektowania
oraz rozwoju kontroli ruchu.
W artykule pokazujemy,
jak to się dzieje.
TEMAT Z OKŁADKI
B
azując na swoim doświadczeniu
związanym z tradycyjnym budowaniem maszyn, John Pritchard,
kierownik do spraw marketingu
w Kinetix Motion Control Business (Rockwell
Automation) stwierdza: – Odosobnione zespoły projektujące część mechaniczną, elektryczną oraz sterowania pracują niezależnie nad
produkcją osobnych części składających się
na całą maszynę. W efekcie uzyskują jedynie
wystarczające, nie zaś optymalne powiązanie
mechanicznych funkcji maszyny z jej systemem sterowania. Mechatronika dostarcza
efektywniejszego podejścia do projektowania.
W ciągu ostatnich kilku lat wiele mówiono
i pisano o tym, że oprogramowanie symulacyjne, narzędzia do zarządzania projektem oraz
oprogramowanie umożliwiające współpracę to
lekarstwa na bolączki związane z projektowaniem mechatronicznych systemów sterowania
ruchem. I choć narzędzia te stanowią ważną
i potencjalnie krytyczną część każdego projektu, to nie mogą rywalizować z dobrym, bezpośrednim planowaniem oraz inżynierskim
doświadczeniem.
Podany w artykule przykład projektu pokazuje, w jaki sposób dobry inżynier mechatronik może zgrać narzędzia programistyczne
z dobrym zarządzaniem.
gdy zawiera informacje potrzebne do ustanowienia odpowiedniego kierunku działań.
Przykładowo, dobra specyfikacja dla systemu transportu materiału może brzmieć:
„Usunąć części (dołączony opis) z wyjścia
maszyny A (dołączony opis) na poziomie pomiędzy Rmin części na minutę a Rmax części na
minutę i wsadzić je do maszyny B (dołączony opis). System powinien mieć zakres błędu
mniejszy niż Emax minimalnego czasu zdolności do pracy Umin. Wymagany jest bufor przepełnienia”.
Specyfikacja nie obejmuje wyjaśnienia,
w jaki sposób inżynier ma osiągać założone
rezultaty. Oczywiście prosta specyfikacja dla
tego samego projektu może być następująca: „zainstaluj robota typu SCARA pomiędzy maszyną A i B”. Taka specyfikacja ma
jednak trzy błędy. Po pierwsze, zawodzi tu
dostarczona ilościowa informacja odnośnie
wymaganych osiągów. Po drugie, zawiódł dostarczony zamknięty opis maszyn, z którymi
współpracuje robot SCARA. Po trzecie, ograniczono zadanie integratora do dostarczenia
robota typu SCARA, który może – ale nie
musi – być najlepszym rozwiązaniem.
Dobry projekt mechatroniczny powinien zaczynać
się od podstawowej analizy fizycznej, aby umożliwić
Na początek specyfikacja
Każdy projekt rozwoju zaczyna się od specyfikacji. W przypadku produktu specyfikacja
pochodzi z działu marketingu bądź sprzedaży
i opiera się na wymaganiach klientów. Jeżeli
projekt dotyczy rozwoju maszyny dla zastosowań wewnętrznych, „klientem” jest szef
działu, w którym będzie używana. W innych
przypadkach specyfikacja zawsze pochodzi
od potencjalnych użytkowników, a nie od
inwestorów lub integratorów systemu. Kiedy
zapytano Dana Jonesa, prezesa Incremotion
Associates, jak zazwyczaj projektuje silnik
dla zastosowań w aplikacjach ruchu, odpowiedział, że… musi wiedzieć, gdzie zacząć.
– Pierwsze, podstawowe pytanie zazwyczaj
brzmi: czego oczekujemy od silnika? – mówi
Jones. – Jaka jest nasza strategia? Jaki jest
kierunek planowanych osiągnięć, w którym
chce się pójść?
Specyfikacja dla inżynierów zaangażowanych w projektowanie części sterowania ruchem powinna być ogólnikowa. Wystarczy,
projektantowi wybór odpowiednich mechanizmów.
Podział projektu na zadania
Pierwszą sentencją Juliusza Cezara w dziele
„O wojnie galijskiej” było „Gallia est omnis
divisa in partes tres”, co literalnie znaczy
„cała Galia jest podzielona na trzy części”.
Cezar, który był jednym z największych generałów w historii, wiedział, że nie da się
wygrać całej wojny od razu. Branie na siebie
więcej, niż można podołać, jest receptą na
katastrofę. Inni znawcy wojen i taktyki, włączając Machiavelliego, Sun Tsu oraz Lau Tsu
mówili właściwie to samo innymi słowami.
Takie podejście stało się jednym z fundamentów współczesnego zarządzania projektem. Zanim więc inwestor weźmie się za pracę, musi podzielić projekt na indywidualne
zadania. Diagramy blokowe umożliwiają podział projektu.
Są dwie części diagramu blokowego: bloki
i powiązania między nimi. Bloki reprezentują
●
●
23
TEMAT Z OKŁADKI
Elektromechaniczny podsystem pozycjonowania
obracającego się obciążenia
obciążenie
serwomotor
+
wał
twornik
Rys 1. Elektromechaniczny podsystem pozycjonowania obracającego się obciążenia
złożony ze: stojanu serwomotoru, jego twornika, wału napędowego i obciążenia
Źródło: Control Engineering
podsystemy lub podzłożenia, które pracują
wspólnie w celu osiągnięcia realizacji całego
zadania. System gospodarowania materiałem
opisany powyżej ma trzy bloki: środki odbioru części z maszyny A, środki ich transportu
do maszyny B i środki dostarczania części do
maszyny B. Powiązania, zazwyczaj reprezentowane przez strzałki w diagramach blokowych, przekazują coś między blokami. Może
to być informacja lub fizyczne oddziaływanie, takie jak siła czy też moment. Zazwyczaj
jest to kombinacja tej trójki.
Tym, co czyni bloki bardziej użytecznymi,
jest fakt, że zazwyczaj nie reprezentują pojedynczych obiektów, ale podsystemy. Są „pudełkami” zawierającymi bloki, które inżynier
może otworzyć, aby pomajstrować w mechanizmach lub zostawić zamknięte i pracować
nad interfejsem scalającym. Oczywiście bloki są puste, dopóki inżynier ich nie otworzy
i nie włoży czegoś do nich. Proces selekcji
zaczyna się od listy wszystkich dostępnych
opcji. Następnie odrzuca się te, które wyraźnie nie pasują lub te, które są zbyt skomplikowane. Jeśli na przykład wyjście maszyny
A i wejście maszyny B są oddalone o ćwierć
mili, to robot typu SCARA nie jest w stanie
wykonać pracy, a z pewnością nie samodzielnie. Linia taśmowa prawdopodobnie również
nie jest w stanie pomóc. Zautomatyzowane
zdalne pojazdy mogą być najlepszym rozwiązaniem (więcej na ten temat w artykule pt.
„Robot kontra transporter” w Control Engineering Polska nr 3/2008).
Diagram blokowy systemu sterowania obracającym się obciążeniem
twornik
silnika
pole silnika
wał
obciążenie
koder
połączenie magnetyczne
połączenie mechaniczne
+
komparator
(napęd)
-
wartość w kodzie BCD
sterownik
wartość analogowa
Rys 2. Diagram blokowy dostarczający metod dzielenia systemu na lepiej zarządzalne części
24
●
●
– Najlepiej, gdyby inżynierowie zaczynali od podstaw: jaki rodzaj profilu ruchu i jakie siły są wymagane
etc. – mówi John Pritchard. – Zamiast tego najczęściej
inżynierowie po prostu sięgają do narzędzi projektowania i biorą coś, czego używali wcześniej.
Według Pritcharda to niebezpieczna praktyka. Twierdzi on, że jeśli wybierzemy coś, co jest jedynie wystarczające, wynik będzie mierny. Tradycyjne dyscypliny inżynierskie napotykają na problemy w punkcie,
w którym inżynierowie określają, co włożyć w bloki
wysokiego poziomu. Program zajęć inżynierii był przez
pokolenia kierowany do przybywających, wysoko wyszkolonych specjalistów. To było wystarczające tak
długo, jak długo projektowanie systemów mechanicznych, takich jak przekładnie w samochodach, wymagało ekspertyzy inżyniera mechanika, projektowanie
systemu elektronicznego – jak wzmacniacz do sprzętu
muzycznego – wymagał inżyniera elektronika, a projekt
systemu komputerowego związany był z pracą inżyniera wyspecjalizowanego w elektronice cyfrowej. W dzisiejszej mechatronice i systemach sterowania ruchem
żadna z tych konwencjonalnych dyscyplin nie rozwiąże
problemu bez udziału pozostałych.
Dlatego potrzebny jest ktoś zdolny ocenić dostępne opcje, a następnie podjąć uzasadnioną inżynierską
decyzję. Według Pritcharda ten ktoś powinien umieć
poruszać się w różnych dyscyplinach, być otwarty na
projekty mechaniczne tak samo, jak na automatykę
oraz programowanie. Innymi słowy, idealny inżynier
mechatroniki powinien być osobą interdyscyplinarną.
Profesor Kevin Craig z uniwersytetu Marquette prowadzi kurs projektowania mechatroniki, na którym uczy
takiego właśnie podejścia do zawodu. Słuchacze spędzają czas na studiowaniu teorii: mechaniki, elektrotechniki, elektroniki, sterowania oraz oprogramowania. Pritchard uważa, że ci studenci będą dokładnie
takimi fachowcami, jakich potrzebują klienci.
Użycie modeli ilościowych
Po wyczerpaniu wszystkich „jakościowych” rozważań
odnośnie projektu sterowania ruchem warto zawęzić
temat do modelowania ilościowego.
– Dobry projekt mechatroniczny powinien zaczynać
się od podstawowej analizy fizycznej, aby umożliwić
projektantowi wybór odpowiednich mechanizmów –
mówi John Pritchard. – Występują dwa typy modeli
ilościowych: równania dynamiczne oraz modele elementów skończonych. W obydwu typach tych modeli
stosuje się techniki matematyczne. Często obydwa są
potrzebne.
Równania dynamiczne to równania ruchu w uogólnionych współrzędnych z prostym rozszerzeniem idei
współrzędnych systemu poza banalne: przód-tył,
TEMAT Z OKŁADKI
między polem a twornikiem jest proporcjonalny do obecnego napędu. W przypadku,
gdy wszystkie ograniczenia zostaną wzięte
pod uwagę, stopnie swobody systemu są
zmiennymi pozostałymi. Na przykład poza
niektórymi z dziewięciu uogólnionych współrzędnych dla opisu pozycji obrotu obciążenia
w systemie jest tylko jeden stopień swobody
i jedno równanie ruchu, zarządzające reakcją
podsystemu wejściowego na zmiany w pozycji celu:
Studenci kursu projektowania mechatroniki
na Uniwersytecie Marquette spędzają czas
na studiowaniu teorii mechaniki, elektrotechniki,
elektroniki, sterowania oraz oprogramowania.
Pritchard uważa, że dzięki interdysplinarnemu
podejściu będą dokładnie takimi fachowcami,
jakich potrzebują klienci.
prawo-lewo, góra-dół. Na przykład pozycja
przekładni pociągu jest najlepiej reprezentowana przez pozycję kątową jednego z przełożeń wału. Siła modeli analitycznych w uogólnionych współrzędnych związana jest tym, że
wymagają inżynierskiej wiedzy interdyscyplinarnej. Myślenie w kategoriach uogólnionych
współrzędnych pomaga traktować aspekty
niemechaniczne modelu tak samo, jak aspekty
mechaniczne. Na przykład każdy komponent
systemu mechanicznego ma skojarzoną z nim
pozycję kątową. Jakkolwiek, każdy komponent
elektryczny ma także wartość. Każda z tych
zmiennych liczy się jako następna, uogólniona
współrzędna.
Wiele współrzędnych jest połączonych
przez ograniczenia równań, które redukują
ilość równań ruchu. Na przykład moment
I ϕ + 2S ϕ = Q ε
gdzie I jest inercyjnym momentem obciążającym, S jest sztywnością wału, Q jest pomocniczym parametrem wyrażającym wzmocnienie pętli systemu, ε jest różnicą między
kątem obciążenia a kątem do celowym, ϕ jest
kątem skrętu wału.
Zauważmy, że te równania ruchu zawierają niewyraźnie sterowaną zmienną, którą jest
orientacja obciążenia. Orientacja obciążenia
w niektórych stałych szkieletach odniesienia
nie znaczy dla systemu kompletnie nic. Cały
system skupia się na różnicy między aktualnym i docelowym zorientowaniem obciążenia
oraz na ilości skręceń wału. Równania ruchu
mogą być zapisane w konwencji aktualnej po-
Sterowanie sortownicą na linii pakującej
odpychacz
przenośnik
sortujący
w
pły
ze
pr
komputer
skanujący
przenośnik
wprowadzający
przenośnik
gromadzący
Rys 3. Mechatronika zapewniająca bardziej skuteczne podejście do projektowania dla projektów takich, jak
projektowanie nowych systemów transportu materiału
26
●
●
TEMAT Z OKŁADKI
zycji kątowej, ale może to wyglądać w sposób
bardziej skomplikowany. Najlepszym wyborem jest rozwiązanie tych równań poprzez
użycie wspomnianych zmiennych pomocniczych. Następnie należy przetransformować
rozwiązanie wstecz do współrzędnych absolutnych (aktualny i docelowy kąt obciążenia).
Kolejną zaletą wyraźnego zapisania równań
ruchu jest to, że możliwe jest wówczas zastosowanie wielu różnych metod rozwiązania:
znajomość odpowiedzi z wyprzedzeniem. Czytelnicy zaznajomieni z równaniami systemów
wibrujących rozpoznają to jako harmoniczny
oscylator siły bez tłumienia. Rozwiązanie jest
dobrze znane i studiowane od wieków. Forma
tego równania powinna natychmiast ostrzegać inżyniera mechatronika: dopóki coś nie
zostanie zrobione, system będzie oscylował
wokół pozycji docelowej. Wytrawny inżynier
mechatronik będzie wiedział, że są trzy możliwe lekarstwa: dodać tłumienie, zainstalować dwustopniowy filtr w pętli sprzężenia
zwrotnego lub zmodyfikować profil ruchu
tak, aby cofnąć oscylacje.
Modele numeryczne
w rzeczywistych warunkach
Poznanie równań ruchu oraz ich analitycznych rozwiązań jest dopiero pierwszym krokiem. Te równania ruchu, tak jak dla większości rzeczywistych maszyn, nie są analitycznie
rozwiązywalne. Poza tymi, które charakteryzują się szczególnymi warunkami, jak brak
napędu wejściowego lub napęd wejściowy
o charakterze sinusoidalnym. Aby przewidzieć zachowanie systemu w rzeczywistych
warunkach, najlepsze są modele numeryczne
(komputerowe). Modelowanie komputerowe
to powtarzające się obliczenia analiz typu
„co – jeśli”. Są dwa podejścia: rozwiązanie
numeryczne równań ruchu i analiza elementów skończonych. W celu ogólnego zwymiarowania i konfiguracji należy użyć rozwiązań
numerycznych. Z kolei metoda elementów
skończonych przyda się do przeprowadzenia
szczegółowej analizy odnośnie wyjaśnienia
zasad działania różnych komponentów systemu.
Oczywiście inżynier mechatronik, który
ma wystarczająco dużo czasu oraz wiedzy
odnośnie programowania komputerów, może
napisać program rozwiązujący równania ruchu w języku wysokiego poziomu, takim jak
Rys 4. Program projektujący, który modeluje ruch rzeczywistego systemu.
Dostępne części pomagają inżynierom wypróbowywać pomysły
bez budowania prototypów.
Źródło: Rockwell Automation
C++. Z drugiej strony wiele firm dostarcza
narzędzi, które mają pomóc użytkownikom
w ułożeniu i rozwiązaniu równania ruchu
bazując na komercyjnych, gotowych komponentach.
– Większość narzędzi albo wykorzystuje
podejście równań globalnych, albo są to programy projektujące w oparciu o elementy
skończone – mówi Jones. – Na etapie analizy,
a następnie optymalizacji rozwiązań równania ogólne mają pewną przewagę nad elementami skończonymi. Mimo że normalnie nie są
tak dokładne, jak elementy skończone, istotna
jest oszczędność czasu na początku projektowania. Po tym, jak otrzymuję dopracowany
projekt, do jego sprawdzenia używam elementów skończonych.
Pritchard twierdzi, że firmy, które zaadoptowały takie interpunkcyjne podejście do
projektowania, produkują maszyny, które lepiej wyglądają i charakteryzują się lepszymi
osiągami.
C.G. Masi
Krzysztofa Jaroszewskiego,
adiunkta w Zakładzie Automatyki
Instytutu Automatyki Przemysłowej
na Wydziale Elektrycznym
Politechniki Szczecińskiej
●
●
27
Dokładność pomiaru przepływomierzami Coriolisa
Endress+Hauser w rzeczywistych warunkach procesowych
Wysoka dokładność pomiaru w idealnych warunkach odniesienia nie jest niczym niezwykłym, nawet w przypadku wielowymiarowych i w najwyższym stopniu wszechstronnych
pomiarów dokonywanych w oparciu o efekt Coriolisa. Najistotniejsze jest jednak to, jak urządzenia pomiarowe sprawują
się w warunkach codziennej eksploatacji przemysłowej. Przepływomierze Promass produkowane przez Endress+Hauser
stanowią doskonałe połączenie wysokiej dokładności z wysoką stabilnością pomiaru w rzeczywistych warunkach procesowych. Były to dwa najważniejsze kryteria, którymi kierowali
się konstruktorzy podczas projektowania tych urządzeń dla
klientów z branży chemicznej.
Współczesne przyrządy pomiarowe charakteryzują się coraz wyższą
dokładnością. Obecnie dostępne są już przepływomierze Coriolisa
o dokładności ±0,05%. Czy tego właśnie oczekują klienci z szerokiego
spektrum branż przemysłowych? Nie. Mówiąc o dokładności pomiaru,
pracownicy działów planowania lub służb kontrolno-pomiarowych mają
na myśli dokładność uzyskiwaną w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych, w odróżnieniu od dokładności osiąganej w laboratorium.
Rzeczywista dokładność ±0,5% jest wystarczająca dla większości zastosowań przemysłowych.
Użytkownicy poszukują wiarygodnych, zrozumiałych i porównywalnych wartości w obszernych specyfikacjach urządzeń pomiarowych.
Trend ten znalazł ostatnio potwierdzenie podczas obrad organizacji
NAMUR w wystąpieniu na temat „Większa dokładność pomiaru w praktyce”. Przedstawiciele Stowarzyszenia Użytkowników Systemów Elektroautomatyki w Przemyśle Procesowym narzekali, że w dokumentacjach technicznych coraz częściej podawane są dokładności, których
nie można uzyskać w rzeczywistych warunkach procesowych. Dla
operatora instalacji przemysłowej informacja, że dokładność przepływomierza w stabilnych warunkach odniesienia w akredytowanym laboratorium wzorcującym jest mniejsza niż 0,1% jest przydatna jedynie
w ograniczonym zakresie. Bardziej istotne jest to czy przyrząd pomiarowy jest dostatecznie wytrzymały i trwały oraz czy zapewni wysoką
powtarzalność pomiaru w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.
Możliwe jest wówczas prowadzenie procesu bliżej punktu krytycznego,
na przykład w celu zwiększenia wydajności procesu.
Fot. 1. W wytwórni wyrobów z PCV, przepływomierz Promass F
mierzy nie tylko przepływ lecz również gęstość i stężenie mieszanki
proszku PCV z wodą.
Ulubieniec klientów i urzędów
Przepływomierze używane w przemyśle chemicznym podlegają kalibracji tylko w wyjątkowych przypadkach, dlatego wysoka stabilność
pomiaru jest tutaj nie do przecenienia. Nie bez powodu Promass uważany jest za przepływomierz dla przemysłu chemicznego, jeżeli jego
udział w tym rynku przekracza 50% w Europie, a jego zalety potwierdza
wieloletnia eksploatacja. Renomowane firmy z branży chemicznej obdarzyły swoim zaufaniem przepływomierze Endress+Hauser poprzez
zawieranie kontraktów na kompletne rozwiązania ze wskazaniem tej
technologii jako światowego standardu. Ponadto, Promass jest pierwszym przepływomierzem Coriolisa używanym w przemyśle chemicznym jako standard do pomiaru gęstości.
Konstrukcja czujnika kluczem do sukcesu
Podczas eksploatacji, gwarantowana dokładność i długotrwała stabilność pomiaru to najważniejsze wymagania stawiane przepływomierzom. Tylko praktycznie osiągana wysoka dokładność pomiaru pozwala na usprawnienie procesów produkcyjnych i ich optymalny przebieg.
Oprócz tego, zapewnia ona również stałą jakość produktu. Operator
może czuć się bezpiecznie, jeżeli zmiany ciśnienia i temperatury procesu mają minimalny wpływ na wskazania przepływomierza. Nie można
jednak budować jakości tylko w oparciu o urządzenia – osiąga się ją
przede wszystkim na drodze stabilnych i wyrafinowanych procesów
produkcyjnych, a także poprzez jej zweryfikowanie i udokumentowanie
w badaniach finalnych.
Przez ponad 50 lat, Endress+Hauser zawsze stawiał najwyższe
wymagania sobie oraz swoim produktom i usługom. Podobnie było
w przypadku konstrukcji przepływomierzy Coriolisa. Jako dostawca
kompletnych rozwiązań, firma położyła szczególny nacisk na zminimalizowanie wpływu zmiennych warunków procesowych na wyniki pomiaru. Jednym z decydujących czynników jest tutaj zoptymalizowana
geometria rur pomiarowych oraz konstrukcja osłony wtórnej czujnika,
która wyjątkowo skutecznie rozprasza naprężenia i odkształcenia rurociągu. Innowacyjna konstrukcja w połączeniu z wysoką częstotliwością
drgań rur pomiarowych zapewnia bardzo wysoką stabilność procesową. Po zainstalowaniu nie jest nawet konieczna regulacja punktu zerowego – zainstaluj i mierz.
28
●
●
Fot. 2. Przepływomierz Coriolisa serii Promass F (DN 15 do 250)
z SIL2 charakteryzuje się wysoką stabilnością procesową.
Nagłe zmiany ciśnienia i temperatury nie mają wpływu
na dokładność pomiaru.
Wiadomo jednak, że im większa dokładność pomiaru, tym większa
precyzja całego systemu. Aby było to możliwe, przyrząd pomiarowy
wymaga bardzo dokładnego wzorcowania. Dokładność podaną w spe-
cyfikacji można potwierdzić jedynie przy użyciu stanowiska kalibracyjnego powiązanego z odpowiednim wzorcem zgodnie z ISO/IEC 17025.
Dlatego Endress+Hauser uruchomił niedawno najdokładniejsze na
świecie, akredytowane, przemysłowe stanowisko kalibracyjne. Jego
całkowita niepewność pomiaru wynosi ±0,015%.
Dla szwajcarskiej firmy, zapewnienie spójności produktów i metod
pomiaru z uznanymi wzorcami międzynarodowymi nie jest niczym nowym. Endress+Hauser jest obecnie jedynym dostawcą przyrządów pomiarowych, który posiada uniwersalny system wzorcowania w każdym
swoim zakładzie produkcyjnym. Powiązanie wszystkich stanowisk kalibracyjnych z wzorcami państwowymi daje gwarancję, że odbiorcy na
całym świecie będą korzystać z niezmiennie wysokiej jakości pomiaru
udokumentowanej świadectwem spójności pomiarowej wystawionym
dla użytego stanowiska wzorcującego. W kontekście bezpieczeństwa
eksploatacji i zapewnienia jakości procesu, Endress+Hauser gwarantuje dokładność przepływomierzy serii Promass ±0,05% powiązaną
w 100% ze wzorcem, co jest unikatowe w świecie.
Dodatkowo, przepływomierz Coriolisa serii Promass został zatwierdzony przez Urząd ds. Standaryzacji jako główny wzorzec kalibracji, drugi w kolejności po wadze kalibracyjnej. Ponadto, przy porównywaniu międzynarodowych stanowisk wzorcujących, Promass
jako przyrząd o najwyższej powtarzalności został użyty jako wzorzec
transferowy. Zastosowanie przepływomierzy Promass daje odbiorcom
gwarancję jakościowego i technologicznego skoku w przyszłość jak
również trwałego bezpieczeństwa instalacji.
Podstawowe pojęcia
związane z wzorcowaniem
przyrządów
Akredytacja
Akredytacja oznacza formalne uznanie technicznych kompetencji podmiotu w zakresie przeprowadzania specyficznych
usług, takich jak wzorcowanie. Jedynie uprawnione organizacje, takie jak krajowy instytut metrologiczny, mogą wystawić
akredytację. Procedura akredytacji laboratoriów badawczych
i wzorcujących znacznie wykracza poza podstawową analizę
wyników pomiarów i pomiarów porównawczych, wkraczając w dziedzinę doświadczenia stanowiącego podstawę dla
transparentności, zaufania i porównywalności. Dlatego też,
akredytacja jest środkiem, który umożliwia urzędom państwowym, zakładom przemysłowym i stowarzyszeniom ustalić czy
organizacje odpowiedzialne za badania, kontrolę i certyfikację
w sposób wiarygodny wykonują swoje obowiązki. Akredytacja
przeprowadzana jest w oparciu o obszerne normy międzynarodowe.
Dokładność pomiarowa
Miara zgodności pomiędzy wskazaniem przyrządu pomiarowego i wartością wzorcową mierzonej wielkości (natężenie
przepływu, ciśnienie, temperatura, itp.). Dokładność pomiarowa zazwyczaj sprawdzana jest za pomocą stacjonarnych lub
przenośnych urządzeń wzorcujących.
Dokładność praktyczna
Dokładność pomiarowa, którą przyrząd pomiarowy osiąga
w realnych warunkach procesowych i środowiskowych. Warunki te – jak np. rodzaj płynu, lepkość, temperatura procesu,
wibracje rurociągu lub temperatura otoczenia – zazwyczaj różnią się od warunków odniesienia, w których przeprowadzane
jest wzorcowanie.
Regulacja
Fot. 3. Nowe przemysłowe stanowisko kalibracyjne „PremiumCal”
w zakładzie Endress+Hauser Flowtec AG w Reinach (Szwajcaria).
Jest to najdokładniejsze tego typu stanowisko na świecie.
Regulacja dotyczy nastawiania wskazań przyrządu pomiarowego na wartości wzorcowe urządzenia wzorcującego w taki
sposób, aby błąd pomiaru był jak najmniejszy. Podczas przeprowadzania regulacji wymagana jest ingerencja w przyrząd
pomiarowy.
Spójność pomiarowa (ang: Traceability)
Ucieleśnienie niezawodności
Z uwagi na okres eksploatacji zakładu od 15 do 40 lat i zmieniające
się produkty, branża chemiczna wymaga elastycznych i stabilnych
przyrządów pomiarowych, które będą w stanie pracować w zróżnicowanych warunkach procesowych. Produkowane w zakresie średnic
nominalnych od DN 1 do 250, przyrządy Promass pokrywają szeroki
zakres zastosowań. Bez względu na zmienność wymagań, stabilność
wielkości mierzonej jest gwarantowana.
Wysoka dokładność w warunkach rzeczywistych zwraca się wielokrotnie w długim okresie eksploatacji zakładu chemicznego. Doskonała stabilność pomiaru, wytrzymałość i niewrażliwość na naprężenia
zapewniają maksymalną dokładność i powtarzalność wielkości mierzonych, gwarantując w ten sposób odpowiednią jakość wytwarzanych
produktów. Największy komplement dla przepływomierzy Coriolisa
firmy Endress+Hauser brzmi: “kawałek rury”, o którym możesz zapomnieć natychmiast po zamontowaniu. Dla zapewnienia bezpiecznego,
wysokosprawnego i ekonomicznego zarządzania procesem, operatorzy z branży chemicznej potrzebują teraz niezawodnych danych na
temat swoich procesów. Przepływomierze masowe Promass są precyzyjnym i stabilnym źródłem właśnie takich informacji.
Spójność pomiarowa oznacza, że wyniki pomiarów można
powiązać z krajowymi lub międzynarodowymi wzorcami za
pośrednictwem nieprzerwanego łańcucha pomiarów porównawczych i kalibracji. Spójność pomiarowa może być zapewniona wyłącznie poprzez oficjalną akredytację przeprowadzoną przez uprawniony podmiot.
Wzorcowanie (Kalibracja)
Wzorcowanie polega na porównywaniu wskazań przyrządu
pomiarowego z wartościami wzorcowymi urządzenia kalibrującego. Wzorcowanie obejmuje udokumentowanie błędów
pomiarowych (dokładności pomiarowej), obliczenie niepewności pomiaru oraz wygenerowanie certyfikatu lub świadectwa wzorcowania. Wzorcowanie przeprowadzane jest w precyzyjnie określonych warunkach odniesienia. W przypadku
wzorcowania nie jest wymagana żadna ingerencja w przyrząd
pomiarowy.
●
●
29
FOCUS
URZĄDZENIA PAKUJĄCE
Urządzenia pakujące na rynku polskim
Sprawne
pakowanie
W ostatnich latach na polskim rynku opakowań nastąpił dynamiczny rozwój
– wynika z najnowszych danych Control Engineering Polska. Pomimo tego,
że ceny urządzeń wciąż rosną, popyt na nie wcale nie maleje. Coraz częściej zakłady,
które poszukują wielofunkcyjnych rozwiązań, kupują całe linie pakujące zamiast
pojedynczej maszyny. Przyszłość urządzeń pakujących to pełna automatyzacja
i kompleksowość.
Izabela Żylińska
Z
roku na rok polski rynek urządzeń pakujących rozwija się coraz
szybciej. Z danych opublikowanych przez Polską Izbę Opakowań
wynika, że do 2010 roku jego wartość
wzrośnie do 5-7 mln zł. Taka sytuacja
związana jest przede wszystkim z postępem w technologii, ale także z podniesieniem wymagań, jakie konsumenci stawiają
producentom. Powyższe informacje potwierdzają dostawcy, którzy wzięli udział
w ankiecie dotyczącej urządzeń pakują-
cych. Co drugi respondent stwierdził,
że w ciągu ostatnich pięciu lat sprzedaż
maszyn pakujących w jego firmie wzrosła
o połowę. Z kolei w przypadku 25% pytanych odsetek wzrostu wyniósł 100% (wykres 1.). Dodatkowo w pierwszych trzech
kwartałach 2008 roku zwiększenie poziomu sprzedaży urządzeń pakujących w stosunku do tego samego okresu 2007 roku
nastąpiło w przypadku 63% dostawców.
Tylko 38% respondentów stwierdziło, że
ich obroty pozostały na niezmienionym
poziomie (wykres 2.).
Trendy na rynku urządzeń
pakujących:
Pełna automatyzacja i robotyzacja procesu
Zastosowanie silników liniowych
● Zastosowanie serwonapędów
● Zastosowanie układów wizyjnych do kontroli
jakości produktu / opakowania
● Systemy bar coding bezpośrednio
na maszynie pakującej
● Zwiększenie szybkości pakowania
● Wytwarzanie opakowań biodegradowalnych
● Aseptyka
● Ultradźwiękowe zgrzewanie opakowań
● Kartony wzmacniane
● Opakowanie doypack
●
●
ASKO-20 z automatycznym wkładaniem saszetek w tuby
30
●
Źródło: Miflex-Masz
●
Ludzie do zadań specjalnych
Krzysztof Lenart, kierownik działu montażu
i remontu maszyn, Robak:
W procesie pakowania zdarzają się etapy, w których
nie można zastąpić operatora automatem.
Przykładowo, gdy trafi się butelka, która ma kształt
inny niż standardowy, zaprojektowanie linii w pełni
automatycznej jest trudne. Wtedy najczęściej klienci
decydują się na wdrożenie prostszej linii, gdzie
stosowana jest obsługa ręczna.
Zapotrzebowanie a opakowanie
Zapotrzebowanie na konkretny typ urządzenia do pakowania związane jest przede wszystkim z branżą,
w jakiej pracuje dana firma. Większość użytkowników,
którzy wzięli udział w ankiecie, zadeklarowało, że działa w sektorze spożywczym (23%) i chemicznym (15%).
Z kolei 13% ankietowanych ma do czynienia z gałęzią elektroniczną (RTV/AGD i inne) oraz motoryzacyjną (części zamienne). Z danych, jakie uzyskaliśmy od
dostawców, wynika, że oferowane przez nich maszyny
najczęściej trafiają do następujących branż: spożywczej
(100% odpowiedzi), chemicznej (100%), kosmetycznej (50%) i rozlewczej (25%) (wykres 3.).
Najchętniej kupowanymi na polskim rynku rodzajami
urządzeń pakujących są kartoniarki poziome i saszetkarki
(50% respondentów). Na drugim miejscu ex aequo znalazły się: kartoniarki pionowe, pakowaczki pionowe typu
flow-pack i rozlewaczki (38%). Trzecią pozycję zajęły
pakowaczki poziome flow-pack oraz blistrownice (13%)
(wykres 4.). Wynika stąd, że najczęściej wykonywanymi
typami opakowań powinny być saszetki i kartony (62,5%
wskazań), następnie – butelki plastikowe, opakowania
termoformowalne, pouch (50%) oraz flow-pack pionowy, doypack, opakowania formowalne typu „sześcian”
i opakowania dla kosmetyki kolorowej (37,5%). Według
informacji uzyskanych od użytkowników w większości
przypadków produkowanymi opakowaniami są kartony
(64% punktów) i palety (40%). Zaraz po nich znajdują
się saszetki i opakowania termoformowalne (20%) oraz
butelki szklane i flow-pack pionowy (do pakowania w torebki lub pillow-pack) (16%) (wykres 5.).
A ceny wciąż rosną…
Cena jest jednym z głównych czynników decydujących
o wyborze urządzenia pakującego. Rozwój technologii
spowodował w ostatnich latach jej wzrost. Istnienie
takiej tendencji potwierdzają zarówno użytkownicy
(72% respondentów), jak dostawcy (88%).
FOCUS: URZĄDZENIA PAKUJĄCE
Wykres 1. Wzrost sprzedaży urządzeń pakujących
w ciągu ostatnich 5 lat pod względem liczby sztuk
(wg dostawców)
25%
25%
Wzrost o 100%
Wzrost o 50%
Wzrost o 10%
50%
Źródło: Control Engineering Polska, październik 2008
– Ceny urządzeń pakujących są na bieżąco dostosowywane do obecnych zachowań
na rynku – komentuje Mariusz Kucharczyk,
specjalista ds. sprzedaży i przygotowania
produkcji w PolPaku. – Ich wysokość zależy
od rosnących cen stali, podzespołów, silników
i innych elementów składowych maszyn.
Izabela Ośrodek z działu marketingu Miflex-Masz dodaje, że oprócz wymienionych
wyżej elementów duży wpływ na wartość
maszyn mają także koszty utrzymania pracowników i hal produkcyjnych.
Często zakłady produkcyjne nie chcą wydawać dużej kwoty na urządzenia, więc sprowadzają je ze Wschodu. Jak zauważył jeden
z dostawców, którzy wzięli udział w ankiecie
Control Engineering Polska, coraz więcej firm
Wykres 2. Poziom sprzedaży urządzeń pakujących
w pierwszych trzech kwartałach 2008 roku
w stosunku do 2007 roku (wg dostawców)
38%
Poziom sprzedaży pozostał taki sam
62%
Poziom sprzedaży zwiększył się
32
●
●
zaczyna importować sprzęt z Chin. Faktycznie jest on tańszy niż instalacje krajowe lub
zachodnie, ale przy tym jego jakość pozostaje
na równie niskim poziomie. Z tym stwierdzeniem zgadza się Janusz Korzeniowski z PolPacku, ale ma odmienne zdanie na temat opinii, wedle której cena jest jednym z podstawowych elementów wpływających na zakup
maszyny.
– Rzeczywiście, do niedawna o nabyciu danego urządzenia pakującego decydowała jego
cena, tzn. ważne było, aby była jak najniższa
– mówi przedstawiciel warszawskiej firmy.
– W chwili obecnej klienci zwracają uwagę na
uniwersalność i wielofunkcyjność maszyny,
czyli na jej możliwości techniczne.
Warto w tym miejscu podkreślić, że jednoznaczne określenie ostatecznej ceny urządzeń pakujących jest trudne, ponieważ każdy model traktuje się indywidualnie. Tak
naprawdę wszystko zależy od typu maszyny,
jaka jest potrzebna użytkownikowi do procesu produkcji. Istotne są poza tym opcje,
które dany egzemplarz ma. Według naszych
rozmówców coraz częściej zdarza się, że korpusy dwóch urządzeń, które producenci posiadają w asortymencie, wyglądają tak samo,
ale inna jest zawartość wnętrza maszyn.
Naprzeciw oczekiwaniom klienta
Z raportu Control Engineering Polska wynika,
że czynnikami rozstrzygającymi o zakupie
urządzeń pakujących, oprócz ceny i rodzaju
wytwarzanego opakowania, są: jakość wykonania, niezawodność i wydajność. Ponadto
istotna jest informacja o tym, z jakiego kraju
pochodzi producent i czy może pochwalić się
dobrymi referencjami od dotychczasowych
klientów. Dla użytkowników z Polski ma
poza tym znaczenie fakt, czy maszyna, którą
zamierzają kupić, jest zainstalowana i pracuje w jednym z zakładów mieszczących się
na terenie Polski. Za bardzo ważny czynnik
ankietowani uznali także kwestię obsługi ze
strony dostawców, głównie serwisu gwarancyjnego i pogwarancyjnego.
Izabela Ośrodek z Miflex-Masz dodaje, że
nie bez znaczenia jest organizacja szkoleń
z zakresu użytkowania kupionych maszyn.
Nawiasem mówiąc, zwykle cena instruktażu
jest już wliczona w cenę urządzenia pakującego. Często dystrybutorzy oferują swoim
klientom możliwość przeprowadzenia próby
Branża urządzeń pakujących musi odpowiadać
na wiele bardzo złożonych i zróżnicowanych potrzeb.
Związana jest prawie ze wszystkimi sektorami
gospodarki. Dodatkowo klienci końcowi wymuszają
na producentach możliwość projektowania
i wytwarzanie coraz to nowych kształtów opakowań.
demonstracyjnej danego urządzenia. Takie
spotkania odbywają się bądź w siedzibie
sprzedawcy, bądź u partnera, który posiada
zainstalowaną maszynę pakującą u siebie
w zakładzie.
Decydujący wpływ na kupno ma również
typ procesu technologicznego w zakładzie
użytkownika. W tym przypadku istotne jest
nabycie przez firmę pojedynczego urządzenia
pakującego lub od razu całej linii pakującej.
Jak uważa Hanna Masalska, specjalista ds.
sprzedaży w Hydrapres coraz więcej przedsiębiorstw decyduje się na kupno całej linii
pakującej...
Wykres 3. Branże w jakich stosowane są
urządzenia pakujące
23%
Spożywcza
88%
15%
Chemiczna
59%
– Jest to związane z korzyściami, jakie daje
posiadanie
kompleksowego
rozwiązania,
a więc i całego zestawu produkcyjnego jednego dostawcy – mówi Hanna Masalska. – Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania możliwa
jest integracja między maszynami, a co za
tym idzie, nie ma problemu z częściami zamiennymi i serwisem.
Podobnego zdania jest Łukasz Stolc z Graso, jak również Krzysztof Duralski, dyrektor
handlowy Rafiza. Także w ich firmach obserwuje się wzrost zainteresowania całymi liniami pakującymi.
Nowości na rynku
Branża urządzeń pakujących musi odpowiadać na wiele bardzo złożonych i zróżnicowanych potrzeb. Związana jest prawie ze
wszystkimi sektorami gospodarki. Dodatkowo klienci końcowi wymuszają na producentach możliwość projektowania i wytwarzanie coraz to nowych kształtów opakowań.
Przyczynia się to do ciągłego rozwoju rynku
maszyn pakujących. W związku z tym trudno jest szczegółowo wymienić wszystkie
nowości, jakie pojawiły się na nim w ostatnim roku. W tym celu należałoby przeprowadzić odrębne, zakrojone na szeroką skalę
badania.
Zaskakujący wydaje się fakt, że wśród naszych respondentów pojawiły się opinie, według których w tym segmencie rynku... brakuje nowych rozwiązań. Takiego zdania jest
między innymi Piotr Król z Pablo.
3%
Kosmetyczna
41%
5%
Rozlewnicza
29%
3%
Farmaceutyczna
24%
13%
Elektroniczna
(RTV/AGD)
18%
13%
Motoryzacyjna
(części zamienne)
12%
38%
Inna
0%
24%
20% 40% 60% 80% 100%
Użytkownicy
Dostawcy
34
●
●
Wykres 4. Typy najczęściej
sprzedawanych urządzeń
pakujących
Saszetkarki
50%
Kartoniarki poziome
50%
Rozlewaczki
38%
Pakowaczki pionowe
typu flow-pack
38%
Kartoniarki pionowe
38%
Pakowaczki poziome
typu flow-pack
13%
Blistrownice
13%
63%
Inne
0%
20% 40% 60% 80%
Wykres 5. Najczęściej kupowane
urządzenia pod względem typu opakowań
58%
Kartony
62,5%
18%
Saszetki
62,5%
50%
Opakowania termoformowalne
63%
16%
Butelki plastikowe
50%
5%
Pouch
50%
13%
Flow-pack pionowy (do pakowania
w torebki lub pillow-pack)
37,5%
8%
Opakowania formowalne
typu "sześcian"
Opakowania
dla kosmetyki kolorowej
37,5%
3%
37,5%
3%
Doypack
37,5%
42%
Palety
25%
5%
Puszki metalowe
25%
0%
Puszki z tworzyw sztucznych
25%
13%
Butelki szklane
Prefabrykowane tacki,
kubki, pojemniki
Flow-pack poziomy
(do pakowania w torebki oraz MAP)
12,5%
11%
12,5%
11%
12,5%
8%
Torby papierowe
12,5%
5%
Tuby
12,5%
11%
Inne
0%
Użytkownicy
12,5%
20% 40% 60% 80%
Dostawcy
Foliarka (pillow) Mitsubishi Electric
Źródło: MPL Technology
Z jego opinią nie zgadza się natomiast Janusz Korzeniowski z PolPacku. Według niego
aktualnie jedną z bardziej dynamicznie rozwijających się grup są maszyny typu flow-pack
(pakujące liniowo) oraz urządzenia pakujące
na tackach (mamy tu do czynienia z nowym,
innym sposobem zamykania tacek). Kolejny
ankietowany dostawca dodaje, że cały czas
pojawiają się innowacje w wykorzystaniu na
przykład elementów, podające kartony, ale
są to tylko rozwiązania wewnętrzne. Novum
jest także pakowanie aseptyczne.
– Za nowe można uznać zastosowania takie, jak na przykład torebka foliowa typu
FLEX CAN do pakowania suszonych owoców
czy też torebka doypack do pakowania masy
makowej lub kruchych ciastek – komentuje
Roman Chobot, menadżer działu w Rovema
Verpackungsmaschinen.
O nowych, ciekawych rozwiązaniach informuje także Wojciech Paruch, inżynier produkcji Danone oraz Izabela Ośrodek z firmy
Miflex-Masz.
Wojciech Paruch spotkał się ostatnio z tackarką i pakerem kubków w jednym. Przy
czym działanie tackarki i pakera jest ściśle
zsynchronizowane. Tacki są produkowane na
bieżąco według zapotrzebowania, bez zastosowania bufora. Zaletą maszyny jest przede
wszystkim wysoka wydajność i mała awaryj36
●
●
ność. Urządzenie zajmuje stosunkowo niewielką przestrzeń.
Z kolei Izabela Ośrodek opisuje kompleksową maszynę do pakowania herbaty w tuby.
Podkreśla, że na polskim rynku jest to bardzo
oryginalne rozwiązanie. Pakowarka najpierw
pakuje herbaty w pojedyncze saszetki, a następnie wkłada je w tuby, które na koniec
zamyka. Przedstawicielka Miflex-Masz podkreśla, że choć zwykle do takiego procesu
potrzeba całej linii produkcyjne, tutaj mamy
do czynienia z pojedynczą maszyną, która
obsługuje wszystkie etapy procesu.
Karol Kwiatkowski, specjalista ds. automatyki przemysłowej z Bolsius Polska, za nowość na rynku uważa możliwość pakowania
w folię termokurczliwą produktu pozbawionego opakowania. Metodę tę stosuje się do
pakowania układanych w warstwy płaskich
świeczek (tzw. tea light) do podgrzewania
płynów w dzbankach. Świece formowane są
w odpowiedni kształt na taśmie podajnika,
następnie trafiają do foliarki i pieca obkurczającego. Po obkurczeniu opakowanie nabiera odpowiedniej sztywności. Z kolei Sławomir
Cieślewicz, konstruktor Toruńskich Zakładów Materiałów Opatrunkowych upatruje
innowację w zgrzewaniu ultradźwiękowym.
– Zgrzewanie ultradźwiękowe stosuje się do
łączenia dwóch surowców za pomocą sonotrody (sonda ultradźwiękowa) przy użyciu fal ultradźwiękowych podawanych z generatora ultradźwięków, czyli częstotliwości wyższych od
akustycznych – mówi Sławomir Cieślewicz.
Główne czynniki decydujące
o zakupie konkretnego
urządzenia pakującego:
Przeznaczenie
Cena
● Uniwersalność
● Wielofunkcyjność
● Możliwości techniczne
● Jakość wykonania
● Niezawodność
● Wydajność
● Szybkość
● Producent
● Referencje
● Support dostawcy
●
●
Nie szukaj po omacku.
U nas znajdziesz wszystkie informacje,
których potrzebujesz.
Świat innowacji w zasięgu ręki.
w w w. t r a d e m e d i a . u s
Sonotroda wibruje z częstotliwością powyżej 20 kHz, wytwarzając temperaturę w surowcu i powodując zgrzewanie. Metodę tę
można według niego porównać do uderzania
młotkiem z dużą częstotliwością.
Przyszłość rynku maszyn
pakujących
O przyszłości rynku mówią trendy, które aktualnie możemy zaobserwować. Dostawców
urządzeń pakujących upatrują przyszłość
ryku przede wszystkim w pełnej automatyzacji i robotyzacji procesu. Zgodnie twierdzą
tak Dorota Jackowicz z CamPaku oraz Michał Buciak, Sales Director Ilpaku. Podobnego zdania jest Krzysztof Lenart, kierownik
działu montażu i remontu maszyn w firmie
Nie kupuj kota w worku
Hanna Masalska, specjalista ds. sprzedaży, Hydrapres:
Zaraz po odbiorze przez klienta urządzenia
pakującego lub całej linii pakującej na
terenie zakładu odbywa się szkolenie
z zakresu obsługi maszyny. Cena instruktażu
wliczona jest w cenę oferty. Jeszcze przed
zakupem przedstawiciele zainteresowanej
firmy mogą zapoznać się z możliwościami
urządzenia, które chcą nabyć. Najczęściej
pokaz odbywa się w przedsiębiorstwie,
które już stosuje określony sprzęt. Inną
opcją jest obejrzenie filmu obrazującego
działanie takiej maszyny.
Uniwersalnośc i wielofunkcyjność
ważniejsza od ceny
Janusz Korzeniowski, PolPack:
Do niedawna o nabyciu danego urządzenia
pakującego decydowała jego cena, tzn.
ważne było, aby była jak najniższa. Teraz
klienci przede wszystkim zwracają uwagę
na uniwersalność i wielofunkcyjność
maszyny, czyli na jej możliwości techniczne.
Coraz bardziej istotna staje się także
jakość maszyny. Oczywiście podniesienie
Robak. Podkreśla on przy tym, że nigdy nie
dojdziemy do momentu, w którym nastąpi
zupełna eliminacja człowieka z obsługi.
– W procesie pakowania zdarzają się etapy,
w których nie można zastąpić operatora automatem – mówi Krzysztof Lenart. – Przykładowo, gdy trafi się butelka, która ma kształt
inny niż standardowy, zaprojektowanie linii
w pełni automatycznej jest trudne. Wtedy
najczęściej klienci decydują się na wdrożenie
prostszej linii, gdzie stosowana jest obsługa
ręczna.
Roman Chobot z Rovema stwierdza, że
w przyszłości nowością będzie zastosowanie
silników liniowych. Według Jacka Pilaka, inżyniera automatyka Wrigley Polska, używanych będzie coraz więcej serwonapędów oraz
układów wizyjnych, które mają za zadanie
kontrolowanie jakości produktu i opakowania. Jeszcze inną wizję ma Tomasz Michalik,
dyrektor ds. projektów Rosti Polska. Uważa
on, że przyszłość to powszechność instalacji
systemów bar coding bezpośrednio na maszynie pakującej. Kolejnym zauważalnym
trendem na rynku urządzeń pakujących jest
zwiększenie szybkości pakowania oraz uzależnienie jej głównie od zapotrzebowania
klienta.
Zbliżająca się prognoza to także nacisk stawiany na recycling i ekologię. Wprowadzane
i już stosowane przepisy wymagają, aby wytwarzane opakowania były biodegradowalne.
Kolejnym wyznacznikiem jest aseptyka, która
dotyczy głównie branż: spożywczej, kosmetycznej i farmaceutycznej.
W przypadku samych technik pakowania
przewiduje się rosnącą rolę ultradźwiękowego zgrzewania opakowań. Tego zdania jest
między innymi Mariusz Gradowski, starszy
inżynier działowy Unilever Polska oraz Sławomir Cieślewicz z TZMO. Andrzej Rejczak,
prezes TranspoTech zwraca z kolei uwagę
na kartony wzmacniane. Natomiast Michał
Kucharczyk z PolPaku uważa, że wskazanie
kierunku dyktuje opakowanie doypack. Jego
zdaniem klienci coraz powszechniej decydują się na urządzenia tego typu. Dlatego
właśnie doypack ma być najczęściej spotykanym i wykorzystywanym rodzajem opakowania.
standardów wiąże się z większymi kosztami.
Izabela Żylińska
38
●
●
W PRAKTYCE
Modernizacja wielkiej fabryki samochodów
Co robi Tata
We wrześniu w Polsce ruszyła sprzedaż samochodów indyjskiej marki Tata Motors.
Warto z tej okazji pokazać, jak rozwiązano kwestię automatyzacji fabryki,
w której powstaje oferowany na naszym rynku model Indica.
I
ndyjski koncern Tata Motors wytwarza
pojazdy pasażerskie i użytkowe. Produkuje zwykłe sedany, hatchbacki i kombi,
ale także SUV-y, pikapy, małe samochody
ciężarowe oraz autobusy. W 1996 r. ruszyły
prace nad samochodem Indica, przeznaczonym głównie dla mieszkańców Indii. Planowana wielkość produkcji to 150 tys. sztuk
rocznie. Istniejąca już fabryka w indyjskim
Pune nie dałaby rady sprostać temu zadaniu.
Dlatego w Tata Motors podjęto decyzję o budowie nowego obiektu w pobliżu istniejącego
zakładu w Pune.
Przeprowadzka z końca świata
Fabryki nie budowano jednak od podstaw.
Koncern nabył w Australii istniejący już zakład
produkujący samochody i przeniósł go do Indii. W ten sposób oszczędzono pieniądze na
wyposażenie nowego obiektu. Dotychczas stosowane w Pune linie produkcyjne składały się
z oddzielnych wysp automatyki, których systemy praktycznie nie były ze sobą w jakikolwiek
sposób zintegrowane. Koncern, mimo swojej
wielkości, miał wówczas stosunkowo niewielkie doświadczenie w zakresie automatyzacji.
Nowy obiekt, wyposażony w technikę sterowania Rockwell Automation, zmusił zarząd Tata
do zwiększenia kompetencji w tej dziedzinie.
Aby produkcja nowego modelu samochodu
przebiegała zgodnie z planem, należało przeprowadzić szereg zmian: uaktualnić system
sterowania, aby poradził sobie z produkcją
150 tys. samochodów rocznie, wyposażyć
i zmodyfikować linie produkcyjne, aby zapewniały spełnienie wymagań technicznych dla
modelu India, uruchomić elastyczne zdolności wytwórcze, aby produkowane samochody
spełniały wymagania zarówno europejskich,
jak indyjskich norm motoryzacyjnych, zapew40
●
●
nić wysoką jakość wytwarzania, przy jednoczesnym utrzymaniu kosztów niżej niż konkurencja, wszechstronnie wyposażyć zakład, aby
umożliwić produkcję wielu odmian modelu
hatchback, zakończyć przekształcenie i uruchomienie nowej fabryki w 18 miesięcy.
Bałagan w papierach
Zespół przygotowujący modernizację składał
się z inżynierów pracujących w indyjskich
i australijskich biurach terenowych Rockwell Automation oraz inżynierów z Yantra
Automation, dystrybutora spółki w Indiach.
Pomoc fachowców Yantra polegała na magazynowaniu i dostarczaniu niezbędnych urządzeń. W sumie ponad 50 inżynierów z Tata
Motors, Rockwell Automation i Yantra Automation było zaangażowanych w przygotowanie i uruchomienie nowego wyposażenia
zakładu. System sterowania w australijskim
zakładzie pokrywał tylko około 60% całkowitego zapotrzebowania Tata Motors pod
względem wymagań produkcyjnych oraz jakościowych. Należało więc przeznaczyć spore
środki na projektowanie, instalacje i konfigurację. Ponieważ poprzednim właścicielom australijskiego zakładu nie udało się zachować
dokumentacji systemu sterowania, Tata Motors scedował programowanie i obsługę systemu pracownikom z Rockwell Automation
w Australii i Indiach.
Systemy sterowania liniami montażu silnika i lakierowania nie uległy zmianie. Natomiast sterowanie linią montażu nadwozia
zostało zaktualizowane, aby dostosować sieć
ControlNet do transferu danych o większej
przepustowości. Aktualizacja pozwoliła Tata
Motors utrzymać poniesione już inwestycje
w system I/O w indyjskim zakładzie i zintegrowała wszystkie linie, zwiększając ich ko-
W PRAKTYCE
ordynację. Rockwell Automation i Yantra Automation utworzyły zespół przygotowujący
modernizację, której zadaniem było dostosowanie systemu sterowania – przede wszystkim sterowników SLC 500 Allen-Bradley – do
automatyzacji funkcji pomocniczych, takich
jak: linie podawania materiału, sterowanie
sprzętem, systemy suwnicowe i systemy dysków. Dodatkowo zespół przygotowujący modernizację wspierał Tata Motors w integracji
nowej linii pras, jak również sekwencyjnego
działania 75 nowych robotów.
Całkowity proces przenoszenia, integracji
i uruchomienia nowego zakładu Tata Motors trwał około 17 miesięcy, co było zgodne z planowanymi ramami czasowymi. Przekształcenie wysp automatyki, zawierających
nowe roboty, w całkowicie zintegrowany,
zautomatyzowany zakład było ogromnym
przedsięwzięciem. Ponowne wykorzystanie
prawie każdej części systemu sterowania
z australijskiego zakładu znacznie obniżyło
koszty. Przeniesienie zakładu i uaktualnienie
jego systemów sterowania pomogło firmie
w szybkim osiągnięciu przyjętego celu produkcyjnego: 150 tys. samochodów rocznie,
ale także skrócenie cykli produkcyjnych.
Wydłużanie hatchbacka
Z czasem Tata Motors postanowił do początkowo produkowanego modelu hatchback dodać wersję sedan i kombi. W związku z tym
potrzebował linii produkcyjnej pozwalającej
na wykonanie trzech różnych stylów nadwozia w tym samym zakładzie. Producent chciał
przy tym produkować samochody spełniające
standardy europejskie oraz indyjskie. Rozporządzenia, normy oraz wymogi bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej
różnią się znacznie w poszczególnych regionach. A to sprawia, że zapewnienie zgodności jest szczególnie trudne.
Dzięki elastyczności i strukturze systemu
sterowania było to możliwe przy nielicznych
zmianach sprzętowych. Firma była w stanie
lepiej wykorzystać ControlNet i swoje inwestycje w dotychczasowy system sterowania,
głównie poprzez modyfikację oprogramowania. Aktualizacja obejmowała również: zwiększenie liczby We/Wy, ulepszenie funkcjonalności interfejsów operatorskich, wbudowanie
systemu automatycznej identyfikacji opartej
na kodzie kreskowym, dodanie 10 robotów
i modyfikację osprzętu. W efekcie dostosowano zakład do produkcji nowych stylów nadwozia. Co więcej, średnia produkcja wzrosła
z 400 do 650 samochodów dziennie.
Nowa minilinia spawalnicza
Po pewnym czasie Tata Motors zdecydował się
na dodatkowe zwiększenie zdolności produkcyjnej za pomocą minilinii spawalniczej. Za
funkcje sterowania odpowiadają w tym przypadku PLC ControlLogix Rockwell Automation
oraz interfejsy operatorskie PanelView Plus,
jak również otwarta architektura sieciowa, wykorzystująca sieci DeviceNet i Ethernet/IP.
Fabryki nie budowano od podstaw.
Koncern nabył w Australii istniejący już zakład
produkujący samochody i przeniósł go do Indii.
Stosując platformę sterowania LOGIX,
indyjski koncern wykorzystał swoje wcześniejsze doświadczenie z systemami logicznych sterowników programowalnych PLC-5.
Umożliwił ponowne wykorzystanie ich pierwotnych zasobów We/Wy oraz ich integrację
z nową platformą sterowania. Wdrożenie minilinii spawalniczej opartej na LOGIX-ie pozwoliło zwiększyć dzienną produkcję z 650
do 750 samochodów.
Obecnie koncern nastawia się na wytwarzanie w zakładzie w Pune 1 000 samochodów
na dobę. Z tego względu zarząd będzie zmuszony znaleźć dodatkowe metody skrócenia
cykli produkcyjnych. Aby osiągnąć ten cel,
firma współpracuje z dostawcami nad uruchomieniem badań porównawczych dla określenia niezbędnych długości cykli. Docelowo
Tata Motors chce przenieść wszystkie systemy automatyki do platformy LOGIX i zintegrować je poprzez sieć Ethernet/IP. Ponadto
planuje wykorzystanie Rockwell Automation
Integrated Architecture do dostarczania systemom biznesowym wyższego szczebla, użytecznych informacji z poziomu produkcyjnego. Ma to pomóc handlowcom i projektantom
w podejmowania dobrych decyzji.
K.K. Mitra, Rockwell Automation
inż. Elżbiety Jachczyk (PIAP)
●
●
41
W PRAKTYCE
Systemy automatyki w zakładzie przetwórstwa mleka
Swoboda organizacji
produkcji
Bezprzewodowe systemy sterowania ułatwiają utrzymanie wydajności produkcji
na wysokim poziomie. Zwłaszcza w przedsiębiorstwach, które wytwarzają
szeroki i zróżnicowany asortyment produktów, jak na przykład
zakłady przetwórstwa mleka.
M
leko to surowiec niezwykle
wymagający. Nawet niewielkie zmiany jego temperatury
poza wyznaczony zakres mogą
spowodować nieodwracalne zmiany własności, struktury, a w ostateczności smaku
produktu. Dlatego też, aby utrzymać delikatną równowagę pomiędzy tymi wartościami w czasie całego procesu przetwórczego, operatorzy muszą wykorzystywać
w pełni funkcjonalny i precyzyjny system
monitoringu i sterowania. Taki, który
umożliwia dokładne śledzenie wszystkich
etapów przetwarzania mleka oraz wprowadzanie ewentualnych szybkich korekt.
Nie jest to łatwe. Szczególnie w sytuacji,
gdy monitorowany surowiec nie jest bezpośrednio widoczny, ale przez ponad 90%
czasu znajduje się w zbiornikach lub rurach. Zakłady wytwarzające ten sam produkt przez długi czas mają nieco ułatwione zadanie. Wraz z jego upływem nabierają
doświadczenia i mogą odpowiednio zoptymalizować parametry procesowe. Jednak
w przypadku zakładów, gdzie często następuje zmiana asortymentu produktów
finalnych, konieczne jest utrzymanie wysokiego poziomu elastyczności systemów
monitoringu i sterowania. Ważna jest także
ich możliwie szybka adaptacja do nowych
warunków funkcjonowania procesów przetwórczych.
Dobrym przykładem tego typu przedsiębiorstwa jest Dietrich’s Specialty Processing,
specjalizujący się w produkcji niewielkich
partii różnych produktów spożywczych. Za-
42
●
●
kład wytwarza między innymi artykuły koszerne oraz półprodukty dla innych artykułów żywnościowych.
Podobnie jak każdy inny zakład przetwórstwa mleka Dietrich’s Specialty Processing
musi dokładnie czyścić wszystkie swoje maszyny pomiędzy kolejnymi partiami produkcji – zgodnie z wymogami niezwykle rygorystycznych przepisów sanitarnych. Czynności
te dodatkowo komplikują dość znaczne zróżnicowanie tych wymogów dla różnego typu
produktów dostarczanych przez firmę – tradycyjne, koszerne, mleczne, bezmleczne itp.
Jako dostawcę oraz integratora systemów
monitoringu i sterowania w omawianych zakładach wybrano Kline Process Systems. KPS
specjalizuje się w dostarczaniu rozwiązań systemowych dla przemysłu przetwórstwa mleka. Firma została założona w 1991 roku i od
początku koncentrowała się na tej właśnie
branży. Zaczynała wówczas, gdy zaawansowane technologie automatyki nie były w tej
branży tak popularne, jak obecnie. KPS zdobyło spore doświadczenie w zakresie mechaniki,
inżynierii i elektroniki. Potrafi zaprojektować,
zainstalować i zaprogramować kompleksowe
systemy sterowania dla konkretnych aplikacji
i wymagań klientów. Dysponuje profesjonalną ekipą spawaczy, montujących urządzenia
przetwórcze oraz elektryków instalujących
panele i okablowanie. Aktualnie odbiorcy
z branży przetwórstwa żywności i napojów to
około 75% klientów firmy.
– Do zakładów Dietrich’s Specialty Processing dostarczyliśmy produkty i rozwiązania
systemowe najwyższej klasy – ze względu
W PRAKTYCE
na postawione przez odbiorcę wymogi co do
wysokiej jakości produktów – mówi Kirby Powell, kierownik w KPS. – Determinowało to
przede wszystkim konieczność wysokiej dokładności monitoringu parametrów przetwarzanego surowca i sprawnego systemu sterowania poszczególnymi maszynami.
KPS zdecydowało się na zastosowanie
kompleksowego systemu sterowania Totally
Integrated Automation (TIA) firmy Siemens.
System zawiera wszystkie niezbędne elementy: poczynając od sterowników PLC, paneli
operatorskich, napędów i układów sterowania silnikami, aż po programowy system
zbierania i prezentacji danych typu SCADA
– WinCC.
Jedna platforma
do wszystkich zadań
Wybór tego systemu był w zasadzie przesądzony od samego początku, gdy tylko KPS
dostała zlecenie na wykonanie aplikacji systemu monitoringu i sterowania dla zakładów
spożywczych i przetwórstwa mleka.
– Ponieważ inżynierowie Siemensa kładą szczególny nacisk na kwestię integracji
wszystkich elementów automatyki, można
być przekonanym, że wszystkie urządzenia
tej firmy będą z sobą kompatybilne – wyjaśnia Kirby Powell. – To znacznie ułatwia pracę integratora.
Pierwszym produktem, który zwrócił uwagę
pracowników KPS, był moduł Mobic Tablet
T8 – przenośny tablet o wzmocnionej obudowie do zastosowań typowo przemysłowych.
– Przedstawiciele Dietrich’s Specialty Processing byli żywo zainteresowani możliwością zdalnej, bezprzewodowej obsługi systemu
sterowania – wspomina Powell. – Biorąc pod
uwagę charakter i ciągłość procesów produkcyjnych, pracownicy obsługi upoważnieni są
do podejmowania szybkich decyzji i natychmiastowego działania w przypadku wystąpienia sytuacji nadzwyczajnych lub symptomów
możliwych awarii. Dlatego też tak ważna jest
kwestia ich mobilności, w połączeniu z możliwością natychmiastowego wprowadzania
zmian parametrów pracy linii produkcyjnej
czy poszczególnych maszyn.
Wspomniane moduły przenośnych tabletów mają gumowe osłony, chroniące je przed
uderzeniami oraz zniszczeniem nawet przy
upadku z wysokości około 2,5 m. Ponadto są
wodoodporne i chronione przed kurzem i pyłem, nagminnym przy produkcji artykułów
sproszkowanych. Kirby Powell podkreśla, że
panel Mobic wyposażony w ekran dotykowy, system operacyjny Microsoft Windows
CE z pakietem zdalnego sterowania Remote
Desktop tworzy idealne, mobilne narzędzie
pracy dla personelu obsługi. Jego zdaniem
inne panele oraz interfejsy HMI nie są tak
wytrzymałe i zarazem wygodne w użyciu.
Sukces bez kabli
Przedstawiciele Dietrich’s Specialty Processing
są zadowoleni z wdrożenia systemu bezprzewodowej komunikacji pomiędzy modułami
sterowania. Pracownicy obsługują wszystkie
urządzenia i maszyny z poziomu przenośnych
paneli operatorskich. Dzięki temu zarząd zawsze wie, gdzie znajduje się dany pracownik
i jakie ewentualne problemy zgłasza.
W PRAKTYCE
– Wiele parametrów procesowych może być
trudnych do zmierzenia lub wykrycia przez
czujniki – mówi Thomas Dietrich. – Pewne
zjawiska, wibracje, zapachy czy dźwięki nie
mogą być dostrzeżone z poziomu monitora
w centrum sterowania. Kiedy w zakładach
zainstalowany był tradycyjny, scentralizowany system monitorująco-sterujący, operatorzy
posiadający najlepszą wiedzę i doświadczenie
siedzieli w centrum sterowania i komunikowali się radiowo z pracownikami zatrudnionymi
na linii produkcyjnej. Niestety, ci nie zawsze
posiadali odpowiednie umiejętności i mogli
nie dostrzegać pewnych istotnych czynników
czy symptomów. W rezultacie pewne istotne
informacje mogły być w ogóle niezauważone
i nie dotrzeć do ekspertów. Wprowadzenie mobilnych paneli monitoringu i sterowania pozwoliło na wyeliminowanie takich sytuacji.
Systemy sterowania w przemyśle mleczarskim muszą mieć zdolność precyzyjnego
monitorowania wielu parametrów w skomplikowanych układach naczyń i rur,
zapewniając utrzymanie właściwych standardów produkcji.
Źródło: Siemens Energy & Automation
Obsługa systemu sterowania realizowana
jest z poziomu przeglądarki internetowej Microsoft Internet Explorer, na zasadzie wymiany informacji między klientami sieci. Dzięki
temu pracownicy mogą użyć jako interfejsu
HMI dowolnego komputera klasy PC, znajdującego się w przedsiębiorstwie. Co więcej,
użytkownicy posiadający odpowiednią autoryzację, mogą zalogować się do sieci zakłado44
●
●
wej dzięki VPN – wirtualnej sieci prywatnej,
z dowolnego komputera przyłączonego do
Internetu. W ten sposób uzyskują wgląd do
wszystkich parametrów systemu, tak jakby
znajdowali się w zakładzie. Ma to szczególne znaczenie dla użytkowników, którzy chcą
mieć stały dostęp do informacji o istotnych
parametrach na danym etapie produkcji.
Operatorzy uzyskali tę samą funkcjonalność i osiągi systemu, jakie zapewniały dotychczas jedynie konwencjonalne rozwiązania przewodowe bezpośrednio połączone
z jednostką centralną.
Specyficzny profil produkcji
Zakłady Dietrich’s Specialty Processing specjalizują się w wytwarzaniu półproduktów,
takich jak: mleko oddzielone od śmietany czy
wytwarzanie surowych składników niezbędnych przy produkcji organicznych napojów
odżywczych itp. Powstałe półprodukty są
następnie przesyłane do innych zakładów,
gdzie poddaje się je dalszemu przetwarzaniu
lub pakowaniu. Ponieważ większość odbiorców to firmy spożywcze, które chcą utrzymać
jak najwyższą jakość produktów, jest ona najważniejszym parametrem w ocenie poprawności procesów produkcyjnych w DSP. Firma
wyspecjalizowała się w dostarczaniu półproduktów dla niewielkich, w zasadzie niszowych przedsiębiorstw, wytwarzających produkty alternatywne w niedużych partiach.
Z tego powodu proces produkcji jest często
zmieniany i ponownie uruchamiany.
– Pracownicy często muszą sprawdzać aktualny stan maszyn, np. po zakończonym
procesie produkcji konkretnego półproduktu,
a następnie po wprowadzeniu nowych parametrów pracy uruchamiać kolejne maszyny linii produkcyjnej ze sterowni – tłumaczy
Thomas Dietrich. – Wprowadzenie mobilnych
pulpitów sterujących znacznie ułatwiło i przyspieszyło procesy ponownego uruchamiania
i doboru nastaw parametrów pracy. Teraz
praca może być wykonywana na miejscu,
bezpośrednio przy maszynach.
Wysoka jakość dzięki wizualizacji
Jednym z najważniejszych zadań systemu
monitorująco-sterującego
zrealizowanego
w zakładach Dietrich’s Specialty Processing
było stworzenie operatorom możliwości pełnego oglądu sytuacji i pełnej sterowalności
W PRAKTYCE
linii produkcyjnych. W zbudowanym systemie możliwe są do realizacji m.in. następujące funkcjonalności:
utrzymanie odpowiednich temperatur mleka oraz innych surowców, półproduktów,
a także dokumentacja ich poziomów,
zapewnienie czystości wszystkich naczyń,
zgodnie z zaleceniami odpowiednich norm
i przepisów,
zapewnienie pełnej informacji o stanie procesów operatorom i upoważnionym pracownikom.
Ponadto system gwarantuje również natychmiastowe powiadomienie obsługi o wszelkich
nieprawidłowościach przebiegu procesów
przetwarzania i produkcji. Dostarcza informacji o istotnych dla danego zdarzenia parametrach, tak aby możliwa była szybka identyfikacja i analiza sytuacji oraz jej rozwiązanie.
Pakiet WinCC zbiera z systemu dane dotyczące temperatury, wilgotności oraz innych
kluczowych parametrów procesowych ze
sterowników PLC rozmieszczonych w całym
zakładzie. Na bieżąco umożliwia ich podgląd na przenośnych panelach Mobic Web
lub komputerach PC. Ekrany interfejsów
użytkownika mogą być dostosowane do indywidualnych potrzeb danego pracownika,
który poprzez dotyk odpowiednich ikon lub
elementów graficznych może wysyłać do sterowników informację zwrotną typu „zamknij
/ otwórz zawór”, „zmień temperaturę” lub
„ustaw odpowiedni poziom przepływu” itp.
Następnie silniki i napędy sterowne Siemensa wykonują odpowiednie zadania na podstawie sygnałów ze sterowników. Najważniejszym z parametrów procesowych jest
temperatura przetwarzanego surowca, która
bezpośrednio oddziałuje na jego czystość,
jakość, zapach, smak i konsystencję. Operatorzy w każdej chwili powinni otrzymywać
informację o poziomie temperatury oraz mieć
możliwość ewentualnej korekty.
okresach. Następnie mogą być wykorzystane
w raportach dotyczących utrzymania odpowiednich standardów produkcji, czystości
linii zgodnie z obowiązującymi normami itp.
– Dawniej zorganizowanie systemu zarządzania produkcją wymagało zapisania wielu
linijek kodu programowego, ustalających za-
Weryfikacja poprawności procesu
Walter Staehle,
Siemens Energy&Automation
Integrator KPS zdecydował się również na
wykorzystanie systemu zarządzania produkcją MES Simatic IT. Zapewnia on możliwość
zarządzania informacjami procesowymi i menadżerskimi w całym zakładzie produkcyjnym. Histogramy generowane w tym systemie pozwalają na prześledzenie trendów
zmian parametrów produkcji w wybranych
Wprowadzenie mobilnych pulpitów sterujących
znacznie ułatwiło i przyspieszyło procesy
ponownego uruchamiania i doboru nastaw
parametrów pracy. Teraz praca może być
wykonywana na miejscu, bezpośrednio
przy maszynach.
leżności czasowe, priorytety zadań, a nawet
konkretne funkcje do realizacji – mówi Kirby
Powell. – Każdy system był tworzony niemal
od zera, stąd częste błędy w sterowaniu procesami produkcji. Przewagą Simatic IT jest to,
że składa się w większości z gotowych, predefiniowanych modułów. Obecnie, zamiast pisania programów od początku, wykorzystuje
się gotowe szablony dla konkretnych zadań.
Dzięki temu integrator może skupić się głównie na odpowiedniej ich aranżacji na potrzeby
danej aplikacji. Procedura taka pozwala na
uniknięcie wielu błędów w procesie integracji
systemu, a tym samym przyspiesza implementację.
System wdrożony w zakładach Dietrich’s
Specialty Processing może służyć za przykład
porządnego wykonania tego typu instalacji.
Operatorzy są z niego bardzo zadowoleni. Cieszą ich szczególnie funkcje związane
z mobilnością paneli sterowniczych i szybkością reakcji na zadawane zdalnie parametry.
Wprowadzenie systemu umożliwiło znaczne
zwiększenie wydajności produkcji i usprawnienie obsługi odbiorców.
dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta
w Katedrze Automatyki Napędu
i Urządzeń Przemysłowych
Akademii Górniczo-Hutniczej
w Krakowie
●
●
45
W PRAKTYCE
Kompaktowe zintegrowane komputery jednopłytowe
dla aplikacji sterowania
Stawianie
na jedną kartę
Sterowniki przemysłowe są obecnie dostępne w wielu typach i odmianach. Z jednej
strony mamy tradycyjne sterowniki PLC i PAC. Z drugiej komputery jednopłytowe
SBC dostępne w postaci standardowych, komercyjnych urządzeń oraz modułów
specjalizowanych. Inżynierowie coraz częściej sięgają po SBC.
J
edną z podstawowych zalet systemów wbudowanych, dedykowanych dla aplikacji sterowania,
jest ich różnorodność i możliwość
łatwego dopasowania do aplikacji. Wraz
ze wzrostem funkcjonalności współczesnych systemów sterowania inżynierowie
w zakładach przemysłowych coraz częściej decydują się na odejście od klasycznych sterowników PLC. Skłaniają się ku
specjalizowanym aplikacjom sterującym
wykorzystującym zaawansowane mikrokontrolery. David Pursley, inżynier aplikacji w Kontronie w ciągu ostatnich dwóch,
trzech lat zauważa, że przychodzący do firmy nowi inżynierowie zaraz po uczelniach
technicznych, posiadają rozwiniętą umiejętność programowania komputerów PC
i ich aplikacji, nie znają natomiast dobrze
zasad programowania sterowników PLC.
Tymczasem klasyczne komputery w zastosowaniach przemysłowych nie spełniają
poprawnie swojej funkcji.
– Standardowe pecety mają sporo mankamentów – mówi David Pursley. – Pierwszym
z nich jest dążenie producentów do obniżenia
kosztów, co wiąże się z obniżeniem wytrzymałości i odporności na czynniki zewnętrzne.
Druga kwestia to systemy operacyjne, które
z reguły mają charakter otwarty, gdyż nie
wiadomo, kto będzie ich użytkownikiem koń46
●
●
cowym. W platformach systemów wbudowanych preferowane są jednak pewne ograniczenia w tym zakresie.
Niniejszy artykuł ma na celu zaprezentowanie jeszcze innej koncepcji – wykorzystania
systemów wbudowanych opartych na zintegrowanych, jednopłytowych komputerach
(ang. SBC – single-board computer), pełniących
rolę sterowników w układzie automatyki.
Wśród podstawowych zalet tego typu systemów specjaliści wymieniają:
większą moc obliczeniową – obecnie wykonuje się komputery jednopłytowe z procesorami od Pentium 4, poprzez układy
dwurdzeniowe, aż po czterordzeniowe
Quad Core;
elastyczność w rozbudowie – układy z płytami zawierającymi nawet do 20 slotów
PCI;
relatywnie niskie koszty utrzymania –
komputery jednopłytowe to stabilne
i sprawdzone rozwiązania w klasycznych
układach komputerowych zarówno sprzętowo, jak programowo; aplikacje programowe i rozszerzenia sprzętowe dla tego
typu układów są szeroko rozpowszechnione i dostępne.
W portalu Wikipedia można znaleźć następującą definicję komputerów jednopłytowych
SBC: „To w pełni funkcjonalne komputery
zbudowane na jednej płycie z obwodami dru-
W PRAKTYCE
kowanymi. Główna idea projektu tego typu
urządzeń to zastosowanie jednego lub dwu
procesorów z zintegrowanymi układami pamięci RAM, We/Wy oraz innych peryferiów,
umieszczonych fizycznie na jednej płycie
elektronicznej”. Zupełnie inaczej konstruowane są np. klasyczne komputery stacjonarne, gdzie układy pamięci RAM montuje
się w pomocniczych slotach ze specjalnymi
zatrzaskami, które utrzymują je we właściwej pozycji w stosunku do złącza na płycie
głównej. Jeszcze inne układy i moduły niejednokrotnie montuje się w takich komputerach jako płytki położone równolegle do po-
– Podstawowym elementem decydującym
o użyciu komputera jednopłytowego jako
sterownika powinna być kwestia optymalnej kombinacji funkcjonalności, możliwości
aktualizacji funkcji oraz osiągów procesora
i gabarytów samego urządzenia – podkreśla
Haydyn Povey, starszy kierownik produktu
w ARM. – To podstawowe atrybuty, jakimi
ma dysponować komputer typu SBC.
Zdaniem Christine Van De Graaf, kierownika działu marketingu w Kontronie warto
pamiętać, że cykl użytkowy takich urządzeń będzie nieco dłuższy, niż ma to miejsce
w przypadku klasycznych komputerów PC.
Budowa sterownika / komputera typu SBC
mikrokontroler
nośnik struktury
złącze wielopinowe
płyta główna
peryferia
Komputery jednopłytowe (ang. SBC) stanowią zintegrowany
układ, z wszystkimi modułami funkcjonalnymi tradycyjnych
wierzchni płyty głównej, przez co zwiększają
się gabaryty zewnętrzne takiej konstrukcji.
W niektórych komputerach jednopłytowych
również stosuje się koncepcję dołączania
dodatkowych modułów lub kart do specjalnych złącz na płycie. Specjaliści dyskutują,
czy to dobre rozwiązanie. Czy lepiej stawiać
na elastyczność funkcjonalną, czy jednak na
prostotę użytkowania? Problem wydaje się
mieć charakter czysto akademicki. Jednak
nie w przypadku wykorzystania takich komputerów jako sterowników w układach automatyki przemysłowej. Wybór odpowiedniego
komputera powinien pozwalać inżynierom-automatykom przede wszystkim skupić się
na kwestiach związanych z projektem i funkcjonalnością układów automatyki. Nie zaś na
rozwiązywaniu problemów dotyczących konfiguracji sprzętowej komputera, pełniącego
funkcję sterownika.
komputerów PC, umieszczonymi na jednej płycie głównej.
Najczęściej wynosi około 10 lat, a minimum
5. Dla zwykłych komputerów to z reguły 3
do 5 lat.
Istnieją dwa możliwe podejścia do idei zastosowania komputerów SBC w aplikacjach
automatyki: tworzenie specjalizowanych
urządzeń dla konkretnej aplikacji lub też zakup i adaptacja układów komercyjnych, dostępnych na rynku. Podstawą każdego z nich
jest jednak wstępna specyfikacja wymogów
funkcjonalnych i fizykalnych dla tych urządzeń, w której powinny być uwzględnione
takie czynniki jak:
rozmiary i kształt miejsca, w którym komputer ma być umieszczony,
ograniczenia wagowe sprzętu komputerowego,
maksymalna wartość mocy zasilania
w punkcie, w którym będzie instalowany
komputer,
●
●
47
W PRAKTYCE
wanie któregoś z ogólnie dostępnych urządzeń komercyjnych. Zatem jeżeli rezygnujemy w danej aplikacji z użycia sterowników
PLC lub PAC oraz klasycznych komputerów
PC, które nie są w stanie odpowiednio jej obsłużyć, najlepszym podejściem jest dążenie
do zastosowania komputerów typu SBC. Jednak takich, które nie są tworzone specjalnie
pod naszą, konkretną aplikację.
Komercyjne komputery SBC
Komputery jednopłytowe mogą mieć bardzo niewielkie
rozmiary, zapewniając jednocześnie spore możliwości
w zakresie przetwarzania danych i komunikacji
z innymi urządzeniami oraz sieciami przemysłowymi.
Źródło: Microchip Technology
możliwe do zastosowania w danej lokalizacji chłodzenie (wentylatory, cyrkulacja
naturalna, nawiewy, chłodzenie wodne
itp.),
minimalna szybkość przetwarzania informacji,
spełnienie lub nie warunków tzw. systemów czasu rzeczywistego,
wymagania dotyczące pojemności pamięci
– zdolność do akwizycji danych,
ilość niezbędnych kanałów analogowych
i cyfrowych We/Wy,
połączenia sieciowe,
wymogi co do oprogramowania i systemów operacyjnych,
dodatkowe wymagania, charakterystyczne
dla danej aplikacji.
– Dopiero po sporządzeniu takiej listy uzyskuje się pełny obraz wymogów, jakie powinien spełnić komputer typu SBC – stwierdza
David Pursle.
Jednak w jego opinii wybór idei specjalizowanego komputera powinien być ostatecznością. Warto dokładnie przeanalizować
stworzoną wcześniej listę wymagań i stosując
zasadę kompromisu postarać się tak dobrać
większość z nich, aby możliwe było zastoso48
●
●
Komercyjne komputery SBC mają zwykle
jednostkę mikroprocesora lub przemysłowego mikrokontrolera, zamontowaną na
płycie z obwodami drukowanymi, na której znajdują się również dodatkowe układy
i peryferia. Należą do nich: zegary taktujące, dodatkowa pamięć, sterowniki złącz
USB, moduły radiowe do komunikacji bezprzewodowej, złącza Ethernet i układy We/
Wy analogowe i cyfrowe. Liczba i typ peryferiów zależą od stopnia integracji głównego procesora. Niektóre z mikrokontrolerów
mogą integrować w sobie wszystkie elementy niezbędne do pracy komputera. Inne, jak
chociażby procesory czterordzeniowe, mogą
być nastawione na współpracę z modułami
zewnętrznymi. Przy jednoczesnym zachowaniu konkurencyjnej ceny i znacznie większej
mocy obliczeniowej. Oto podstawowa różnica miedzy mikrokontrolerami a klasycznymi
procesorami.
– W swoich produktach staramy się zintegrować jak najwięcej funkcji modułów dodatkowych, tak aby: zaoszczędzić miejsce na
płycie głównej, zwiększyć wydajność procesora, zmierzając w kierunku stworzenia komputera jednoukładowego – wyjaśnia Jennifer
Woods, menadżer produktów Freescale Semiconductors.
Wraz z nadejściem szybkich i wysoko
wydajnych mikrokontrolerów 32 bitowych
powstała możliwość zachowania wymogów
determinizmu czasowego operacji przetwarzania danych, przy jednoczesnym użyciu zaawansowanych systemów operacyjnych i języków programowania wyższego poziomu.
Według Haydyna Poveya z punktu widzenia
inżynierów-automatyków typy procesora
i peryferiów nie mają dużego znaczenia. Dla
nich liczy się całość – czy dany komputer
jednopłytowy jest w stanie spełnić wymagania danej aplikacji. Zwykle dostępne na ryn-
ku komputery jednopłytowe spełniają jeden z ustalonych w branży
standardów wykonania, takich jak:
PC/104 podany przez Konsorcjum
PC/104 Embedded Consortium czy
też COM Express ustanowiony przez
PCI Industrial Computer Manufacturers’ Group (PICMG). Standardy
te definiują rozmiary i kształty płyt
głównych (dopasowanie do miejsc
montażowych), wymagane zestawy
slotów i złącz (komunikacja i łączność) i inne. Jeżeli na przykład dana
aplikacja wymaga dużej liczby We/
Wy analogowych, konieczny jest
wybór płyty o określonym standardzie.
– Moduły komputerów standardu
PC/104 nie mają bezpośrednio na
płycie łączy do urządzeń zewnętrznych – wyjaśnia Christine Van De
Graaf. – Zainstalowane są na niej
natomiast łącza wielopinowe, umożliwiające podłączenie tzw. tasiemek
przewodowych, które z kolei łączą się
z urządzeniami zewnętrznymi o różnych typach złącz. Dzięki temu możliwe jest tworzenie i modyfikowanie
architektury sprzętowej bazującej na
jednej płycie głównej, podobnie jak
zabawa klockami Lego. Cały sprzęt
może być zamknięty w pojedynczej,
zintegrowanej obudowie.
Jeżeli więc w konkretnej aplikacji
duże znaczenie mają rozmiary komputera jednoukładowego, należy
wybrać odpowiedni standard płyty.
Może on mieć wysokość nawet do
9U, zgodnie ze standardami wymiarowymi konstrukcji montażowych
w szafach sterowania – Eurocard
Standard. Rozwiązania techniczne
komercyjnych komputerów typu SBC
mieszczą się w bardzo szerokim zakresie. Poczynając od „gołych” płyt
z obwodami drukowanymi, które
pozostawiają użytkownikowi pełną
swobodę w doborze peryferiów i systemów zabezpieczeń układów elektronicznych, aż po w pełni zintegrowane, kompaktowe moduły Compact
PCI. Te ostatnie dopasowane są ściśle do wymogów określonych standardów i równocześnie zapewniają
osiągi i ochronę na wymaganych
przez nie poziomach.
– Ze względu na konieczność utrzymania wysokiego poziomu niezawodności układów sterowania na
użycie modułów typu Compact PCI
zdecydowało się kilku uczestników
współzawodnictwa w ramach projektu DARPA Grand Challenge (projekt
finansowany przez uznaną w USA
organizację badawczą Defense Advanced Research Projects Agency,
Rodzaje płyt / modułów pomocniczych
karta pionowa
karta rozszerzenia
płyta główna
Zasoby i funkcjonalność komputerów jednopłytowych można zmienić
dołączając do nich moduły pomocnicze w postaci różnego typu kart rozszerzeń.
W PRAKTYCE
ukierunkowany na zbudowanie pojazdów
zdolnych do samodzielnego poruszania się bez
kierowcy – przyp. red.) – mówi David Pursley. – W swoich projektach musieli bowiem
zmierzyć się z wibracjami i uderzeniami oddziaływującymi na sterowany obiekt, które są
większe nawet niż w przypadku wymagających aplikacji przemysłowych.
Z tych właśnie względów, wytrzymałości
mechanicznej i odporności na oddziaływanie
innych szkodliwych czynników, coraz większa
Inżynierowie w zakładach przemysłowych
coraz częściej decydują się na odejście
od klasycznych sterowników PLC.
Skłaniają się ku specjalizowanym aplikacjom
sterującym wykorzystującym zaawansowane
mikrokontrolery.
liczba użytkowników systemów sterowania
różnych branż przemysłowych decyduje się
na zastosowanie zintegrowanych modułów
komputerowych. Pomiędzy dwoma, wspomnianymi wcześniej skrajnymi rozwiązaniami
technologicznymi, na rynku egzystuje spora
liczba komputerów typu SBC różnych typów.
Stopień integracji peryferiów i wielkość obudów dopasowane są do standardów montażowych. Na przykład do aplikacji, gdzie ważne
jest zachowanie odporności na kurz i wilgoć, wielu producentów oferuje komputery
w obudowach hermetycznych, z chłodzeniem
bezwiatrakowym. Często stosuje się również
tańsze rozwiązania, gdzie złącza zewnętrzne
chronione są zakładkami lub przykrywkami.
Jednak przykrywki zapewniają ograniczoną
ochronę przez kurzem i rozpryskami cieczy.
Montaż komputerów w zintegrowanych,
szczelnych obudowach wymaga zwykle jedynie wywiercenia w nich kilku otworów.
Tam, gdzie mają znaleźć się śruby mocujące.
Odpowiednio umiejscowione złącza zasilania
i sygnałowe ułatwiają połączenie takich urządzeń z całym systemem automatyki.
Dopasowanie sprzętu do aplikacji
Jeżeli określona aplikacja nie obsługuje dużej
liczby sygnałów (np. 50 lub 100), podczas
projektowania systemu sterowania można
bazować na komputerach komercyjnych, bez
50
●
●
specjalnego ich przerabiania i dostosowywania. Trzeba pamiętać, że każda taka przeróbka pod konkretne zadania przyczynia się do
skomplikowania architektury całego systemu.
Jeżeli jednak dana aplikacja wymaga użycia
specjalizowanego komputera SBC, inżynierowie projektujący system muszą mieć wiedzę
nie tylko z zakresu systemów sterowania,
ale również tworzenia systemów komputerowych. W opinii specjalistów implementacja specjalizowanych jednostek sterujących
jest uzasadniona dla dużych aplikacji, które
obsługują co najmniej 500 do 1 000 sygnałów.
– Kilka lat temu miałem przyjemność śledzić działanie aplikacji, w której inżynierowie
testowali silniki odrzutowe, zbierając dane do
publikacji w magazynie poświęconym technikom łożyskowania – wspomina Joseph Chung,
specjalista systemów wbudowanych w firmie
Via Technologies. – Aplikacja akwizycji danych składała się z: odpowiednich czujników,
układów konwersji sygnałów, przetworników
analogowo-cyfrowych, modułów komunikacji
bezprzewodowej i centralnego komputera. Inżynierowie zbudowali cały ten system na jednej płycie w kształcie półkuli, zamontowanej
bezpośrednio w pierścieniu łożyska. To oczywiste, że niemożliwe było tu zastosowanie rozwiązań komercyjnych.
Sterowniki przemysłowe są obecnie dostępne w wielu typach i odmianach. Z jednej strony mamy tradycyjne sterowniki PLC
i PAC, zoptymalizowane do obsługi popularnych aplikacji. Z drugiej komputery jednopłytowe SBC dostępne w postaci standardowych, komercyjnych urządzeń oraz modułów
specjalizowanych, z możliwością adaptacji
do konkretnych, wymagających aplikacji
automatyki. Podstawą wyboru najlepszego
rozwiązania jest zawsze dokładna analiza potrzeb i wymagań danej aplikacji przemysłowej. A następnie odniesienie jej wyników do
możliwości technicznych konkretnych urządzeń sterujących.
C.G. Masi
dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta
w Katedrze Automatyki Napędu
i Urządzeń Przemysłowych
Akademii Górniczo-Hutniczej
w Krakowie
V. edycja konkursu
Polski
Produkt
Roku
2008
Nagroda Czytelników Control Engineering Polska
Nie czekaj, zgłoś swój produkt już dziś!
Kategorie produktów:
• Integracja danych i programów
• Interfejsy użytkownika
• Sieci i komunikacja
• Silniki, napędy i sterowanie nimi
• Sterowanie dyskretne i sygnalizatory stanu
• Urządzenia pomiarowe i czujniki
• Wbudowane systemy sterowania
• Zaawansowane przetwarzanie i regulacja
Zgłoszenia przyjmujemy
do 14 listopada 2008 r.
Zainteresowanych zgłoszeniem
produktów do konkursu
prosimy o kontakt z redaktor
Izabelą Żylińską:
[email protected], tel. 022 852 44 15.
W konkursie będą brane pod uwagę tylko
produkty wprowadzone na rynek bądź
udoskonalone w 2008 roku.
JAK TO SIĘ ROBI?
Ochrona systemów PCS i SCADA przed cyberatakami (część 1.)
Przetrwać sezon na wirusy
Analiza czynników, które sprzyjają cyberatakom na przemysłowe systemy sterowania
i systemy SCADA, pomoże zaplanować strategię ochrony przed tego typu zagrożeniami.
Tym bardziej, że stają się one powszechne.
19
sierpnia 2006 r: w elektrowni jądrowej Brown’s Ferry
dochodzi do nadmiernego
ruchu w sieci sterowania. W
rezultacie wyłączono pompy recyrkulacyjne.
Operatorzy zainicjowali ręczne wyłączanie
systemu i doprowadzili go do bezpiecznego stanu. Według raportu Komisji Nadzoru
Energetyki Jądrowej (U.S. Nuclear Regulatory
Commision, ambr. NCR) główną przyczyną
awarii był nadmierny ruch w zakładowej sieci
komputerowej wygenerowany przez niezidentyfikowane źródło. W celu poprawy bezpieczeństwa systemu zamontowano firewalle.
Autorzy raportu nie potraktowali jednak
tego incydentu jako zdarzenia z zakresu cyberbezpieczeństwa. Pomimo tego, w komentarzach wyrażonych przez członków Kongresu
podkreśla się „wysoki stopień zaniepokojenia
postawą kierownictwa narodowych elektrowni jądrowych wobec bezpieczeństwa cybernetycznego”.
Troska kongresmenów wykracza poza elektrownie jądrowe i obejmuje również krytyczną
infrastrukturę i cyberbezpieczeństwo dużych
systemów nadzoru i akwizycji danych (SCADA) oraz systemów sterowania procesami
(ang. process control systems, PCS). Instalacje
o szczególnym znaczeniu dla państwa „stanowią fundamenty naszego bezpieczeństwa narodowego, rządu, ekonomi i stylu życia” – mówi
amerykańska Narodowa Strategia dla Fizycznej
Ochrony Instalacji o Szczególnym Znaczeniu.
W dużej mierze infrastruktura ta bazuje na systemach SCADA oraz PCS jako monitorujących
i sterujących pracą istotnych procesów.
Poleganie na systemach komputerowych
w kontekście wzrastającego zagrożenia międzynarodowym terroryzmem, działalnością
hakerów, niezadowolonych pracowników
52
●
●
(obecnych i byłych) zwiększa ryzyko zagrożenia cybernetycznego kraju. Liczba publikacji
na temat bezpieczeństwa w systemach SCADA
i PCS opublikowanych po 11 września 2001
roku znacznie wzrosła. Niemniej większość
firm wciąż nie poradziło sobie z kwestią zagrożenia cybernetycznego i musi wprowadzić
znaczne zmiany w swoich programach rozwoju, implementacji i utrzymania cyberbezpieczeństwa. Jednym z kluczowych problemów jest fakt, że bezpieczeństwo jest jednym
z wielu programów wymagających finansowania, które zarządzający muszą uwzględnić
w budżetach firm. Wybór sposobu wykorzystania ograniczonych zasobów finansowych
jest stałym problemem kadry zarządzającej.
Szczególnie w świetle znacznego wzrostu liczby zagrożeń w systemach SCADA.
Stała zmiana i wzrost liczby zagrożeń cybernetycznych w sieciach SCADA prowadzi
operatorów, inżynierów i kadrę zarządzająca
na nowe pola analizy i zapobiegania zagrożeniom. Celem niniejszego artykułu jest przybliżenie tego stale rosnącego problemu oraz
dostarczenie narzędzi pomocnych przy analizie i ocenie ryzyka. Narzędzie to może okazać
się pomocne w najtrudniejszym aspekcie redukcji poziomu ryzyka: ocenie ryzyka. Zanim
firma stworzy, zaimplementuje i wdroży program redukcji zagrożenia cybernetycznego,
musi zrozumieć zagrożenie. Jego zrozumienie
pojawia się w trakcie procesu oceny ryzyka
i zazwyczaj jest zadaniem trudnym i subiektywnym.
Rozpoczynamy od systemu
Stosowanie modeli pozwala wszystkim osobom
zaangażowanym w cybernetyczną ochronę
aplikacji SCADA i PCS zrozumieć zakres skutków potencjalnych ataków. Połączenie oceny
JAK TO SIĘ ROBI?
ryzyka i konsekwencji pozwala na ilościową
ocenę zagrożenia. Bazując na tym można pójść
dalej i na poszczególnych etapach programu
bezpieczeństwa podejmować bardziej świadome decyzje (dla zaoszczędzenia miejsca
dalsze odniesienia do systemów SCADA będą
również dotyczyły systemów PCS). System
SCADA jest opisywany jako układ gromadzący dane i prezentujący je za pośrednictwem
interfejsu użytkownika (HMI). W ten sposób
pozwala operatorom na wgląd w proces oraz
zdalne sterowanie. Z czasem systemy SCADA
stały się krytycznymi aplikacjami asystującymi
w zdalnej obsłudze rozproszonych systemów
sterowania. Pozwalają one stworzyć finalny
produkt w sposób efektywny i wydajny.
Prekursorem dzisiejszych, technicznie zaawansowanych systemów SCADA jest system zbudowany w 1912 r. do obsługi systemu energetycznego Chicago. Wykorzystywał
on linie telefoniczne i komunikację głosową.
Operatorzy ulokowanego centralnie pomieszczenia nadzoru otrzymywali informacje z odległych rozdzielni i jednocześnie kontrolowali
pracę systemu. Ten wczesny system SCADA
zwiększył efektywność i wydajność zarządzania siecią energetyczną. Od tych skromnych
początków systemy SCADA przekształciły się
w skomplikowane technologicznie aplikacje pozwalające kontrolować wszelkiego rodzaju procesy produkcyjne. Zapewniają one stałe i niezawodne zasilanie, dostawy gazu zarówno do
fabryk, jak i domów, polepszają kontrolę sieci
wodociągowych. Wiele procesów jest obecnie
kontrolowanych z zapewnieniem przedtem
nieosiągalnych poziomów bezpieczeństwa
i efektywności. Postęp technologiczny uczynił
możliwym wdrożenie systemów SCADA pracujących z prędkościami bliskimi czasu rzeczywistego. Dzisiejsze systemy SCADA są rezultatem
ewolucji. Poczynając od ludzi przekazujących
informacje telefonicznie, poprzez specyficzne
urządzenia elektroniczne pracujące w dedykowanych sieciach telekomunikacyjnych do dzisiejszych wysoce skomplikowanych i zaawan-
Niezabezpieczony system sterowania
Internet
router
wewnętrzna
sieć SCADA
komputer z systemem
SCADA
sterownik
Rys. 1. System SCADA podłączony bez
żadnych zabezpieczeń bezpośrednio
do Internetu zostanie w krótkim czasie
pompa recyrkulacyjna
zainfekowany przez wędrujące robaki i stanie
się niezdolnym do pracy.
sowanych środowisk sieciowych, każdy krok
w przód przynosił większe możliwości kontroli
nad procesem, ale i nowe zagrożenia.
Rozważane zagrożenia polegają na powszechnym wykorzystaniu systemów operacyjnych,
wspólnych standardów i potrzeb firm wymieniających dane pomiędzy swoimi jednostkami
biznesowymi oraz innymi firmami. Firmy jednak rutynowo używają publicznej infrastruktury telekomunikacyjnej i standardowych
protokołów. Skutkuje to koniecznością zaspokojenia dwóch rodzajów potrzeb: system musi
umożliwić swobodny przepływ informacji,
zapewniając jednocześnie ich ochronę przed
celowymi lub przypadkowymi cybernetycznymi zagrożeniami. Poziom zagrożenia jest problemem globalnym, który nasilił się w różnym
stopniu po 11 września 2001 r.
Ilościowa ocena ryzyka
Prace nad ilościową oceną ryzyka cybernetycznego systemu SCADA są skomplikowane
i trudne, jednakże niezwykle istotne. Bez takiej
Konsekwencje
Małe (1)
Średnie (2)
Duże (3)
Poziom zagrożenia
Wysoki (A)
A1
A2
A3
Przeciętny (B)
B1
B2
B3
Niski (C)
C1
C2
C3
●
●
53
JAK TO SIĘ ROBI?
Komputer z powszechnie używanym systemem
operacyjnym został podłączony do Internetu
bez jakichkolwiek zabezpieczeń. Pierwszy wirus
zaatakował system w przeciągu zaledwie kilku
sekund. Po upływie pięciu minut system był już
w pełni obciążony przez komputerowe robactwo.
ilościowej metody oceny ryzyka menadżerowie
i kluczowi udziałowcy mają w dużym stopniu
ograniczoną możliwość racjonalnej oceny stopnia ryzyka. A co za tym idzie, racjonalnego
podziału środków finansowych na inwestycje.
Brak odpowiednich danych liczbowych utrudnia podejmowanie decyzji i zwiększa prawdopodobieństwo tego, że program bezpieczeństwa cybernetycznego nie znajdzie właściwej
pozycji w strategicznych i taktycznych planach
przedsiębiorstwa.
Proces oceny ryzyka składa się z trzech następujących etapów:
identyfikacji ryzyka,
ilościowej oceny ryzyka,
analizy metod przeciwdziałania ryzyku.
Według Departamentu Obrony Stanów
Zjednoczonych „ocena ryzyka jest etapem
zarządzania, w którym dokonywana jest definicja problemu, co polega na identyfikacji
i analizie (ocenie ilościowej) możliwych zda-
rzeń procesowych pod względem prawdopodobieństwa ich wystąpienia i możliwych
konsekwencji / skutków. Prawdopodobnie
to najtrudniejszy i najbardziej czasochłonny
etap procesu zarządzania. Jednocześnie stanowi jedną z najistotniejszych faz procesu
zarządzania ryzykiem”. Dwoma kluczowymi
elementami procesu oceny ryzyka są: ocena
prawdopodobieństwa wystąpienia zagrożenia cybernetycznego oraz ustalenie stopnia
zagrożenia możliwych konsekwencji w przypadku zaistnienia incydentu.
Przed przystąpieniem do właściwej oceny
ryzyka warto podjąć jego wstępne oszacowanie. Na tym etapie wykorzystujemy prostą
i nieskomplikowaną skalę ocen, która jedynie
wspomaga pracę. Przyjęta skala i – co za tym
idzie – ocena zdarzeń ma jedynie zapewnić
względne uszeregowanie ich ważności. Dla
przykładu, jeśli użyjemy skali od jednego
do pięciu, to przyjęcie dla jednego zdarzenia
oceny równej jeden, a dla drugiego dwa, nie
oznacza wcale, że to drugie jest dwa razy
lepsze lub gorsze od pierwszego. Stworzony
ranking zwyczajnie umiejscawia drugie zdarzenie ponad pierwszym.
Jedną z metod służących do oceny zależności
pomiędzy poziomem zagrożenia a prawdopodobieństwem jego wystąpienia, jest wykorzystanie tablicy oceny zagrożenia bezpieczeństwa
cybernetycznego (patrz: strona 53). Tablica
Wysoko zabezpieczony system sterowania
Internet
wewnętrzna
sieć
SCADA
komputer z systemem
SCADA
sterownik
wewnętrzna
sieć firmowa
firewall
SCADA
pompa
recyrkulacyjna
Rys. 2. Firewalle oraz inne strategie ochrony muszą umożliwić swobodny przepływ informacji,
zabezpieczając jednocześnie przed nieautoryzowanym dostępem.
54
●
●
firewall
firmowy
przedstawia jedną z technik jakościowego porównania
oceny ryzyka. Dostarcza reprezentatywną skalę ocen potencjalnego ryzyka – od niskiego C1 (niewielki poziom
zagrożenia i konsekwencje), do najwyższego A3 (duży
poziom zagrożenia i poważne konsekwencje).
Przypisanie właściwych poziomów ryzyka następuje
w wielu iteracjach, w których coraz dokładniej – zgodnie ze specyfiką danego przedsiębiorstwa – dokonuje
się oceny stopnia zagrożenia i prawdopodobieństwa
jego wystąpienia. Choć powyższa metoda jest prosta
do zrozumienia, jej wykorzystanie jest zwyczajowo
skomplikowane i trudne.
Ataki z zewnątrz i wewnątrz
Pytanie samego siebie o prawdopodobieństwo cyberataku jest w pewnym stopniu jak pytanie: czy zostaniemy trafieni piorunem? Oczywiście w słoneczny dzień
jest to mało prawdopodobne. Jeśli jednak podczas burzy znajdujemy się na polu golfowym, na którym nie
ma drzew, to sami prosimy się o kłopoty. Różnica polega na tym, że o ile łatwo jest dostrzec oznaki burzy,
to niemal niemożliwe jest odgadnięcie, czy i kiedy staniemy się obiektem ataku hakera. Z drugiej strony wiadomo, że wysoki metalowy obiekt na płaskim terenie
przyciągnie pioruny i dlatego powinien być właściwie
chroniony. Tak samo, jak pewne typy systemów, które
przyciągają hakerów. Należy przy tym wziąć pod uwagę zewnętrzne i wewnętrzne czynniki, które wskazują między innymi na atrakcyjność wybranej instalacji
z punktu widzenia ataku terrorystycznego w kontekście bieżącego poziomu zagrożenia.
Do czynników wewnętrznych zaliczyć należy: niezadowolonych pracowników, ogólną filozofię zarządzania,
jak również ogólne techniczne możliwości zapewnienia
bezpieczeństwa cybernetycznego. Ilościowa ocena tych
czynników stanowi dużą część wielu dokumentów opisujących bezpieczeństwo cybernetyczne w systemach
SCADA. Ogólnie praktycy oceniający stopień bezpieczeństwa cybernetycznego dzielą ryzyko na dwie kategorie. Każda ma własne poziomy zagrożenia:
ryzyko występujące w prostym, niezabezpieczonym
systemie sterowania działającym pod powszechnie stosowanym, standardowym systemem operacyjnym podłączonym bezpośrednio do Internetu (patrz: rys. 1.);
ryzyko występujące w wysoce zabezpieczonym systemie sterowania wyposażonym w wielopoziomowe
zabezpieczenia (patrz: rys. 2.).
Pierwszy z prezentowanych rysunków przedstawia
sytuację, w której firma wykorzystuje system SCADA, pracujący w niezabezpieczonej ani firewallami,
ani programami antywirusowymi sieci podłączonej do
Internetu. Przykład grożących temu niebezpieczeństw
JAK TO SIĘ ROBI?
zademonstrowany został w raporcie bezpieczeństwa komputerowego Spencer Kelly,
BBC Clik Online 2005. Otóż komputer z powszechnie używanym systemem operacyjnym
został podłączony do Internetu bez jakichkolwiek zabezpieczeń. W tych warunkach pierwszy wirus zaatakował system w przeciągu
zaledwie kilku sekund, a po upływie pięciu
minut system był już w pełni obciążony przez
komputerowe robactwo. Przekaz tego eksperymentu jest jednoznaczny. Niezabezpieczony system SCADA, który został podłączony
do Internetu bez jakichkolwiek zabezpieczeń,
zostanie prawdopodobnie po krótkim czasie
zaatakowany przez wirusy. Niewątpliwie takie rozwiązania otrzymują najwyższą możliwa ocenę ryzyka i należy ich unikać w każdych okolicznościach.
M. Henrie, P. Liddell
dra inż. Pawła Dworaka,
adiunkta w Zakładzie Automatyki
Instytutu Automatyki Przemysłowej
Wewnętrzny wróg
Dla Control Engineering Polska mówi Witold Czmich, zastępca dyrektora
działu oprogramowania i komputerów przemysłowych, ASTOR:
agrożenia bezpieczeństwa systemów oprogramowania przemysłowego
można podzielić na dwie grupy. Pierwsza to zagrożenia zewnętrzne
wynikające z potencjalnej możliwości cyberataku na system produkcyjny
z Internetu. Druga to zagrożenia wewnętrzne, wynikające z niedopracowania lub wręcz
braku procedur aktualizacji i dostępu do systemów produkcyjnych dla pracowników
firmy. Zabezpieczenie się przed pierwszą grupą zagrożeń polega najczęściej na
całkowitym odseparowaniu kluczowych części systemu przemysłowego od Internetu.
W sytuacji, gdy system ma udostępniać dane lub raporty poprzez sieć, często serwery
usług WWW umieszcza się w strefie zdemilitaryzowanej. Serwery te, przykładem może
być Wonderware Information Server, mają dostęp zarówno do danych produkcyjnych, jak i sieci Internet.
Jednocześnie blokują przekazywanie danych (ang. routing) z Internetu do sieci produkcyjnych. Taka
organizacja infrastruktury powoduje, że ewentualny atak na system produkcyjny może w najgorszym
przypadku zakończyć się awarią serwera usług WWW, natomiast wszystkie pozostałe, krytyczne elementy
systemów wizualizacji i sterowania pozostaną bezpieczne. Taką właśnie metodę proponuje Wonderware.
Serwer WWW Wonderware Information Server stanowi właśnie taką bezpieczną bramę na świat dla systemów
produkcyjnych.
Najwięksi producenci oprogramowania z Microsoftem, jako dostawcą systemów operacyjnych na czele,
na bieżąco tworzą poprawki dla swoich systemów, które pozwalają zminimalizować niebezpieczeństwo
cyberataków. Z kolei solidni producenci oprogramowania przemysłowego gwarantują, dzięki wcześniejszym
testom, że wprowadzanie kolejnych zabezpieczeń i blokad w systemie operacyjnym nie wpłynie na
destabilizację systemu przemysłowego. Przykładowo, Wonderware udostępnia swoim użytkownikom
portal Security Central, dzięki któremu można sprawdzić, czy zastosowanie poszczególnych poprawek do
systemów Microsoft nie spowoduje nieoczekiwanych problemów z oprogramowaniem przemysłowym.
Z naszego doświadczenia wynika, że o wiele bardziej niebezpiecznie i częściej spotykane są wszelkie
zagrożenia wewnętrzne. Wynikają one głównie z braku procedur zapewniających bezpieczeństwo oraz
braku świadomości zagrożeń wśród kadry zajmującej się systemami produkcyjnymi. Takim zagrożeniem
wewnętrznym może być nieświadome zawirusowanie komputerów systemu sterowania przez pracownika
firmy. Przykładowo, pracownik, który chce uaktualnić wersję oprogramowania wizualizacyjnego, może użyć
do tego celu dysku mobilnego (pendrive), na którym oprócz aktualizacji znajdują się także wirusy. Dokonując
aktualizacji na wszystkich komputerach w systemie doprowadzi do tego, że traci nie tylko stabilność systemu,
lecz umożliwia wirusom utworzenie luk w systemie zabezpieczeń. Radą na tego typu zagrożenia są dokładne
procedury aktualizacji oprogramowania, dostępu do komputerów (zamknięte pomieszczenia lub szafy) oraz
blokowanie dostępu do systemu operacyjnego operatorom poprzez stosowanie uprawnień dostępu, systemu
haseł i blokadę klawiszy dostępu do systemu operacyjnego.
Z
56
●
●
JAK TO SIĘ ROBI?
Minimalizacja interferencji elektromagnetycznej
Ciche napędy
Napędy o regulowanej prędkości mają poza niewątpliwymi zaletami, jak na przykład
oszczędność energii, pewną wadę. Chodzi o tendencję do generowania zakłóceń
elektrycznych w postaci szumu, który przy projektowaniu napędów oraz ich montażu
musi być zminimalizowany.
G
łównym źródłem szumu elektrycznego, znanego także jako interferencja elektromagnetyczna (EMI),
są szybko przełączalne tranzystory znajdujące się w części zasilającej silniki.
Jako EMI określa się jakąkolwiek interferencję podczas normalnej pracy urządzenia (napędu) spowodowaną przepływem niechcianej
energii wzdłuż kabla (z ang. conducted noise)
lub przez dielektryk (z ang. radiated noise).
Pierwszy rodzaj szumu to sygnały o częstotliwościach od 150 kHz do 30 MHz, a drugi
30 MHz do 1 GHz.
Chociaż artykuł traktuje o napędach wykorzystujących napięcie zmienne, napędy zasilane prądem stałym także powodują zakłócenia. Sygnały o częstotliwościach radiowych
(z ang. RFI) są zakłóceniami, które niekorzystnie wpływają na osprzęt komunikacyjny
i są ogólnie postrzegane jako składnik EMI.
Ponieważ częstotliwości EMI/RFI wykraczają
poza zakres słyszalności ucha ludzkiego, ich
wpływ może być słyszalny w urządzeniach
komunikacyjnych.
EMI musi być minimalizowane zarówno w fazie projektowania, jak też instalacji napędów
z zasilaniem AC. Chodzi o zapobieżenie zmniejszenia osiągów napędu lub jego uszkodzenia,
a także aby ograniczyć propagację zakłóceń do
pobliskich urządzeń. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) jest ogólnym podejściem,
które ma na celu ograniczanie EMI i ochronę
urządzeń elektrycznych i elektronicznych. System złożony ze sterownika napędu elektrycznego, silnika, obudowy oraz kabli powinien być
rozpatrywany jako całość i spełniać wymogi
określone w normie IEC 61300-3.
Dopasować się do otoczenia
Norma IEC 61300-3 określa dwa środowiska
instalacji napędów elektrycznych. Wymagania
EMC w obszarach zaludnionych (pierwsze środowisko) są bardziej surowe, niż wymagania
w obszarach przemysłowych (drugie środowisko). Jak mówi Mark Kenyon, menadżer ds.
sprzedaży napędów niskonapięciowych w ABB
Automation INC, napęd elektryczny podłączony do publicznej, niskonapięciowej sieci
(pierwsze środowisko), musi
mieć filtry EMI. Według niego korzystne jest stosowanie filtrów także w zastosowaniach przemysłowych
(drugie środowisko), jeżeli
w pobliżu znajdują się potencjalne „ofiary” – wrażliwe urządzenia. Filtry EMI
ograniczają zakłócenia przenoszone przez przewodnik
przez uziemienie zakłóceń
w miejscu zastosowania filtra. Standardowe wyposażenie większości nowych napędów stanowi dodatkowy,
drugi filtr EMI. Wykorzystuje on rdzeń (lub pierścień)
ferrytowy oraz elementy rezystancyjne i pojemnościowe (RC).
– Dodatkowe filtry instalowane wewnątrz lub na
zewnątrz napędu oferowane są jako opcja do niektórych napędów – uzupełnia
Mark Kenyon.
●
●
57
JAK TO SIĘ ROBI?
W Siemens Energy&Automation zakłócenia
EMI/RFI są traktowane ze szczególną uwagą
w czasie projektowania napędu o zmiennej
prędkości. Wolfgang Hilmer, menadżer ds.
technologii napędowej podkreśla, że napędy
testowane są w komorze akustycznej. W ten
sposób producent sprawdza, czy emitowany
hałas jest zminimalizowany, zaś napęd niewrażliwy na zakłócenia zewnętrzne. Testy
dotyczą głównie modułu zasilania, w którym
znajdują się szybko przełączalne tranzystory
bipolarne z izolowaną bramką (IGBT), generujące EMI.
Filtrowanie jest istotnym mechanizmem
obronnym przeciwko EMI/RFI. Filtr EMI
jest standardowym wyposażeniem napędów
Siemens, dzięki któremu spełniają wymagania EMC dotyczące aplikacji przemysłowych. Z tym, że – jak mówi Wolfgang Hilmer – w większych napędach filtry stanowią
Wpływ stosowania filtru na przewodzone EMI
dla napędu oregulowanej prędkości
100
Poziom szumu elektrycznego (dBμV)
80
Bez wejściowego filtru EMI
60
40
20
Z dwustopniowym wejściowym filtrem EMI
Linie ograniczające na podstawie normy EN 55011, klasa B:
Przewodzone quasi-peak (dBμV) grupa 1 i2
Przewodzone poziom średni grupa 1 i2
0
150 k
1M
10 M
Frequency (Hz)
Źródło: Yaskawa Electric America i Control Engineering.
Wejściowy filtr EMI może znacząco zredukować szumy przewodzone napędu,
tak jak pokazały to testy Yaskawa Electrc dla napędu o mocy 0,7 kW, pracującego
z częstotliwością 60 Hz (częstotliwość nośna 2 kHz). Linie określają limit zgodnie
z normą EN 55011, klasa B dla obszarów mieszkalnych / szpitali.
58
●
●
30 M
często dodatkową zewnętrzną jednostkę.
Wyłapuje ona szum elektryczny biegnący ku
linii.
Diabeł tkwi w szczegółach
Przy redukowaniu zakłóceń promieniowanych
ważne mogą okazać się szczegóły. Dlatego różne elementy systemu napędowego muszą być
ekranowane we właściwy sposób, aby zminimalizować zakłócenia mogące przedostawać
się z zewnątrz. Ogromną uwagę przykłada się
do obudowy, przewodów i sposobu instalacji.
Zalecenia przytaczane przez ABB zawierają
użycie:
obudów z niepomalowanymi, niekorodującymi powierzchniami w miejscach styków,
drzwi oraz innych metalowych części pozostających z sobą w kontakcie, a także przewodzących uszczelek do drzwi i pokryw;
niepomalowanych gniazd mocujących,
ściśle połączonych ze wspólnym punktem
uziemienia, co daje pewność, że wszystkie
odseparowane metalowe części połączone
są tą samą ścieżką z uziemieniem;
specjalnych wysoko częstotliwościowych
gniazd przewodowych do uziemiania ekranów przewodów;
przewodzących uszczelek do uziemiania
kabli sygnałowych;
ekranowanych kabli zasilających i sygnałowych prowadzonych oddzielnie oraz
uziemianie całej instalacji sterownika napędu.
Testy przeprowadzone w Siemensie dowiodły, że uziemianie obudowy napędu jest
niezwykle istotne przy ograniczaniu EMI –
szczególnie dla dużych jednostek umieszczonych w szafach sterowniczych.
– Najlepszym sposobem, aby pozbyć się
przydźwięku od zakłóceń jest uziemianie
urządzeń połączeniami o niskiej rezystancji –
mówi Wolfgang Hilmer. – Co więcej, metalowe obudowy zachowują się jak osłona tłumiąca hałas, a spawany szkielet jest podstawą
do zapewnienia dobrej ścieżki przewodzącej.
Powinno także stosować się szynę uziemienia
podłączoną do szkieletu, która charakteryzuje
się niską impedancją, aby uziemić szum elektryczny.
Inne zalecenia, które wypunktowuje Hilmer, dotyczą użycia taśm łączących drzwiczki
i obudowę. Użycie wyłącznie kabli uziemiających nie jest wystarczające, ponieważ przed-
JAK TO SIĘ ROBI?
stawiają one wysoko rezystancyjną ścieżkę
dla źródeł szumu elektrycznego.
– Używamy plecionych taśm w celu uziemienia drzwiczek do szkieletu urządzenia –
dodaje przedstawiciel Siemensa. – Duża powierzchnia może efektywnie przewodzić szum
o wysokiej częstotliwości. Wszystkie elementy
napędów elektrycznych – sterownik, silnik
i kable – muszą być uziemione.
Z jego doświadczeń wynika, że reszta systemu
jest równie ważna, jak napęd sam w sobie.
Optymalizowanie
wielkości filtru
Yaskawa Electric America (YEA) zauważa,
że szum elektryczny generowany przez konkretną topologię układu napędowego jest
stały.
– Jesteśmy jednak w stanie zaimplementować filtry w napędzie, aby zredukować propagację zakłóceń i ich wpływ na zewnętrzne urządzenia – mówi dr Mahesh Swamy, kierownik
sekcji inżynierów w japońskiej firmie.
Filtr EMI (wewnątrz napędu lub poza nim)
jest używany do ograniczenia zakłóceń przewodzonych zależnie od wymaganego ograniczenia poziomu EMI. Natomiast ekranowanie
kabli jest oczywistym sposobem ograniczania
zakłóceń promieniowanych. Swamy podkreśla jednak, że ekranowane kable mogą spowodować zwiększenie zakłóceń przewodzonych z powodu obecności ścieżki o niskiej
impedancji dla prądów uziemiających pomiędzy przewodnikami a uziemioną obudową.
Dlatego sugeruje ostrożną optymalizację, aby
zapobiec pogorszeniu jakości uziemienia.
Dopracowany projekt napędu przynosi korzyści. Zaprezentowana przez YEA w 2003
roku trzyczęściowa topologia napędu prądu
zmiennego nie obniża bezpośrednio EMI.
Upraszcza natomiast filtrowanie zarówno
szumu mierzonego między sygnałem fazy
a sygnałem neutralnym, jak i między uziemieniem a przewodami zasilającymi. Twierdzi się, że to ostatecznie ogranicza szumy
przewodzone i promieniowane.
– Wielkość filtru jest znacznie zmniejszona
w wyniku mniejszego skoku napięcia mierzonego między przewodami zasilającymi, kiedy
napięcie na wyjściu przekracza 230-240 V
– kontynuuje Swamy. – Dodatkowo, trzysegmentowa konstrukcja ma wyjściowe widmo
częstotliwości z natury rzeczy większe, niż
częstotliwość nośna, typowo 2:1. To pomaga
zmniejszyć wielkość filtrów na przewodach zasilających.
Mniejszy filtr opracowany przez YEA jest
podobno bardzo efektywny w redukowaniu
przewodzonych szumów EMI.
Inna zaawansowana technologia napędu
zaprezentowana przez YEA w 2005 roku
to konwerter matrycowy. Bezpośredni, AC/
AC czterokwadrantowy konwerter bez nadmiernie rozbudowanej części DC. Pozwala
on stosować filtry na mniejsze skoki napięcia zasilającego. Co więcej, architektura rozwiązania prowadzi sama w sobie do projektu
jednego filtru. Zarówno do szumów między
JAK TO SIĘ ROBI?
Szczegóły EMC szafy napędu
Trójfazowe przewody
zasilające silnik
Ekran kabla
Szyna ekranów
Zacisk ekranu kabla
Szyna mocowania kabla
Zewnętrzna osłona
Klamra mocująca
Potencjał PE
Szyna PE
Źródło: Siemens Sinamics Engineering Manual i Control Engineering.
Kolejnym przykładem szczegółu w instalacji, który ma na celu redukcję EMI, jest użycie zacisku w formie ekranu,
aby zapewnić kontakt przewodu zasilającego napęd z szyną ekranów EMC w szafach sterowniczych Siemens.
przewodami zasilającymi, jak i między tymi
przewodami a uziemieniem. Testy pokazały,
że w ten sposób można znacząco zredukować
wielkość filtrów wejściowych EMI. Każde
z wejść filtra bocznikowane jest do uziemienia kondensatorem.
– Jest to powszechna metoda powodująca
duże prądy uziemiające – dodaje Mahesh
Swamy. – Dzięki zintegrowaniu filtrów zasilanie-uziemienie oraz stosowaniu ich na przewodach zasilających w konwerterze matrycowym można zredukować dziesięciokrotnie
pojemność kondensatorów wejściowych. To
jest bardzo znaczące złagodzenie problemów
stosowania agresywnych metod filtracji EMI.
EMC wymaga przywiązywania uwagi do każdego
szczegółu. Jednym z przykładów jest dodanie specjalnych
ekranów (perforowanych ekranowych płyt metalowych
EMC) wszędzie tam, gdzie pomiary wskazują na potrzebę
60
●
Potrzeba kompromisu
montowania takich płyt w obudowie napędów Sinamics
Baldor Electric potwierdza, że wysoko częstotliwościowy szum jest niepożądanym skutkiem
pracy nowoczesnych, przełączających elementów mocy. Pozwala budować napędy elektryczne prądu zmiennego o wysokich parametrach.
– Przy projektowaniu napędu trzeba zachować odpowiedni balans między potrzebą
stosowania tranzystorów przełączających do
poprawy sprawności urządzenia a koniecznością ograniczania EMI, które powodowane
są przez szybkie przełączanie – mówi Phil M.
Siemensa.
●
Źródło: Siemens Energy & Automation
Camp, P.E, specjalista ds. napędów prądu
zmiennego o wysokiej sprawności.
Filtr szeregowy w postaci cewki na przewodzie zasilającym napęd pomaga w ograniczaniu emitowania EMI do sieci elektrycznej.
Jednakże, jak twierdzi Camp, transformator
separujący może być lepszym rozwiązaniem
niż cewka filtrująca. Transformatory zapew-
JAK TO SIĘ ROBI?
niają lepszą filtrację EMI przez ograniczenie
pików napięć w stosunku do wartości RMS
sygnału. To ogranicza obciążenia, jakim poddawany jest konwerter.
Baldor, podobnie jak inne firmy, postrzega
filtry EMI jako niezbędne wyposażenie napędu. Camp podkreśla, że filtry powinny być
projektowane tak, aby pomagać w zmniejszaniu zarówno szumów linia-linia, jak i linia-uziemienie.
Kolejna kwestia dotyczy bezpośrednio napędów o wyższych mocach, które używają
kontrolowanych fazą elementów (takich jak
tyrystory SCR), aby pomóc we wstępnej fazie
ładowania kondensatorów zaraz po włączeniu
napędu. Hałas emitowany przez napęd będzie
zredukowany, jeśli elementy sterowane fazą
będą używane jedynie do wstępnego ładowania, nie zaś do regulowania napięcia na szynie podczas normalnej pracy. Odpowiednie
zaprojektowanie wyjściowego inwertera może
także ograniczyć generowane EMI.
– Wybór wyjściowych elementów przełączających powinien być dokonany z uwzględnieniem ich transkonduktancji tak, żeby przełączanie elementu było kontrolowane przez prąd
bramki – mówi Phil Camp. – Diody flyback
pracujące równolegle z każdym kluczem powinny wyłączać się „delikatnie” i mieć krótki
czas powrotu do zdolności zaworowych. Drivery bramek powinny być dobrane w taki
sposób, aby przełączać tranzystory zapewniając ograniczone zmiany napięcia (dv/dt) na
wyjściu sterownika napędu.
Wymaga to ostrożnego kompromisu między redukcją hałasu z wolnego przełączania
a większymi stratami przy przełączaniu w sekcji inwertera z powodu dłuższych tranzycji
włączania / wyłączania elementów mocy.
Programowe algorytmy sterowania wektorowego oraz szerokością impulsów (PWM) to
kolejny krok redukowania EMI (przez minimalizowanie tranzycji w elementach przełączających). Inny programowy sposób rozważa użycie „minimalnej długości impulsu”. To
technika, w której eliminowane są impulsy
krótsze niż przyjęty czas włączenia (np. 5μs).
nitarne (ogrzewnictwo, wentylacja, klimatyzacja), a także wodociągowe. To dodatkowo
wymusza konieczność minimalizacji EMI. Co
można osiągnąć przez instalację napędów
zgodnie z wytycznymi dotyczącymi EMI.
Dla odmiany, w obszarach przemysłowych,
urządzenia prawie zawsze zawierają transformator separujący, który blokuje EMI/RFI,
generowane przez napędy przed dostaniem
się do sieci energetycznej. Ponadto, jest tam
znacznie więcej miejsca w porównaniu do
obszarów mieszkalnych, aby przeciwdziałać
zakłóceniom promieniowanym.
Według przedstawicieli Yaskawa Electric
małe, wewnętrzne filtry są zazwyczaj wystarczające, aby sprostać wymaganiom EMI dla
napędów stosowanych w przemyśle. Jednakże aby dostosować się do standardów EMC
dla publicznych zastosowań – w tym szpitali
– potrzebne są zewnętrzne i prawdopodobnie
dwustopniowe filtry. Specjaliści z Danfoss
Drives potwierdzają, że wymagania EMC
w domowych zastosowaniach są najtrudniejsze do spełnienia. Na potrzeby aplikacji sanitarnych Danfoss projektuje napędy, mając na
uwadze zagadnienia związane z EMC już od
pierwszej fazy koncepcyjnej. W ten sposób
powstały filtry EMI/RFI, wbudowane w napędy, zaprojektowane do współpracy z długimi kablami łączącymi sterownik z silnikiem
(typowo 150 m przewodu w ekranie i 300
m bez ekranu).
– Aby sprostać temu wymaganiu, projekt
musi być zoptymalizowany także od strony ilości wydzielanego ciepła i sposobu jego
rozpraszania – mówi jeden z przedstawicieli
Danfossa. – Zaletą wbudowanych filtrów jest
możliwości integracji ich wymagań dotyczących odprowadzania ciepła z wymaganiami
cieplnymi całego sterownika napędu.
Wraz z rosnącym trendem do projektowania
urządzeń na rynek globalny należy spodziewać się, że więcej napędów o regulowanej
prędkości będzie spełniać międzynarodowe
standardy EMC. Dzięki temu będą charakteryzować się „cichą” pracą.
Frank J. Bartos
Sąsiedztwo mieszkalne
Wolfgang Hilmer z Siemensa zauważa, że
coraz więcej napędów prądu zmiennego jest
instalowanych w pobliżu obszarów zamieszkiwanych przez ludzi. Są to wdrożenia sa-
Łukasza Urbańskiego, studenta
V roku Wydziału Elektrycznego
●
●
61
PRODUKTY
iEi Technology
GETAC
Bezwentylatorowy komputer
formatu 5.25''
PDA PS535E
iEi
Technology
wprowadziło do
sprzedaży nowy
model komputera
jednopłytkowego
NOVA-LX-800W
formatu
5.25.
Sprzęt
przeznaczony
jest
do
działania w trudnych warunkach
środowiskowych.
Dopuszczalny zakres temperatury pracy wynosi do –20oC
do +80oC. Komputer standardowo wyposażony jest w energooszczędny, bezwentylatorowy procesor AMD Geode LX800
(500 MHz) oraz 256 MB wbudowanej
pamięci DDR. Dodatkowo zmniejsza to
wrażliwość komputera na wibracje, kurz
i inne czynniki zewnętrzne. Pracą komputera NOVA-LX800W steruje chipset AMD
Geode CS5536 companion. Dodatkowo
komputer dysponuje zintegrowanym dźwiękiem w postaci układu Realtek ALC203,
chipsetem Ethernetu 10/100Mbps Realtek RTL8100C oraz grafiką zintegrowaną
w układzie AMD LX800 obsługującą interfejs VGA, 18-bitowy LVDS oraz 24-bitowy TTL. Komputer oferuje użytkownikowi
interfejsy I/O oraz porty komunikacyjne:
6x RS232, 2x RS232/422/485, 4x USB
2.0, 1x IDE, 1x FDD, 1x LPT, 1x PS/2,
2x LAN. Ponadto do wykorzystania dla kart
rozszerzeń mamy do dyspozycji złącza: 1x
PC104+ oraz 1x Mini PCI, a także slot
na karty Compact Flash typu I/II. Slot ten
może zostać wykorzystany dla dostępnych
opcjonalnie na życzenie użytkownika systemów operacyjnych Windows CE 5.0, CE
6.0 lub XP Embedded, które są dostarczane
na przemysłowych kartach typu Compact
Flash. Płytę komputera jednopłytkowego
NOVA-LX-800W przeznaczono do wykorzystania między innymi w aplikacjach typowo
przemysłowych, gdzie może stanowić element składowy większych maszyn.
GETAC wprowadził do oferty pierwszy rugged PDA – model PS535E.
Ten niewielki komputerek wykonano z bardzo wytrzymałych materiałów. Jest zabezpieczony przed upadkami, wstrząsami czy wibracjami (spełnia wymagania normy MIL-STD-810F). Niegroźna jest
mu także woda (IP54) czy niskie temperatury. Wyposażony jest
w 64 MB pamięci RAM i 2 GB pamięci Flash. Do komunikacji wykorzystuje sieć bezprzewodową Wi-fi 802.11 b/g oraz Bluetooth.
Ma wbudowany GPS z możliwością podłączenia dodatkowej anteny
zewnętrzne. Całość pracuje pod kontrolą systemu
operacyjnego Windows Mobile 5.0 a bateria pozwala na nieprzerwaną pracę przez 8 godzin.
Dane Techniczne:
system operacyjny Windows Mobile 5.0,
procesor 400 MHz Samsung,
pamięć 64 MB RAM, 2GB Flash,
wymiary: 144,25 x 82,25 x 29,3 mm,
waga: 300 g,
ekran 3.5'',
złącza SD, USB.
www.getac.pl
Faro
Więcej ramion FaroArm
Faro rozszerzyło asortyment rozmiarów i możliwości ramion pomiarowych FaroArm z linii Quantum, Platinum i Fusion. Urządzenia serii
Quantum będą dostępne w długościach 1,8 m, 2,4 m, 3,0 m i 3,7 m.
Ich precyzja ma być wyższa nawet o 30% w porównaniu z poprzednią linią Platinium. Dokładność nowych ramion ma sięgać 16 μm
(0,016 mm). Ramiona pomiarowe z linii Platinum otrzymały nowy
wygląd zewnętrzny, zbliżający je pod tym względem do linii
Quantum i Fusion. Dodatkowo urządzenia z serii Platinum
i Fusion mają możliwość komunikacji z wykorzystaniem
technologii bezprzewodowej Bluetooth. Opcję taką
miały już wcześniej ramiona Quantum. Dzięki temu
użytkownicy mogą przetwarzać cyfrowo i przesyłać
dane pomiarowe na odległość do 10 m bez potrzeby użycia kabli. Urządzenia wszystkich linii mają
tryb uśpienia, który automatycznie wyłącza ramię, w celu zaoszczędzenia energii i wydłużenia
czasu eksploatacji podzespołów. We wrześniu
rozpoczęła się pilotażowa sprzedaż ośmiostopowego ramienia pomiarowego FaroArm Quantum.
www.ieiworld.pl
62
●
●
www.faro.com/poland.aspx
Więcej Produktów na:
KOBOLD Instruments
Kompaktowy przepływomierz elektromagnetyczny MIK
Nowy, kompaktowy przepływomierz elektromagnetyczny MIK firmy KOBOLD posiada różnorodne zakresy pomiarowe przy licznych wersjach
wykonania. Zakresy zaczynają się obecnie od
0.05...1.01 L/min. i kończą na 5...100 L/min.
Wkrótce pojawią się przepływomierze z możliwością pomiaru do 800 L/min. Obecnie dostępnych
jest sześć średnic rur pomiarowych – od G ½ do G
1½ z gwintem zewnętrznym. Różne materiały zastosowane w przepływomierzach, pozwalają na zastosowanie ich do pomiaru przepływu większości substancji chemicznych. Pomiar nie jest zależny od rodzaju cieczy i jej właściwości jak: gęstość,
lepkość i temperatura. Rury pomiarowe wykonywane są z PPS z elektrodami
ze stali nierdzewnej i z PVDF z elektrodami z Hastelloy. Przyłącza montażowe,
oprócz gwintu zewnętrznego, występują w wersji do sklejenia z rurą plastikową,
do spawania i połączenia z przewodem elastycznym. Dostępne moduły elektroniczne: dozownik i licznik, wyjście częstotliwościowe, analogowe i przekaźnikowe. Moduł zliczający pokazuje w pierwszym wierszu wartość aktualnego
przepływu, a w drugim całkowitą lub częściową objętość. Dozownik kontroluje
proste zadania napełniania, a także mierzy wartość przepływu, całkowitą objętość i objętość odmierzoną.
www.kobold.com
Banner Engineering
Czujnik detekcji wody i jej roztworów w procesach
butelkowania i napełniania
Nowy czujnik fotoelektryczny QS30H2O firmy Banner Engineering wykrywa
obecność wody w przezroczystych lub półprzezroczystych pojemnikach szklanych i z tworzywa sztucznego. Wersja o wiązce świetlnej wysokiej mocy potrafi
również wykrywać ciecze będące roztworami wody w różnych pojemnikach z kolorowego szkła lub nieprzezroczystego tworzywa sztucznego.Czujniki QS30H2O
potrafią także wykrywać obecność warstwy wody na zewnętrznej powierzchni
obiektów. Urządzenia posiadają szybki czas odpowiedzi (1 ms), co pozwala na
instalację i bez problemową pracę na szybkich liniach produkcyjnych. Dzięki
wysokiej mocy podczerwonej wiązki świetlnej czujnik jest niewrażliwy na kurz
i inne zanieczyszczenia, które mogą pojawić się w powietrzu. Dodatkowe akcesoria, w postaci przesłon montowanych na urządzeniu,
umożliwiają zawężenie wiązki świetlnej, w celu podniesienia precyzji detekcji poziomu cieczy. Uniwersalna
obudowa serii WORLD-BEAM umożliwia różne sposoby
montażu i zajmuje niewiele przestrzeni montażowej. Wysoki stopień ochrony IP67 pozwala na instalację i pracę
czujnika w trudnych warunkach przemysłowych. Czujniki QS30H2O zapewniają pewną kontrolę procesu butelkowania/napełniania wodą lub jej roztworami.
www.bannerengineering.com
SSA
ul. Jedności 10
41-208 Sosnowiec
tel. +32 298 55 05
fax. +32 298 00 83
e-mail: [email protected]
www.ssa.pl
WYDARZENIA
Targi Energetab 2008 zakończone
Znowu bez nowej
hali
21-szy Energetab zgromadził przeszło 700 wystawców, w tym 84 z krajów europejskich,
USA, Korei, Chin i Tajwanu. Zwiedzający, którzy przybyli do Bielska-Białej, mogli
zapoznać się z najnowszymi urządzeniami, aparaturą stacji i sieci lektroenergetycznych
czy też rozwiązaniami technologicznymi w zakresie generacji przetwarzania energii
elektrycznej.
argom towarzyszyły liczne prezentacje
promocyjne i spotkania z kluczowymi
klientami organizowane przez poszczególnych wystawców. Liczne grono zgromadziło także seminarium nt. ochrony odgromowej
zorganizowane drugiego dnia targów przez Bielsko – Bialski Oddział SEP i Śląska Izbę Inżynierów
Budownictwa. Spośród 56 wyrobów zgłoszonych
do konkursu targowego na najbardziej wyróżniający się produkt, puchar Ministra Gospodarki uzyskała firma ZPUE z Włoszczowej za rozdzielnice
pierścieniowe SN w izolacji SF6. Natomiast złotym
medalem PGE wyróżniono „system monitoringu
T
transformatora” prezentowany przez firmę MIKRONIKA z Poznania. Pełna lista wyróżnionych produktów w ramce obok.
Podczas inauguracji targów Prezydent Bielska
– Białej – Jacek Krywult zapowiedział budowę wielofunkcyjnej hali sportowo – wystawienniczej oraz
istotną poprawę w infrastrukturze targowej bielskiego ośrodka, a także „udrożnienie” dojazdów
do terenów ekspozycyjnych. Słowa te zostaną
poddane weryfikacji przez uczestników przyszłorocznych targów, które odbędą się w dniach od 15
- 17 września 2009 r.
Lista nagród targów Energetab 2008
Złoty medal Energetab 2008 – Oprawa oświetleniowa drogowa BOYEN 70 (ES-System Wilkasy)
Srebrny medal Energetab 2008 – Linia napowietrzna 15 kV relacji Jarocin Chrzan na stalowych słupach energetycznych SSE
(Kromiss-Bis Energa-Operator Oddział w Kaliszu)
Brązowy medal Energetab 2008 – Filtr hybrydowy dużej mocy do kompensacji zniekształceń prądu (Medcom)
Puchar Ministra Gospodarki – Nowa generacja rozdzielnic pierścieniowych SN w izolacji SF6 typoszereg TPM (ZPUE)
Puchar Prezesa Polskiego Towarzystwa Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej – Moduł pomiarowo-rozłącznikowy
typu POM (Energetyka Kaliska – Usługi Techniczne)
Lew Kazimierza Szpotańskiego fundacji Jacka Szpotańskiego za produkt wysokiej jakości elektrotechnicznej
produkcji fabryki polskiej – Rozłączniki napowietrzne SN sterowane zdalnie napędem elektrycznym nowej generacji
(Przedsiębiorstwo Produkcyjne Aparatów i Konstrukcji Energetycznych ZMER)
Medal Prezesa Stowarzyszenia Elektryków Polskich – Baterie kondensatorów kompensacyjnych automatyczne i statyczne
w zakresie niskich i średnich napięć (Taurus –Technic)
Złoty medal Polskiej Grupy Energetycznej – System monitoringu transformatora (Badawczo-Rozwojowa Spółdzielnia Pracy
Mikroprocesorowych Systemów Automatyki Mikronika)
Srebrny medal Polskiej Grupy Energetycznej – Urządzenie telesterowania typ RL-64D (ZPBE Energompomiar-Elektryka)
Brązowy medal Polskiej Grupy Energetycznej – Miernik do pomiaru uziemienia słupów oraz linii przesyłowych z przewodem
odgromowym (Sibille – Energie)
64
●
●
WYDARZENIA
Honeywell – bezprzewodówka
dla przemysłu
Jeden dla wszystkich
Rozwiązania bezprzewodowe OneWireless
to sposób na zwiększenie bezpieczeństwa instalacji,
jej niezawodności oraz wydajności – przekonywali
specjaliści Honeywell podczas cyklu seminariów.
eminaria zorganizowano na przełomie
września i października w Krakowie,
Bydgoszczy i Gdańsku. Uczestnikom
przedstawiono ogólne informacje na
temat techniki bezprzewodowej, a także szczegóły techniczne rozwiązania OneWireless, możliwości integracji sieci z systemami klasy DCS
oraz zastosowania techniki bezprzewodowej
w monitoringu korozji. Prowadzący poruszyli zagadnienia dotyczące między innymi niezawodności sieci OneWireless, jej bezpieczeństwa oraz
wydajności. Podano przykłady praktycznego
rozwiązania – za pomocą technologii bezprzewodowej – specyficznych problemów spotykanych
przede wszystkim w przemyśle rafineryjnym, chemicznym, papierniczym, farmaceutycznym oraz
w energetyce. Seminaria kończyły się pokazami
działającej sieci i urządzeń bezprzewodowych,
składających się na rozwiązanie OneWireless.
W spotkaniach wzięło udział ponad 80 osób.
S
●
●
65
WYDARZENIA
Zastosowania magistrali CAN w technice wojskowej i cywilnej
I CAN, you CAN, we CAN
Liczne prezentacje aplikacji i projektów zrealizowanych z wykorzystaniem sieci
CANopen dla różnych branż, dały uczestnikom niedawnej konferencji w Ustroniu
obraz sporych możliwości technicznych tego standardu w zakresie otwartości,
elastyczności i funkcjonalności.
ostatnich latach na rynku branży automatyki pojawiło się wiele standardów systemów magistralowych. Jednym z nich jest standard CANopen,
szczególnie rozpowszechniony w aplikacjach sterowania maszynami, pojazdami, samolotami itp. Standard ten powszechnie stosowany jest chociażby w
układach monitoringu i automatyki współczesnych
samochodów osobowych, wozów technicznych czy
W
Nieco historii…
I Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „ZASTOSOWANIA MAGISTRALI CAN”,
Gliwice-Dzierżno, 17-18 września 2003 r.
Konferencja zorganizowana przez:
Ośrodek Badawczo-Rozwojowy
Urządzeń Mechanicznych OBRUM,
Gliwice oraz
Instytut Elektroniki, Wydział Automatyki
Elektroniki i Informatyki Politechniki
Śląskiej w Gliwicach
Konferencja stanowiła element obchodów 35-lecia
OBRUM odbywających się pod patronatem
Wicepremiera Rządu RP- Profesora Jerzego
HAUSNERA
II Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „ZASTOSOWANIA MAGISTRALI CAN
W TECHNICE WOJSKOWEJ I CYWILNEJ”
Ustroń, 20-21 września 2007 r.
Urządzeń Mechanicznych OBRUM,
Gliwice oraz:
Wydział Mechaniczny Technologiczny
Politechniki Śląskiej w Gliwicach, CAN
in Automation, GmbH, Niemcy
66
●
●
pojazdów wojskowych. W końcu września w Ustroniu na Śląsku odbyła się IV Konferencja Naukowo-Techniczna „Zastosowania magistrali CAN w technice wojskowej i cywilnej”.
Głównym jej organizatorem jest od kilku już lat
Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Urządzeń Mechanicznych OBRUM z siedzibą w Gliwicach, przy
współudziale partnera niemieckiego – organizacji
CAN in Automation (CiA), zrzeszającej producentów
III Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „ZASTOSOWANIA MAGISTRALI CAN
W TECHNICE WOJSKOWEJ I CYWILNEJ”
Ustroń-Jaszowiec, 25-26 września 2007 r.
Urządzeń Mechanicznych „OBRUM”
sp. z o.o. , Gliwice
oraz: CAN in Automation, GmbH, Niemcy
Konferencja stanowiła jeden z elementów
obchodów „Jubileuszu 40-lecia OBRUM”
Ośrodek OBRUM Sp. z o.o. realizując na przełomie
lat 1990/2000 zamówienie Ministerstwa Obrony
Wielkiej Brytanii obejmujące opracowanie tzw.
„Studium Wykonalności” dla czołgu inżynieryjnego,
stanął przed koniecznością dokonania wyboru
magistrali, w miarę prostej, lecz niezawodnej. Takiej,
która pozwoliłaby na realizację złożonych funkcji
przesyłu wielu sygnałów pomiędzy sterownikiem
/ komputerem, a elementami czujnikowymi
i wykonawczymi. W wyniku wielu analiz wybrana
została magistrala CAN i protokół CANopen. Na
bazie tej magistrali zostało w ośrodku w dalszych
latach zrealizowanych wiele projektów z zakresu
automatyki i sterowania, między innymi w maszynie
inżynieryjno-drogowej, stacjach radiolokacyjnych
i mostach przewoźnych.
i dostawców urządzeń technologii CAN. W Radzie Naukowo-Programowej Konferencji znaleźli się przedstawiciele znanych
w Polsce firm, które oferują produkty w standardzie CANopen
oraz profesorowie Politechniki Śląskiej w Gliwicach i krakowskiej
Akademii Górniczo-Hutniczej.
Podczas zjazdu omówiono między innymi aplikacje magistrali
CAN w układach sterowania stacjami hydrolokacyjnymi (sonar)
i radiolokacyjnymi (radar), maszynach zabezpieczenia logistyki
na polu walki, w układach automatyki kombajnów chodnikowych i ładowarek kopalnianych. Pokazano także przykładowy
system sterowania małym samolotem bezzałogowym, jak również proste funkcjonalności standardu CAN, np. w aplikacjach
tzw. inteligentnego budynku. Nie zabrakło tematów teoretycznych i naukowych, które obejmowały takie zagadnienia, jak:
czas rzeczywisty, współbieżność czasu i procesu, szeregowanie i priorytetowość zadań, bezpieczeństwo transmisji danych,
zastosowanie protokołu CAN w obsłudze prostych robotów na
stanowiskach dydaktycznych czy wreszcie optymalizacji zadań
projektowych i doborowi funkcjonalności standardu CAN w czasie opracowywania aplikacji sterowania bazujących na tej magistrali. Ten ostatni temat szczegółowo i obszernie przedstawił dr
Holger Zeltwanger, prezes Organizacji CiA. Zwrócił on uwagę
uczestników na oferowane w standardzie CANopen różne profile aplikacji i urządzeń sieciowych, metody konfiguracji systemów oraz inne istotne kwestie związane z organizacją protokołu
komunikacji. Referat prezentowany był w ramach części warsztatowej drugiego dnia konferencji. Uczestnicy mieli również
możliwość wzięcia udziału w kursie praktycznym z zakresu tworzenia i organizacji sieci CAN na stanowiskach laboratoryjnych,
wyposażonych z proste urządzenia standardu CANopen.
Warto podkreślić, że organizowana przez Ośrodek OBRUM
konferencja jest jedyną w Polsce poświęconą wyłącznie tematyce magistrali CAN. Niekiedy problemy związane z tą magistralą
i protokołem CANopen są omawiane na innych seminariach i/
lub konferencjach specjalistycznych z obszarów automatyki czy
sterowania. Jednak tu stanowią podstawę problematyki. Zgodnie z deklaracją prezesa zarządu OBRUM konferencje poświęcone tematyce CAN mają zostać wpisane do stałego kalendarza
spotkań. Będą odbywać się co dwa lata.
Andrzej Ożadowicz, Marek Ł. Grabania (OBRUM )
Więcej Wydarzeń na:
Giełda Control Engineering Polska
68
●
●
●
●
69
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
strona
www
telefon
Astor sp. z o.o.
Balluff sp. z o.o.
Cognex Germany INC
CSI – Computer Systems for Industry
Elmark Automatyka sp. z o.o.
Eltron
Endress+Hauser Polska Sp. z o.o
Multiprojekt Elzbieta Góral
National Instruments Poland sp. z o.o.
NIVELCO-POLAND Sp. z o.o.
Parameter Aktiebolag Spółka Akcyjna
Pepperl+Fuchs sp. z o.o.
Phoenix Contact sp. z o.o.
Pilz Polska sp. z o.o.
Schneider Electric Polska sp. z o.o.
SEW-EURODRIVE Polska sp. z o.o.
SICK sp. z o.o.
SSA
Videojet Technologies Sp. z o.o.
VIX Automation Sp. z o.o.
Wobit Witold Ober
11, 17
9
7
19
43
25
Insert , 28, 29
68
5
Insert
49
III okładka
14, 15
55
33
35
20, 21
63
I okładka
31
69
www.astor.com.pl
www.balluff.pl
www.cognex.com
www.csi.net.pl
www.elmark.com.pl
www.eltron.pl
www.pl.endress.com
www.multiprojekt.com.pl
www.ni.com
www.nivelco.pl
www.parameter.pl
www.pepperl-fuchs.pl
www.phoenixcontact.pl
www.pilz.pl
www.schneider.pl
www.sew.pl
www.sick.pl
www.ssa.pl
www.videojet.pl
www.vix.com.pl
www.wobit.com.pl
(12) 428 63 71
(71) 338 49 29
+49 721 66 39 252
(12) 637 13 55
(22) 773 79 37
(71) 343 97 55
(71) 780 37 00
(12) 413 90 58
(22) 328 90 10
32 270 37 01
0 664 921 922
(22) 398 81 25
(71) 39 80 450
(22) 884 71 00
(22) 511 84 64
(42) 676 53 00
(22) 877 58 00
(32) 298 55 05
(22) 720 52 58
(32) 358 20 20
(61) 835 06 20
Dodatek Wireless
Emerson Process Management Sp. z o.o.
Honeywell Sp. z o.o
Turck sp. z o.o.
6, 7, 11
18, 19, 20, 21
17
www.EmersonProcess.pl
www.honeywell.com.pl
www.turck.pl
(22) 45 89 201
(22) 606 09 00
(77) 443 48 00
PODSTAW
WRACAJĄC DO...
Zasilanie aparatury kontrolno-pomiarowej
Stare, dobre baterie
R
Zrozumienie, jakiego rodzaju bateria będzie
odpowiednia do danego zastosowania, może
ułatwić pracę. Wprawdzie spotykamy wiele
interesujących rozwiązań akumulatorków do
wielokrotnego ładowania, ale w tym krótkim
przeglądzie zajmiemy się bateriami do jednorazowego użycia. Są zakłady przemysłowe, które
mają wystarczająco liczne służby utrzymania
ruchu, aby regularnie wymieniać baterie. Niemniej nawet w ich przypadku zasadniczą sprawą jest żywotność elementów zasilających. To
oczywiste w sytuacji, gdy mówimy o procesach
ozwojowi przyrządów kontrolno-pomiarowych sterowanych zdalnie
i działających w układach bezprzewodowych towarzyszy pojawianie
się nowych aplikacji, które wymagają własnych,
wbudowanych źródeł zasilania. Podczas gdy
powstaje wiele alternatywnych źródeł energii,
baterie nadal stanowią niezawodne i niedrogie
rozwiązanie. Podobnie jak w przypadku innych produktów również w przypadku baterii
mamy do czynienia z wieloma rodzajami, które
można dopasować do wielu różnych aplikacji.
Charakterystyki rozładowania
Bateria litowa-chlorkowo tionylowa
Bateria alkaliczna – MgO2
4
wolty
3
2
obciążenie 33 Ω
obciążenie 330 Ω
obciążenie 18 k Ω
1
obciążenie
10 Ω
obciążenie obciążenie
5Ω
2,5 Ω
0
1
10
100
1 000
godziny
10 000
100 000
Na wykresie przedstawiono krzywe żywotności w zależności od obciążenia dla dwóch rodzajów baterii „D”.
Krzywe w kolorze niebieskim dotyczą baterii litowych chlorkowo-tionylowych, które są często używane
do zasilania aparatury działającej w układach bezprzewodowych. Zapewniają one wysokie i stabilne napięcie,
mogą pracować w szerokim zakresie temperatur i mają długą żywotność. Charakteryzują się jednak względnie
niskimi maksymalnymi natężeniami rozładowania. Nie są więc odpowiednie do urządzeń o wysokim prądzie
rozładowania, jak na przykład lampa błyskowa. Natomiast przy stałym i niskim natężeniu mogą działać pięć,
dziesięć lub więcej lat. Krzywe w kolorze zielonym dotyczą powszechnie stosowanej baterii alkalicznej.
Warto zwrócić uwagę, że napięcie wyjściowe baterii zaczyna spadać od początku aż do jej wyczerpania.
Bateria ta pozwala na pobór większego prądu, ale w krótkim okresie.
●
●
71
e-wydanie
argumentów
dla których warto czytać e-wydanie
Control Engineering Polska:
• ma ono taką samą treść, jak wydanie drukowane
• hiperłącza w spisie treści oraz wyszukiwarka słów kluczowych
sprawią, iż w ciągu kilku sekund znajdziesz informację,
której potrzebujesz
• interaktywne linki przeniosą Cię na strony www
• podkreślisz tekst i naniesiesz na niego swoje uwagi,
a potem prześlesz e-wydanie znajomym
• przeczytasz e-wydanie on- i offline
a dodatkowo utworzysz archiwum pozwalające szybko
odszukać i posegregować kolekcjonowane e-wydania.
Sprawdź zalety e-wydania na
przemysłowych. Mając to na uwadze, producenci baterii
dbają, aby „osiągi” baterii były wystarczające, a przy tym
przewidywalne (utrzymywały żywotność w deklarowanym
okresie).
Niewielka analiza powinna umożliwić uzyskanie danych pomocnych w ocenie osiągów baterii i dokonaniu
rozsądnego wyboru. Jest wiele rodzajów baterii, które
wykazują specyficzne charakterystyki rozładowania.
W celu zapewnienia optymalnego zasilania powinny być
odpowiednio powiązane z charakterystykami zużycia
energii przyrządów. Przykładowo, niektóre przyrządy
charakteryzują się stałym poborem mocy. Producent
powinien być w stanie przekazać użytkownikowi dane
dotyczące żywotności baterii w funkcji poboru prądu
(obciążenia). Pozwolą one na łatwe określenie przewidywanej żywotności baterii w konkretnym zastosowaniu
(patrz wykres). Z drugiej strony pewne urządzenia, takie jak przyrządy bezprzewodowe, zużywają w krótkich
impulsach stosunkowo dużo energii. Jednocześnie w ich
przypadku występują długie okresy bezczynności pomiędzy impulsami. W takim przypadku można przyjąć
średnią wartość, ale dla baterii nie będzie to jednak dokładnie liniowy pobór. Należy poradzić się potencjalnego
dostawcy i upewnić, czy wybrana bateria jest odpowiednia do obciążeń szczytowych. Można złagodzić ten efekt
przez dodanie kondensatora, który będzie pobierał prąd
z baterii na stałym, niskim poziomie i rozładowywał się
podczas impulsowego zwiększonego poboru prądu przez
działający w ten sposób przyrząd.
Baterie wysokiej jakości kosztują więcej niż te, które można kupić w kiosku. Jednak w ich cenie trzeba
uwzględnić niższe koszty związane z wymianą baterii.
– Dla długotrwałych zastosowań przemysłowych,
gdzie temperatura i długie przerwy w obsłudze są sprawą ważną, koszty przyjętego rozwiązania nie są tak bardzo istotne – mówi Lou Adams, inżynier Tadiran Bartery. – Z drugiej strony, jeżeli wymiana baterii jest łatwa,
a temperatura raczej rzadko bardzo wysoka lub bardzo
niska, to niedroga bateria alkaliczna może w zupełności
wystarczyć.
Należy pamiętać, że prognozowana żywotność baterii
zależy od przewidywanego poboru energii. Jeżeli przyrząd zmienia wielkość pobieranej energii (prądu) z powodu nowych parametrów działania, nastaw lub innych
rekonfiguracji, to proporcjonalnie zmieni się żywotność
baterii. Zrozumienie tego, w jaki sposób działają baterie, często jest początkiem przemyśleń nad zmianą sposobu zasilania przyrządów.
Peter Welander
inż. Janusza Pieńkowskiego

pobierz (PDF, 8.4 MByte) - Control Engineering Polska

Transkrypt

Podobne dokumenty

pobierz (PDF, 9.1 MByte) - Control Engineering Polska

pobierz (PDF, 6.4 MByte) - Control Engineering Polska

pobierz (PDF, 7.4 MByte) - Control Engineering Polska

pobierz (PDF, 6.7 MByte) - Control Engineering Polska

pobierz (PDF, 11.2 MByte) - Control Engineering Polska