pobierz (PDF, 9.1 MByte) - Control Engineering Polska

Komentarze

Transkrypt

pobierz (PDF, 9.1 MByte) - Control Engineering Polska
Seria łączników i gniazd
www.schneider-electric.pl
ISSN 1731-5301
www.controlengpolska.com
Nr 6 (49)
Rok VI
Otwarte systemy sterowania
obrabiarkami CNC
16
Focus:
Trendy w segmencie napędów
26
Ochrona fizyczna i cyfrowa
w systemach monitoringu
36
'08
www.targi-protech.pl
, Hala Stulecia
| 19–20 listopada 2008
R ROBOTECH
IV EDYCJA TARGÓW
AUTOMATYKA, STEROWANIE,
OPRZYRZĄDOWANIE, ROBOTYKA
Lokalizacja – w samym sercu
polskiego przemysłu
Prezentacja metod projektowania, wdrażania oraz zarządzania
systemami sterowania i automatyki w przemyśle.
Prezentacje najnowszych
technologii produkcji
Zakres tematyczny
Sterowniki programowalne
Automatyka, utrzymanie ruchu, projektowanie, systemy IT w przemyśle,
logistyka, podwykonawstwo i inne
•
•
•
•
Programowanie sterowników bezpieczeństwa PLC
Programowalne urządzenia automatyki (PAD)
Języki wyższego rzędu – optymalizacja możliwości programowania
Trendy w rozwoju rozproszonych systemów sterowania
Nagrody: Fabryka Roku
i Konstruktor Roku
Robotyzacja
Goście specjalni
• Roboty mobilne w zastosowaniach przemysłowych
• Systemy elektryczne w technice chwytania
Dni Kariery dla Inżynierów
Automatyzacja
Szczegółowe informacje:
• Rozwój układów sterowania CNC obrabiarek wieloosiowych
i metody badania dokładności pracy urządzeń
• Otwarte systemy sterowania obrabiarkami CNC
Agnieszka Lewandowska
Event Manager
[email protected]
tel. 022 852 44 15 wew. 113
faks 022 899 30 23
patronat honorowy:
Zagadnienia sieciowe
• Ethernet przemysłowy na tle innych standardów
Systemy SCADA
• Integracja systemów produkcji z warstwą biznesową
sponsor:
partner:
patronat medialny:
organizator:
OD REDAKCJI
CONTROL ENGINEERING POLSKA
REDAKCJA POLSKA
Redaktor naczelny
Tomasz Gołębiowski
[email protected]
Redakcja merytoryczna
mgr inż. Józef Czarnul
dr inż. Paweł Dworak
dr inż. Andrzej Ożadowicz
mgr inż. Janusz Pieńkowski
dr inż. Krzysztof Pietrusewicz
Produkcja na czasie
Redagowanie tekstów
Stanisław Szałapak
Opracowanie graficzne i skład
Grzegorz Solecki
[email protected]
Key Account Manager
Agnieszka Gumienna
[email protected]
Marketing / prenumerata
Marta Stefańska
[email protected]
Administracja
Anna Pacek
[email protected]
REDAKCJA USA
Redaktor naczelny
Mark T. Hoske
Redaktorzy
Frank J. Bartos
Frances Beationg
Jeanine Katzel
Charlie Masi
Renee Robbins
Peter Welander
Vance VanDoren
Druk i oprawa
Drukarnia Taurus
www.drukarniataurus.com.pl
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]
W
ubiegłym roku pracownicy amerykańskiego Departamentu Zdrowia i Świadczeń
Społecznych dostali od zarządu niecodziennego maila. Pracowników zachęcano
między innymi do zamiany starych i mało oszczędnych aut na jak najbardziej
„zielone”. Do listu załączono spis kilkunastu konkretnych propozycji. Wszystkie dotyczyły
pojazdów produkcji japońskiej lub południowokoreańskiej. Z powodu ogromnej paliwożerności nie wymieniono ani jednej amerykańskiej maszyny. Reakcja przedstawicieli tamtejszego przemysłu motoryzacyjnego była natychmiastowa. Zgodnie z tym, czego można
było się spodziewać, nie zostawili na autorach listu suchej nitki. Ci zaś czym prędzej przeprosili za „niefortunne sformułowania” i sprawa ucichła. Jednak tylko pozornie. Wprawdzie tym razem ekologia przegrała z polityką gospodarczą wielkiego kraju, jednak coraz
częściej będzie wygrywać.
Wspomniany list nie był jednorazowym wyskokiem, o którym można zapomnieć. Coraz
więcej klientów zaczyna mniej lub bardziej świadomie grać w zielone. Symbolem nadchodzącej ery ekologów stała się ostatnio walka o wycofanie foliowych torebek z marketów.
I nieważne, że w wielu przypadkach tezy zwolenników ochrony środowiska są naciągane,
a czasem wręcz kontrowersyjne. Szkodliwe foliówki trzeba będzie przecież zastąpić torbami zrobionymi z tworzyw naturalnych. Nie zdziwię się, jeśli świat przerzuci się na siatki
papierowe, do produkcji których… trzeba będzie ściąć kolejne drzewa. A potem, dla ratowania zielonych płuc ziemi, powoli wrócimy do foliówek… Obym się mylił.
Tak czy inaczej ekologia będzie odciskiwać coraz silniejsze piętno na przyszłości przemysłu. To pewnik. Rezygnacja z foliówek czy przesiadka z samochodów na rowery to już nie
tylko kwestia świadomej dbałości o środowisko, ale jednocześnie manifest pewnego stylu
życia. Dzisiaj po prostu wypada segregować śmieci, a kto tego nie robi, bywa uważany za
mieszkańca Ciemnogrodu. Nawet, jeśli cierpliwie selekcjonowane odpady trafiają potem
na tę samą hałdę wysypiska.
Wiele znanych firm postanowiło nie czekać na dalszy rozwój wydarzeń. W odpowiedzi
na światowe trendy nie tylko projektują energooszczędne produkty. Starają się przy tym,
aby sam proces produkcji był jak najmniej uciążliwy dla środowiska naturalnego. Przykładem jest modernizacja układów sterowania i regulacji procesów technologicznych pod
kątem uzyskania wyższej efektywności w gospodarowaniu energią. A wszystko rzecz jasna
po to, aby dzięki szyldowi „zielonych producentów” zarobić więcej „zielonych” (vel euro).
Panuje przekonanie, że pierwsi fabrykanci, którzy zwrócą się w stronę ekoinicjatyw, staną
się w ocenie społecznej bardziej odpowiedzialni i znajdą się w korzystniejszej sytuacji niż
konkurenci. Wiele wskazuje na to, że wyroby przemysłowych pionierów ekologii będą coraz lepiej przyjmowane przez konsumentów, co wpłynie na zwiększenie sprzedaży.
W tym wydaniu zachęcamy do przyjrzenia się, jak robią to najwięksi i oszacowania związanych z tym inwestycji. W dłuższej perspektywie powinno się opłacić.
Tomasz Gołębiowski
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.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
1
Nr 6 (49)
Rok VI
Międzynarodowe źródło informacji o sterowaniu i automatyce
LIPIEC 2008
Tematy wiodące
16 Programie, otwórz się
Większość współcześnie wykorzystywanych systemów sterowania
obrabiarkami CNC jest całkowicie zamkniętych dla użytkownika.
Tymczasem obecne trendy technologiczne zmierzają w kierunku
układów o otwartej architekturze. Jednym z przykładów jest
modułowy system sterowania ruchem silników liniowych,
opracowywany przez specjalistów z Politechniki Szczecińskiej.
20
Oszczędzaj zielone
Zainteresowanie efektywnym wykorzystaniem energii
oraz działania proekologiczne stają się w przemyśle coraz
bardziej powszechne. Nic dziwnego, że dostawcy sprzętu
oraz oprogramowania dla automatyki starają się, aby procesy
produkcyjne stały się możliwie w najmniejszym stopniu uciążliwe
dla środowiska naturalnego.
Temat z okładki:
Oszczędzaj zielone
str. 20
Focus:
Trendy w segmencie napędów
str. 26
2
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
26
Focus: Trendy w segmencie napędów
Łatwiejsza konfiguracja i uruchamianie, większy nacisk
na funkcje bezpieczeństwa oraz postępująca integracja ze
sterownikami PLC to trendy, które będą wyznaczały przyszłość
segmentu napędów w najbliższej przyszłości. Inżynierów
powinien cieszyć spodziewany spadek cen.
Temat wiodący:
Programie, otwórz się
str. 16
www.controlengpolska.com
Tematy numeru
Od redakcji
1
Produkcja na czasie
10
Zaawansowane technologie
Sterowanie bezprzewodowe w pojazdach
zautomatyzowanych
36
W praktyce
Ochrona fizyczna i cyfrowa w systemach
monitoringu
42
Jak to się robi?
Oprogramowanie na potrzeby mechatroniki
48
52
Zdaniem eksperta:
Perspektywy w segmencie robotów przemysłowych
str. 52
Projektowanie regulatorów wykorzystujących
modele procesów
Produkty
Zdaniem eksperta
Perspektywy w segmencie robotów
przemysłowych
60
56
56
56
56
57
Apar – Przetworniki serii AR59x
Seminarium Pro-face HMI
57
Phoenix Contact – Kompaktowy sterownik ILC
390 PN
Hirschmann: budowa sieci przemysłowych
57
Schunk – System wymiany z zintegrowanymi
zaworami
58
58
Fanuc Robotics – Najnowsze roboty spawalnicze
59
Guru Control Systems – Platformy
dla przenośnych IPC
59
GE Fanuc – Nowe możliwości QuickPanel View
Wydarzenia
Dwunaste Rytro za nami
61
62
63
63
64
64
67
Ogólnopolski cykl seminariów Schneider Electric
NI Automotive Day w Katowicach
Targi ITM Polska 2008
Siemens: automatyka w przemyśle ciężkim
Wracając do podstaw
Sieciowe moduły łączeniowe
KDT Systems – Nowe sterowniki serii BP
ESA – Terminale ze zintegrowaną klawiaturą
Autonics – Regulatory temperatury TZN/TZ
Mitsubishi Electric – FR-E700: nowa seria
przetwornic
Rockwell Automation – Rozdzielnica napędowa
Centerline 2500 MCC
Nowości
4
4
4
4
6
6
6
8
8
8
9
9
Relpol powiększa grupę kapitałową
3M: do trzech razy sztuka
Bosch: kolejne miliony w Polsce
Cykl seminariów Danfoss
I Światowy Konwent Fotoniki
Control Engineering Polska poleca
Rockwell przejmuje Incuity Software
Wydarzenia:
Dwunaste Rytro za nami
str. 60
GE: coraz więcej eko
Strefa super MAN-a
Analitycy nagradzają Wonderware
Datalogic lepiej niż rok temu
Elmark Automatyka prezentuje
Tłumaczone teksty zostały zamieszczone w niniejszym wydaniu za zgodą redakcji czasopisma
„Control Engineering Magazine USA” wydawanego przez firmę Reed Business Information,
która stanowi część Reed Elsevier Inc. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszego wydania
nie może być powielana i rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób, w części
lub w całości, w jakimkolwiek języku — bez pisemnej zgody Reed Business Information.
Control Egineering jest zastrzeżonym znakiem towarowym, należącym do Reed Business Information.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
3
NOWOŚCI
3M: do trzech razy sztuka
Relpol
powiększa
grupę
kapitałową
W
e Wrocławiu powstanie trzeci polski zakład 3M – zapowiedzieli szefowie koncernu.
Z jego linii produkcyjnych mają zjeżdżać między innymi taśmy aluminiowe
dla koncernów Boeing i Airbus (zdj. obok), które do tej pory wytwarzane były
jedynie w Stanach Zjednoczonych. W nowej fabryce będą produkowane również folie 3M do etykiet, które wykorzystywane są w produkcji przemysłowej, np. w motoryzacji (w maszynach i urządzeniach lub elektronice). Stanowią one materiał na: etykiety identyfikacyjne, specyfikacyjne, informacyjne,
ostrzegawcze, a także na tzw. plomby gwarancyjne, etykiety łatwousuwalne.
Według przedstawicieli koncernu wejście do Polski ma być odpowiedzią na
potrzeby światowych klientów z branży lotniczej, z których wielu znajduje się
w Europie i Azji. Nowa fabryka podwoi wydajność koncernu, a jej budowa
potrwa 6-7 miesięcy.
elpol GmbH to nowa firma w Grupie
Kapitałowej Relpol. Założenie spółki w Niemczech jest elementem
strategii, która zakłada rozwój sieci handlowej w Europie. Nowy podmiot ma siedzibę
w Budenheim niedaleko Frankfurtu nad Menem. Relpol zainwestował w niego 100 tys.
EUR i objął 100% udziałów. Przedmiotem
działalności Relpol GmbH jest handel elektroniczną, elektromechaniczną, mechaniczną i automatyczną aparaturą sterowniczą i jej elementami oraz usługi serwisowe
i związana z tym pomoc techniczna. Wyroby Relpolu od lat trafiają do Niemiec przez
niezależnych dystrybutorów. W 2007 r.
sprzedaż na ten rynek wyniosła ponad 10
mln zł, co stanowi około 14% całej sprzedaży oraz 23% eksportu.
Relpol to jeden z największych producentów
przekaźników elektromagnetycznych w Europie. Spółka skupia swoje działania na rynku
komponentów automatyki przemysłowej.
R
Bosch: kolejne miliony w Polsce
iemiecki producent zapowiedział utworzenie centrum IT w Warszawie oraz
budowę fabryki pod Wrocławiem. Centrum Kompetencyjne IT będzie jednym z trzech ośrodków odpowiedzialnych za rozwój i obsługę platformy
SAP oraz wsparcie systemów CAD/CAM dla całego koncernu. Z kolei w podwrocławskiej fabryce, począwszy od 2010 roku, mają powstawać filtry cząstek stałych do
silników diesla (patrz: grafika obok). Zakład należeć będzie do utworzonej w lipcu
ubiegłego roku spółki joint venture Boscha
i Denso, pod nazwą Advanced Diesel
Particulate Filters (ADIF). Co więcej,
w maju tego roku rozpoczęłą się budowa
nowej siedziby firmy w Warszawie. Bosch
w Polsce zatrudnia 1 600 pracowników,
a w 2007 roku odnotował obroty w wysokości 868 mln EUR (prawie 11% więcej niż
rok wcześniej).
N
Cykl seminariów Danfoss
D
anfoss rozpoczął serię 9 seminariów w całej Polsce o tematyce „Nowoczesne instalacje HVAC”. Spotkania przeprowadzone zostaną
w Warszawie, Łodzi, Wrocławiu, Lublinie, Szczecinie, Gdańsku,
Katowicach oraz Poznaniu. Pilotażowe seminarium zorganizowane zostało
w Krakowie. Uczestniczyli w nim przedstawiciele największych biur projektów z Małopolski. Tematykę skoncentrowano na instalacjach wody lodowej w budynkach wysokich. Temat ten jest coraz bardziej popularny ze względu na rosnącą liczbę powstających tego rodzaju obiektów. Fachowcy z Danfossa przedstawili, jak powinien wyglądać optymalny
proces powstawania projektu. Następne spotkanie zaplanowane jest na czerwiec we Wrocławiu.
4
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
NOWOŚCI
I Światowy
Konwent Fotoniki
Control Engineering Polska
poleca
U
kłady wykorzystujące sterowniki PLC.
Projektowanie algorytmów sterowania” to
nowa książka dra Bogdana Broela-Platera.
Lektura jest przeznaczona dla szerokiego grona
projektantów i użytkowników układów automatyki
wykorzystujących sterowniki PLC, a także studentów większości wydziałów politechnicznych. Przyda się zwłaszcza inżynierom automatykom i technologom procesów automatyzowanych z użyciem
sterowników PLC lub PAC podczas projektowania
układu sterowania oraz jego późniejszych modyfikacji. Do automatyzacji procesów przemysłowych powszechnie stosowane są sterowniki PLC. Poświęcona im literatura jest obszerna, ale dotyczy głównie możliwości funkcjonalnych
poszczególnych modeli sterowników, a konsekwentnie pomija projektowanie
wykonywanych przez nie algorytmów sterowania. Niniejszy tytuł wypełnia tę
lukę, opisując w przystępny sposób różnorodne praktyczne problemy związane z projektowaniem przeznaczonych dla sterowników PLC algorytmów
sterowania złożonymi procesami technologicznymi. Wszystkie omawiane
zagadnienia są zilustrowane przykładami. Dr inż. Bogdan Broel-Plater jest
adiunktem w Instytucie Automatyki Przemysłowej Politechniki Szczecińskiej.
Specjalizuje się w problematyce praktycznych zastosowań logiki rozmytej do
sterowania procesami przetwórstwa tworzyw sztucznych i ruchem jednostek
pływających. Zajmuje się też projektowaniem układów i algorytmów sterowania procesami dyskretnymi i programowaniem sterowników PLC.
W
grudniu 2008 roku Bordeaux we Francji stanie się
światową stolicą fotoniki.
Odbędzie się tam pierwszy międzynarodowy konwent biznesu pod nazwą
„Invest in Photonics”. Z tej okazji, po
raz pierwszy, spotka się 150 reprezentujących tę dziedzinę specjalistów
z całego świata. Celem konwentu
jest między innymi pomoc w organizowaniu spotkań pomiędzy małymi
i średnimi firmami poszukującymi
funduszy na rozwój, inwestorami
i przedsiębiorstwami przemysłowymi. Rynek fotoniki znajduje się w fazie dużych zmian i ciągłego rozwoju.
Szacowany jest na 800 miliardów
USD i wzrasta rocznie o 7%. Jako
technologia XXI wieku fotonika ma
strategiczne znaczenie dla przyszłości, ale wymaga dużych nakładów
inwestycyjnych na wszelkich etapach rozwoju przedsiębiorstwa. Przez
dwa dni „Invest in Photonics” skupiać się będzie na trzech głównych
wydarzeniach. Business Time umożliwi małym i średnim przedsiębiorstwom wzbudzenie zainteresowania
inwestorów podczas trwających 10
minut tzw. speed meetings. Market
Time będzie okazją do uzyskania informacji na temat tendencji rynkowych podczas konferencji i posiedzeń
okrągłego stołu, które zgromadzą specjalistów. Wreszcie Innovation Time
sprzyjać ma spotkaniom podczas
warsztatów technologicznych. Chętni do udziału w wydarzeniu powinni
skorzystać z informacji zawartych na
www.invest-in-photonics.com.
6
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
Rockwell przejmuje
Incuity Software
rzejęcie ma być kamieniem milowym w poszerzaniu pakietu
oprogramowania FactoryTalk. Aplikacje Incuity dostarczają
w czasie rzeczywistym informacje potrzebne przy podejmowaniu decyzji dotyczących usprawnienia operacji i ograniczenia strat w produkcji. Najnowsze oprogramowanie IncuityEMI 2.6 integruje całkiem różne źródła informacji o produkcji
i innych systemach korporacyjnych. Zapewnia wgląd
w wyniki firmy i główne wskaźniki łącząc dane operacyjne z systemami planowania zasobów przedsiębiorstwa
i innymi aplikacjami IT. IncuityEMI koegzystuje z istniejącymi systemami kontroli. Przedstawia obraz działalności produkcyjnej firmy za pośrednictwem przeglądarki internetowej i programów pakietu Microsoft Office. Stanowi podstawę dla wielu narzędzi analitycznych, takich jak: działające
w czasie rzeczywistym panele nawigacyjne dla kierownictwa, zautomatyzowane raporty produkcyjne, monitoring i alerty kluczowych wskaźników efektywności, analiza
i raporty na temat przestojów oraz weryfikacja i optymalizacja procesów.
P
l
www.controlengpolska.com
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Nowość
dla systemów pomiaru poziomu
materiałów sypkich
Firma Newtech Engineering ma przyjemność zaprezentować
całkowitą nowość dla zautomatyzowanych systemów pomiaru
poziomu i wypełnienia materiałów sypkich. Czujnik 3DLevelScanner TM, flagowy produkt firmy APM Automation Solutions
Ltd., został zaprojektowany, aby sprostać wyzwaniom ciągle pojawiającym się w przemyśle materiałów sypkich.
Czujnik charakteryzuje się niespotykaną dokładnością pomiaru (3D) dla dowolnych typów proszków czy też granulatów przechowywanych we wszelkiego rodzaju zbiornikach, niezależnie od
ich wymiaru i kształtu. Radarowa technika pomiaru jest często
postrzegana, jako standardowa metoda badania poziomu wszelkiego rodzaju materiałów płynnych. Jednakże wykorzystanie tej
technologii w połączeniu z materiałami sypkimi nie zapewnia
dostatecznej jakości pomiaru. Kurz, pył, zakłócenia powstające
podczas procesu napełniania i opróżniania, bariery mechaniczne, nierównomierność powierzchni materiału, trudne warunki
montażu itp. często są czynnikami wpływającymi na niepewność
pomiaru, a w niektórych sytuacjach całkowicie uniemożliwiają
jego dokonanie. Z wykorzystaniem nowego czujnika 3DLevelScanner TM wszystkie te niedogodności i słabości mogą zostać
wyeliminowane. Dzięki innowacyjnej metodzie pomiaru wykorzystanej w prezentowanym przetworniku możliwe było całkowite
wyeliminowanie niepewności odnośnie faktycznego rozkładu
medium w zbiorniku. Pozwala na to w szczególności generowana
mapa 3D powierzchni materiału (wersja MV). 3DLevelScanner
TM
wykorzystuje dwuwymiarową tablicę wzorników do nadawania
niskoczęstotliwościowych impulsów pomiarowych oraz do odbierania ech tych impulsów pochodzących od zawartości zbiornika
lub innego pojemnika. Procesor sygnałów cyfrowych urządzenia
dokonuje następnie próbkowania i analizy otrzymanego sygnału.
Z wykorzystaniem oszacowanego czasu otrzymania odpowiedzi
oraz kierunku, z którego nadeszło dane echo, jako danych wejściowych, jak również unikalnej i opatentowanej technologii APM,
procesor generuje trójwymiarowy obraz powierzchni medium.
Ponadto 3DLevelScanner TM potrafi dokładnie przeliczyć
posiadane wartości na objętość oraz masę materiału. 3DLevelScanner TM jest dostępny w trzech podstawowych wersjach:
• 3DLevelScanner TMS – podstawowa wersja czujnika; bardzo dobra dokładność pomiaru; kąt widzenia czujnika 30°
• 3DLevlScannerTMM – wersja wyposażona w funkcję mapingu;
doskonała dokładność pomiaru; kąt widzenia 60°
• 3DLevelScannerTMMV – czujnik charakteryzujący się dokładnością taką jak wersja M, ale wyposażony w narzędzie odwzorowujące rzeczywisty rozkład materiału w zbiorniku; kąt widzenia
czujnika 70°.
Wszystkie wersje skanera mogą pracować w dużym zapyleniu
i temperaturze nieprzekraczającej 95°C. Zakres działania czujnika – do 70 m; sygnał wyjściowy 4…20 mA i HART.
10 kwietnia 2008 przedstawiciel Ministerstwa Przemysłu,
Handlu i Pracy Izraela uhonorował firmę APM Solutions Ltd.
prestiżową nagrodą „Emerging Technology Company of the
Year”. Nagroda została przyznana firmie APM za wdrożenie
innowacyjnej metody pomiaru poziomu materiałów sypkich
we wszelkiego rodzaju zbiornikach.
Nasze dane:
Newtech Engineering Sp. z o.o.
44-100 Gliwice, ul. Sowińskiego 3
tel. +48 32 237 61 98
fax +48 32 237 61 97
e-mail: [email protected]
www.newtech.com.pl
Przykładowy obraz
powierzchni medium
Chętnie udzielimy Państwu dokładniejszych informacji na temat
produktu firmy APM, w tym celu prosimy o kontakt
z p. Witoldem Nantka pod numerem telefonu +48 32 237 61 98
NOWOŚCI
Strefa
super MAN-a
GE: coraz więcej eko
G
E opublikowało coroczny raport podsumowujący inicjatywę ecomagination, której celem jest wprowadzanie na rynek nowych technologii, które pomogą klientom rozwiązywać problemy związane
z ochroną środowiska naturalnego. Przychody ze sprzedaży produktów
ecomagination za 2007 rok wzrosły o ponad 15%, osiągając wartość 14
miliardów USD. Fundusz GE cleantech, obejmujący inwestycje w badania
i rozwój technologii proekologicznych po raz pierwszy przekroczył 1 miliard USD. Ponadto GE zobowiązało się do ograniczenia własnego zużycia
wody o 20% do 2012 roku.
Wzrastające przychody, a przede wszystkim wartość zamówień oczekujących na realizację świadczą o rosnącej popularności rozwiązań przyjaznych
dla środowiska naturalnego. Produkty ecomagination zyskują popularność
również w Polsce. W 2007 roku 39 turbin wiatrowych GE zostało zainstalowanych w Kisielicach i Malborku. Silniki gazowe GE Jenbacher zostały również zamówione do największej biogazowni rolniczej
w Polsce. Część produktów ecomagination była projektowana przez polskich inżynierów.
Eksperci pracujący w warszawskim centrum inżynieryjnym EDC brali aktywny
udział w opracowywaniu konstrukcji
silnika odrzutowego najnowszej generacji – Genx (na rys. obok). Obecnie
pracują nad kolejnymi projektami z obszarów
lotnictwa, energetyki i branży wydobywczej.
Analitycy nagradzają Wonderware
W
onderware został wyróżniony przez Frost & Sullivan nagrodą Produkt Roku 2008 w kategorii oprogramowania HMI. W uzasadnieniu
nagrody podkreślono, że klienci używający InTouch 10.0 HMI oraz
Platformy Systemowej 3.0 „mają dostęp do wielu niepospolitych właściwości”, włączając łatwość użycia oferowaną przez grafiki ArchestrA i skalowalność dzięki obiektowo zorientowanemu projektowaniu. Właściwości te zostały wskazane jako
kluczowe w redukowaniu czasu projektowania
oraz obniżania ogólnych kosztów procesu. Zdaniem analityków InTouch 10.0 HMI i Platforma Systemowa 3.0 pełnią rolę różnych rozwiązań informatycznych dla: kontroli nadrzędnej,
utrzymania ruchu, kontroli jakości, kontroli
procesów wsadowych, genealogii produktu,
zarządzania recepturami i analiz przestojów.
Oprogramowanie Wonderware zostało także
docenione za interoperacyjność, umożliwiającą
producentom z fabryk na całym świecie na łatwe integrowanie globalnych operacji.
8
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
S
pecjalne Strefy Ekonomiczne mogą uznać ubiegły rok za
udany – wynika z danych Ministerstwa Gospodarki. Liczba miejsc
pracy wzrosła o 25% (czyli o 36 tysięcy), a przedsiębiorcy zainwestowali
w sumie ponad 10 mld zł. Pod względem dynamiki wzrostu na pierwszym
miejscu plasuje się strefa krakowska, która 213-procentowy wzrost
zawdzięcza inwestycji MAN Trucks
w Niepołomicach – ponad 410 mln zł.
Na drugiej pozycji znalazła się strefa
tarnobrzeska, w której nakłady inwestycyjne poniesione przez LG Philips
LCD Poland (Kobierzyce) wyniosły
ponad 928 mln zł, co stanowi 22%
inwestycji w tej strefie. Pierwszą trójkę zamyka strefa kostrzyńsko-słubicka. Aż 40% całego zainwestowanego
kapitału przypada na strefy katowicką i wałbrzyską. Katowicka Specjalna Strefa Ekonomiczna jest również
liderem pod względem zatrudnienia
– 4 280 miejsc pracy powstało tam
za sprawą inwestycji TRW Polska,
2 736 miejsc pracy dzięki General Motors Manufacturing Poland,
a LEAR Corporation Poland II utworzyło ponad 1 800 miejsc pracy. Blisko 32% nakładów inwestycyjnych
ponieśli przedsiębiorcy reprezentujący branżę motoryzacyjną, która zdominowała strefy: katowicką, legnicką,
wałbrzyską i krakowską. To rezultat
zbliżony do roku 2006, w którym
udział tego sektora wynosił 35,7%.
Datalogic lepiej
niż rok temu
ieco ponad 400 mln EUR wyniósł przychód Datalogic
Group w 2007 roku finansowym. Stanowi to 6-procentowy wzrost w porównaniu z rokiem poprzednim. Najwięcej wypracował dział Scanning, a następnie Automation,
Mobile i Business Development. Datalogic Group jest trzecim
co do wielkości na świecie i pierwszym w Europie producentem
czytników kodów kreskowych, przenośnych komputerów, odpornych na wstrząsy oraz systemów RFID. Firma oferuje produkty dla transportu i logistyki, produkcji i rynku detalicznego.
Zatrudnia około
1 900 pracowników na całym
świecie, w ponad
40 krajach. Jest
obecna w Europie, Azji, Stanach
Zjednoczonych
i w krajach Pacyfiku.
N
Elmark Automatyka
prezentuje
W
arszawski dystrybutor prowadzi bezpłatne prezentacje na temat „Kompleksowych
rozwiązań na przemysłową sieć Ethernet”.
W ten sposób przekazuje informacje przede wszystkim
na temat: przemysłowych switchy Ethernet, sterowników OPLC, media konwerterów, urządzeń do komunikacji przy użyciu RS-232/422/485, modułów kontrolno-pomiarowych oraz wbudowanych komputerów
przemysłowych. Podczas seminarium Elmark demonstruje, jak działa nowoczesna redundantna architektura
sieci komunikacyjnej. Specjaliści pokazują, jak skonfigurować poszczególne urządzenia w sieci. Podkreślają,
że dzisiejszy poziom elektroniki i miniaturyzacji sprawia, że coraz częściej standardem staje się sterownik
i panel operatorski w jednej zwartej obudowie. Dzięki
brakowi kabli połączeniowych pomiędzy sterownikiem
i panelem użytkownik otrzymuje to, co jest najważniejsze w zastosowaniach automatyki – większą odporność
na uszkodzenia sterowanego urządzeniu. Równie istotną
sprawą jest możliwość połączenia wielu urządzeń, tworząc rozproszony system sterowania. Wobec tego wymogiem w nowoczesnych urządzeniach przemysłowych
staje się rozwiązanie oparte na sieci przemysłowej.
ZAAWANSOWANE
TECHNOLOGIE
Sterowanie bezprzewodowe w pojazdach zautomatyzowanych
Spuścić psa ze smyczy
Tym, co sprzyja burzliwemu rozwojowi technik bezprzewodowych, jest między innymi
swoboda poruszania się urządzeń i elementów ruchomych. W porównaniu z łączami
bezprzewodowymi kable są ciężkie, sztywne, mają ograniczoną długość, tendencję
do plątania się, są łamliwe, a ponadto przy uszkodzeniu powodują dodatkowe
zagrożenie dla otoczenia i obsługi.
P
rzewaga łączy bezprzewodowych
nigdzie indziej nie objawia się pełniej, niż ma to miejsce w przypadku sterowania zautomatyzowanymi
pojazdami i robotami. Wystarczy wyobrazić
sobie niewielki, bezzałogowy pojazd szpiegujący poszukujący kryjówek terrorystów
Al-Kaidy w pakistańskich dolinach, który
ciągnie za sobą niemal kilometrowy ethernetowy kabel sieciowy. Dlatego współcześnie
każdy tego typu pojazd w dużym stopniu
korzysta z rozwiązań komunikacji bezprzewodowej. W przyszłości zależność ta będzie
jeszcze większa. W artykule opisujemy dwie
przykładowe instalacje tego typu.
Oczywiście z punktu widzenia automatyka komunikacja bezprzewodowa ma także
pewne wady. Wprawdzie doskonale sprawdza się w przesyłaniu informacji sterujących
pojazdami, jednak rzadko wykorzystywana
jest do sterowania nimi w pętli sprzężenia
zwrotnego, które umożliwia uzyskanie większej precyzji działania układu. Co jest przyczyną tego ograniczenia? Oto kilka istotnych
czynników:
l Najlepiej jest, aby pętla sprzężenia zwrotnego była zawsze jak najkrótsza. Tymczasem w przypadku komunikacji bezprzewodowej długość toru transmisji zmienia się.
Zwykle jest dość długi, co nie jest korzystne dla sterowania w pętli zamkniętej.
10
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
l
l
W przypadku pojazdów bezzałogowych
konieczne jest sterowanie w tzw. czasie
rzeczywistym. Na dużych odległościach
nie można pozwolić sobie nawet na najmniejsze, ponadnormatywne opóźnienia
sygnałów sterujących. Dlatego też w takich układach unika się stosowania pętli
sygnałów zwrotnych, które mogą opóźnić
reakcję układu i wysłanie odpowiednich
sygnałów sterujących do pojazdu.
Istotnym czynnikiem jest możliwość przerwania toru transmisyjnego. Transmisja
bezprzewodowa jest znacznie łatwiejsza
do zakłócenia, niż transmisja po linii kablowej. Ta kwestia ma mniejsze znaczenie
w przypadku sterowania układem na zasadzie wysyłania listy sygnałów sterujących, które w przypadku zakłóceń zawsze
mogą być odtworzone i retransmitowane. Jeżeli jednak zastosuje się sterowanie
w pętli zamkniętej, każdorazowe, nawet
krótkotrwałe zakłócenie transmisji sygnałów sterujących może mieć zgubne skutki
dla funkcjonowania całej aplikacji.
C.G. Masi
Artykuł pod redakcją
dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta
w Katedrze Automatyki Napędu
i Urządzeń Przemysłowych
Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie
ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE
Sterowanie pojazdem księżycowym w czasie „prawie” rzeczywistym
red J. Bourgeois i jego przyjaciele tworzący grupę
Team Frednet chcą udowodnić, że są w stanie wysłać
na Księżyc mały, bezzałogowy pojazd. Maszyna ma
poczynić proste obserwacje powierzchni ziemskiego satelity.
Grupa jest jednym z dziesięciu zespołów rywalizujących
z sobą o nagrodę Google Lunar X-Prize o wartości 30 milionów
USD. Zasady konkursu mówią wyraźnie: „aby wygrać nagrodę
Google Lunar X-Prize, zespół musi doprowadzić do udanego
lądowania na powierzchni Księżyca prywatnego statku, który
przemieści się tam przynajmniej na odległość 500 metrów.
Operacja musi być udokumentowana za pomocą nagrania
wideo, które będzie stanowić część pakietu Mooncast, który
zostanie wysłany na Ziemię.
Mooncast definiuje zestaw danych, które muszą być zebrane
i przesłane na Ziemię w pakiecie założonym z:
Konstrukcja statku ma przypominać znaną rosyjską zabawkę
– matrioszkę, w której wnętrzu będzie znajdował się pojazd.
Cały statek zostanie wyniesiony przez satelitę na orbitę
okołoziemską, skąd ostatecznie wystrzelony będzie w stronę
Księżyca. Moduł nośny „lunar bus” pozostanie na orbicie
okołoksiężycowej, ułatwiając komunikację z modułem
lądownika i pojazdem-łazikiem. Zadaniem łazika będzie:
poruszanie się po powierzchni Księżyca, rejestracja obrazów
F
panoramicznego zdjęcia wysokiej rozdzielczość, z widokiem
pełnej panoramy powierzchni (360o);
l zdjęcia samego pojazdu na powierzchni Księżyca;
l obrazu wideo rejestrowanego i przesyłanego w czasie
rzeczywistym, pokazującego przemieszczanie się pojazdu po
powierzchni Księżyca;
l obrazu jakości HD;
l transmisji pakietu danych identyfikacyjnych pojazdu
(zaaplikowanego mu na Ziemi), który ma stanowić treść
pierwszej wiadomości e-mail wysłanej po lądowaniu pojazdu.
Zespoły powinny dostarczyć jeden pakiet informacyjny
Mooncast, opisujący szczegóły lądowania ich pojazdu
na Księżycu i drugi pakiet, z graficznymi obrazami,
dokumentującymi jego krótką podróż po powierzchni Księżyca.
Zespół Frednet zrzesza przedstawicieli różnych dziedzin:
projektantów systemów, oprogramowania i urządzeń uznanych
na całym świecie dostawców systemów automatyki, inżynierów
oraz naukowców. Ich nadrzędnym celem jest opracowanie
programów i sprzętu, które pomogą w rozwiązaniu kluczowych
problemów związanych z eksploracją przestrzeni kosmicznej.
Jednym z podstawowych problemów, z którymi zetknięto
się zaraz po rozpoczęciu wspólnych prac, jest prawidłowe
sterowanie pojazdem po wylądowaniu na powierzchni Księżyca.
Okazuje się bowiem, że sygnał radiowy pokonuje średni
dystans pomiędzy Ziemią a Księżycem – wynoszący około
385 000 km – w 1,35 sekundy.
– W zespole powstała idea zaprojektowania małego pojazdu,
wyposażonego w system komunikacji i rejestracji obrazów
wideo, z możliwością samodzielnej orientacji w terenie,
przy założonej i dopuszczalnej tolerancji błędów sterowania
– wyjaśnia Dan Smith, jeden z członków zespołu.
Opisuje on, że cały ministatek kosmiczny ma składać się
z trzech głównych elementów: części nośnej zwanej „lunar
bus”, lądownika i pojazdu do poruszania się po powierzchni.
l
Ze względu na opóźnienie sygnału radiowego rzędu 2,7 sek.
sterowanie łazikiem księżycowym nie może odbywać się
w czasie rzeczywistym. Dlatego też zadania dla pojazdu
muszą być wcześniej załadowane do jego pamięci,
a ich realizacja odbywa się w oparciu o wymianę danych
pomiędzy łazikiem a modułem nośnym,
który ma pozostać na orbicie Księżyca.
Źródło: Control Engineering
i wysłanie ich – poprzez moduł nośny, który sformatuje je do
postaci pakietu Mooncast – do stacji naziemnej. Łazik będzie
realizował zapisane wcześniej w pamięci procedury, które
z Ziemi zostaną jedynie zainicjowane. Sterowanie pojazdem
„na bieżąco” nie jest możliwe, ze względu na wspomniane
wcześniej opóźnienie sygnału radiowego w drodze na Księżyc.
– W związku z tym ta właśnie funkcjonalność musi być
zrealizowana pomiędzy modułem nośnym a łazikiem – tłumaczy
Dan Smith. – Zadaniem tego ostatniego jest odpowiednie
ustawienie kamer i anten nadawczych oraz poruszanie się po
powierzchni. Moduł „lunar bus” pełni w tym układzie rolę swego
rodzaju serwera pośrednicząc ego, który zbiera dane z łazika
i wysyła je na Ziemię.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
11
ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE
Innowacyjne zasilanie i sterowanie automatycznymi wózkami transportowymi
merykańska firma Ipsen International, która podjęła
się modernizacji jednego z zakładów przemysłowych
obróbki cieplnej, stanęła przed problemem zasilania
automatycznych wózków do przenoszenia dużych i ciężkich
elementów (do i z pieców). Właściciel zakładów zdecydował się
na ich modernizację i automatyzację, aby zwiększyć płynność
i wydajność produkcji.
Pierwsza z koncepcji zasilania – zespoły baterii – cechowała
się skutkami ubocznymi ze względu na ciężar akumulatorów
oraz ich ograniczoną tolerancję na wpływ wysokich temperatur.
Po konsultacjach odrzucono także projekt podwieszenia
sprężystego kabla zasilającego wzdłuż ścieżki, którą porusza
się wózek. Uznano, że spowodowałoby to zbytnie ograniczenie
przestrzeni pracy wokół urządzenia. Z kolei styki ślizgowe
w tego typu środowisku pracy mogą ulegać częstym zwarciom
i przepięciom, a z czasem ulegając korozji.
Ostatecznie zdecydowano się na rozwiązanie
bezprzewodowe, w którym wykorzystano doświadczenia firmy
Ipsen oraz technologię bezprzewodowego przekazywania
energii, opracowaną przez SEW Eurodrive. Dzięki połączeniu
systemu Movitrans tej firmy i odpowiednich sterowników
napędowych skonstruowano układ przekazujący energię
elektryczną do układu zasilania wózka z kabli znajdujących się
pod podłogą. Sterowanie wózkiem zrealizowano opierając się na
bezprzewodowym Ethernecie. W efekcie powstał innowacyjny
system zasilania obiektów ruchomych. W porównaniu z
tradycyjnymi rozwiązaniami jest znacznie bardziej elastyczny,
przejrzysty, a co najważniejsze niezawodny i niewymagający
częstych, skomplikowanych procedur serwisowych.
A
System SEW Eurodrive, pierwotnie opracowany do zasilania
elementów taśmociągów i taśm produkcyjnych w zakładach
samochodowych, może być teraz z powodzeniem stosowany
nawet w wieloosiowych aplikacjach pakowania produktów,
magazynach, w logistyce towarów itp.
Obecnie Ipsen i SEW Eurodrive pracują nad stworzeniem
kompleksowego rozwiązania systemowego dla zakładów
obróbki cieplnej materiałów.
– Chodzi nam o zbudowanie kompletnej linii transportu
obiektów poddawanych obróbce w zakładzie, umożliwiającej
płynne przejście wszystkich etapów produkcji przy zachowaniu
maksymalnej niezawodności działania układów transportowych
– wyjaśnia Tim Adams z Ipsena.
W systemie Movitrans wykorzystano zjawisko indukcji
elektromagnetycznej, które powoduje indukowanie się prądu
w obwodach zasilających w każdym z wózków.
W ten sposób każdy działa w pełni niezależnie, poruszając się
wzdłuż wyznaczonych ścieżek. Dzięki decentralizacji systemu
sterowania możliwa jest zmiana prędkości każdego z wózków,
zależnie od aktualnych potrzeb i stanu procesu. Sterowanie
bazuje na zadawaniu wielkości zmiennych,
nie zaś na programowaniu algorytmów sterowania. Dzięki
temu cały system jest łatwiejszy do uruchomienia i bieżącej
obsługi. Zastosowana w nim architektura klient-serwer zapewnia
centralną bazę danych do przechowywania niezbędnych
informacji o: procesie, zmianach parametrów, wynikach działań
diagnostycznych itp.
– Implementacja całego systemu zasilania i sterowania
przyniosła w praktyce spore oszczędności – stwierdza
Tim Adams. – Dzięki jego
funkcjonalności można było
skupić się bardziej na samej
organizacji produkcji, transporcie
elementów, przygotowaniu
wsadów. Prowadzenie całego
procesu obróbki cieplnej wymaga
teraz nadzoru tylko jednej osoby,
która kontroluje przebieg kolejnych
procesów i ruch poszczególnych
wózków.
Bezprzewodowy system zasilania
i sterowania znacznie usprawnia
proces automatycznego
transportu obiektów i elementów,
czyniąc go bardziej przejrzystym
i wydajnym.
12
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
To możliwe i skuteczne
Tomasz Kochanowski,
menedżer produktów Satel w Astorze:
ączność bezprzewodowa
z wykorzystaniem fal radiowych
daje możliwości monitorowania
w czasie rzeczywistym obiektów
mobilnych, takich jak: systemy
wag przemysłowych, suwnic,
wózków transportowych czy maszyn
budowlanych. Przykładem tego
typu zastosowania radiomodemów są pojazdy sterowane
automatycznie (AGV), wykorzystywane do przewożenia
materiałów w różnych sektorach przemysłu. Do sterowania
nimi w halach przemysłowych i magazynach
wykorzystuje się systemy różnego typu. Jednak niezależnie
od systemu sterowania niezbędne jest przesyłanie danych
pomiędzy wózkiem AGV a komputerem centralnym.
Do tego celu wykorzystywane są między innymi
radiomodemy Satel. Ilość danych niezbędnych
do sterowania pracą zespołów wózków jest znacząca.
Dodatkowo, poza danymi związanymi z nawigacją
wózkami i konkretnym zadaniem przez nie wykonywanym,
komputer nadrzędny zbiera dane dotyczące statusu
poszczególnych wózków. Informacje te obejmują
między innymi: lokalizację wózka, rodzaj ładunku,
stopień naładowania akumulatora oraz wszelkie błędy
i zaburzenia pracy. Jeśli z jakiegokolwiek powodu łączność
ustanie na dłużej niż dwie sekundy, wózek zatrzymuje się.
Przykładem wykorzystania radiowej transmisji
bezprzewodowej są techniki pomiarów, wykorzystujące
systemy GPS pracujące w czasie rzeczywistym
(RTK – Real Time Kinematic). Pozwalają one obecnie
na szybsze, efektywniejsze i bardziej opłacalne
wykonywanie prac ziemnych. Na placach budowy,
szczególnie obiektów takich jak drogi i autostrady,
techniki pomiarów satelitarnych wykorzystywane są
do pomiarów wszelkiego typu, a przede wszystkim
do nawigacji spychaczy i równiarek. Do pomiarów
w czasie rzeczywistym potrzebne są minimum dwa
odbiorniki GPS. Pierwszy stanowi stację referencyjną
i umieszczony jest nad punktem bazowym o znanych
współrzędnych, drugi to odbiornik ruchomy zamontowany
na maszynie. Ze stacji referencyjnej wysyłana jest
nieprzerwanie za pomocą radiomodemu poprawka sygnału
do odbiornika ruchomego. Dzięki przesyłanej poprawce
dokładność określenia pozycji z wartości rzędu metrów
zwiększa się do centymetra. Dzięki tak wielkiej precyzji
system GPS RTK znalazł zastosowanie w układach kontroli
maszyn budowlanych, w pełni automatyzując ich pracę.
Ł
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Prawdziwie zintegrowane
systemy bezpieczeństwa
Zależnie od wymagań systemu, inżynierowie mogą rozmieszczać konieczny sprzęt
lokalnie na maszynie, czy też rozpraszać go po całym zakładzie
Zaostrzane przepisy dotyczące bezpieczeństwa oraz nowe technologie otwierają kuszące
możliwości w zakresie realizacji sieci bezpieczeństwa: możliwość włączenia urządzeń bezpieczeństwa do wspólnej sieci ze standardowymi urządzeniami sterującymi. Pracujący w Rockwell Automation dr Richard Piggin, brytyjski ekspert i osoba kontaktowa ODVA w komitecie
IEC SC65C/WG12, uczestniczący obecnie w pracach nad normą IEC 61784-3, Functional Safe
Communication, opisuje koncepcję w pełni zintegrowanej sieci bezpieczeństwa
Wydaje się, że jeszcze wczoraj rozprawialiśmy, że przejście od systemów oprzewodowanych do architektury sieciowej stanowi fundamentalną zmianę w bezpieczeństwie maszynowym. Jednak popularyzacja tego, co nazywamy sieciami bezpieczeństwa, postępowała tak
szybko, że łatwo już zapomnieliśmy, iż dopiero niedawno zmiany wprowadzone w przepisach
bezpieczeństwa maszynowego – szczególnie wprowadzenie normy IEC 61508 – stworzyły po
temu możliwości. Obecnie problem nie polega na implementacji sieci bezpieczeństwa, lecz
raczej na integracji tych nader ważnych mechanizmów z ogólną architekturą sieci.
Norma IEC 61508 zmieniła sposób oceny systemów bezpieczeństwa – stanowiła przejście
od koncepcji nakazowo-prawnej do koncepcji celowej. Pozwoliło to producentom na odejście
od systemów bezpieczeństwa oprzewodowanych na stałe i pozwoliła na wykorzystanie zalet
sterowników i sieci bezpieczeństwa. Trudno było uniknąć poczucia déjà vu, wspominając sytuację sprzed dwudziestu lat, kiedy to w standardowym środowisku sterowania maszynami
nastąpiło przejście od przekaźników do sterowników programowanych i od okablowania równoległego do sieci obiektowych.
Podobieństwo rozciąga się także na osiągnięte korzyści. Udało się radykalnie ograniczyć
czas instalacji, a zatem i jej koszty, wzrosła natomiast ogólna elastyczność systemów bezpieczeństwa, jeśli chodzi o wprowadzanie zmian. Większe możliwości diagnostyczne, łatwość
testowania i modułowość sprawiają, że sieć bezpieczeństwa jest łatwa w utrzymaniu i rzadziej
powoduje przestoje. Łatwiej jest też ogarnąć i wdrożyć systemy o dużej złożoności.
Sieci bezpieczeństwa przeszły bardzo szybką ewolucję. We wczesnych implementacjach,
sieć bezpieczeństwa była całkowicie odizolowana od sieci standardowej; nawet do dzisiaj
niektóre firmy taką strategię uważają się za jedyną gwarancję bezpieczeństwa funkcjonalnego. Jednak konieczność prowadzenia całkiem odrębnej sieci bezpieczeństwa wzdłuż sieci
niezwiązanej z bezpieczeństwem, ma pewne
istotne wady. W szczególności, instalacja i utrzymywanie dwóch niezależnych architektur sieciowych jest dalekie od ideału. Lepszą opcją jest realizacja sieci bezpieczeństwa jako rozszerzenia
sieci standardowej: urządzenia bezpieczeństwa
i standardowe urządzenia sterujące są podłączone do wspólnego kabla sieciowego.
Najnowsze osiągnięcia technologii pokazują,
że taka koncepcja pozwala na spełnienie wymagań najbardziej rygorystycznych norm bezpieczeństwa. W szczególności, sieci bezpieczeństwa mogą być teraz zaimplementowane jako
rozszerzenie otwartych standardów sieciowych,
takich jak DeviceNet i EtherNet/IP.
Jak to możliwe? Kluczowa rola przypada
protokołowi CIP (Common Industrial Protocol).
14
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Ma on otwartą warstwę aplikacyjną wspólną dla sieci DeviceNet i EtherNet/IP, a także dla
innych sieci CIP takich jak ControlNet. W roku 2005 opublikowano specyfikację CIP Safety, w której określono rozszerzenia bezpieczeństwa funkcjonalnego w sieciach CIP oraz
rozszerzono zakres aplikacji protokołu CIP o zintegrowaną komunikację bezpieczeństwa
spełniającą wymagania SIL 3 wg IEC 61508 i Kategorii 4 wg EN 954-1.
Pierwszej implementacji rozszerzenia CIP Safety dokonano w sieci DeviceNet, przenosząc wszystkie zalety tego standardu (prostota działania i świetna diagnostyka), do jakich
od dawna przyzwyczajeni byli użytkownicy sieci DeviceNet. W ten sposób powstał protokół
DeviceNet Safety, który działał jak zwykły DeviceNet i zapewniał rzeczywistą integrację ze
standardową siecią DeviceNet, pozwalając użytkownikom na podłączenie urządzeń związanych z bezpieczeństwem i urządzeń standardowych do tego samego kabla oraz komunikację zarówno ze sterownikiem bezpieczeństwa, jak i sterownikiem standardowym.
W ostatnim czasie ogłoszono powstanie implementacji protokołu CIP Safety w sieci EtherNet/IP, najczęściej używanej odmianie przemysłowego Ethernetu, dając prosty sposób na
zintegrowanie funkcji bezpieczeństwa z infrastrukturą ethernetową używaną przez standardowe urządzenia sterujące, lokalną siecią firmy, a nawet Internetem.
CIP Safety zapewnia bezpieczeństwo za pomocą szeregu zabezpieczeń certyfikowanych przez TÜV. Nienaruszalność transmisji danych jest gwarantowana dzięki wykrywaniu
błędów komunikacyjnych, a nienaruszalność aplikacji powoduje, że urządzenia wykonują
odpowiednie działania. W większości aplikacji wykrycie błędu powoduje przejście urządzenia w stan wyłączenia, zwykle zwany stanem bezpiecznym. W każdym urządzeniu
wbudowane są specjalne procedury ochronne odpowiedzialne za wykrywanie błędów
komunikacyjnych. Ich wykonywaniem zajmuje się wydzielona część urządzenia o podwyższonej niezawodności, zazwyczaj zawierająca układy redundantne z aprobatami instytucji
certyfikujących.
Chociaż głównym celem jest bezpieczeństwo, sieci DeviceNet Safety i EtherNet/IP Safety
mają także szereg zalet w kategoriach łatwości integracji, umożliwiając łatwe mostkowanie
i routing, typowe dla standardowych sieci CIP. Dzięki temu węzeł bezpieczeństwa w jednym
segmencie sieci DeviceNet Safety może bez przeszkód komunikować się z innym węzłem
bezpieczeństwa w osobnym segmencie, nawet jeśli oddziela je wiele warstw sieci CIP. Analogicznie, węzeł w jednym segmencie sieci EtherNet/IP Safety może bez przeszkód komunikować się z innymi węzłami w innych warstwach i segmentach sieci.
Implementacja CIP Safety w sieci EtherNet/IP nie zastępuje implementacji CIP Safety w sieciach DeviceNet. Oba te standardy mają odrębny zakres zastosowań. Decyzja
o wyborze między architekturą EtherNet/IP a DeviceNet w aplikacji bezpieczeństwa zależy zasadniczo od tych samych czynników, które decydują o doborze standardowych
sieci EtherNet/IP i DeviceNet: znaczenie mają tu takie czynniki, jak odległość, długość
pakietów, czas odpowiedzi, koszt urządzeń oraz możliwości ich zasilania. W sytuacji, gdy
w grę wchodzą duże odległości, większe pakiety lub wymóg większej przepustowości, CIP
Safety na bazie EtherNet/IP sprawdzi się lepiej niż DeviceNet. Jeśli przepustowość sieci
DeviceNet jest wystarczająca lub wymagane jest zasilanie przez sieć, standard DeviceNet
może wygrać z EtherNet/IP.
W obu przypadkach, na rynek trafia coraz większy zakres komponentów sieci bezpieczeństwa. W ofercie Rockwell Automation już jest kompletny zestaw produktów w standardzie DeviceNet Safety, takich jak moduły wejść/wyjść bezpieczeństwa, łączniki blokujące, kurtyny świetlne, napędy i sterowniki bezpieczeństwa. Obecnie firma systematycznie
wzbogaca asortyment podobnych produktów dla sieci EtherNet/IP Safety.
Z punktu widzenia producentów korzyści płynące z upowszechnienia w pełni zintegrowanych mechanizmów bezpieczeństwa są niebagatelne. Obniżone zostały koszty sprzętu,
ponieważ obsługuje on jednocześnie część systemu związaną z bezpieczeństwem i część
sterowania standardowego. Producentom udaje się także obniżyć koszty oprogramowania i wsparcia technicznego, ponieważ obecnie jedno oprogramowanie obsługuje system
w skali całego zakładu, a operatorzy nie muszą opanowywać obsługi różnych produktów
do różnych zastosowań. Korzyści obejmują także łatwość skalowania, ponieważ rozbudowa systemu zintegrowanego ogranicza się do dodawania nowych składników lub nowych
segmentów sieci, odpowiednio do potrzeb. Zależnie od wymagań systemu, inżynierowie
mogą rozmieszczać konieczny sprzęt lokalnie maszynie, czy też rozpraszać go po całym
zakładzie.
ZINTEGROWANIE STEROWANIA
BEZPIECZEŃSTWEM
MASZYNY I STEROWANIA
STANDARDOWEGO WŁAŚNIE
STAŁO SIĘ PROSTE…
Zintegrowany system sterowania pozwoli
osiągnąć wszystkie cele produkcji, oferując
wymaganą elastyczność. GuardLogix w pełni
zintegruje sterowanie bezpieczeństwem maszyny
ze sterowaniem standardowym, dając maksymalną
wydajność i bezkompromisowe bezpieczeństwo.
www.rockwellautomation.pl
Rockwell Automation Sp z o.o.
ul. Powązkowska 44c
01-797 Warszawa
Tel: +48-22 32 60 700
Fax: +48-22 32 60 710
GUARDLOGIX
INTEGRACJA BEZPIECZEŃSTWA
I WYDAJNOŚCI
Copyright © 2006 Rockwell Automation, Inc.
All Rights Reserved. AD EUSAFE02
TEMAT WIODĄCY
Układy sterowania obrabiarek CNC o otwartej architekturze
Programie,
otwórz się
Większość współcześnie wykorzystywanych systemów sterowania obrabiarkami CNC
jest całkowicie zamkniętych dla użytkownika. Tymczasem obecne trendy technologiczne
zmierzają w kierunku układów o otwartej architekturze. Jednym z przykładów
jest modułowy system sterowania ruchem silników liniowych, opracowywany przez
specjalistów z Politechniki Szczecińskiej.
Krzysztof Pietrusewicz
16
l
O
bsługujący maszyny CNC zwykle mogą ingerować w działanie
urządzenia jedynie z poziomu interfejsu użytkownika programu
obróbki skrawaniem. Modyfikacja funkcji
najczęściej wcale nie jest taka prosta. Nawet wówczas, gdy oprogramowanie oferuje
zaawansowane rozwiązania informatyczne:
wizualizację 3D, symulację procesu przed
obróbką, predefiniowane cykle obróbcze,
funkcje systemów CAD/CAM oraz kontrolę
kolizji narzędzia. Dobrze więc, że w ostatnich latach wiele uwagi poświęca się badaniom nad systemami sterowania o otwartej
architekturze. Zastosowanie takich systemów staje się coraz bardziej obiecujące
w przypadku automatyzacji procesów przemysłowych. Pozwala na integrację oprzyrządowania, stworzenie przyjaznego interfejsu
dla celów konfiguracji oraz poprawę komunikacji w procesach obróbczych. Zaletami
wykorzystania systemów sterowania o otwartej architekturze do budowy obrabiarek CNC z całą pewnością są: niższy koszt
komponentów elektronicznych oraz wyższa
wydajność komputerów sterujących.
Zanim przejdziemy do opisu konkretnych
propozycji, przyjrzymy się bliżej samemu
pojęciu „otwartości” systemu sterowania.
Warto przede wszystkim zastanowić się, co
powinno charakteryzować dany system ste-
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
rowania obrabiarką CNC, żeby można było
zaliczyć go do grupy układów o otwartej
architekturze. Wiele informacji na temat
tego typu układów można oczywiście znaleźć w Internecie. Do najbardziej znanych
należy architektura OSACA (Open System
Architecture for Controls within Automation
Systems), OMAC (Open Modular Architecture Controllers), NGC (Next Generation
Controller) oraz OSEC (Open System Environment for Controller). Chi Yonglin, autor
artykułu pt. „An evaluation space for open
architecture controllers” (International
Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2005), wskazuje na kilka podstawowych aspektów „otwartości” systemu
sterowania (zalecając przy tym skalę od 0
do 10 punktów):
l obszar zastosowań systemu sterowania
(0 – specjalistyczny sterownik do danej
aplikacji, 10 – uniwersalny sterownik do
wielu zastosowań przemysłowych);
l rozszerzalność i skalowalność (0 – tradycyjna zamknięta architektura, 10 – całkowicie otwarta architektura, której topologia może ulegać zmianie zależnie od
aplikacji).
Do innych aspektów wpływających na
poziom „otwartości” systemu sterowania zaliczyć można ponadto: modułowość
struktury, standardowość interfejsu, funk-
TEMAT WIODĄCY
„
Do innych aspektów wpływających na poziom
„otwartości” systemu sterowania zaliczyć można
ponadto: modułowość struktury, standardowość
interfejsu, funkcje i modyfikację wydajności
systemu, a także spełnienie wymogu działania
w czasie rzeczywistym oraz interakcji pomiędzy
komponentami systemu.
cje i modyfikację wydajności systemu,
a także spełnienie wymogu działania w czasie rzeczywistym oraz interakcji pomiędzy
komponentami systemu.
Obniżyć koszty
W Stanach Zjednoczonych, Europie i Azji
opracowano kilka rodzajów otwartych architektur. Wszystkie korzystają ze standardowych komputerów PC do realizacji funkcji sterujących.
OSACA (Open System Architecture for
Controls within Automation Systems) – dotyczy głównie obszaru oprogramowania.
Podejście to po raz pierwszy pojawiło
się w ramach projektu Esprit III Project
6379, jednego z największych jak na razie projektów wprowadzających standardy
w OAC (Open Architecture Control – sterowaniu w otwartej architekturze). Zalecenia
opracowane w ramach systemu OSACA
uwzględniały sposób połączeń sieciowych
oraz aplikacji w sieci. Zdefiniowano niezależne moduły sprzętowe o konstrukcji
modułowej, pozwalając tym samym w elastyczny sposób dodawać i usuwać sterowania numeryczne, sterowania robotami czy
sterowniki programowalne.
OMAC (Open Modular Architecture Controllers) – pierwotnie standard ten przeznaczony był jedynie dla aplikacji przemysłowych. Prace nad OMAC rozpoczęły się
w grudniu 1994 r. opublikowaniem przez
Chryslera, Forda i General Motors materiału zatytułowanego „Requirements of Open,
Modular Architecture Controllers for Applications in the Automotive Industry”
(„Zalecenia dla otwartych modułowych architektur układów sterowania dla aplikacji
w przemyśle motoryzacyjnym”).
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
17
TEMAT WIODĄCY
Nowa koncepcja inteligentnej obrabiarki CNC
Architektura OSEC (Open System Environment for Controller) wykorzystywana
jest w wielu obszarach przemysłu do sterowania oprzyrządowaniem w procesach
produkcyjnych. Za jej cel postawiono poprawienie jakości ich funkcjonowania oraz
uproszczenie obsługi.
Z kolei zalecenia opisane w związku z architekturą HOAM-CNC (Hierarchical Open
Architecture Multi-processor) skupiają się
głównie na sprzęcie (opracowaniu nowych
czujników i specjalnych modułów).
Każda z wyżej wymienionych architektur
układów sterowania uwzględnia współistnienie osprzętu różnych producentów
w ramach jednej aplikacji. Nadrzędnym celem każdej z nich jest ogólny niższy koszt
aplikacji przy zachowaniu wysokiej jakości
i wydajności całego układu.
Polska otwartość
Jako rodzimy przykład omawianych systemów może posłużyć OCEAN – Open modu18
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
lar Control system for linEAr motioN drive
– otwarty modułowy system sterowania
ruchem silników liniowych. Jest to projekt badawczy Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, prowadzony przez zespół
pracowników Politechniki Szczecińskiej.
Powstał w wyniku wieloletnich badań nad
problemami cząstkowymi z rozmaitych obszarów problematyki związanej z obrabiarkami CNC, na które składają się między
innymi:
l modelowanie konstrukcji obrabiarki,
l opracowanie i badania nad wieloma rodzajami algorytmów sterowania (w tym
odpornej regulacji o dwóch stopniach
swobody i rozmytej regulacji PID), sieciami neuronowymi, algorytmów regulacji predykcyjnej oraz hybrydowymi układami regulacji,
l modelowanie układu napędowego obrabiarki CNC.
Kierownik projektu, dr hab. inż. Stefan
Domek, prof. nadzw. Politechniki Szczecińskiej na co dzień jest pracownikiem In-
„
Zastosowanie systemów sterowania o otwartej
architekturze staje się coraz istotniejsze w przypadku
automatyzacji procesów przemysłowych. Pozwala
na: integrację oprzyrządowania, stworzenie
przyjaznego interfejsu dla celów konfiguracji
oraz poprawę komunikacji w procesach obróbczych.
W przypadku obrabiarek CNC można liczyć
na niższy koszt komponentów elektronicznych
oraz wyższą wydajność komputerów sterujących.
stytutu Automatyki Przemysłowej
Politechniki Szczecińskiej. W skład
interdyscyplinarnego zespółu Centrum Mechatroniki, prowadzącego
badania w ramach projektu wchodzą pracownicy Wydziału Elektrycznego oraz Inżynierii Mechanicznej
i Mechatroniki PS. Głównym celem
projektu jest opracowanie koncepcji
otwartego interfejsu systemu sterowania obrabiarką CNC, umożliwiającego wprowadzenie rozmaitych
funkcji diagnostycznych do pracy
frezarki sterowanej numerycznie.
Po przeprowadzeniu odpowiednich
testów funkcje te zostaną zaimplementowane w prototypie układu
sterowania. Pośród docelowych
funkcji systemu sterowania znaleźć
można:
l zaawansowane
algorytmy sterowania ruchem silników liniowych,
l różne metody interpolacji (w tym
oparte na NURBS),
l możliwość elastycznej modyfikacji interfejsu operatora (modułowy interfejs HMI),
l możliwość rozbudowy jądra systemu sterowania o opracowane
moduły funkcyjne,
l interfejs dla nowych możliwości
programowania obrabiarki CNC,
l interfejsy dla nowych podsystemów sterowania i wymiany danych z otoczeniem przemysłowym.
Kolejne, przyszłe etapy projektu,
przewidują opracowanie:
inteligentnych samodiagnozujących narzędzi,
l inteligentnego systemu mocowania przedmiotu obrabianego,
l pełnego modelu temperaturowego
konstrukcji obrabiarki (termostabilność obróbki zaczyna odgrywać
coraz większe znaczenie w sytuacji, gdy do realizacji funkcji ruchu
zastosowanie mają silniki liniowe
czy w przypadku obróbki HSM
– High Speed Machining),
l interfejsu dla systemu aktywnego
tłumienia drgań układu obrabiarka-przedmiot obrabiany (aktualnie na ukończeniu jest projekt,
w ramach którego opracowano
algorytmy sterowania układu aktywnego tłumienia drgań stolika
obrabiarki).
Projekt OCEAN zakończy się
w roku 2010. Do tego czasu planowane jest podjęcie badań nad kolejnymi komponentami prototypowego
otwartego systemu sterowania. Prace prowadzone są we współpracy
z firmą Bernecker&Rainer – jednego
z członków grupy OMAC. Aktualnie
Centrum Mechatroniki poszukuje
nowych partnerów we współpracy
nad projektami z obszaru mechatroniki.
l
ce
Dr inż. Krzysztof Pietrusewicz
jest adiunktem w Instytucie
Automatyki Przemysłowej
Politechniki Szczecińskiej.
TEMAT Z OKŁADKI
Jak i dlaczego przemysł staje
Oszczę
Zainteresowanie efektywnym
wykorzystaniem energii oraz działania
proekologiczne stają się w przemyśle
coraz bardziej powszechne.
Nic dziwnego, że dostawcy sprzętu
oraz oprogramowania dla automatyki
starają się, aby procesy produkcyjne
stały się możliwie w najmniejszym
stopniu uciążliwe dla środowiska
naturalnego.
P
onad trzydzieści lat temu obserwowaliśmy we wszystkich dziedzinach
życia znaczący rozwój. Niestety,
skutkowało to pojawieniem się wielu problemów. Należała do nich dewastacja
środowiska naturalnego, którego symptomami była „dziura ozonowa”, topniejące lodowce, ocieplenie klimatu, rosnące zanieczyszczenie i inne.
Zaniepokojenie tymi zjawiskami zaowocowało akcjami typu „sprzątanie świata”,
odzyskiwaniem surowców wtórnych poprzez
segregację odpadów i recykling lub opracowaniem systemów gospodarowania energią.
W następnych latach zainteresowanie tą
problematyką zaczęło się powoli zmniejszać.
Obecnie wszystkie te sprawy powracają
z jeszcze większą mocą. Chociaż brakuje jeszcze powszechnej zgody, to Ameryka, Europa
i inne regiony świata zwracają się ku ekologii. Rozwój techniki ujawnił potrzebę, ale
też umożliwił stałe obserwacje wpływu działań gospodarczych na środowisko naturalne.
Wynikiem tego jest między innymi krytyczna
ocena metod pozyskiwania oraz wykorzystania energii.
20
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Coraz wyraźniej dostrzegana jest konieczność modernizacji układów sterowania
i regulacji procesów technologicznych pod
kątem uzyskania wyższej efektywności w gospodarowaniu energią. Zarówno przy realizacji procesów produkcyjnych, jak też podczas
użytkowania wyrobów przemysłowych zużywających energię. W 2008 roku obserwujemy nasilanie się zjawisk, które wymuszają na
producentach opracowywanie coraz to bardziej efektywnych procesów produkcyjnych,
wytwarzanie energooszczędnych wyrobów
oraz wdrażanie metod postępowania bardziej
przyjaznych środowisku. Do wspomnianych
zjawisk należy presja nabywców, wzrastające globalne zapotrzebowanie na ograniczone
zasoby naturalne, a także ogólny wzrost ekologicznej wiedzy.
Dlaczego eko i dlaczego teraz?
Odpowiedź na to pytanie próbuje dać John
White, kierownik rozwiązań środowiskowych
i gospodarowania energią w Eaton. Sądzi on,
że mamy obecnie do czynienia z korzystnym
zbiegiem okoliczności. Z jednej strony panuje ogólne zaniepokojenie zmianami klima-
TEMAT Z OKŁADKI
się proekologiczny?
dzaj zielone
tycznymi, a z drugiej rosną ceny energii. To
idealna atmosfera dla inwestycji w działania
proekologiczne. Większość producentów zgadza się z tą opinią.
– Ci, którzy jako pierwsi zwracają się
w stronę takich inicjatyw, stają się w ocenie
społecznej bardziej odpowiedzialni i znajdą
się w korzystniejszej sytuacji niż ich konkurenci – twierdzi Rod Ellsworth, specjalista
rozwiązań biznesowych w firmie Infor. – Wyroby pionierów będą lepiej przyjmowane
przez konsumentów, co wpłynie na zwiększenie sprzedaży.
Dzisiejsze proekologiczne działania stają
się coraz skuteczniejsze. Świadomość konieczności oszczędzania energii i ochrony
środowiska jest teraz daleko większa. Brandon Henning, specjalista przemysłu spożywczego w organizacji Fanuc Intelligent
Platform (grupa General Electric) cytuje
trzy najważniejsze przyczyny, dla których
ruchy proekologiczne miałyby zyskiwać na
znaczeniu. Po pierwsze, główni detaliczni
odbiorcy będą żądać od producentów nie
tylko zapewnień o proekologicznym sposobie wytwarzania, lecz też udokumentowania
tego faktu. W tej sytuacji producenci ubiegający się o stałe dostawy dla wielkich handlowych sieci sprzedaży detalicznej, będą
zmuszeni do zrealizowania ich żądań, aby
nie wypaść z rynku. Wciąż będzie też rosła
presja na to, aby producenci z roku na rok
wykazali się zmniejszaniem zużycia energii,
wody czy innych naturalnych zasobów. Po
drugie, zdolność wytrwania i efektywne gospodarowanie energią poztywnie wpłyną na
koszty prowadzenia działalności. Producenci zaczną więc sami z siebie preferować ten
styl prowadzenia procesu produkcyjnego.
Hennings zwraca też uwagę na kurczenie się
naturalnych zasobów.
– Szczególnie w przemyśle spożywczym
na dostępność surowców silnie oddziaływują niekorzystne zmiany klimatyczne i coraz
częściej występujące ekstremalne zjawiska
pogodowe – mówi przedstawiciel Fanuca.
Jego zdaniem przedsiębiorcy uważnie obserwują zmiany zachodzące w środowisku
naturalnym i starannie oceniają swoje możliwości nabywania surowców potrzebnych do
produkcji.
Wdrażanie ekologicznej produkcji
Inicjatywy proekologiczne i przetrwanie na
rynku w obecnych warunkach to kwestie,
którymi zajmuje się wielu największych producentów. Jeżeli twój zakład nie idzie ich śladem, najwyższy czas, aby to zmienić. Większość producentów dokonuje reorientacji
w stronę proekologicznych działań w dwojaki sposób. Z jednej strony stopniują zadania poprzez ocenę wartości tych parametrów
wyrobów, które korzystnie (lub niekorzystnie) oddziaływują na środowisko. Z drugiej
strony wychodzą naprzeciw oczekiwaniom
nabywców swoich produktów. Wielu wytwórców uruchomiło określone inicjatywy
i programy proekologiczne. Integralną częścią tych inicjatyw jest monitorowanie i raportowanie przebiegu prawie każdego działania.
W ramce pt. „Promocja proekologicznych
zachowań” na str. 27 przytaczamy kilka programów uzyskanych od producentów sprzętu
automatyki.
Wśród nich jest jeden szczególnie interesujący, wprowadzony przez Freescale Semiconductor. Program obejmuje kroki zmierzające
do oszczędzania surowców w procesie produkcyjnym. Obejmuje także różnego rodzaju
pomiary i analizy dotyczące wpływu określonych urządzeń na proces technologiczny,
w którym funkcjonują.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
21
TEMAT Z OKŁADKI
„
Coraz wyraźniej dostrzegana jest konieczność
modernizacji układów sterowania i regulacji
procesów technologicznych pod kątem uzyskania
wyższej efektywności w gospodarowaniu energią.
Zarówno przy realizacji procesów produkcyjnych,
jak też podczas użytkowania wyrobów
przemysłowych zużywających energię.
– W 2001 roku wyróżniliśmy pięć wskaźników, określając docelowe zmniejszenie ich
zużycia – mówi Paul Ballentine, specjalista
strategii łączności bezprzewodowej Freescale.
– Były to: powstawanie odpadów nieszkodliwych, powstawanie odpadów toksycznych,
emisja gazów cieplarnianych, zapotrzebowanie na energię oraz zużycie wody. Wszyscy
kierownicy zakładów rozmieszczonych na
całym świecie byli odpowiedzialni za doko-
nywanie pomiarów, śledzenie wartości tych
wskaźników i przekazywanie stosownych raportów do centrali firmy.
Poza zmniejszaniem ilości energii zużywanej do wytwarzania wyrobów dodatkowo
przedsiębiorstwo obniżało ilość energii zużywanej przez same wyroby podczas działania.
– Skoncentrowaliśmy się na wytwarzaniu
regulatorów internetowych, które są energetycznie efektywniejsze i same pobierają
mniej energii, co z kolei daje korzyść nabywcy – tłumaczy Ballentine. – Każde elektryczne wyposażenie wytwarza wiele ciepła odprowadzanego do pomieszczenia, w którym
znajduje się. Dlatego energia elektryczna jest
potrzebna nie tylko do zapewnienia działania układów scalonych, ale też do chłodzenia tego pomieszczenia. Jeśli zmniejszymy
zapotrzebowanie sprzętu na energię, tym
samym obniżymy zapotrzebowanie energii
Automatyka w ochronie środowiska
edyną odpowiedzią na podnoszenie
cen paliw ropopochodnych jest rozwój
produkcji paliw alternatywnych. Należą
do nich wyroby z tłuszczów pochodzenia
roślinnego i zwierzęcego. Przykładem firmy,
która braki w zaopatrzeniu pomogła uzupełnić
biologicznymi surowcami energetycznymi
jest Memphis Biofuels. Przedsiębiorstwo bez
kłopotów przetrwało okres dużego wahania
cen paliw. W dużej mierze było to możliwe
dzięki stosowaniu zaawansowanych metod
automatyki. Gdy w lipcu 2006 roku ceny
ropy skoczyły w górę, przedsiębiorstwo
odnotowało wysoki wzrost kosztów działania.
Do uruchomienia produkcji biopaliw brakowało
sześciu miesięcy. Zadanie utrudnił wzrost cen
oleju sojowego, jednakże Memphis Biofuels
zrealizował swoje zamierzenie. Firma dokonała
przy tym poważnej zmiany w procesie
produkcyjnym, umożliwiając wykorzystanie
do wytwarzania oleju napędowego również
tłuszczów zwierzęcych. Kluczową rolę odegrał
zainstalowany w zakładzie układ automatyki
Siemensa.
– Proces produkcyjny ma charakter ciągły,
wszystkie operacje przetwórcze przebiegają
J
22
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
w zamkniętych zbiornikach – mówi Ken
Arnold, dyrektor firmy z Memphis. – Cały
proces jest prowadzony i nadzorowany przez
układ automatyki z komputerem używającym
oprogramowania PCS-7. W pomieszczeniu
sterowni mamy możliwość obserwowania
całego przebiegu procesu. Dzięki temu
inżynierowie mogą swobodnie wprowadzać
korekty.
Ken Arnold podkreśla, że bez klarownej
wizualizacji i prostoty układu automatyzacji
firma nie byłaby w stanie osiągnąć
końcowego sukcesu. Początkowo działanie
systemu automatyki i przebieg procesu były
wizualizowane na jednym monitorze. Szybko
jednak zorientowano się, że to za mało w
stosunku do ilości obwodów regulacji w
całym układzie automatyki. Z tego względu
zwiększono liczbę monitorów. Najpierw do
czterech, potem pięciu, a ostatecznie do ośmiu.
Dopiero wtedy można było jednocześnie
obserwować przebieg całego procesu. Dla
zapewnienia równoczesnej pracy wszystkich
monitorów zastosowano system integracyjny
CCA Wesco.
na chłodzenie. Jednym działaniem osiągamy podwójną
oszczędność.
Z kolei proekologiczne wysiłki Siemens Energy &
Automation polegają na zastosowaniu automatyki
do podniesienia całkowitej efektywności przemysłu.
Zwłaszcza w segmencie paliw alternatywnych. Biopaliw używa się w przedsiębiorstwie od długiego czasu
na wielu instalacjach wyposażonych w systemy automatyki pomagające w podnoszeniu jakości produktu
i bezpieczeństwa pracy.
– Chcieliśmy stać się lepszymi nadzorcami, niż byliśmy w przeszłości – mówi Don Mack, specjalista
kierujący inicjatywą stosowania biopaliw. – Rachunek
za energię wykazał ostatnio wzrost, zlecono nam więc
produkcję etanolu oraz biododatku do oleju napędowego. Od pojazdów wymaga się bowiem teraz nie tylko
oszczędniejszego zużywania paliwa, ale także zmniejszenia emisji szkodliwych składników spalin. Stosowanie paliw alternatywnych korzystnie oddziaływuje
na środowisko naturalne. Pochodzące z nich spaliny
zawierają mniej szkodliwych składników.
Kwestia odpowiedzialności
Program proekologicznych działań wdrożony około
dwa lata temu w firmie Opto 22, skoncentrował się
na kształtowaniu i utrwalaniu określonej świadomości
pracowników oraz na współdziałaniu z klientami. Według wiceprezesa Bensona Houglanda pierwsze działania dotyczyły recyklingu i przeprowadzenia w procesach produkcyjnych pewnych zmian, które podnoszą
efektywność. Wysiłek przedsiębiorstwa skierowany był
na poszukiwanie możliwości podniesienia poziomu stosowanej techniki.
– Połączyliśmy posiadane systemy używając naszego
własnego rozwiązania nazwanego SNAP PAC – tłumaczy Hougland. – W ten sposób uzyskaliśmy gotowy, całościowy system wizualizacji i automatyzacji.
Według Johna Nesi, specjalisty ds. rozwoju rynku Rockwell Automation proekologiczne działania
w przemyśle i gospodarce dotyczą obszerniejszego,
społecznie odpowiedzialnego podejścia. Obejmują bowiem: sprawy zmian klimatycznych, bezpieczeństwa,
efektywnego gospodarowania energią oraz ochrony
środowiska naturalnego. W jego opinii jedynie długofalowe rozwiązania pozwolą na opanowanie wzrostu
zużycia energii i surowców, zrekompensowanie utraty
wydajności pracowników, odzyskania kosztów odpowiedzialności za wyroby, a także na wynagrodzenie
personelu.
Ten sposób prowadzenia przedsiębiorstwa wymaga
też odpowiedniej techniki informatycznej oraz automatyzacji. Na przykład zakład powinien być wyposażony
w sprzęt monitorujący stan spalin, co umożliwi okre-
TEMAT Z OKŁADKI
ślenie, czy proces spalania paliwa jest prawidłowy (spalanie zupełne), czy też nieefektywny (dużo dymu). Tego typu zagadnienia
wymagają zastosowania techniki regulacji
z przewidującym modelem oraz narzędzi programowych dla algorytmu zaawansowanej
regulacji.
Po co to wszystko?
„
Pragnienie, aby zasłużyć na miano proekologicznego zakładu, daje początek zmodyfikowanym i nowym wyrobom. Jak podkreśla
John White z Eatona, jego firma produkuje
zasilacze awaryjne (UPS) do użytku w dużych centrach danych, które teraz zużywają mniej energii od tradycyjnych zasilaczy.
Oszczędność energii sięga 80% ilości zuży-
Główni detaliczni odbiorcy będą żądać od
producentów nie tylko zapewnień o proekologicznym
sposobie wytwarzania, lecz też udokumentowania
tego faktu.
wanej przed kilkoma laty. Innym przykładem
jest rozdzielnica średnionapięciowa Eatona,
w której nie używa się fluorku siarki VI (SF6).
Ten groźny gaz cieplarniany ma 24 tysiące
razy większy wpływ na zanieczyszczenie środowiska niż tlenek węgla IV (CO2). Z kolei
proekologiczna strategia wdrażana w Schneider Electric skierowała uwagę szefostwa na
zastosowanie bardziej zintegrowanych rozwiązań, w celu optymalizacji nakładów.
– Infrastruktura zakładu oraz jego techniczne uzbrojenie były traktowane jako niezależne od siebie sfery – mówi Cassie Quaintance,
kierownik rynku energetycznego. – Teraz stanowią jedną całość, która ma na celu efektywne wykorzystanie zużywanej energii.
Poprzez scalenie trzech systemów, które
przez ostatnie lata traktowano jako odrębne
(gospodarowanie energią, sterowanie produkcją i zarządzanie zasobami) oraz dzięki
wymianie informacji i danych pomiędzy nimi
stworzono jedną strukturę informatyczną
zmierzającą do jednego celu – efektywnego
wykorzystana energii. Poza tym do tak zintegrowanego systemu wprowadzono nowe
rozwiązania. W ten sposób uzyskano poprawę sprawności zakładu – przekonuje Cassie
Quaintance.
24
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Kolejnym przykładem są działania Honeywella. Ponad połowa nowych rozwiązań
ma tam na celu obniżanie kosztów produkcji i zmniejszanie zużycia energii. Jednym
z ostatnio wykonanych zadań było wprowadzenie zaawansowanych technik regulacji do
systemu automatyki z rozproszoną inteligencją w zakładach papierniczych. Osiągnięty
rezultat to obniżenie zużycia energii o 2%,
co dało fabryce roczne oszczędności rzędu 1
mln USD.
Poparcie całego świata
Wiele wskazuje na to, że proekologiczne
trendy w gospodarce zaczynają mieć zasięg globalny. Właściwie nie ma już państw,
których te sprawy nie interesują. J. White z Eatona ujawnia, że otrzymuje pytania
od firm ze Środkowego Wschodu na temat
„ekologicznych budynków”. Rozwijające się
miasta, takie jak Dubai i Abu Dhabi, coraz
bardziej angażują się w tego typu działania.
Oczywiście prawdą jest, że zainteresowanie
problematyką ekonomicznego wykorzystania
energii oraz ograniczenie emisji gazów cieplarnianych zmienia się zależnie od regionu
świata. Niedawno chiński rząd stwierdził, że
do 2020 roku zamierza czterokrotnie zwiększyć produkcję przemysłową przy jedynie
dwukrotnym zwiększeniu zużycia energii.
Według rozmówców Control Engineering to
poważne wyzwanie.
– Zużycie energii w Chinach w ostatnim
okresie rosło szybciej niż produkcja – zwraca
uwagę B. Sheehan, specjalista ds. marketingu Honeywell Process Solutions. – Tymczasem Chiny od 2004 roku próbują na wiele
sposobów oszczędzać energię. Wysiłki dotyczą: kotłów opalanych węglem, zadań kogeneracji, alternatywnych paliw do pojazdów
i silników czy też efektywniejszej techniki
oświetleniowej.
Budowanie zielonej przyszłości
Schneider Electric każdego roku przedstawia
Komisji Europejskiej sprawozdanie dotyczące
zagadnień proekologicznych. Rezultatem jest
możliwość dokonania porównań całkowitego
zużycia energii oraz wody we wszystkich zakładach. Według opinii J. Nesiego z Rockwella wielu producentów poszukuje standardów
lub porównań, do których mogliby się odnieść w swoich działaniach.
TEMAT Z OKŁADKI
– Na razie brak jeszcze uregulowań prawnych dotyczących analizy procesu produkcji
– mówi Nesi. – Niemniej producenci spodziewają się, że legislatorzy opracują niezbędne
normy.
Do czasu, gdy inne rodzaje paliw nie
przyniosą istotnych korzyści, przemysł będzie wykorzystywał głównie węgiel i ropę.
Świadomi i odpowiedzialni wytwórcy będą
starać się je oszczędzać na tyle skutecznie,
aby przynajmniej utrzymać emisję gazów
cieplarnianych na stałym poziomie. Tak
uważa R. Ellsworth z Inforu. W jego opinii
należy kontynuować wysiłki w rozwoju takich kierunków badań, jak: pozyskiwanie
biogazu w gospodarstwach rolnych, energia
wiatrowa oraz nuklearna. Przedsiębiorstwa
są zgodne co do tego, że ekologia to nie jedynie uleganie modzie lub kwestia zbiorowej
odpowiedzialności. To także zyskowne działanie gospodarcze.
Jeanine Katzel
Artykuł pod redakcją Józefa Czarnula,
specjalisty automatyka z wieloletnim
doświadczeniem w projektowaniu
i uruchamianiu układów automatyki
Promocja proekologicznych zachowań
iektórzy dostawcy systemów sterowania
i automatyzacji opracowali programy zachęcające
klientów do działań proekologicznych. Metody
wytwarzania powinny być ulepszone w taki sposób, aby stały
się bardziej przyjazne dla otoczenia.
N
Freescale Semiconductor: konkurs projektów
Freescale Semiconductor rzuciło swoiste wyzwanie pod
adresem projektantów. Ogłosiło konkurs na najlepsze,
proekologicznie zorientowane projekty. Do konkursu może
zgłosić się każda organizacja na świecie stosująca wyroby
freescale. W pierwszym etapie wybierani są zwycięzcy
regionalni. Następnie spośród nich zostaje wybrany lider
światowy. Pula nagród wynosi 61 tysięcy USD. Podstawowym
kryterium oceny projektów są korzyści dla środowiska.
Może to być bardziej efektywna odmiana istniejącego już
rozwiązania lub nowa metoda oszczędnego wykorzystania
zasobów naturalnych. Freescele Semiconductors jest także
sponsorem konkursu „Challenge X” dla specjalistów
z dziedziny motoryzacji. Liczą się najbardziej ekonomiczne
rozwiązania w zużyciu paliw oraz ograniczanie emisji
szkodliwych spalin.
Eaton: rozwiązanie wizyjne
Program wewnętrzny firmy dotyczy ograniczenia do 2012
roku emisji gazów cieplarnianych o 18%. Zadanie zakłada
współpracę z CABA (Continental Automated Buildings
Association) oraz uniwersytetem Carnegie – Mellon
w opracowaniu dokumentacji modernizacji zakładu
produkcyjnego, czyniąc go bardziej ekologicznym. Szefowie
Eatona mają nadzieję, że podjęte starania doprowadzą do
takich proekologicznych przekształceń w zakładzie, które
pozwolą na wypełnienie kryteriów wymaganych do zdobycia
wyróżnienia LEED przyznawanego przez organizację „U.S.
Green Building Council”.
Opto 22: program „Zielony grant”
Opto 22 pod nazwą „Green Grant Program” ustanowiła
stypendium dla najbardziej skutecznego, proekologicznego
zastosowania swojego wyrobu (swobodnie
programowalnego sterownika). Każda propozycja jest
oceniana indywidualnie.
Schneider Electric: „Energy Action Plan” (EAP)
Przedsięwzięcie EAP w Schneider Electric zainicjowano trzy
lata temu. Ma ono na celu generalny przegląd wszystkich
procesów produkcyjnych stosowanych w zakładach
producenta oraz wywtarzanych urządzeń pod kątem
zmniejszenia zużycia energii. W efekcie w ciągu ostatnich
trzech lat uzyskano zmniejszenie zapotrzebowania na energię
o 12% (co dało oszczędności rzędu 3,7 mln USD). Plan
pozwala również na zmniejszenie zużycia energii u klientów
stosujących energooszczędne wyroby Schneidera.
General Electric: Ecomagination
Program Ecomagination realizowany w GE jest
ukierunkowany na zmiany w mentalności personelu. Celem
jest wytworzenie w pracownikach poczucia zbiorowej
odpowiedzialności za kształtowanie i ochronę środowiska
naturalnego. Program kładzie nacisk na zaangażowanie
w produkcję i realizację usług, które będą jednocześnie
ekonomicznie korzystne dla wytwórców i znacząco przyjazne
dla środowiska naturalnego.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
25
FOCUS
NAPĘDY
Trendy w segmencie napędów: co było, co będzie?
Wespół w zespół
Łatwiejsza konfiguracja i uruchamianie, większy nacisk na funkcje bezpieczeństwa
oraz postępująca integracja ze sterownikami PLC to trendy, które będą wyznaczały
przyszłość segmentu napędów w najbliższej przyszłości. Inżynierów powinien cieszyć
spodziewany spadek cen.
Łukasz Urbański
Z
najnowszych danych Control Engineering Polska wynika, że zdecydowanie największą popularnością
cieszą się silniki asynchroniczne.
Z pewnością dla nikogo nie stanowi to zaskoczenia. Silniki synchroniczne zajmują
drugie miejsce, natomiast silniki krokowe
znalazły się zaraz za nimi na miejscu trzecim, poprawiając wynik uzyskany w naszym
badaniu z lipca 2007 roku aż o 50%. Tak
dużą popularność silniki krokowe zawdzięczają niskiej cenie, łatwemu sterowaniu
i dużej dostępności. Zarówno silniki krokowe, zwane popularnie „krokowcami”, jak
też ich sterowniki dostępne są zazwyczaj
„od ręki”. I to nie tylko u profesjonalnych
dostawców, ale także w małych sklepach internetowych czy na serwisach aukcyjnych.
Jak pokazują wyniki naszej ankiety, najważniejsze kryteria, jakimi kierują się użytkownicy, to ceny napędów oraz ich niezawodność. I to właśnie silniki krokowe mają
trwałą konstrukcję przy niewielkiej cenie.
Sterowanie „krokowcami” nie nastręcza
problemów i jednocześnie rozwiązuje podstawowy problem napędów elektrycznych,
czyli ustalanie pozycji. Te cechy predestynują krokowce do tego, żeby były źródłem napędu do prostych aplikacji – małych stacji
obróbkowych, ploterów itp. Nic dziwnego,
że są obiektem zainteresowania wszystkich
młodych konstruktorów budujących własne
urządzenia.
Druga pozycja silników synchronicznych
nie zmieniła się od zeszłego roku i wydaje
się być niezagrożona. Urządzenia te są najlepszym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie
istnieje potrzeba uzyskania dużej dynamiki.
Są dopracowane konstrukcyjnie i mają lekkie wirniki, czego efektem jest niska bezwładność. Nie mają jednak tak wysokich
mocy, jak silniki asynchroniczne i są od nich
droższe. Odmienne technologie wykonania
obu typów urządzeń powodują, że mogą zna-
Intuicyjny software
Bogusław Krasuski, Marketing Manager, Omron Electronics:
W przypadku falowników możemy spodziewać się znacznego
uproszczenia obsługi i ustawiania napędów. Będzie to możliwe
między innymi: dzięki intuicyjnemu oprogramowaniu, rozbudowanym
funkcjom autotuningu, automatycznemu korygowaniu parametrów czy
też gotowym szablonom ustawień dla typowych aplikacji. Z kolei w
segmencie serwo będziemy obserwować rozwój produktów sterowania
oraz kontroli ruchu i pozycji (Motion Control). Ułatwi to integrację dużej
liczby napędów w jednej aplikacji. W obu grupach sprzętowych coraz
większy nacisk będzie kładziony na komunikację pomiędzy napędami
oraz innymi urządzeniami sterującymi, w celu szybkiej wymiany danych.
26
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
FOCUS: NAPĘDY
leźć zastosowanie w bardzo różnych aplikacjach wymagających ustalonych parametrów
silnika.
Bezpieczeństwo
przede wszystkim
Według danych Control Engineering Polska
z ubiegłego roku silniki są szczególnie chętnie stosowane do zadań związanych z wentylacją i szeroko rozumianym transportem. To
zastosowania, w których idealnie sprawdzają
się zestawy silnik + falownik. Umożliwiają
precyzyjną kontrolę momentu obrotowego
i zmian prędkości. Serwonapędy wykorzystywane są do ciągłej kontroli ruchu i do
dokładnego pozycjonowania. Nietrudno zaobserwować, że to właśnie w tych urządzeniach zachodzą największe zmiany. Parametry samych silników nie różnią się w zasadzie
od tych sprzed roku czy dwóch lat. Z wyjątkiem większej sprawności i nieco mniejszymi
stałymi czasowymi. Zmieniają się natomiast
jednostki sterujące tymi silnikami.
Większość producentów wyposaża serwonapędy w zaawansowane algorytmy bezpieczeństwa. Oczywiście metody zatrzymywania
silników i mechanizmy wykrywania uszkodzeń są różne. Przykładowo, producenci oferują serwonapędy pracujące w standardzie
ProfiSAFE (w urządzeniach Bosch Rexroth),
który jest odmianą znanego PROFIBUS-a czy
Ethernet POWERLINK (w napędach B&R).
Niezależnie od typu protokołu sieciowego
najważniejszą jego cechą jest determinizm.
Tylko sieci gwarantujące bezbłędne przesłanie danych w określonym czasie mogą znaleźć zastosowanie w tworzeniu bezpiecznych
sieci. Sygnały przesyłane przez sieć są odpowiednio interpretowane przez sterownik. Na
tej podstawie wypracowywany jest sygnał
sterujący silnikiem. W niektórych rozwiązaniach to sterownik serwonapędu decyduje
o dalszych działaniach. W innych jest to bezpieczny PLC, pracujący w sieci i nadzorujący
wszystkie mechanizmy bezpieczeństwa, nie
tylko te związane z napędami.
Coraz bezpieczniej
Piotr Huryń, Regional Manager Szczecin, B&R Automatyka Przemysłowa:
Zagadnieniem zyskującym coraz większe
zainteresowanie są kwestie związane z
bezpieczeństwem. Możliwość swobodnego
programowania funkcji bezpieczeństwa
zarówno napędów, jak i sterowania, gwarantuje
bezpieczeństwo operatorów, a także
inteligentne zachowanie maszyny lub części
maszyny w sytuacjach awaryjnych. Przykładem
To nie takie proste
może być zastosowanie podwójnych kurtyn
Początkowo silniki elektryczne stosowano
jedynie do prostych systemów, które nie wymagały regulacji prędkości obrotowej, jak na
przykład wentylatory. Punkt pracy wyznaczony na podstawie krzywych charaktery-
świetlnych, gdzie pierwsza kurtyna powoduje
zwolnienie maszyny, natomiast druga całkowite
jej zatrzymanie. Niektórzy producenci systemów automatyki oferują pełną
unifikację sterownika bezpieczeństwa z całym systemem automatyki.
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
27
FOCUS: NAPĘDY
stycznych, takich jak u(f), pozwalał określić
warunki pracy i przydatność silnika do danego zastosowania. Takie metody pozwalają
dobrać i odpowiednio sterować silnikiem jedynie w prostych konstrukcjach. Dzisiejsze
wymagania stawiane napędom elektrycznym
znacznie zwiększyły się. Oczywiście silniki
elektryczne wciąż wykorzystywane są do budowy prostych systemów sterowania. Jednak
coraz częściej napędy elektryczne kojarzy się
z wyspecjalizowanymi jednostkami sterującymi ruchem, przeznaczonymi do skomplikowanych zadań.
Współcześnie użytkownik nie jest już ograniczony do dwóch czynności awaryjnych,
a więc zatrzymania napędu i wolnego wybie-
gu. Nowoczesne serwonapędy oferują znacznie więcej – monitorowane spowalnianie
napędu, bezpieczną zmianę kierunku ruchu,
a także kontrolowaną i (w razie potrzeby) na
bieżąco ograniczaną pozycję napędu. Co więcej, niektóre sterowniki silników nie rozsynchronizowują osi po zatrzymaniu awaryjnym.
Dzięki temu po usunięciu przyczyny awarii
można szybko wrócić do normalnej pracy.
Ponad 10% naszych respondentów uważa,
że dostęp do zaawansowanych mechanizmów
bezpieczeństwa to jeden z najważniejszych
czynników przy wyborze napędu. Tym bardziej dziwi, że żaden z dostawców biorących
udział w ankiecie nie wskazał na istotność tej
cechy. Najprawdopodobniej wynika to z faktu, że dostawcy są sprzedawcami innej grupy
napędów – o znacznie większych mocach.
Układy elektroniczne, które odpowiadają
za realizację funkcji bezpieczeństwa, często
są zdublowane. Ma to zagwarantować poprawne działanie nawet w przypadku fizycznego uszkodzenia sterownika silnika. Mimo
tego producenci podkreślają, że elektroniczny
stop awaryjny nie może być wykorzystywany
do zastępowania stopu awaryjnego w postaci
odcięcia zasilania. Cieszy zatem fakt, że duża
popularność mechanizmów stopu awaryjnego idzie w parze z popularnością tradycyjnego systemu bezpieczeństwa.
Synchronizacja osi
Sterowniki silników mają coraz większą liczbę slotów pozwalającą uzupełniać zasoby
sprzętowe o dodatkowe enkodery czy karty
komunikacyjne pracujące w różnych standardach sieciowych. Większość producentów posiada w ofercie enkodery pracujące
w trybie 13-tu, a nawet 17-tu bitów w wersjach przyrostowych i względnych. Sterowanie
silnikiem może odbywać się w dedykowanym
28
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Zwrot energii
Tadeusz Minksztym, kierownik marketingu
i wsparcia technicznego,
Danfoss:
O najbliższej przyszłości
tego segmentu rynku będą
decydować: technologie
zapewniające wysoką
sprawność (dedykowane
moduły mocy i systemy
chłodzenia), sterowanie
silnikami PM, rozwój dużych
mocy nn (0,5-1 MW),
polepszenie kompatybilności elektromagnetycznej
za pomocą aktywnych filtrów (dotyczy zwłaszcza
harmonicznych) oraz wzrost popularności napędów ze
zwrotem energii.
Integracja sterownika
Tomasz Adamczyk, specjalista ds. handlowych, Centrum
Elektroniki Stosowanej CES:
Możemy oczekiwać wzrostu
popularności napędów ze
zwrotem energii do sieci
(aktywne wejście IGBT).
Poza tym coraz częściej
inżynierowie będą chcieli
wykorzystywać napędy z
zintegrowanym sterownikiem
PLC.
Zdalny monitoring
Zbigniew Chudzik, Project Manager, Festo:
Zgadzam się, że przed nami
coraz ściślejsza integracja
napędów i sterowników PLC.
Dodatkowo producenci będą
zapewniali coraz łatwiejszą
konfigurację i uruchamianie
swoich produktów. Trendem
technologicznym, o którym
należałoby wspomnieć, jest
również zdalny monitoring.
Klientów powinien cieszyć spodziewany spadek cen.
FOCUS: NAPĘDY
sterowniku bądź może on służyć jedynie za element mocy dla zewnętrznego sterownika PLC.
Niezwykle ważną cechą jest możliwość synchronizacji wielu osi. Chociaż ani użytkownicy,
ani dostawcy nie wytypowali tego parametru
jako szczególnie istotnego, nie ulega wątpliwości, że wbudowane mechanizmy synchronizacji
napędów są niezastąpione w wielu aplikacjach.
Niektóre falowniki pozwalają synchronizować aż do 30-tu osi, a także łączyć napędy
w zespoły. Dodatkową cechą zaawansowanych napędów jest możliwość synchronizacji
do wirtualnej, programowej osi i praca z zastosowaniem krzywek elektronicznych. Pozwala
to wykonywać bardzo skomplikowane ruchy
w sposób zamierzony z góry. Ze względu na
duże przyspieszenia i prędkości obrotowe istotnym zagadnieniem staje się czas cyklu sterownika napędu. Jednostki produkowane obecnie
wyposażone są w bardzo mocne jednostki obliczeniowe. Pozwalają wykonywać obliczenia
w pętli o długości 400–500 μS. Oznacza to, że
We/Wy takich napędów odświeżane są nawet
dwadzieścia razy szybciej niż w sterownikach
PLC w standardowym wykonaniu.
Autotuning bez obrotu
Napięcie rośnie
Andrzej Morawski, dyrektor Działu Centrum
Napędowe, BIAP:
Prognozuję
rozwój technologii
i dostępność
przemienników
prądowych średniego
napięcia (napięcie
6 kV i 10 kV
dla mocy silników
od 400 kW do wielu
megawatów).
Coraz powszechniejsze będą softstarty
na napięcia do 15 kV. W niedalekiej przyszłości
pojawią się przemienniki na napięcia
do 15 kV, a także napędy dużej mocy z silnikami
synchronicznymi z magnesami trwałymi.
30
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Do coraz częściej spotykanych funkcji należy
samonastrajanie sterownika napędu do danego
silnika. Wbudowane algorytmy przeprowadzają kilkunastosekundowy test, w czasie którego
wirnik silnika wraz z obciążeniem obracany
jest w przewidziany przez producenta sposób.
Wielkości charakteryzujące ruch są mierzone.
Na ich podstawie wypracowywane zostają
parametry silnika, które zostają zapamiętane
w sterowniku. Niektórzy producenci opracowują jeszcze bardziej zaawansowane metody.
Jeden z systemów napędowych Omron potrafi
przeprowadzić procedurę autotuningu bez wykonywania obrotów. Część systemów ma gotowe szablony konfiguracji do typowych aplikacji. Niestety, niewiele serwonapędów potrafi
zmieniać parametry w czasie ruchu. Są one
predefiniowane przez użytkownika przed rozpoczęciem pracy. Następnie są wgrywane do
sterownika napędu i pozostają już niezmienne.
Wyjątek stanowią napędy B&R serii ACOPOS,
w których można – przy użyciu sieci Ethernet POWERLINK – zmieniać parametry także
w czasie pracy serwonapędu.
Większość użytkowników zapewne nigdy
nie skorzysta z takiej możliwości. Niemniej
FOCUS: NAPĘDY
w systemach, w których ruch nie jest z góry
wypracowane kontakty z dystrybutorem, któokreślony i zależy od wielu czynników oraz
ry udziela wsparcia technicznego.
pomiarów, taka możliwość może okazać się
zbawienna. Ciekawostką jest fakt, że napęOprogramowanie
dy tego producenta udostępniają parametr
– potrzeba ujednolicenia
odpowiedzialny za część addytywną prądu
Rozbudowany napęd elektryczny można
w pętli regulatora prądu, który jest ostatnim
podzielić na dwie części. Pierwsza z nich
ogniwem sterowania w serwonapędzie.
Praktycznie każdy producent posiada w ofercie systemy
sterowania napędów z możliwością pracy dwukierunkowej
(takie, które zwracają moc do
sieci). Co dziesiąty nasz respondent wskazał ten czynnik
jako jeden z ważniejszych przy
zakupie danego napędu. Należy zatem spodziewać się, że
w niedalekiej przyszłości nawet
proste urządzenia będą oferowały tę funkcjonalność. Podobnie jest z wymaganiami EMC.
Ponieważ system automatyki
przemysłowej składa się z wielu urządzeń elektronicznych,
sama znajomość współczynnika mocy cosø nie wystarcza do
określenia wzajemnego wpływu urządzeń na siebie. Żeby
móc określić wpływ zakłóceń
powstających w urządzeniu na
inne urządzenia, konieczna jest
znajomość parametrów EMC.
Im mniejsze zakłócenia towarzyszące pracy napędu, tym,
rzecz jasna, lepiej.
Na wykresie 4. przedstawiamy najważniejsze cechy
dobrych napędów według
użytkowników.
Warto podkreślić, że – jak
dowodzą wyniki naszej ankiety – większość użytkowników
do sterowania silnikami synchronicznymi określonych producentów wykorzystuje falowniki innych dostawców (patrz:
wykres 3.). Wygląda na to, że
dużą rolę odgrywa znajomość
ACOPOSmulti firmy B&R: modułowa koncepcja chłodzenia, proste okablowanie, innowacyjne zasilanie, kompaktowe i skalowalne
danego sterownika napędu
moduły falujące, długoterminowa dostępność, zintegrowana technologia bezpieczeństwa.
i jego oprogramowania. Swoją
rolę odgrywają też oczywiście
Najbardziej ekonomiczne
rozwiązanie napędowe dla
Twojej maszyny.
ACOPOSmulti.
Perfection in Automation
www.br-automation.com
FOCUS: NAPĘDY
– sprzętowa – ulega ciągłym zmianom. Katalog produktów każdej firmy jest wciąż
rozszerzany o nowe rozwiązania i dodatkowe funkcje urządzeń. Drugą część stanowi
oprogramowanie do konfiguracji napędów.
Również ono ulega ciągłym modyfikacjom,
które mają na celu dostosowanie ich do
zmieniającego się sprzętu. Rola oprogramowania jest jednak, według większości producentów, drugorzędna. Przy reklamacjach
nowych produktów zazwyczaj bardzo mało
mówi się o części so-ftwarowej, z którą tak
naprawdę użytkownik będzie miał najwięcej
do czynienia. Producenci starają się, aby
ich oprogramowanie było przede wszystkim
intuicyjne. Według naszych informacji tego
właśnie oczekują odbiorcy. Niewątpliwym
problemem jest jednak brak jednolitego spo-
sobu konfiguracji napędów. Wiele czołowych
firm światowych ma różne wersje oprogramowania do rożnych typów napędów ze
swojej oferty. Znaczna rozbudowa systemu
powoduje wtedy konieczność poświęcenia
dodatkowego czasu na zapoznanie się z programami konfiguracyjnymi.
Wyniki ankiety potwierdzają, że z największą ilością problemów użytkownicy spotykają się na samym początku rozwoju systemu
– przy doborze urządzeń i przy pierwszym
uruchomieniu.
A jak ma się sytuacja z oprogramowaniem firm produkujących zarówno napędy
elektryczne, jak też sterowniki PLC? Niestety podobnie. Poza nielicznymi wyjątkami te dwa typy urządzeń traktowane są
przez producenta jako zupełnie odmienne.
Do ich konfiguracji wykorzystuje się zatem
inne oprogramowanie. Szkoda. Nadzieje
na ujednolicenie sposobów programowania
napędów niesie standard PLCopen Motion
Control. Czy jednak uzyska on dużą popularność i stanie się rzeczywiście uniwersalnym sposobem programowania napędów?
To się dopiero okaże.
ce
Inż. Łukasz Urbański jest doktorantem
w Instytucie Automatyki Przemysłowej
Politechniki Szczecińskiej.
Więcej Ethernetu
Romuald Lis, kierownik działu elektrycznych napędów
i sterowania, Bosch Rexroth:
Niewątpliwie czeka nas zmiana
interfejsu na interfejs oparty
na Ethernecie, jak na przykład
SERCOS III. Zaobserwujemy
rozbudowę możliwości
sterowników programowalnych
w napędzie. Jednym z kierunków
rozwoju będą gotowe do użycia
programy realizujące konkretne
aplikacje. Coraz większa
liczba serwonapędów będzie wyposażona w techniki
bezpieczeństwa.
32
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
FOCUS: NAPĘDY
PRODUKTY
Solenoidy w ofercie Sabur
Solenoidy, inaczej elektromagnesy to urządzenia wykonawcze należące do grupy napędów
elektrycznych.
W ofercie SABUR-a znajdują się solenoidy amerykańskich
marek Dormeyer i LEDEX, producentów z ponad 60-letnim doświadczeniem w tworzeniu tych
urządzeń. Dormeyer i LEDEX
należą do grupy Johnson Electric,
światowego potentata w dziedzinie podzespołów, takich jak: silniki, mikrowyłączniki, wyłączniki krańcowe i przełączniki.
Szeroka gama solenoidów (po kilka typów liniowych
i obrotowych, zasilanych prądem stałym lub zmiennym, jak
również z zasilaniem bateryjnym, ciągnących i pchających)
pozwala na dobór urządzeń do bardzo wielu zastosowań
(m.in.: aparatura medyczna i diagnostyczna, AGD, bankomaty, urządzenia sortujące, przemysł motoryzacyjny i inne).
Oprócz szerokiej oferty katalogowej specjalizacja wytwórców pozwala na produkcję urządzeń wykonywanych według
indywidualnych parametrów określonych przez klienta, jak
również na modyfikację istniejących modeli.
Solenoidy Dormeyer i LEDEX charakteryzują: precyzja,
szybkość, duża moc, solidna konstrukcja i długi okres niezawodnej eksploatacji. Wszystkie modele wyprodukowane po
1 kwietnia 2006 zgodne są z dyrektywą RoHS.
www.sabur.com.pl
AX51xx obsługują napędy jednoosiowe (prąd znamionowy silnika: 1 A, 3 A, 6 A, 12 A,18 A (25 A, 50 A, 75 A w przygotowaniu, zakres napięć zasilania: 100 … 480 V AC ±10%).
Produkty serii AX52xx obsługują napędy dwuosiowe (prąd
znamionowy silnika: : 2 x 1 A, 2 x 3 A, 2 x 6 A, elastyczny
podział całkowitego prądu urządzenia pomiędzy obie osie napędowe, zakres napięć zasilania: 100 … 480 V AC ±10%).
www.beckhoff.pl
Falowniki E-1000 Micro Drive
Falowniki serii E-1000 Micro Drive są najnowszym produktem w naszej ofercie. E-1000 Micro Drive jest przetwornicą
ogólnego zastosowania. Prosty w budowie, łatwy w obsłudze
falownik E-1000 znajduje zastosowanie w prostych aplikacjach wentylatorowych i pompowych. Jednak jego możliwości wykraczają daleko poza obszar HVAC. Zwarta obudowa,
wbudowany filtr RFI, moduł hamujący oraz komunikacja
RS-485 z protokołem komunikacyjnym Modus pozwalają na
zastosowanie E-1000 Micro Drive w zaawansowanych aplikacjach w przemyśle maszynowym. Zakres regulacji często-
Serwowzmacniacze AX5000
Nowe serwowzmacniacze Beckhoff z rodziny
AX5000 są dostępne
jako jedno lub wielokanałowe.
Zastosowano
w nich technologię szybkiego sterowania w pętli
prądowej (reakcja poniżej 31,25 μs). Dzięki
temu mogą być stosowane w bardzo dynamicznych aplikacjach. Do komunikacji między elementami systemu napędowego wykorzystywana jest sieć EtherCAT, która
umożliwia sterowanie układów serwonapędowych z poziomu
komputera PC oraz wymianę danych pomiędzy serwowzmacniaczami. Kompaktowe rozmiary serwowzmacniaczy oraz ich
prosta instalacja i łączenie w sieci dzięki zastosowaniu techniki łączeniowej „AX-Bridge”, ułatwiają montaż w szafach sterowniczych i ostateczną organizację sieci sterowania kilkoma
serwonapędami w aplikacjach wieloosiowych. Produkty serii
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
33
FOCUS: NAPĘDY
tliwości wyjściowej do 650 Hz, automatyczne lub manualne
wzmocnienie momentu do 30% czy możliwość przeciążenia
przemiennika o 150% przez minutę to niewątpliwie atuty falownika serii E-1000.
Naszą ofertę uzupełniają także przemienniki skalarne serii
F-1500 oraz wektorowe serii F-2000. Zapraszamy na nasze
strony internetowe.
www.hfinverter.eu, www.hfsklep.pl
Nowe napędy Danfoss
VLT ®AutomationDrive;
VLT®HVAC
Drive;
VLT®AQUA Drive to przetwornice częstotliwości
specjalizowane pod kątem aplikacyjnym. Dzięki
unikalnej modułowej konfiguracji, bogatemu oprogramowaniu oraz opcjom
protokołów sieci przemysłowych mają wyjątkowe zdolności adaptacyjne. Napędy
VLT® napędzając m.in. układy podajników, transporterów,
wciągarek, mieszadeł, oraz nawijarek automatyzują na całym
świecie linie technologiczne w różnych gałęziach przemysłu.
Napędy dedykowane dla pomp i wentylatorów wykorzystują:
zaawansowaną technologię energooszczędnej regulacji AEO,
sterownik „kaskady pomp” i zawansowane funkcje pozwalają
na znaczące obniżenie zużycia energii i kosztów eksploatacji.
Przetwornice częstotliwości VLT® Danfoss to: najnowocześniejsza technologia, niezawodność, niezwykła łatwość montażu i uruchomienia. Ofertę napędów kierowanych odpowiednio dla przemysłu; dla ciepłownictwa, wentylacji, klimatyzacji
oraz dla gospodarki wodno-ściekowej uzupełnia VLT®ΣΣ Micro
Drive, niewielka przetwornica częstotliwości o niezwykłych
możliwościach spełniająca w zakresie małych mocy wymagania oczekiwane przez wszystkich użytkowników.
www.danfoss.pl/napedy
Serwonapędy Panasonic
– kilka przydatnych funkcji
Funkcjonalność w technologii serwonapędów to z pewnością
najważniejsza cecha. Wydając nową serię o nazwie Minas A4,
Panasonic zadbał, aby programista i użytkownik mieli pełną
swobodę w konfiguracji
i obsłudze napędów.
Standardowa funkcja,
jak interpolacja jest już
dostępna w serwo sterowanych impulsowo. Autotuning to kolejna funkcja,
która w serwo Panasonic
jest szczególnie dopracowana. Dzięki tej funkcji
34
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
serwo jest gotowe do pracy zaraz po włączeniu zasilania (dostraja się do obciążenia automatycznie) oraz w trakcie pracy
przy zmieniających się warunkach autotunig pracuje w czasie rzeczywistym. Serwonapędy standardowo wyposażone są
w algorytmy tłumienia drgań i wykrywania rezonansu maszyny. Te funkcje pomagają programiście w szybszym uruchomieniu aplikacji, a użytkownik ma pewność, że maszyna
będzie pracować znacznie dłużej.
Jako pierwszy na świecie, Panasonic wypuścił moduł pozycjonujący pracujący w czasie rzeczywistym w sieci ethernet
z własnym protokołem RTEX, który jest dostępny w ultrakompaktowym PLC serii FP Σ.
Zakres mocy
Nom../maks. prędkość
Nominalny moment
Moment chwilowy
Enkoder:
inkrementalny
absolutny
Minas A4 I A4N
50 W to 5 kW
3000/5000 rpm
0.16 to 15.8 Nm
0.48 to 47.6 Nm
Minas E
50 W to 400 W
3000/5000 rpm
0.16 to 1.38 Nm
0.16 to 1.38 Nm
2500 imp/obrót.
17-bitów
2500 imp./obrót
-
www.panasonic-electric-works.pl
Bezszczotkowe
silniki synchroniczne serii AM
Serwosilniki synchroniczne to
bezszczotkowe, trójfazowe napędy z magnesami trwałymi na
wirniku, spełniające normę DIN
42950. Magnesy te wykonane
są z neodymu, wysokiej jakości materiału magnetycznego,
sprawdzającego się doskonale
w maszynach elektrycznych,
wymagających dużej dynamiki zmian ruchu wału silnika.
W stojanie maszyny umieszczone jest trójfazowe uzwojenie, zasilane bezpośrednio ze sterownika Servo Drive. Proces komutacji realizowany jest elektronicznie
w sterowniku. Odpowiednie czujniki temperatury uzwojeń stojana monitorują stan nagrzania każdej z cewek uzwojenia. Sygnał
sprzężenia zwrotnego z informacją o pozycji wału silnika generowany jest przez zintegrowany resolver lub opcjonalnie przez
jedno lub wieloobrotowy enkoder absolutny. Sterownik napędu
Servo Drive analizuje sygnały z pętli sprzężeń i na tej podstawie
generuje prądy sinusoidalne, zasilające uzwojenia serwosilnika. Moc napędu przenoszona jest na obciążenie w klasycznym
układzie wału cylindrycznego ze śrubą blokującą (standard DIN
748) lub opcjonalnie wpustem na klin. Napędy serii AM mają
izolację klasy C (DIN 57530) i produkowane są z wyważeniem
na poziomie jakości N (DIN ISO 2373). Mają stopień ochrony IP
65/64. W przypadku dodatkowego uszczelnienia wału stopień
ten może wzrosnąć do IP 65/65.
www.beckhoff.pl
www.controlengpolska.com
Specjalizowane układy manipulacyjne Festo
– gwarancją najwyższej wydajności!
Trzy rodzaje silników
elektrycznych Festo:
- 3-fazowe silniki serwo AC
- 2-fazowe silniki krokowe
- silniki serwo DC
Efektywne kosztowo
elementy łączeniowe:
- kołnierze
- sprzęgła
- obudowy i adaptery
Liniowe napędy
elektromechaniczne:
- z paskiem zębatym,
- ze śrubą pociągową toczną
lub trapezową,
- napędy wysięgnikowe
Standardowe elementy
łączeniowe umożliwiające
łączenie różnych napędów
w tysiące kombinacji
Zintegrowane łańcuchowe
prowadniki kabli
Zespół Projektów i Systemów (ZPiS) Festo oferuje układy manipulacyjne z gwarancją
wydajności, czasu dostawy oraz optymalnej ceny. ZPiS jest zespołem specjalistów
tworzących rozwiązania specjalizowanych układów manipulacyjnych łączących
napędy elektryczne, napędy pneumatyczne, prowadnice liniowe oraz łańcuchowe
prowadniki kabli. Integralną częścią oferty są modele 3-D CAD, schematy elektryczne
(E-plan) i pneumatyczne (FluidDraw) oraz symulacje czasu działania.
Po co samemu budować manipulatory skoro takie rozwiązania istnieją już w Festo ?
Festo Sp. z o.o.
Janki k/Warszawy
ul. Mszczonowska 7
05-090 Raszyn
Contact Center
tel. +48 22 711 41 00
fax +48 22 711 41 02
Przemysł samochodowy
Przemysł spożywczy
i maszyn pakujących
Elektronika
Elastyczny montaż
[email protected]
www.festo.pl
W PRAKTYCE
Ochrona fizyczna i cyfrowa w systemach monitoringu
Bezpieczna symbioza
Technologie bezpieczeństwa i ochrony na potrzeby aplikacji elektrycznych
oraz elektronicznych zaczynają być stosowane również poza nimi.
Pokażemy to na przykładzie systemu wideo wykorzystującego protokół IP w ramach
ethernetowej sieci zakładowej.
E
wolucja sieci przemysłowych
prowadzi do tego, że fizyczne
oraz informatyczne systemy bezpieczeństwa można coraz łatwiej
integrować ze sobą. Szczególnego znaczenia nabierają tu technologie sieciowe bazujące na protokole IP. Tego typu systemy
są bardzo elastyczne i nie ma większych
problemów z włączaniem do nich nowych
elementów. Ponadto wciąż zwiększa się
szerokość pasma transmisyjnego wykorzystywanego w sieciach standardu Ethernet.
Umożliwia to przesyłanie coraz większych
ilości danych zarówno w medium klasycznym (skrętka miedziana), jak i światłowodach. W rezultacie pojawiła się możliwość
wparcia przez sieci IP obsługi urządzeń
monitoringu i ochrony – kamer wideo,
czytników linii papilarnych i tęczówek
oka oraz kluczy identyfikacyjnych. I choć
zwykle integracja fizycznych i cyfrowych
technik ochrony jest dość kosztowna, to
jednak coraz częściej warto podejmować
tego typu inwestycje. W ten sposób uzyskuje się bowiem zupełnie nowe możliwości funkcjonalne w zakresie ochrony urządzeń i mienia zakładowego. Wprawdzie
realizacja tego rodzaju systemu nie jest
prosta, niemniej powoli staje się niemal
koniecznością. Zwłaszcza w zakładach
wykorzystujących tzw. aplikacje krytycz36
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
ne, które wymagają szczególnego dozoru
i bezpieczeństwa.
Przemysłowe systemy ochrony składają się
zwykle z kilku poziomów: dozór parkingów
pracowniczych i magazynów, zdalny monitoring rurociągów, odwiertów, szybów kopalnianych, podstacji zasilających, stacji pomp
itp. W tekście przedstawiamy strategie bezpieczeństwa i ochrony zastosowane w dwóch
diametralnie różnych obiektach. Analizujemy
wzajemne powiązania zastosowanych w nich
fizycznych i cyfrowych technologii bezpieczeństwa.
System ochrony podstacji
Niedawno amerykańska firma Holyoke Gas
& Electric Department (HG&ED) zaimplementowała w swoich stacjach i podstacjach
energetycznych nowe systemy ochrony wykorzystujące technologię IP (patrz: rysunek
1.). Integracja systemów ochrony pożarowej,
monitoringu i dostępu zwiększyła bezpieczeństwo i uprościła procedury zarządzania.
Teraz może być prowadzone zdalnie z biura
lub siedziby firmy ochroniarskiej. System zarządza i monitoruje dostęp do stacji z wykorzystaniem kluczy elektronicznych. Niezbędne ochronie informacje przekazywane
są w czasie rzeczywistym. Wszystkie sygnały
kontrolne dotyczące zagrożeń pożarowych,
dostępu osób, włamań itp. trafiają do stacji
W PRAKTYCE
centralnej za pomocą protokołu IP. Wykorzystano do tego łącza światłowodowe, którymi
płyną poza tym informacje z/do standardowych urządzeń sieciowych. Oczywiście
w najmniejszym stopniu nie oddziaływują na
dane systemu ochrony i bezpieczeństwa, ponieważ sieć światłowodowa była już zbudowana wcześniej, koszty włączenia do systemu elementów monitoringu i ochrony były
relatywnie niewielkie.
System ochrony centrum sportu
i rekreacji
System ochrony bazujący na protokole IP
zainstalowano również w kompleksie sportowym P.H. Birdsall Sports Park w miasteczku
City of Temecula w USA (patrz: rysunek 2.).
Nadrzędnym celem tego systemu jest ochrona… sztucznych trawników wartych ponad
4 miliony USD. Skutecznym elementem zabezpieczenia okazało się już samo zainstalowanie 10 kamer o wysokiej rozdzielczości,
które odstraszają potencjalnych wandali.
Podobnie jak w wielu tego typu instalacjach system bezpieczeństwa korzysta z tego
samego okablowania co inne systemy komunikacyjne i wymiany danych. Obraz
z kamer przesyłany jest przez Internet
do wszystkich, którzy chcą uzyskać informacje o dostępności miejsc w parku. Przy czym ustawienie i lokalizacja
kamer zostały dobrane tak, by umożliwić zdalną obserwację ponad 44
akrów kompleksu sportowego. System
wizyjny tworzono w trakcie budowy
całej infrastruktury centrum. Okablowanie sieciowe zostało więc położone wraz z innymi obwodami zasilania
i oświetlenia kompleksu. Dzięki temu
uzyskano znaczne oszczędności już na
etapie instalacji i organizacji.
pieczeństwa, przy jednoczesnym wzroście
szybkości i dokładności działania. Jednak
największą popularnością cieszy się wykorzystanie sieci bazującej na protokole IP jako
medium transmisji sygnałów wideo z kamer
systemu ochrony. Koncepcja ta pozwala bowiem uzyskać olbrzymie oszczędności związane z budową systemu dozoru wizyjnego.
Nie bez znaczenia jest przy tym uproszczenie procesu organizacji i późniejszego monitorowania wyznaczonych obiektów. Średnia
szybkość transmisji danych z kamery zawiera się w przedziale od 2 do 4 MB/sek. Sieć
100 MB z medium światłowodowym może
więc z powodzeniem obsługiwać do 25 kamer jednocześnie. Znaczący wzrost tej liczby
może nastąpić oczywiście przy zastosowaniu
sieci z transmisją 1 GB.
Dobry projekt i organizacja
to podstawa
W przypadku stosowania sieci wykorzystującej protokół IP w aplikacjach przemysłowych konieczne jest wypracowanie innego
podejścia do zagadnień budowy oraz organizacji systemów ochrony i bezpieczeństwa.
Elementy ochrony fizycznej
Jak wskazują doświadczenia użytkowników obu systemów, zastosowanie
technologii sieciowej IP w systemach
ochrony fizycznej znacznie ułatwiło
organizację i rozbudowę o nowe, dodatkowe funkcje. W przeciwieństwie
do tradycyjnych systemów analogowych sieci IP pozwalają na realizację
znacznie większej liczby funkcji oraz
opcji działania systemu ochrony i bezwww.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
37
W PRAKTYCE
„
W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów
analogowych sieci IP pozwalają na realizację
znacznie większej liczby funkcji oraz opcji
działania systemu ochrony i bezpieczeństwa,
przy jednoczesnym wzroście szybkości
i dokładności działania. Największą popularnością
cieszy się wykorzystanie sieci bazującej
na protokole IP jako medium transmisji sygnałów
wideo z kamer systemu ochrony.
Niektóre z aplikacji przemysłowych działają
w dość stabilnych warunkach środowiskowych (temperatura, wilgotność) i tam możliwe jest stosowanie standardowych, komercyjnych elementów sieciowych, jak: switche,
routery itp. Jednakże w wielu przypadkach
zanieczyszczenia,
wibracje,
zaburzenia
elektromagnetyczne, jak również działanie
czynników powodujących korozję wymusza
zastosowanie specjalistycznych urządzeń
o zwiększonej wytrzymałości i odporności.
Są oczywiście droższe przy zakupie i instala-
38
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
cji, jednak zwykle odznaczają się zmniejszoną awaryjnością. Dzięki temu maleją koszty
utrzymania sieci w trakcie jej eksploatacji.
Tego typu urządzenia sieciowe warto
również zainstalować w różnego typu rozdzielniach, podstacjach itp. – w przypadku
konieczności obsługi elementów systemu
ochrony zlokalizowanych na zewnątrz budynków, w miejscach oddalonych od infrastruktury systemowej. Działanie takie zwiększa niezawodność całego systemu.
Warto jednak mieć świadomość, że poprawna instalacja kamery i infrastruktury
sieciowej to nie wszystko. Sprzęt musi mieć
odpowiednie wsparcie ze strony oprogramowania monitorującego, sterującego i akwizycyjnego. Software ten pozwala na dostęp
i obróbkę danych generowanych przez kamery i czujniki systemowe. Dobór odpowiedniego oprogramowania ma szczególne znaczenie
w aplikacjach przemysłowych, dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na to, by gwarantowało ono dostęp do wszystkich wymaganych funkcji systemu, z uwzględnieniem
niekorzystnych warunków środowiskowych
i aplikacyjnych.
W wymagających aplikacjach przemysłowych warto również zastosować
urządzenia z technologią zasilania
przez sieć PoE (Power over Ethernet).
Szczególnie tam, gdzie urządzenia są
oddalone od reszty infrastruktury lub
bardziej narażone na działanie szkodliwych czynników. Technologia PoE
pozwala na instalowanie urządzeń
ochrony w miejscach, gdzie doprowadzenie niezależnej linii zasilającej
jest szczególnie niedogodne, zbyt
kosztowne lub wręcz niemożliwe.
Analiza, przechowywanie
i grupowanie danych
Wciąż rośnie popularność aplikacji
kontroli dostępu w zakładach przemysłowych z wykorzystaniem tzw.
telewizji przemysłowej. Dlatego na
rynku pojawiają się liczne rozwiązania sprzętowe i programowe, które
umożliwiają zbieranie i obróbkę dużych ilości danych z kamer wideo.
Powinny one przede wszystkim gwarantować zachowanie danych, wraz
z możliwością szybkiego dostępu do
wybranych zbiorów, ich identyfikacji
oraz dystrybucji do osób odpowiedzialnych za zachowanie bezpieczeństwa i porządku na terenie przedsiębiorstwa. Dlatego też wraz z budową
systemu kontroli dostępu konieczne
jest przygotowanie odpowiednich,
zabezpieczonych baz danych przechowujących informacje typu:
l osoby mające dostęp do danej strefy zakładu,
l hasła i uaktualnienia danych,
l historia zdarzeń,
l historia alarmów / komunikatów,
l procedury i schematy blokowania
/odblokowywania zamków (wraz
z odpowiednimi komunikatami
i alarmami).
W sieciach bazujących na protokole
IP dostępne są również mechanizmy
pozwalające na optymalizację transmisji dużych pakietów danych i zaoszczędzenie pasma transmisyjnego
w sieci. Jednym z nich jest mechanizm grupowania danych (ang. IGMP
– Internet Group Management Proto-
col), umożliwiający przesłanie określonych ciągów danych wideo tylko
do określonych lokalizacji w sieci
– punktów monitoringu lub przechowywania danych.
Zwykle ethernetowe switche sieciowe wspierają obsługę pakietów typu
unicast, które wymagają informacji
źródłowej do wysłania kilku identycznych pakietów, każdy do jednego odbiorcy. Niestety, wiąże się to
ze sporym obciążeniem pasma transmisyjnego sieci. Technologia IGMP
wymaga natomiast zastosowania
routerów ze zmienioną obsługą warstwy 3. protokołu ISO i pozwala na
implementację transmisji typu multicasting, w której pakiety danych (np.
wideo) przesyłane są do odbiorców
w wybranych lokalizacjach za pośrednictwem pojedynczego, wirtualnego łącza sieciowego. Opracowana
ostatnio technologia IGMP2 zapewnia te same możliwości, jednak z wykorzystaniem tradycyjnych switchy
ethernetowych, bez konieczności instalacji dodatkowych routerów.
Ochrona informacji
cyfrowych
Niestety, wszystkie te funkcjonalności sieci IP, które czynią je tak elastycznymi i prostymi w obsłudze,
jednocześnie stanowią ich swego
rodzaju słabość. Ponieważ w jednej
sieci znajdują się dane jawne i tajne,
istnieje większe ryzyko nieautoryzowanego dostępu przez niepowołane
osoby do krytycznych informacji.
I to nie tylko w przypadku przemysłowych sieci automatyki, ale
również systemów sieciowych wykorzystywanych w ochronie i monitoringu obiektów lub też całych
przedsiębiorstw. Złamanie ochrony
cyfrowych systemów wymiany danych może być dokonane dzięki wysokim umiejętnościom hakerów, ale
również przez zwykłe zaniedbania
pracowników zakładu. Tradycyjnie
stosowane w praktyce metody ograniczenia dostępu do danych i ich
ochrony (zabezpieczenie hasłem,
W PRAKTYCE
Cyfrowo taniej niż klasycznie
Dla Control Engineering Polska mówi Jan Grusznic, CCTV Product Manager, Bosch Security Systems:
becnie projektuje i wdraża się
coraz więcej wizyjnych systemów
bezpieczeństwa bazujących
na komponentach sieciowych z uwagi
na wyraźną wyższość systemów IP
nad analogowymi. Możliwość stworzenia
systemu rozproszonego
przy jednoczesnym utrzymaniu logiki
i spójnej całości – a tym samym decentralizacja – powoduje
znaczne zwiększenie stabilności systemu i mniejszą
wrażliwość na występujące awarie. Bezpośredni zapis obrazu
na macierzach ISCSI umożliwia pełną rezygnację z sieciowych
serwerów zapisu NVR (ang. Network Video Recorder).
W efekcie do zapisu wymagana jest jedynie kamera IP
i macierz. Wykorzystanie jednego medium transmisyjnego
(sieci Ethernet) do przesyłu sygnału wizyjnego, telemetrii,
O
dźwięku i zasilania znacznie obniża koszty okablowania.
Jednocześnie pozwala przekazywać sygnały na odległości
niewyobrażalne w systemach analogowych.
Technologia IP to także wspomaganie dowodzenia,
m.in. przez inteligentne układy analizy obrazu, które wykrywają
konkretne zdarzenia w obserwowanych strefach.
Na przykład pozostawienie przedmiotu, jego usunięcie,
przemieszczanie się w niedozwolonym kierunku czy zbyt długie
przebywanie w strefie. Integratorzy ocenili całościowy koszt
utrzymania wizyjnego systemu IP jako dużo niższy, aniżeli
klasycznych systemów analogowych. Docenili
przy tym jego możliwości integracyjne z pozostałymi
systemami bezpieczeństwa i zarządzania budynkiem.
Dzięki elastyczności rozwiązania system jest skrojony
dokładnie według wymagań inwestora. Wszelkiego rodzaju
udogodnienia wprowadza się na bieżąco.
logowanie użytkowników czy wręcz otwarte
terminale łączeniowe) powoli stają się niewystarczające. Sam fakt, że jakaś osoba znajduje się fizycznie w strefie ograniczonego dostępu, nie powinien determinować swobody
jej dostępu do terminali sieciowych. Jednym
z nowoczesnych narzędzi zapewniających
bezpieczeństwo sieci jest protokół SNMPV3 (simple network management protocol).
Oprócz zabezpieczeń hasłowych zapewnia
on również ochronę łącz przez: firewall, zaawansowaną autoryzację dostępu, identyfikacje użytkowników oraz mechanizmy kontroli komunikacji P2P.
W Stanach Zjednoczonych Korporacja ds.
Niezawodności Dostaw Energii proponuje
obowiązkowy zestaw procedur bezpieczeństwa systemów komunikacji cyfrowej w elektrowniach i zakładach energetycznych. Rozwiązanie o nazwie Crossbow Secure Asset
Manager to przykład pakietu programowego
i urządzeń sieciowych wspierających implementację zaawansowanych procedur ochrony
danych i bezpieczeństwa systemów transmisyjnych. Zastosowane w nim narzędzia to
m.in.: IP firewall, kontrola dostępu, rejestracja zdarzeń, sieci wirtualne VPN, kodowanie
typu SSL/SSH.
Oczywiście takie narzędzia i mechanizmy
mogą być również stosowane w innych gałęziach przemysłu do ochrony specjalizowanych sieci komunikacyjnych, sterowania
i bezpieczeństwa. Opisane przez nas systemy
fizycznej ochrony mienia i osób oraz bezpieczeństwa danych jeszcze do niedawna były
rozwiązaniami spod hasła „sztuka dla sztuki”. Dziś jednak obserwuje się ich wzmożony
rozwój, ciągły wzrost popularności oraz stopnia integracji.
Frank Madern, GarrettCom
Artykuł pod redakcją
dra inż. Andrzeja Ożadowicza, adiunkta
w Katedrze Automatyki Napędu
i Urządzeń Przemysłowych
Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie
40
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
JAK TO SIĘ ROBI?
Oprogramowanie na potrzeby mechatroniki
Mechatronika „od
Wszyscy kucharze doskonale wiedzą, że przyrządzenie dobrego dania wymaga
wysokiej jakości surowców oraz dobrego przepisu. Również „przyrządzenie”
jakościowo dobrego układu mechatroniki musi być oparte na niezawodnym sprzęcie
i dobrze dopasowanym oprogramowaniu.
M
„
ówiąc o oprogramowaniu dla
mechatroniki mamy na myśli przede wszystkim: system
operacyjny, programy użytkowe oraz algorytmy sterowania pracą napędów. Do zwieńczenia dzieła specjaliści
mechatroniki potrzebują jeszcze programów wspomagających prace inżynierskie.
Zasadniczo do projektowania wykorzystuje się różnego rodzaju programy typu
CAD. Pozwalają one na kreowanie modelu
elementów końcowych, opierające się na
opisie i danych charakteryzujących układ
mechaniczny. Umożliwiają też zbudowanie rzeczywistego mechanizmu, będącego w stanie przenosić przewidywane siły
i momenty obciążające. Podobnie jest
w przypadku elektrycznej części urządzenia. Program na podstawie opisu funkcji
elementów elektronicznych pomaga dobrać
To właśnie pisanie programów użytkowych
jest tą sferą, w której inżynier mechatronik
najbardziej wykazuje się twórczym działaniem.
Angażuje całą swoją wiedzę oraz inteligencję w to,
aby docelowe rozwiązanie wykazywało się
wysokim poziomem funkcjonowania w czynnościach
sterujących i regulacyjnych.
42
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
oraz łączyć je między sobą, tworząc w ten
sposób model układu elektronicznego. Takiego, który może sprostać spodziewanym
wymaganiom i rzeczywistym obciążeniom
w działaniu.
Oprogramowanie
dla mechatroniki
Do stworzenia oprogramowania potrzebujemy narzędzi będących programami.
Wszystkie procesory (także mikroprocesory) rozumieją język maszynowy, to znaczy
listę poleceń umieszczoną w rejestrach
pamięci komputera jako kody rozkazów
w postaci zerojedynkowych bitów. Wielu
informatyków zarówno naukowców, jak też
inżynierów praktyków, wie, jak bezpośrednio zaprogramować urządzenie komputerowe. W efekcie cała reszta użytkowników
takiej wiedzy nie posiada, bo nie musi.
Programy użytkowe są wpisane do pamięci
urządzeń komputerowych w sposób czytelny dla użytkownika. Jest to jednakże zrealizowane w językach wyższego rzędu (niż
maszynowy), takich jak BASIC, C lub Fortran. Grupa tych języków, czytelnych dla
użytkownika, należy do tak zwanej trzeciej
generacji. W odróżnieniu od języka maszynowego, który należy do generacji pierwszej. Proszę mi wierzyć na słowo, że drugą
generacją języków nie musimy się w tym
miejscu zajmować.
JAK TO SIĘ ROBI?
kuchni”
Narzędziem, które tłumaczy programy
użytkowe napisane w językach trzeciej generacji na język zrozumiały dla maszyny, jest
program zwany kompilatorem. W tym celu
kompilator musi znać nie tylko kody rozkazów mikroprocesora. Powinien być dostosowany do określonej, pożądanej architektury
sprzętowej układu (wymuszonej projektowanymi funkcjami), dla którego ten kod jest
przygotowany. Tylko w ten sposób można
utworzyć funkcjonalnie jednolitą całość z dobranych zasobów sprzętowych.
Dla naukowców i specjalistów komputerowych pisanie programów w językach III
generacji jest już, szczerze mówiąc, przeżytkiem. Te języki są podstawowymi narzędziami, o skomplikowanej budowie i z niezbyt
zrozumiałymi zestawami rozkazów. Inżynierowie automatycy opanowali już posługiwanie się językami czwartej generacji. Są one
coraz częściej opisywane takimi terminami
jak: „struktura programowa”, „platforma
programowa”, „środowisko programowe”
(Framework, environment) lub też „zintegrowane środowisko programowe” (IDE – integrated development environment). Znanymi
przykładami takich środowisk są Eclipse
(kod jawny) czy produkt LabView firmy National Instruments. Obok nich występują
coraz częściej wysoko specjalizowane, autoryzowane przez dostawców języki do programowania regulatorów i sterowników odpowiadających wymaganiom standardu IEC
61131. Do nich zalicza się znany w Polsce
CoDeSys firmy Festo.
Rozwiązanie docelowe
Dla najwyższej klasy inżynierów programistów oraz twórców układów zagnieżdżonych
Układ mechatroniczny zawiera z reguły wiele obwodów sterowania
(wbudowanych) komputer na biurku nie
jest właściwym ani też docelowym rozwiązaniem. Napisany program, który chcemy
uruchomić na innym komputerze niż nasz
biurowy, wymaga „kompilatora krosowego”.
Działa na naszym komputerze i tworzy kody
maszynowe używane w komputerze docelowym. Wynika to z faktu, że oprogramowanie funkcjonujące na nowo opracowywanym
komputerze, musi składać się z:
l systemu
operacyjnego pośredniczącego
w wykorzystaniu wszystkich zasobów tego
komputera (pamięci, magistrale, porty),
l programów obsługi urządzeń peryferyjwww.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
43
JAK TO SIĘ ROBI?
Inżynierowie automatycy
najczęściej używają obecnie
języków czwartej generacji, które
znakomicie upraszczają pisanie
specjalizowanych programów,
takich jak stosowane
w mechatronice.
„
nych i ich zasobów (czujniki, napędy i im
podobne),
l programów
użytkowych nadzorujących
wykonywanie
innych
podprogramów:
przepływu danych, realizacji operacji logicznych, obliczeń matematycznych itp.
Wszystkie urządzenia mechatroniczne oraz
ich programy funkcjonują w bezpośrednim
połączeniu z obiektem, czyli RTOS (praca
w tzw. czasie rzeczywistym). Takim wymaganiom musi sprostać system operacyjny.
Mamy ich wiele od wielu różnych dostawców. Są to odpowiednie wersje Windows
(CE, XP, także osadzone) Microsoftu oraz Linux z firmy LynuxWorks bądź modyfikowany
Stale rosnąca kadra inżynierów specjalistów
mechatroniki jest skłonna używać układów
zagnieżdżonych. W takim przypadku producenci
oferują coraz więcej możliwych rozwiązań”.
i oferowany przez Montavista, Wind River
czy Green Hills Software.
Budując kompletne oprogramowanie dla
nowego urządzenia mechatroniki, już na etapie projektu musimy tworzyć programy ob-
44
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
sługi napędów (ale też innych peryferii) w językach trzeciej generacji, które są dla nich
zrozumiałe. Producenci starają się wyposażyć urządzenia w możliwość łatwego włączenia ich w dowolny, docelowy układ. Dlatego
też unikają stosowania nazbyt wyrafinowanych programów. Inżynier mechatronik musi
zatem upewnić się, z jakim sprzętem ma lub
będzie miał do czynienia i zadbać o to, aby
właściwie zintegrować funkcjonowanie elementów peryferyjnych ze swoim układem
automatyzacji.
To właśnie pisanie programów użytkowych jest tą sferą, w której inżynier mechatronik najbardziej wykazuje się twórczym
działaniem. Angażuje całą swoją wiedzę
i inteligencję w to, aby docelowe rozwiązanie wykazywało się wysokim poziomem
funkcjonowania w czynnościach sterujących
i regulacyjnych. Pieszy pojawiający się na
torze ruchu automatycznie sterowanego pojazdu to poważne i nietypowe wyzwanie dla
oprogramowania regulatora. Program użytkowy musi rozpoznać przeszkodę i zastosować odpowiednie akcje korygujące. Oprogramowanie kierujące musi być w stanie
wykryć piechura, ustalić kierunek i zakres
zjazdu z toru, a następnie zmusić pojazd do
JAK TO SIĘ ROBI?
Wybór zależy od specyfiki projektu
Dla Control Engineering Polska mówi Dariusz Jasiulek,
kierownik Laboratorium Mechatroniki Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG:
programowanie dla systemów
mechatroniki podzieliłbym
na kilka grup. Po pierwsze
oprogramowanie projektowe
– mechaniczne, elektryczne, elektroniczne.
Po drugie wizualizacyjne, a więc
standardowe systemy SCADA lub własne
rozwiązania zbudowane w systemie
Borland C++/Delphi lub Visual Studio .NET. Następnie
oprogramowanie sterujące oparte na standardowych
komponentach automatyki przemysłowej lub własnym
oprogramowaniu w postaci kodu mikroprocesora. I wreszcie
oprogramowanie komunikacyjne, niezbędne gdy zachodzi
częsta konieczność wykonania nietypowych połączeń
komunikacyjnych pomiędzy urządzeniami lub napisanie
własnego drivera komunikacyjnego. Dobór oprogramowania
każdorazowo zależny jest od specyfiki projektu. Przykładowo,
podczas realizacji jednego z naszych projektów, jakim była
O
budowa zespołu stanowisk laboratoryjnych do badania
bezpieczeństwa zabawek, wykorzystano następujące
oprogramowanie Autodesk Inventor – projekt części
mechanicznej, AutoCad – projekt części elektrycznej, Eagle
– projekt układów elektronicznych, WinAVR – kod źródłowy
mikrokontrolerów, TwinCat (Beckhoff) – sterowniki PLC, ASIX
– wizualizacja i raportowanie, Visual Studio .NET – drivery
komunikacyjne i inne.
Realizując projekt, staramy się wykorzystywać standardowe
oprogramowanie stosowane w automatyce przemysłowej.
Czasami jednak zachodzi konieczność tworzenia autorskiego
oprogramowania pracującego pod kontrolą programowalnego
mikrokontrolera lub tworzenia systemu wizualizacyjnego
dopasowanego do specyficznych potrzeb klienta.
Oprogramowanie do systemów mechatroniki obejmuje zarówno
oprogramowanie inżynierskie wykorzystywane na etapie
projektowania, jak i oprogramowanie wykorzystywane na etapie
implementacji w obiekcie docelowym.
JAK TO SIĘ ROBI?
Co potrafi FPGA?
espół programowalnych bramek (FPGA
– field-programmable gate array) to układ
obwodów scalonych przeznaczonych
do wbudowania w urządzenia. Na jednej płytce
umieszczone są, w dowolnym porządku bloki
funkcjonalne oraz bloki We/Wy wzajemnie
połączone programowalną siecią komunikacyjną.
Całość jest uzupełniona odpowiednimi
programami. W przeciwieństwie do ustalonych
struktur tradycyjnych mikroprocesorów FPGA
pozwalają na dowolne łączenie poszczególnych
bloków sprzętowych w strukturę najbardziej
właściwą do wykonania konkretnego zadania.
Takie rozwiązanie umożliwia tworzenie na
jednej płytce wielu równolegle i niezależnie
od siebie działających wieloblokowych
Z
podukładów. Pozwala na to odpowiednie
wykorzystanie znajdujących się tam bloków oraz
komunikacyjnych powiązań między nimi.
Utworzenie zaprojektowanego rozwiązania,
złożonego z wysoko zoptymalizowanych bloków
sprzętowych zawartych w fabrycznie nowym
zespole FPGA, określa się słowem „synteza”.
Sprowadza się do przetłumaczenia na język
poziomu bloków kodów języka wyższego
rzędu, w jakim opracowano projekt. Za każdym
razem zachodzi potrzeba zrealizowania
specjalizowanego rozwiązania. Dlatego
kompilator FPGA musi być zdolny do wykonania
wielokrotnego optymalizowania całego układu
oraz przeprowadzenia procesu weryfikacji
wyników. Oprogramowanie jest wprowadzane
Pojedynczy FPGA może pomieścić
tysiąc układów dwustanowych,
zapewniających miliony elementów
liczących na jednym chipie.
powrotu na właściwy tor. Wszystko to przy
odpowiednim skręcie kół, we właściwym
czasie i przy odpowiedniej prędkości.
Sprzęt dla mechatroniki
Zagadnienie doboru sprzętu może być problematyczne. Musimy odpowiedzieć sobie na
pytanie: który sprzęt będzie w stanie najlepiej zrealizować decyzje wypracowane przez
oprogramowanie. Podstawowym elementem
jest regulator, a w tej grupie mamy szeroki
wachlarz typów i wykonań. Dla dużych, stałych obiektów automatyzacji dobrym rozwiązaniem są sterowniki programowalne. Z kolei
łatwe zbieranie i gromadzenie danych oraz
46
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
szerokie możliwości regulacyjne często skłaniają inżynierów do wyboru PC jako sprzętu
podstawowego. W dodatku z reguły wyposażonego w bogatą bibliotekę wielofunkcyjnych
kart z modułami przygotowania poprawnego
sygnału do portów We/Wy. Stale rosnąca kadra inżynierów specjalistów mechatroniki jest
skłonna używać układów zagnieżdżonych.
W takim przypadku producenci oferują coraz
to więcej możliwych rozwiązań. Na przykład
Kontron proponuje jednopłytkowe komputery pod różnorakimi postaciami. Z kolei Freescale Semiconduktors, Via i Texas Instruments preferują układy na jednym chipie,
obejmujące: procesor, porty We/Wy, pamięci,
JAK TO SIĘ ROBI?
w postaci strumienia bitów, który „poucza” każdy
element układu scalonego o tym, jak ma sam
siebie skonfigurować. Końcowym rezultatem
jest uzyskanie pewnego podsystemu o wysokiej
zdolności przetwarzania danych
i wysokiej niezawodności. Zaprojektowane w ten
sposób oprogramowanie zostanie „przekazane”
strukturze sprzętowej. Na jednej płytce, czyli
w jednym zagnieżdżonym urządzeniu, możemy
utworzyć wiele takich funkcjonalnych rozwiązań.
FPGA zapewnia najwyższy stopień swobody
oraz równoczesność w realizowaniu funkcji.
Zazwyczaj projektanci rozdzielają zadania
pomiędzy to właśnie rozwiązanie a tradycyjny
procesor. Często też FPGA jest stosowane
na niższym poziomie interfejsów We/Wy
do i z czujników oraz napędów, a także do
przetwarzania danych, szczególnie we
wrażliwych na opóźnienie zadaniach regulacji
i przetwarzania sygnałów. A do takich należy
komunikacja ze specjalizowanymi urządzeniami
peryferyjnymi lub oddalonymi obwodami. Na
przykład przy sterowaniu ruchem wieloosiowych
manipulatorów można zastosować procesor do
komunikacji – poprzez ModBus – z wyższym
poziomem regulacji nadrzędnej bądź do
algorytmów tworzenia wielopunktowego toru
ruchu lub rejestracji danych. Za pomocą zespołu
FPGA można zrealizować działania z większą
prędkością albo wykorzystać do bardziej
powszechnych zastosowań. Typowymi mogą tu
być: enkoder położenia lub interfejsy czujnika
a nawet całe rozwiązania sieciowe. Sprzyja
temu postępująca miniaturyzacja. Można już
spotkać 4-bitowe procesory wielkości ziarna
ryżu, a nawet wielordzeniowe układy scalone z wieloma procesorami na jednym chipie.
Specjalista dobierając układ zagnieżdżony
będzie projektował płytę główną zawierającą wszystkie niezbędne elementy regulatora.
Wielu dostawców układów scalonych, jak
na przykład AMD, zapewnia użytkownikowi
płytki z obwodami drukowanymi oraz potrzebnymi zespołami na płycie głównej.
Poprawny wybór kolejnego urządzenia mechatronicznego zależy też od wygody użytkownika. Weterani programowania w języku
prądu, modulacji szerokości impulsu prądowego,
przełączania silników czy interpolacji toru ruchu.
Również one są wygodne do konfigurowania
w swoim obrębie obwodów regulacji kaskadowej
z algorytmem PID dla prądu, prędkości lub
położenia, do blokad, zabezpieczeń i in. Poza
zapotrzebowaniem na energię w zespołach
układów scalonych (FPGA) brak jakichkolwiek
ograniczeń do pracy z możliwie jak najwyższą
prędkością. Nie występuje tu bowiem walka
o dostęp z powodu ograniczonych zasobów,
gdyż są one olbrzymie. Co więcej, programista
FPGA może dosłownie przystosowywać każdy
fragment rozwiązania do określonej bramki
logicznej, czyniąc ją gotową do sprostania
unikalnym wymaganiom. FPGA zachowuje
również swoją zdolność do przekonfigurowania
nawet po umieszczeniu
w urządzeniu obiektowym. Oznacza to możliwość
aktualizowania rozwiązania i dodawania nowych
cech przy znikomym prawdopodobieństwie
konieczności przebudowy płytki. Z tego powodu
inwestowanie w FPGA i jego oprogramowanie
nie tylko może skrócić czas wprowadzenia na
rynek nowego rozwiązania, ale też wydatnie
zmniejszyć koszty utrzymania i obsługi przez cały
czas użytkowania wyrobu.
Brian MacCleery,
starszy kierownik produktu
w National Instruments
C z doświadczeniem w wykorzystaniu Linuksa prawdopodobnie będą usatysfakcjonowani jednopłytkowymi komputerami (real-time
SBC) z systemem operacyjnym Linux. A jeśli
użytkownik dobrze czuje się w tradycyjnej,
klasycznej automatyzacji urządzeń i maszyn,
pierwszym jego odruchem może być typowy
sterownik z blokami funkcjonalnymi.
C.G. Masi
Artykuł pod redakcją inż. Józefa Czarnula,
specjalisty automatyka z wieloletnim
doświadczeniem w projektowaniu
i uruchamianiu układów automatyki
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
47
JAK TO SIĘ ROBI?
Projektowanie regulatorów wykorzystujących modele procesów
Praktyka w teorii
W kręgach akademickich tradycyjnym podejściem jest wykorzystanie modeli
matematycznych w celu syntezy odpowiednich algorytmów regulacji. Takie podejście
umożliwia wyznaczenie wartości sygnałów sterujących, które pozwalają na
minimalizację odchyłki regulacji w przyszłych stanach procesu.
M
odele matematyczne dostarczają
istotnych informacji o zachowaniach procesów. Aby utrzymać wybraną zmienną procesową na zadanym poziomie regulator musi być odpowiednio
skonfigurowany i sparametryzowany do rozpatrywanego procesu. Innymi słowy: odpowiednio mocno i długo reagować na błędy pomiędzy
wartościami procesowymi i zadanymi. Modelowanie procesów dotyczy ilościowego określenia
związków pomiędzy poszczególnymi sygnałami
wejściowymi, użytymi w regulatorze, a pomiarami wartości procesowych.
Prosty przykład
Rozważmy prosty przykład przedstawiony
na rys. 1.
Omawiany proces składa się z obciążnika
umieszczonego na elemencie sprężystym, który
wychyla się w prawo lub w lewo na skutek wymuszenia wywołanego zakłóceniem lub działaniem
regulatora. Zmienną procesową jest więc kąt odchylenia wahadła θ. Równanie [1] jest uproszczonym modelem tego procesu. Dokładność każdego
modelu zależy od formy przyjętego opisu matematycznego, charakteryzującego zachowania procesu
oraz przyjętych wartości współczynników. Forma
opisu oraz nieznane współczynniki powinny zostać wyprowadzone, zmierzone, wyznaczone lub
w inny sposób zidentyfikowane tak, aby model
mógł być użytecznym narzędziem w czasie projektowania układu regulacji.
Identyfikację modelu można wykonać, korzystając z równań teoretycznych bądź empirycz-
Obciążnik o masie m kilogramów i środku masy na wysokości h powyżej środka obrotu
umieszczony jest na sprężynie kątowej. Sprężyna odchyla się o θ radianów od położenia
początkowego na skutek działania poziomego zakłócenia lub sygnału sterującego. Siła
ciężkości obciążnika wynosi mg*sin(θ) i jest skierowana przeciwnie do siły sprężystości
kθ. Współczynniki g i k oznaczają odpowiednio przyśpieszenie ziemskie oraz stałą
sprężystości. Model tego typu może być użyty do analizy zachowań wielu rzeczywistych
procesów, takich jak: ramię robota przenoszące ładunek czy obciążona na szczycie
konstrukcja stalowa kołysząca się na wietrze.
[1]
gdzie:
[2]
[3]
Przyspieszenie kątowe θ’’ jest drugą pochodną po czasie położenia kątowego θ,
t jest czasem, jaki upłynął od wprawienia procesu w ruch, θ’, jest początkową prędkością
kątową wahadła, A jest amplitudą kolejnych drgań wahadła, zaś ω ich częstotliwością.
Wartości A i ω są stałymi zależnymi od współczynników k, m, g, h, oraz θ’.
48
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
JAK TO SIĘ ROBI?
nie wyznaczonych zależności opisujących proces. W pierwszym przypadku modelowanie jest
techniką polegającą na określeniu formy opisu
modelu oraz współczynników występujących
w równaniach na podstawie analizy podstawowych zjawisk chemicznych, fizycznych oraz
termodynamicznych, które mają wpływ na zachowania procesu. Model odwróconego wahadła został wyprowadzony z prawa powszechnego
ciążenia oraz zasady działania sił sprężystości.
Siła grawitacji działa na wahadło odchylone
o kąt θ siłą mg*sin(θ). Jednocześnie na wahadło
działa siła sprężystości kθ wywołana odchyleniem wahadła o kąt θ. W wyniku działania tych
dwóch przeciwstawnych sił można wyznaczyć
przyśpieszenie kątowe wahadła θ’’ zgodnie
z drugą zasadą dynamiki Newtona.
Ostatecznie model procesu jest sinusoidalną
funkcją zależności położenia kątowego θ do czasu t, jak w równaniu pod rys. 1. Współczynnikami modelu są: masa obciążnika wahadła m,
wysokość położenia środka masy obciążenia h,
stała sprężystości trzonu wahadła k, przyśpieszenie ziemskie g oraz początkowa prędkość kątowa wahadła θ’.
Nie zawsze tak łatwo
Niestety, rzeczywiste procesy przemysłowe nie
są tak proste w opisie jak odwrócone wahadło. Szczególnie gdy w procesie zachodzą zjawiska chemiczne, fizyczne lub termodynamiczne.
Duże procesy wielowymiarowe (o wielu wartościach wejściowych i wyjściowych) są zazwyczaj
zbyt skomplikowane, by można je opisać podstawowymi zależnościami fizycznymi.
Analiza bilansu energetycznego procesu jest
często bardziej praktycznym podejściem podczas modelowania złożonych procesów. W takim przypadku forma opisu procesu, jak i jego
współczynniki są wyznaczone na podstawie
bilansu strumieni energii dostarczonych, sumy
strumieni energii odebranych oraz energii zmagazynowanej w procesie.
Podobne zależności można wyprowadzić na
podstawie analizy bilansu masy: substancja
dostarczona do procesu musi być z niego odebrana lub zostać zmagazynowana. Poszczególne
zależności dla odpowiednich bilansów masy lub
energii nie muszą być znane i opisywane.
Modele „empiryczne”
Modelowanie „empiryczne” zakłada analizę
procesu oraz wyznaczenie jego opisu na drodze
Pod wpływem wymuszenia impulsowego wahadło zaczyna drgać z gasnącą
amplitudą, jak zostało to przedstawione na rysunku powyżej.
[4]
Kształt odpowiedzi impulsowej sugeruje, że opis modelu procesu powinien być
falą sinusoidalną przemnożoną przez malejący czynnik wykładniczy, zgodnie z
równaniem 4. Wpasowując to równanie do przebiegów czasowych uzyskanych z
pomiarów możemy wyznaczyć współczynniki modelu α, A oraz ω.
eksperymentów, zamiast analizy teorii zachodzących w nim zjawisk. Rys. 2. ilustruje, jak
odwrócone wahadło może zostać opisane bez
odwoływania się do chemii, fizyki, termodynamiki czy bilansów masy lub energii. Jeżeli na
wahadło zadziała jednostkowe wymuszenie,
a kolejne oscylacje zostaną zmierzone, to wynikowy wykres drgań wahadła ilustruje odpowiedź impulsową procesu, na podstawie której
można wyznaczyć jego model.
W omawianym przypadku odpowiedzią impulsową jest zanikająca sinusoida, więc wydaje się,
że najbardziej odpowiednią formą opisu procesu
będzie równanie 4. Współczynnikami takiego
modelu będą: α – stała tłumienia drgań (odwrotność stałej czasowej), A – amplituda drgań, ω
– częstotliwość drgań. Wartości tych współczynników mogą być odczytane wprost z przebiegów
czasowych zmian położenia wahadła lub wyznaczone numerycznie poprzez aproksymację przebiegów odpowiednimi krzywymi.
Niezgodności
Jak można łatwo zauważyć, w wyniku wyznaczenia opisu procesu tylko i wyłącznie na
drodze empirycznej uzyskano inny model, niż
w wypadku analizy podstawowych zależności
mechanicznych. Opisane, teoretyczne zależności
nie uwzględniały siły tarcia działającej przeciwnie do kierunku ruchu wahadła i proporcjonalwww.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
49
JAK TO SIĘ ROBI?
Umożliwia to zasada
superpozycji
Źródło: Control Engineering
W przypadku omawianego
modelu wymuszeniem może
być jednorazowe pchnięcie
wahadła, w celu odzyskania
zadanej wartości amplitudy
drgań. Przedstawiony
wykres prezentuje efekt
wprowadzonego
wymuszenia oraz ponowne
tłumienie drgań wahadła.
Źródło: Control Engineering
nej do jego aktualnej prędkości. Tarcie powoduje więc tłumienie kolejnych drgań wahadła.
W modelu „empirycznym” efekt tłumienia jest
wyrażony przez wykładniczy człon równania 4.
Brak podobnego członu w równaniu 1. powoduje, że model „teoretyczny” błędnie prognozuje oscylacje wahadła jako drgania niegasnące.
Jedynym sposobem weryfikacji dokładności
modelu „teoretycznego” jest porównanie jego
zachowań z rzeczywistym procesem, przy jednakowych wartościach zmiennych zakłócających
i sterujących.
Projektowanie regulatora
Najtrudniejszym zadaniem w czasie projektowania regulatorów wykorzystujących modele
obiektów jest implementacja modelu w odpowiednim regulatorze. Niektóre techniki projektowania, oparte na modelach procesów,
wykorzystują skomplikowany aparat matematyczny, którego zrozumienie wymaga wielu lat
studiów. Pierwszą, teoretyczną, przeszkodą jest
zrozumienie, jak model, który przedstawia odpowiedź impulsową, (tak jak np. równanie 4.),
może być wykorzystany w predykcji odpowiedzi
procesu na wymuszenia, które nie są impulsami. Przecież niewiele procesów jest sterowanych
poprzez gwałtowne impulsy. Jeśli regulator ma
mieć możliwość poruszania strukturą, która
zachowuje się podobnie do odwróconego wahadła, będzie musiał mieć więcej informacji niż
może dostarczyć równanie 4. … bądź tak nam
się tylko wydaje. W rzeczywistości odpowiedź
impulsowa procesu liniowego zawiera wszystkie informacje niezbędne do scharakteryzowania jego zachowań w każdych warunkach. Tak
więc model w postaci odpowiedzi impulsowej,
jak w równaniu 4., może być użyty do predykcji
odpowiedzi obiektu na dowolne sekwencje wymuszeń, nie tylko impulsowych.
50
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
Dokładne zrozumienie zasady działania takiego modelu
wymagałoby dogłębnej znajomości analizy matematycznej
wraz z rachunkiem całkowym.
W skrócie można przedstawić
ją za pomocą pewnej właściwości, która charakteryzuje
proces jako liniowy – superpozycji. Proces, który spełnia
zasadę superpozycji, podwaja
wartość sygnałów wyjściowych, kiedy wartości
sygnałów wejściowych zostaną podwojone. Ponadto, odpowiedź obiektu na kilka wymuszeń
(pobudzeń) równać się będzie sumie odpowiedzi (reakcji) na każde wymuszenie z osobna.
To właśnie zasada superpozycji sprawia,
że odpowiedź impulsowa jest tak korzystnym opisem w modelowaniu i sterowaniu
procesów liniowych. W regulatorze można
użyć modelu w postaci odpowiedzi impulsowej oraz wykorzystując zasadę superpozycji
wypracować ciąg wymuszeń na podstawie
poszczególnych impulsów, a następnie wyznaczyć odpowiedź obiektu. Właściwie jest
to esencja predykcyjnych właściwości regulatorów wykorzystujących model obiektu.
Pozwalają na takie dobranie aktualnych wartości sterujących, aby osiągnąć określone rezultaty w przyszłości.
Na szczęście wiele rzeczywistych procesów
to procesy liniowe. Na przykład układy elektryczne złożone z rezystorów, elementów pojemnościowych oraz indukcyjnych czy układy
mechaniczne złożone z elementów sprężystych, tłumiących oraz bezwładności. Właściwie każdy proces, który może być efektywnie
sterowany przez pętlę regulatora PID, musi
być liniowy, gdyż efektywność algorytmu PID
zależy od stopnia spełnienia przez proces zasady superpozycji. Ponadto nawet procesy,
które właściwie nie są liniowe, mogą być linearyzowane. Jeśli wartości wymuszeń oraz
wartości procesowych zmieniają się w małym zakresie w okolicach ustalonego punktu
pracy, proces zachowuje się – w przybliżeniu
– jak liniowy.
Vance J. VanDoren
Artykuł pod redakcją Marcina Stachury,
doktoranta w Instytucie Automatyki
i Robotyki Politechniki Warszawskiej
ZDANIEM
EKSPERTA
Perspektywy w segmencie
robotów przemysłowych
Łowcy
androidów
C
Patrick Schwarzkopf
Masowy trend do automatyzacji zapewnia
dobrą sytuację w branży. Większe zamówienia
napływają nie tylko od przemysłu
samochodowego i jego kooperantów,
ale także producentów wyrobów z tworzyw
sztucznych, wyborów metalowych oraz
dostawców żywności i napojów. Również
przemysł farmaceutyczny, elektroniczny
oraz medyczny coraz chętniej używa robotów.
52
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
o ciekawe, także młode branże, jak na przykład fotowoltaika
stawiają na rozwiązania w dziedzinach robotyki i automatyki.
W obu tych segmentach obroty na niemieckim rynku wzrosły w 2007 roku – według
wstępnych szacunków – o 15% (do 8,4
miliardów EUR). Tym samym obroty branży w ostatnich dziesięciu latach prawie się
podwoiły. Od końca 2006 roku nieustannie
zwiększa się napływ zamówień w dziedzinie
robotyki i automatyki. Nadal duży napływ
zamówień z kraju i zagranicy umożliwi branży automatyki w 2008 roku dalszy wzrost
obrotów o 10% (do 9,2 mld EUR).
Przyjrzyjmy się teraz sytuacji w poszczególnych dziedzinach. Zacznijmy od tech-
ZDANIEM EKSPERTA
niki montażu i obsługi. Jak wiadomo, niewiele produktów w naszym
otoczeniu nie przeszło przez proces
montażu. W przypadku samochodu
lub notebooka wie o tym większość
ludzi. Wiele jednak osób nie myśli
o tym, że również termos i długopis
wymagają precyzyjnego montażu.
Jeżeli spojrzymy na zegarek, telefon
komórkowy czy też produkty medyczne, możemy sobie wyobrazić,
jakiej precyzji wymaga właśnie obsługa i montaż elementów zminiaturyzowanych. Nierzadko produkt
odnosi sukces na rynku wyłącznie
dlatego, że jego obudowa – przy takim samym zakresie funkcji – jest
bardziej kompaktowa niż obudowa
konkurencji.
Największy rynek
w Europie
Dla producentów robotów i systemów robotyki w Niemczech ubiegłe lato było jednym
z najpomyślniejszych. Obroty w dziedzinie
robotyki wzrosły w Niemczech w 2007 roku
o 22% (do 2,1 miliardów EUR). W 2008
roku spodziewany jest dalszy wzrost obrotów
o 12%. Wzmożony trend do wysokiej jakości rozwiązań systemów robotyki przyczynia
się do pomyślnego rozwoju. Z kolei obroty w dziedzinie techniki montażu i obsługi
wzrosły w ubiegłym roku o 15% (osiągając
5,1 miliardów EUR). Technika montażu
i obsługi jest tym samym dziedziną osiągającą największe obroty w naszym zrzeszeniu
branżowym. Obecnie w przedsiębiorstwach
występują wąskie gardła mocy produkcyjnych i brak fachowców. Z uwzględnieniem
nadal rosnącej liczby zamówień w 2008
roku spodziewany jest dalszy wzrost obrotów o 10%. W globalnej gospodarce coraz
większej presji na ceny podlegają w szczególności towary konsumpcyjne. Oferenci
dostrzegają w tym trudnym otoczeniu dwie
strategie handlu w celu osiągnięcia sukcesu. Albo dzięki optymalizacji procesów uda
się działać na rynku po światowych, konkurencyjnych cenach albo też dzięki udanemu
zróżnicowaniu produktów uda się uzyskać
ceny premium. W realizacji obu strategii
ważną rolę odgrywa zastosowanie techniki
montażu i obsługi. Inteligentna technika
produkcji, w szczególności w zakresie montażu, pozytywnie wpływa na koszty. Często
również wymagania jakości i bezpieczeństwa
nie pozwalają zrezygnować z automatyki.
Powrót na ścieżkę wzrostu
Szczególnie warto przyjrzeć się światowym
i europejskim danym z aktualnego opracowania World Robotics 2007. Po rekordowym wyniku z 2005 rok później sprzedano
na świecie łącznie 112 200 jednostek, tzn.
o 11% mniej robotów przemysłowych. Przemysł samochodowy i przemysł elektrotechniczny i elektroniczny – będące w 2005 roku
motorem bardzo szybkiego wzrostu – obniżyły swoje inwestycje w roboty na świecie odpowiednio o 17% i 34%. Jednakże wszystkie
inne gałęzie przemysłu zwiększyły zakupy
robotów o 25%. Rozwój w triadach przebiegał całkiem różnie. Po boomie w 2005 roku
nastąpił silny spadek inwestycji w roboty
w Azji i w Ameryce.
Natomiast w Europie po słabym 2005
roku roboty ponownie wróciły na ścieżkę
wzrostu. W 2006 roku sprzedaż wzrosła
o 11% (do 31 500 jednostek). Było to wynikiem silnie rosnących inwestycji wszystkich
przemysłów poza samochodowym. Producenci samochodów i ich kooperanci obniżyli
zakupy robotów w Europie. W 2007 roku
dzięki inwestycjom w przemyśle samochowww.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
53
ZDANIEM EKSPERTA
dowym oraz wzrostowi instalacji w innych
gałęziach przemysłu zarówno zwiększyła się
sprzedaż robotów, jak też osiągnięto wyższe zyski. W 2006 roku sprzedaż robotów
uniwersalnych robotów przemysłowych na
10 000 zatrudnionych w przemyśle przetwórczym. Chociaż wskaźnik ten w Japonii
w 2006 roku lekko spadł, kraj kwitnącej wiśni pozostaje nadal państwem
najbardziej zautomatyzowanym. Dalsze miejsca zajmują Republika Korei i Niemcy.
W Europie liczba pracujących robotów zwiększyła się
na koniec 2006 roku o 6%
(do prawie 316 000 jednostek). Do 2010 roku szacuje się, że liczba ta wzrośnie do 380 000 jednostek.
W 2010 roku jedna trzecia
wszystkich robotów zainstalowanych na świecie będzie
przypadać na Europę. Na
świecie będzie zainstalowanych prawie 1,2 miliona robotów. Na potrzeby operacji
obsługi przybyło w 2006
roku w Europie 7% maszyn.
W tym znaczny przyrost
osiągnęły działania w zakresie pakowania, pomiaru i kontroli oraz na
wtryskarkach do tworzyw sztucznych. Liczna robotów do spawania wzrosła o 19%,
a robotów do obróbki o 4%.
w Niemczech wzrosła o 13% w porównaniu
do poprzedniego roku (sięgnęła 11 400 jednostek). We Włoszech, drugim co do wielkości rynku w Europie, zastosowano o 15%
więcej
robotów
(6 300 jednostek).
Aby móc przeżyć w globalnym świecie, każdy
We Francji nastąpił
zastój
zamówień
producent dóbr musi zwiększać wydajność
w ostatnich pięciu
i obniżać koszty. Z tego względu producenci
latach na poziomie 3 000 roborobotów opracowują nowe technologie – specjalnie
tów. W Hiszpanii
dla małych i średnich przedsiębiorstw, które
i w Wielkiej Brytaumożliwiają kooperację robotników i robotów.
nii dostawy robotów spadły o 11%.
Zastosowanie roboAby móc przeżyć w globalnym świecie,
tów w krajach środkowo- i wschodnioeurokażdy producent dóbr musi zwiększać wypejskich wzrosło łącznie tylko nieznacznie.
dajność i obniżać koszty. Z tego względu
producenci robotów opracowują nowe techPolska na początku drogi
nologie – specjalnie dla małych i średnich
Sprzedaż robotów w Polsce wciąż jest względprzedsiębiorstw, które umożliwiają kooperanie niewielka. Jednakże w ostatnich dwóch
cję robotników i robotów. Technologie sensolatach odnotowano wskaźniki znacznego
rów i przetwarzania obrazu są udoskonalane
wzrostu. Głównymi odbiorcami są przemysł
i w coraz większym stopniu stosowane w sysamochodowy i jego kooperanci. Oczywiście
stemach robotów. Zwiększają się ich zastorównież „gęstość” robotów w Polsce jest
sowania w fotowoltaice, przemyśle budowlajeszcze bardzo niewielka. Mierzymy ją liczbą
„
54
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
nym, logistyce i mikromontażu. Inną
innowacyjną dziedziną jest robotyka
serwisowa. Do końca 2006 roku zainstalowano około 40 000 robotów
serwisowych do użytku profesjonalnego. Największy udział – wynoszący ponad 9 000 sztuk – mają roboty
zainstalowane dla potrzeb wojska.
Następne miejsca zajmują maszyny
do dojenia, podwodne, do czyszczenia basenów, do rozbiórki dla przemysłu budowlanego i samojezdne
platformy do różnych zastosowań.
Bilet w jedną stronę
Od 2007 do 2010 roku na świecie
przybędzie dalszych 35 500 robotów. Największy wzrost ich liczby
spodziewany jest w zakresie maszyn
dla celów wojskowych, robotów do
dojenia, czyszczących, medycznych
i samojezdnych robotów do różnych
zastosowań. Biorąc pod uwagę rozwój demograficzny i coraz doskonalszą technikę, w najbliższych 10
latach kluczową dziedziną robotyki
serwisowej staną się maszyny do
pomocy osobom niepełnosprawnym. Wiodące instytuty badawcze
koncentrują się na projektowaniu
prototypów dla tego rodzaju robotów. Nadal pomyślnie rozwija się
technologia przemysłowego przetwarzania obrazu. Technologię tę
można opisać jako „oko maszyny”:
kamery monitorują i sterują procesami produkcyjnymi. Jednocześnie
obrazy generowane przez kamery są
automatycznie interpretowane przez
oprogramowanie.
System przetwarzania obrazu jest
więc w stanie bez udziału człowieka oceniać jakość i podejmować
decyzje. Na przykład: czy element
samochodu został dokładnie wykonany lub czy stanowi zagrożenie
dla bezpieczeństwa? Czy produkt
farmaceutyczny spełnia wszystkie
wymagania bezpieczeństwa i czy ma
prawidłowe napisy? Przetwarzanie
obrazu znajduje zastosowanie w prawie wszystkich branżach. Poprawia
konkurencyjność, zwiększa wydaj-
ność, zapewnia jakość, obniża koszty produkcji, umożliwia innowacje
i zwiększa bezpieczeństwo. W Niemczech tylko w ciągu 10 lat obroty tej
branży wzrosły prawie czterokrotnie. Łączna sprzedaż w 2007 roku
skoczyła o 4% (do 1,15 miliarda
EUR). W 2008 roku przewidujemy
dalszy solidny wzrost o 6% (do 1,22
miliarda EUR).
Dzięki ścisłej współpracy z European Machine Vision Association
(EMVA) dysponujemy również danymi dotyczącymi rynku przetwarzania obrazu w Europie. Według nich
w 2006 roku osiągnięto przyrost
obrotów o 11%. Trend ten był kontynuowany w 2007 roku, co pozwoliło na osiągnięcie przyrostu rzędu
9%. Najlepiej rynek rozwija się poza
Europą. Producenci systemów wizyjnych cieszyli się z dużych transakcji
w Ameryce Północnej i Południowej
oraz Azji.
Robotyka i automatyka (przemysłowe przetwarzanie obrazu, technika
montażu i obsługi) przyczyniają się
w istotnym stopniu do zwiększenia
konkurencyjności producentów wyrobów konsumpcyjnych na świecie.
Wzrasta również jakość życia współczesnego człowieka. Tanie i wydajne
telefony komórkowe, notebooki i organizery mamy dzisiaj praktycznie
prawie zawsze przy sobie. Nie możemy już sobie prawie wyobrazić życia
bez tych praktycznych pomocników.
Mniej dostrzegalne są: poduszka powietrzna, ABS i ESP, które odczuwalnie zwieszają nasze bezpieczeństwo
w samochodzie w krytycznych sytuacjach. Produkcja wszystkich tych
produktów jest niemożliwa bez techniki automatyzacji.
ce
Patrick Schwarzkopf
jest z-cą dyrektora VDMA Robotik
+ Automation – niemieckiego
zrzeszenia przemysłowego
przetwarzania obrazu, techniki
montażu i obsługi oraz robotyki.
PRODUKTY
Apar
KDT Systems
Przetworniki serii AR59x
Nowe sterowniki serii BP
Seria AR59x rozszerza ofertę Apar w zakresie programowalnych przetworników z uniwersalnym wejściem termometrycznym i analogowym w obudowie do montażu na szynie DIN.
Seria obejmuje trzy typy różniące się głównie typem wyjścia:
AR592 – wyjście prądowe 4-20 mA, AR593 – dwa niezależne
wyjścia prądowe 0/4-20 mA lub napięciowe 0-10 V, służące
do retransmisji pomiaru lub sygnalizacji alarmowej, AR594
– cyfrowe wyjście RS232/485 z protokołem transmisji MODBUS RTU oraz wyjście alarmowe 12 V dwustanowe typu OC.
Dodatkowo AR592 występuje w wersji jedno- i dwukanałowej. Zakres możliwych sygnałów wejściowych jest wspólny
dla całej serii i obejmuje wejścia: termorezystancyjne (Pt100,
Ni100), termoparowe (6 typów), prądowe (0/4-20mA), napięciowe (0-10 V, 0-60 mV) oraz rezystancyjne. Typ wejścia, zakres przetwarzania
oraz inne parametry przetworników można skonfigurować za pomocą programatora AR950 lub komputera PC z zestawem programującym AR955.
www.apar.pl
ESA
Terminale z zintegrowaną klawiaturą
ESA rozszerzyła ofertę o pierwszą rodzinę terminali operatorskich IT z zintegrowaną klawiaturą.
Nowe urządzenia IT105K stanowią rozwiązanie
dla systemów pracujących w trudnych warunkach
przemysłowych, gdzie ekran dotykowy mógłby
łatwo ulec uszkodzeniu. IT105K wyposażone są
w wyświetlacze o przekątnej 5,7″, w dwóch wersjach: z matrycą STN wyświetlającą obraz w 16
odcieniach niebieskiego i TFT z 65 tys. kolorów.
Jasność obrazu zapewnia wbudowane podświetlenie białymi diodami LED. Terminale wyposażone są w 41-klawiszową klawiaturę składającą się z: 18 klawiszy
operacyjnych, 12 funkcyjnych i 11 alfanumerycznych. Urządzenie korzysta z procesora Intel PXA270 i modułów pamięci RAM.
Wyłącznym dystrybutorem urządzeń w Polsce jest Sabur.
www.sabur.com.pl
W ofercie AT Control są już dostępne
nowe jednostki centralne sterowników
PLC serii BP firmy KDT Systems. Ich
główną cechą charakterystyczną są
wbudowane We/Wy analogowe. Jednostki centralne również mają We/Wy
binarne. Dostępne są zarówno z napięciem zasilania 230 V AC, jak też 24
V DC. Podstawowe cechy BP32AD i
BP32BD to: pojemność pamięci programu 8000 kroków, maksymalnie 3
moduły rozszerzeń (w tym maks. 2 moduły analogowe), wbudowane wejścia
analogowe (prądowe lub napięciowe w
BP32ADxx, RTD w BP32BDxx), wbudowane wyjścia analogowe prądowe
lub napięciowe, wbudowane szybkie
liczniki, port szeregowy RS232 do programowania, możliwość komunikacji w
sieci Ethernet oraz RS232/422/485,
dodatkowy port RS485 do komunikacji z panelem CIMON-Xpanel, wbudowane funkcje diagnostyczne (watchdog
programu, detekcja błędu w pamięci
Flash i DRAM oraz zaniku napięcia
zasilania), wbudowany regulator PID z
funkcją Auto Tuningu.
www.atcontrol.pl
Autonics
Regulatory temperatury TZN/TZ
Firma Autonics wprowadziła na rynek nową wersję programowalnych regulatorów temperatury z serii TZN/TZ.
Urządzenia dysponują podwójnym PID i autoregulacją.
Ponadto mają uniwersalne wejście umożliwiające pomiar
i kontrolę takich wielkości, jak: wilgotność, ciśnienie, przepływ. Do wyboru: termopara – K, J, R, E, T, S, N, W; czujnik
– PT100, JIS 100; wejście analogowe – 1-5 V DC, 0-10 V DC, 4-20 mA. Dostępne są także różnorodne funkcje wyjścia,
w tym siedem trybów alarmowych (LBA – sygnalizuje uszkodzenie pętli pomiarowej, SBA – alarm uszkodzenia czujnika).
Seria dostępna w obudowach DIN 48 x 48, 72 x 72, 96 x 48, 48 x 96, 96 x 96 mm.
www.eltron.pl
56
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
PRODUKTY
Mitsubishi Electric
FR-E700: nowa seria przetwornic
Japoński koncern wprowadził do oferty nową serię kompaktowych przetwornic częstotliwości FR-E700. Wektorowe przetwornice pracują w pętli otwartej. Dostępny zakres mocy
tej serii to 0,4~15 kW dla zasilania 3 x 400 V (dopuszczalne odchyłki napięcia zasilania:
325-528 V), 50/60 Hz (±5%). Seria ma zwiększoną przeciążalność: do 200%*In przez
3s (wobec ogólnie przyjętej 200%*In przez 0,5 s) w temperaturze otoczenia do +50O
C. Częstotliwość wyjściowa napędów to maks. 400 Hz. Dzięki zastosowaniu zaawansowanego sterowania wektorem pola możliwe jest do osiągnięcia momentu rozruchowego
rzędu 200% przy 0,5 Hz. Algorytm sterowania z optymalizacją wzbudzenia OEC pozwala
na optymalne wykorzystanie silnika w stanach jego niedociążenia oraz zakresie niskich
prędkości obrotowych, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie oszczędności energii. Standardowo FR-E740 wyposażono w: 7 wejść cyfrowych, 2 wejścia analogowe (0-10 V DC/10bit, 0-9 V DC/9bit, 4-20 mA
DC/10bit), 2 wyjścia cyfrowe, 1 wyjście przekaźnikowe i 1 wyjście analogowe (0-10 V DC). Nowe rozwiązania (funkcje)
serii FR-E740: funkcja zapobiegania utknięciu, funkcja unikania zwrotu energii, optymalizacja czasu przyspieszania / hamowania, automatyczne wznowienie pracy po zaniku zasilania lub wystąpieniu błędu / alarmu.
www.mpl.pl
Phoenix Contact
Schunk
Kompaktowy sterownik ILC 390 PN
System wymiany
z zintegrowanymi zaworami
Technika bezpieczeństwa
z systemem Interbus Safety jest obok standardu
Profinet w sieciach Ethernet istotnym składnikiem
rozwiązania automatyzacji Automationworx firmy
Phoenix Contact. Głównym
komponentem bazowego systemu Profinet jest jego technika sterowania. Przykładem jest
kompaktowy sterownik Inline Controller ILC 390 PN, który
został zaprojektowany do automatyzacji maszyn i urządzeń
w środowisku Profinet. Podobnie jest z oprogramowaniem
do automatyzacji PC Worx, które pomaga użytkownikowi w
konfigurowaniu, programowaniu, ustawianiu i diagnozowaniu sieci Profinet oraz Interbus. Stanowi ono łącze pomiędzy
technologią standardową a techniką bezpieczeństwa. Konfigurator zestawia komponenty sieci Profinet oraz Interbus
i aktywuje technikę bezpieczeństwa. Bezpieczna aplikacja
jest programowana i obsługiwana przy użyciu systemu programującego SafetyProg. Podstawowe funkcje zapewniają
moduły bezpieczeństwa o standardzie PLCopen. Poprzez
sterownik bezpieczeństwa jednostka proxy Safety SLC 400
PND-4TX-IB dysponuje urządzeniem nadrzędnym (master)
sieci Interbus i urządzeniem podrzędnym (slave) sieci Profinet. Za pośrednictwem tej jednostki sterownik ma dostęp
do systemu bezpieczeństwa Interbus. Wczytuje bezpieczne
wejścia, przetwarza bezpieczny program aplikacji i steruje
bezpiecznymi wyjściami.
www.phoenixcontact.pl
Zintegrowany system szybkiej wymiany SWS-I-011 zawiera
sześć zintegrowanych szybko reagujących wkręcanych zaworów 3/2, które zastępują całą listwę zaworową. Zamiast
wiązki kabli i przewodów potrzebny jest tylko jeden przewód
do doprowadzenia sprężonego powietrza i zasilania elektrycznego. Dzięki zastosowaniu zintegrowanych zaworów
całkowicie wystarcza to do sterowania chwytakiem i innymi
narzędziami. Pozostałe dwa przewody można łatwo ułożyć
wewnątrz robotów Scara i poprowadzić wewnętrznymi otworami o średnicy zaledwie dwunastu milimetrów. Ponieważ
do uruchomienia nie są konieczne żadne nowe przewody, zaoszczędza się czas. Możliwe jest szybkie uruchomienie chwytaka lub przezbrojenie robota. Z nowego systemu SWS-I skorzystają użytkownicy, którym zależy na dużej elastyczności i
szybkim uruchomieniu. System jest dwuczęściowy, składa się
z wymiennej głowicy po stronie robota oraz adaptera umożliwiającego zamontowanie narzędzia, np. chwytaka. Adapter mocowany jest w głowicy za
pomocą opatentowanej mechaniki kulowej i zasilany sprężonym
powietrzem przez zintegrowane
zawory. Dwa z sześciu zaworów
pneumatycznych 3/2 wykorzystuje się do blokowania i odblokowywania adaptera, pozostałe
cztery są do dyspozycji i można
je wykorzystać na przykład do
sterowania dwóch chwytaków za
pomocą jednego adaptera.
www.schunk.com
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
57
Fanuc Robotics
Najnowsze roboty spawalnicze
ARC Mate 100iC i Arc Mat 120iC zostały skonstruowane do realizacji wszelkich procesów spawania (MIG/MAG,
TIG, laser). Konstrukcja ramienia pozwala na przeprowadzenie przewodów
spawalniczych wewnątrz robota. Takie
rozwiązanie ogranicza ewentualność wystąpienia kolizji przewodów spawalniczych
z innymi elementami stanowiska spawalniczego. Zakres udźwigu wynosi od 6 kg do
20 kg, a zasięg od 1373 mm do 2009 mm.
Dodatkową funkcjonalność, precyzyjność
prowadzenia łuku oraz krótsze czasy przezbrojeń przez zwiększoną łatwość programowania można osiągnąć stosując oryginalne Pozycjonery Spawalnicze Fanuc o udźwigu od 300 kg
do 1 000 kg. W przypadku spawania bardzo dużych elementów można
umieścić roboty spawalnicze na torze jezdnym sterowanym równocześnie
z innymi osiami Fanuc. Poruszanie się robota po torze, jak i ruch robota
względem stołu spawalniczego mogą być łatwo programowane: zarówno
sam robot, jak i tor jezdny oraz pozycjoner są zorientowane w jednym
wspólnym układzie współrzędnych względem miejsca spawania. Wykorzystanie wspólnego układu współrzędnych, przez zastosowanie oryginalnego stołu spawalniczego Fanuc, umożliwia łatwe synchronizowanie
ruchu robota z jednoczesnym obrotem detali spawanych.
www.fanucrobotics.pl
Rockwell Automation
Rozdzielnica napędowa Centerline 2500 MCC
SSA
ul. Jedności 10
41-208 Sosnowiec
tel. +32 298 55 05
fax. +32 298 00 83
e-mail: [email protected]
www.ssa.pl
Allen-Bradley Centerline 2500 MCC zaprojektowano pod kątem spełnienia światowych
norm IEC 60439-1 i IEC 60529. Pozwala
na diagnozowanie i monitorowanie MCC w
czasie rzeczywistym za pośrednictwem sieci
DeviceNet, ControlNet lub Ethernet. Wbudowane oprogramowanie DeviceNet z technologią IntelliCENTER ułatwia wykrywanie
i rozwiązywanie problemów oraz zapewnia
bezpieczeństwo pracy napędów. Rozdzielnica zawiera do 24 modułów w każdej kolumnie. Cztery pozycje modułu
(połączona, testowa, rozłączona i wyjęta) są obsługiwane dźwignią, co
pozwala na jego wkładanie i wyjmowanie bez użycia narzędzi. Pozycja
testowa pozwala użytkownikom odłączyć linię zasilania i tor obciążenia,
nie odłączając jednak przy tym zasilania sterowania i sieci DeviceNet,
dzięki czemu moduły można testować jeszcze w rozdzielnicy. Wśród innych funkcji znajdują się specjalne bariery zapobiegające wyładowaniom
łukowym w przypadku awarii, a także trzy- i czteroprzewodowe systemy
zasilania zaspokajające zróżnicowane lokalne wymogi.
www.rockwellautomation.pl
Guru Control Systems
Platformy dla przenośnych IPC
Guru zaczęło sprzedawać
nowe platformy do budowy przenośnych komputerów przemysłowych.
Składają się one z ekranu LCD, klawiatury oraz
obudowy tworzących konstrukcję w formie walizki.
Przemysłowe komputery
oparte na takiej platformę
charakteryzują się zwartą, solidną budową oraz dużymi
możliwościami rozbudowy. Każda z obudów dostarczana jest w komplecie z torbą podróżną. Najbardziej popularną i uniwersalną platformą przenośnego komputera
przemysłowego jest KP-6520 – z 15-calowym ekranem
LCD oraz możliwością montażu standardowej płyty
ATX. Dane techniczne KP-6520: wielkość monitora
– 15.1″ TFT LCD; rozdzielczość maksymalna monitora
– 1024 x 768; funkcja OSD; możliwość montażu płyty
głównej ATX; mocowanie dodatkowe kart z antywibracyjnym dociskiem poprawiającym stabilność systemu;
zasilacz PS/2 400W ATX. Wymiary całości wynoszą
462 x 336 x 253 mm.
www.kintek.kamlab.pl
GE Fanuc
Nowe możliwości QuickPanel View
GE Fanuc Intelligent Platforms wprowadziło w panelach QuickPanel View nowe
funkcje
komunikacyjne.
Wykorzystanie technologii
KEPServerEX firmy Kepware Technologies pozwala na
integrację paneli z szeroką
gamą urządzeń automatyki.
Do paneli dodano 39 nowych protokołów komunikacyjnych do urządzeń firm trzecich. Poziom integracji serwera KEPServerEX i programów komunikacyjnych z oprogramowaniem narzędziowym Proficy Machine Edition
View pozwala użytkownikom na dodawanie programów
komunikacyjnych, urządzeń i zmiennych równie łatwo,
jak robili to do tej pory. Zmienne tworzone są tylko raz,
a integracja zapewnia spójność konfiguracji programów
komunikacyjnych oraz dostęp do szczegółowych informacji diagnostycznych. Autoryzowanym dystrybutorem
produktów w Polsce jest Astor.
www.astor.com.pl
WYDARZENIA
Dwunaste Rytro za nami
Automatycy automatykom
Tegoroczna, dwunasta już Konferencja Automatyków Rytro 2008,
odbyła się w drugiej połowie maja. Impreza, która już na stałe wpisała się
do kalendarza wydarzeń branżowych, sprzyja nawiązywaniu nowych kontaktów
oraz integracji środowiska. Umożliwia również zapoznanie się z najnowszymi
osiągnięciami branżowymi.
ierwszy dzień konferencji wypełniły referaty przedstawicieli nauki oraz prezentacje firm, od wielu już lat zaangażowanych w sponsorowanie wydarzenia. Rytro otworzył
Andrzej Turak, wiceprezes zarządu Skamer. Po nim głos
zabrali profesorowie: Leszek Trybus z Politechniki Rzeszowskiej,
Jan Maciej Kościelny z Politechniki Warszawskiej oraz pełniący
obowiązki honorowego patrona konferencji prof. Ryszard Tadeusiewicz z krakowskiej AGH. Ten ostatni omówił ciekawą kwestię
sterowania urządzeń za pomocą komend głosowych. Referaty
pozostałych dwóch profesorów: Tadeusza Skubisa z Politechniki
Śląskiej i Wiesława Wajsa z AGH w Krakowie, wplecione zostały
pomiędzy prezentacje firmowe pierwszego i drugiego dnia konferencji. Na szczególną uwagę zasługuje wystąpienie prof. Skubisa,
który przedstawił nowatorską technikę przetwarzania zmian rezystancji na sygnał cyfrowy, bez konieczności stosowania przetworników A/C.
Prezentacje firmowe pierwszego dnia konferencji miały na celu
przede wszystkim przybliżenie uczestnikom oferty każdej z firm,
ze szczególnym uwzględnieniem nowości i urządzeń dedykowanych do zastosowań w wymagających aplikacjach. W jednej
P
60
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
z prezentacji dominującym tematem była technologia komunikacji
bezprzewodowej Emerson Process Management, która otrzymała
nagrodę specjalną redakcji Control Engineering Polska w konkursie Produkt Roku 2007. Przedstawiciele firmy informowali o wciąż
poszerzającej się ofercie urządzeń korzystających z tej właśnie
technologii komunikacji.
Prezentacje firmowe zaplanowane na drugi dzień konferencji,
podzielono na dwie sekcje tematyczne, dotyczące odpowiednio
aparatury kontrolno-pomiarowej i rozwiązań sieciowych oraz energetyki i sterowania napędami. W prezentacjach tych przedstawiciele firm branżowych przedstawili wybrane rozwiązania i produkty
ze swojej oferty, omawiając szczegółowo ich zalety i możliwości funkcjonalne. Co istotne, tu również pojawiły się informacje
o pierwszych wdrożeniach systemów komunikacji bezprzewodowej w aplikacjach przemysłowych. Przez cały czas trwania imprezy
otwarte były stoiska, przy których czekali na uczestników specjaliści z firm sponsorujących wydarzenie. W tym roku wzięło w nim
udział ponad 200 osób reprezentujących środowisko naukowe,
różne gałęzie przemysłu oraz firmy działające w branży automatyki
przemysłowej i pomiarów.
Andrzej Ożadowicz
www.controlengpolska.com
WYDARZENIA
Ogólnopolski cykl seminariów Schneider Electric
Inwencja
w automatyce
Schneider Electric, obchodzący 15-lecie działalności w Polsce, promuje produkty
z zakresu automatyki przemysłowej podczas cyklu seminariów w największych miastach
Polski. W krakowskim spotkaniu, które odbyło się w połowie maja, wzięło udział
około 60 przedstawicieli firm z branży.
a uczestników czekał zestaw stanowisk podzielonych
na osiem sekcji, na których zamontowano działające
przykładowe aplikacje o różnym stopniu zaawansowania funkcjonalnego, a tym samym przeznaczone
do zastosowania w różnych aplikacjach. Program seminarium
podzielono na dwie części. W pierwszej przedstawiciele Schneidera zapoznali uczestników z podstawowymi zasadami działania
aplikacji. Organizatorzy nie ograniczyli się do niezwykle modnych
i chwytliwych w ostatnim czasie zaawansowanych aplikacji systemowych, które bazują na rozwiązaniach sieciowych. Pokazali również prostsze układy automatyki dla niewymagających aplikacji,
wykorzystujące na przykład przekaźniki programowalne. W kilku
aplikacjach regulacji prędkości napędów oraz pozycjonowania
wałów w serwomechanizmach zastosowano rozwiązania bazujące
na dedykowanym protokole CANOpen. W przypadku
bardziej wymagających i rozbudowanych aplikacji
(akwizycja danych, wizualizacja itp.) w połączeniu ze
standardem Ethernetu przemysłowego. Oczywiście
nie mogło zabraknąć aplikacji typowych systemów
rozproszonych do obsługi komunikacji pomiędzy modułami znacznie oddalonymi od siebie oraz tzw. wyspami lokalnymi We/Wy. Nie zapomniano też o coraz
częściej pojawiających się w sieciach przemysłowych
różnych modułach bezpieczeństwa i dedykowanych
do współpracy z nimi elementach automatyki z różnymi stopniami nienaruszalności bezpieczeństwa SIL.
Pojawił się również panel poświęcony redundancji
układów automatyki dla zapewnienia bezprzerwowego funkcjonowania systemu sterowania w przypadku awarii sterownika itp. Ciekawą aplikacją była też
sekcja obsługi kilku napędów z kartami sterowników
PLC, instalowanymi jako dodatkowy moduł napędu,
które pozwalają na zwiększenie jego funkcjonalności
i możliwości komunikacyjnych.
N
W drugiej części seminarium przedstawiciele działów specjalistycznych i technologicznych producenta bardziej szczegółowo
omówili poszczególne urządzenia, moduły i standardy wymiany
informacji, wykorzystane przy budowie oraz integracji poszczególnych sekcji aplikacyjnych na panelach. Każdy z uczestników mógł
dokładnie poznać ich funkcjonalność i zasady programowania
z wykorzystaniem dedykowanych pakietów programowych oraz
obejrzeć proponowane rozwiązania w zakresie akwizycji, analiz
i wizualizacji danych z urządzeń systemowych.
Terminy i lokalizacje kolejnych seminariów można znaleźć pod
adresem: www.inwencja-automatyka .pl.
Andrzej Ożadowicz
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
61
WYDARZENIA
NI Automotive Day w Katowicach
Automatyka
dla aut
Najnowszy sprzęt oraz oprogramowanie do testów, pomiarów i sterowania
na potrzeby motoryzacji prezentowano podczas I Sympozjum
dla Przemysłu Motoryzacyjnego, zorganizowanego przez National Instruments.
onad setka przedstawicieli polskich firm związanych
z branżą motoryzacyjną mogła zapoznać się z ofertą
National Instruments. Prezentowano także rozwiązania innych firm powstałe przy wykorzystaniu produktów
amerykańskiego dostawcy. Firma prezentowała między innymi
przyrządy wirtualne, które przyspieszają proces tworzenia systemów testowania produktów w branży motoryzacyjnej. Możliwości
produktów pokazywano na konretnych przykładach. Niemiecki
integrator Konrad Technologies omawiał testy bazujące na platformie PXI dla układów przełączających dużych mocy, systemów
elektronicznego dostępu i uruchamiania samochodu. Przedstawiciel Mapro Technologies zaprezentował sterownik silników serwo
P
wykorzystujący system czasu rzeczywistego. Czeski Elcom prezentował rozwiązania testery, systemy analizy dźwięku i wibracji.
Z kolei Datalan – również firma zza naszej południowej granicy
– omawiała zaawansowany tester przewodów samochodowych
wykorzystujący aplikacje analizy obrazu. Ciekawym rozwiązaniem
był system pomiaru hałasu zewnętrznego emitowanego przez
pojazdy (prezentacja Veritech). Z kolei przedstawiciel Sumitomo
Electric Bordnetze koncentrował się na tym, jak zapewnić odpowiednią jakość systemów elektronicznych w fazie rozwoju. Seminarium towarzyszyła niewielka wystawa sprzętu i oprogramowania
National Instruments.
/tgo/
Dla Control Engineering Polska mówi Yiannis Pavlou,
General Manager NI w Europie Wschodniej:
Motoryzacja stanowi dominujący segment przemysłu Europy Wschodniej. Również Polska stała się
pod tym względem znaczącym rynkiem. Zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę wszystkie dziedziny
związane z motoryzacją – nie tylko produkcję samochodów i elektroniki, ale również działalność
poddostawców części, badania i testy jakości oraz bezpieczeństwa i inne. A to właśnie rynek
motoryzacyjny jest najważniejszym odbiorcą produktów National Instruments. Nasza oferta związana
z testami, pomiarami oraz sterowaniem odpowiada na potrzeby graczy rynkowych i wpisuje się w
trendy, z jakimi mamy tam do czynienia. Rośnie znaczenie i złożoność elektroniki, zmieniają się
interfejsy i standardy, coraz bardziej istotne są dynamiczne modele w procedurach testowych.
Mamy wrażenie, że na tak dynamicznie rosnącym rynku brakuje spotkań w rodzaju Automotive Day. Stąd decyzja
o wypełnieniu tej luki. Seminarium w Katowicach dowodzi, że dobrze analizujemy sytuację. Świadczy o tym między
innymi duża liczba uczestników. Znacznie powyżej naszych oczekiwań. W przyszłym roku zorganizujemy kolejne
spotkanie. Być może tym razem zmienimy lokalizację na Warszawę.
62
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
www.controlengpolska.com
WYDARZENIA
Seminarium Pro-face HMI
Wizualizacyjne podziemie
Pro-face wraz z Grupą MPL zorganizowało seminarium,
które odbyło się 29 kwietnia w kopalni soli Wieliczka.
Podczas spotkania zaprezentowano rozwiązania
z segmentu HMI. Szczególną uwagę uczestników
zwrócono na nową linię paneli operatorskich
z wbudowanym sterownikiem PLC oraz panele serii.
ydarzenie spotkało się z zainteresowaniem w środowisku
branżowym, o czym świadczy
przybycie ponad 60 przedstawicieli z różnych firm, zakładów przemysłowych, jak również uczelni technicznych. Podczas spotkania zaprezentowano
rozwiązania firmy Pro-face, wsparte ponad
30-letnim doświadczeniem w branży HMI.
Na szczególna uwagę zasługuje nowa linia
paneli operatorskich z wbudowanym ste-
W
rownikiem PLC oraz niecodzienna funkcjonalność paneli serii GP3000. Funkcje multimedialne w HMI, dodatkowe narzędzia
wspomagające użytkowników sterowników
Siemens, Mitsubishi Electric czy Omron to
– jak podkreślali organizatorzy – unikalne
funkcje paneli Pro-face. W ofercie HMI
można znaleźć zarówno ekonomiczne
rozwiązania z We/Wy wbudowanymi, jak
również zaawansowane jednostki z pełnym
intrefejsem komunikacyjnym CAN-OPEN
do obsługi dużych systemów sterujących.
Podczas seminarium zaprezentowano także najnowszą wersję oprogramowania GPPro Ex 2.2. Oprogramowanie skraca czas
projektowania, jest intuicyjne, a co najważniejsze ma wbudowany symulator pracy
urządzenia HMI.
/tgo/
Hirschmann: budowa sieci przemysłowych
Cztery w jednym
Budowa, projektowanie i utrzymanie redundantnych sieci przemysłowych
– tym zajmowali się uczestnicy szkolenia zorganizowanego przez Produs w Wiśle.
Zajęcia prowadzone były przy wykorzystaniu sprzętu marki Hirschmann.
Spotkanie było kolejnym z corocznego, dwudniowego cyklu szkoleń. Zdobyta
wiedza została potwierdzona zaliczeniem
przez każdego z uczestników testu sprawdzającego. Tegoroczne szkolenie okazało
się wyjątkowe, gdyż prowadzący zostali
zaskoczeni wysokim poziomem wiedzy
uczestników, potwierdzonym przez otrzymane noty na testach. Hirschmann wydał
certyfikaty zaświadczające o wysokim poziomie wiedzy inżynierskiej potwierdzone
zarówno przez trenerów Hirschmanna jak i
Produsa. Dzięki obecności przedstawicieli
producenta uczestnicy mogli na bieżąco
poznawać szereg możliwości sprzętu i uzyskiwać odpowiedzi na najważniejsze pytania zarówno techniczne, jak i handlowe.
Na zakończenie pierwszego dnia szkolenia swoje wystąpienia mieli przedstawiciele
firm Belden i Lumberg. Zaprezentowali informacje na temat strategii, misji, planów
na przyszłość oraz przedstawili spektrum
produktów dla rynku automatyki. Belden,
Lumberg i Hirschmann stanowią obecnie
www.controlengpolska.com
l
jedną grupę połączoną prawem własności.
Uzupełniają swoje oferty o wspólne rozwiązania.
/tgo/
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
63
WYDARZENIA
Targi ITM Polska 2008
W Poznaniu odbyły się jubileuszowe, osiemdziesiąte targi ITM Polska
– Innowacje-Technologie-Maszyny. Odwiedzający mogli zapoznać się z produktami
blisko 1 400 wytwórców z kilkudziesięciu krajów.
argi ITM Polska biją kolejne rekordy. Tegoroczna ekspozycja sięgnęła 30 000 m kw. W porównaniu
do 2003 roku powierzchnia targów ITM Polska była dwukrotnie większa.
Ekspozycja Salonu Obrabiarek i Narzędzi
MACH-TOOL – największego z tematycznych salonów tych targów – zwiększyła
się w tym okresie o prawie 150%. O ponad 50% wzrosła też liczba profesjonalistów, którzy odwiedzają targi ITM Polska.
Z ofertą wystawców zapoznało się 22 000
zwiedzających z 35 państw i terytoriów (Austrii, Belgii, Białorusi, Brazylii, Chin, Czech,
Danii, Estonii, Finlandii, Francji, Hiszpanii,
Holandii, Irlandii, Japonii, Litwy, Łotwy, Malezji, Meksyku, Niemiec, Norwegii, Pakistanu, Polski, Portugalii, Rosji, Rumunii, Słowacji, Stanów Zjednoczonych, Szwajcarii,
Szwecji, Tajwanu, Turcji, Ukrainy, Węgier,
T
Wielkiej Brytanii i Włoch). W targach wzięło
udział blisko 1 400 firm z ponad 30 państw
(Austrii, Belgii, Chin, Czech, Danii, Finlandii, Francji, Grecji, Hiszpanii, Holandii, Indii,
Irlandii, Izraela, Japonii, Korei Południowej,
Luksemburga, Litwy, Łotwy, Niemiec, Norwegii, Polski, Rosji, Rumunii, Słowacji, Słowenii, Stanów Zjednoczonych, Szwajcarii,
Szwecji, Tajwanu, Turcji, Ukrainy, Węgier,
Wielkiej Brytanii i Włoch). O rosnącym znaczeniu targów ITM Polska na światowym
rynku targowym świadczy fakt, że do grona wystawców dołącza coraz więcej zagranicznych producentów, których marki prezentowane były dotąd jedynie na stoiskach
polskich przedstawicieli.
/tgo/
System RFID do identyfikacji narzędzi
skrawających (stoisko Balluffa)
Automatyka w przemyśle ciężkim
veni, vidi, VAI
Rozwiązania systemowe dla przemysłu
ciężkiego i ochrona środowiska to dwa
główne tematy spotkania dla mediów
zorganizowanego przez Siemens VAI.
Zjazd odbył się w czerwcu w Krakowie.
iemens VAI opracowuje i realizuje kompleksowe rozwiązania z zakresu automatyki w największych ośrodkach przemysłu ciężkiego na świecie. Spotkanie odbyło się przy okazji podpisania certyfikatu gwarancji
jakości wykonania systemu obsługującego najnowocześniejszą
w Europie walcownię gorącą, w krakowskim oddziale Mittal Steel
Poland. Przedstawiciele Siemens VAI zaprezentowali między in-
S
64
l
LIPIEC 2008 CONTROL ENGINEERING POLSKA
l
nymi kluczowe elementy strategii firmy. Są to przede wszystkim
bliższy kontakt z klientem oraz późniejszym użytkownikiem systemów automatyki i zarządzania (serwis, doradztwo, szkolenia itp.),
jak również rozwój lokalnych oddziałów firmy, w krajach rozwijających się, o niskich kosztach pracy. VAI planuje ekspansję na rynki
wschodnie i azjatyckie (Rosja, Ukraina, Chiny, Indie).
Przedstawiciele firmy podkreślali, że oferowane przez nią urządzenia i systemy projektowane są z myślą o ochronie środowiska
naturalnego. Uczestnicy mieli możliwość obejrzenia działającego
w praktyce systemu automatyki i monitoringu walcowni gorącej w kombinacie Mittal Steel Poland w Krakowie - Nowej Hucie.
W spotkaniu wzięło udział około 100 osób z różnych krajów Europy i świata. Szczególnie licznie reprezentacje miały Rosja, Chiny
i Indie. W Krakowie od wielu lat funkcjonuje oddział Siemens VAI,
w którym pracuje grupa inżynierów, realizujących projekty systemów sterowania dla wielu ośrodków przemysłowych w całej Europie i na świecie.
Andrzej Ożadowicz
www.controlengpolska.com
Giełda Control Engineering Polska
Giełda Control Engineering Polska
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
65
Aby zamówić lub zaktualizować prenumeratę
prosimy wypełnić poniższy formularz zgłoszeniowy
oraz odesłać go na adres redakcji:
Trade Media International Holdings sp. z o.o.,
ul. Wita Stwosza 59 a, 02-661 Warszawa
lub faksem na numer: 0 22 899 29 48.
W razie pytań lub wątpliwości
prosimy o kontakt: 0 22 852 44 15
Numer:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kod pocztowy:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Miasto:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Województwo:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Telefon:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fax:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
E-mail:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Imię:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nazwisko:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stanowisko:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nazwa firmy:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dział:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ulica:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Do jakiej branży należy główny produkt lub
usługa wytwarzany w Pani/Pana zakładzie pracy?
Produkcyjne gałęzie przemysłu:
q przemysł spożywczy
q przemysł maszynowy
q przemysł tekstylny
q przemysł celulozowo-papierniczy
q przemysł petrochemiczny
q przemysł rafineryjny
q przemysł chemiczny
q przemysł farmaceutyczny
q przemysł elektryczny
q przemysł metalurgiczny
q przemysł komputerowy
q przemysł elektroniczny
q przemysł medyczny
q przemysł lotniczy
q inna (prosimy wpisać jaka?)
Nieprodukcyjne gałęzie przemysłu:
q górnictwo
q usługi komunalne
q inżynieria, integracja systemów
q usługi naukowo-badawcze
q przetwarzanie danych i usługi związane
z oprogramowaniem
q rząd i wojsko
q inna (prosimy wpisać jaka):..........................
Jaki jest rodzaj wykonywanej przez Panią/Pana
pracy?
q
q
Integracja systemów, konsultacje
Inżynieria produkcji, procesu, wytwarzania
q
q
q
q
q
q
q
q
Adres dostawy (prosimy wypełnić jeżeli adres dostawy
czasopisma jest inny niż adres firmy):
Ulica:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Numer:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kod pocztowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Miasto:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Telefon:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Inżynieria sterowania
Kontrola jakości, standardów
Projektant produktów
Projektowanie systemów
Utrzymanie Ruchu
Zarządzanie
Inna inżynieria, włączając projektowanie,
programowanie, elektronikę, elektrykę
Inny (prosimy wpisać jaki):..........................
Które z wymienionych produktów i systemów
Pani/Pan rekomenduje, dokonuje specyfikacji
bądź też kupuje? (prosimy zaznaczyć wszystkie,
które odpowiadają)
q Czujniki i przekaźniki
q Czujniki i regulatory
q Interfejs Człowiek-Maszyna
q Łączniki, przewody, kable
q Oprogramowanie
q Panele sterowania, sygnalizacji, blokad
q PLC
q Przekaźniki, wyłączniki, regulatory czasu
q Rejestratory
q Silniki i napędy
q Sprzęt komputerowy
q Systemy kontroli ruchu
q Systemy mocy
q Systemy sterowania
q Systemy wbudowane
q
q
q
q
Zamów bezpłatną
prenumeratę magazynu
Prenumerata realizowana jest
od kolejnego wydania czasopisma
Czy jest Pani/Pan zaangażowana/ny
w integrację systemów?
q Tak
q Nie
Ile wydaliście Państwo (w PLN) w latach
2006-2007 na inwestycje w produkty
oraz systemy automatyki i sterowania
w procesach produkcyjnych:
q powyżej 1 mln
q 500001- 1 mln
q 100001- 500 000
q poniżej 100000
Jaka jest przybliżona liczba pracowników
w Państwa firmie:
q poniżej 30 pracowników
q 31 -100 pracowników
q 100-301 pracowników
q 301-700 pracowników
q powyżej 700 pracowników
Które z poniższych magazynów Pan/Pani czyta?
q Napędy i Sterowanie
q Elektro Systemy
q Elektronik
q Inżynieria & Utrzymanie Ruchu
Zakładów Przemysłowych
q PAR
Iloma osobami Pan/i zarządza?
q 16 lub więcej
q 6-15
q 1-5
q nie zarządzam
Z jakiego źródła dowiedział/a się Pan/i
o Control Engineering Polska?
q egzemplarz magazynu przesłany pocztą
q informacje przesłane e-mailem
q z magazynu otrzymanego na targach
q z reklamy (prosimy podać źródło) ..................................
q inne źródło (prosimy podać jakie) ..................................
q
q
Zawory, aparaty
Inne(prosimy opisać jakie):..........................
Systemy wizyjne
Który z poniższych działów/departamentów
w Państwa firmie jest odpowiedzialny
za implementacje, wsparcie i utrzymanie
automatyki, przetwarzanie danych
oraz komunikację?
q Dział Automatyki
q Dział IT
q Wspólnie dział automatyki i dział IT
q Inny(prosimy wpisać jaki?) ..........................
Urządzenia analityczne
Urządzenia do pozyskiwania danych
Urządzenia testujące i kalibrujące
Czy jest Pan/i częścią tego zespołu?
q Tak
q Nie
Zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych
osobowych (Dz. U. Nr 133, poz. 883) wypełniając ten formularz
wyrażasz zgodę na przetwarzane Twoich danych osobowych
i wykorzystywanie ich tylko do wewnętrznych celów statystycznych
i marketingowych. Jednocześnie masz prawo wglądu do swoich
danych, ich poprawienia lub usunięcia. Administratorem danych
osobowych jest Trade Media International sp.z o.o.
Tak, wyrażam zgodę
Data..........................
Podpis:...........................
Nasi Reklamodawcy
Firma
strona
www
telefon
Balluff sp. z o.o.
23
www.balluff.pl
(71) 338 49 29
B&R Automatyka Przemysłowa sp. z o.o.
31
www.br-automation.com
(61) 846 05 00
ELTRON
13
www.eltron.pl
(71) 343 97 55
www.pl.endress.com
(71) 780 37 00
www.festo.pl
(22) 711 41 00
www.hp.pl/designjet
0 801 522 622
Endress + Hauser Polska sp. z o.o.
Festo sp. z o.o.
Hewlett-Packard Development Company
insert
34
5
HFinverter Polska
33
www.hfinverter.eu
(56) 623 73 16
MPL Technology sp. z o.o.
55
www.mpl.pl
(12) 630 47 00
www.newtech.com.pl
(32) 237 61 98
Newtech Engineering sp. z o.o.
Parameter Aktiebolag Spółka Akcyjna
Pepperl+Fuchs sp. z o.o.
Pilz Polska sp. z o.o.
Rockwell Automation sp. z o.o.
Schneider Electric Polska sp. z o.o.
7
19
III okładka
9
14-15
IV okładka
www.parameter.pl
664 921 922
www.pepperl-fuchs.pl
(22) 398 81 25
www.pilz.pl
(22) 884 71 03
www.rockwellautomation.pl
(22) 326 07 00
www.schneider.pl
(22) 511 84 64
SEW-EURODRIVE Polska sp. z o.o.
29
www.sew.pl
(42) 676 53 00
SSA
58
www.ssa.pl
(32) 298 55 05
Targi Control-Tech
45
www.control-tech.pl
(41) 365 12 14
Targi Energetab
41
www.ziad.bielsko.pl
(33) 813 82 24
TURCK sp. z o.o.
39
www.turck.pl
(77) 443 48 00
Wobit Witold Ober
65
www.wobit.com.pl
(61) 835 06 20
PODSTAW
WRACAJĄC DO...
Gatewaye: sieciowe moduły łączeniowe
Strzał na bramkę
P
rzemysłowe gatewaye to sieciowe
moduły służące do łączenia różnych protokołów. Przetwarzają
przesyłane informacje z jednego
protokołu na drugi. Funkcjonalność ta może
być wbudowana w mikroukład będący częścią urządzenia, zainstalowana na jego płycie
głównej lub w oddzielnym, niezależnym module. Funkcje gatewaya mogą pełnić również inne urządzenia, jak komputery PC lub
małe serwery. W opinii Helge Hornisa, specjalisty Pepperl+Fuchs dobry gateway musi
w pełni rozpoznawać i rozumieć przesyłane
informacje.
Dzięki odpowiednim, inteligentnym algorytmom przetwarza je na dane zrozumiałe dla innego protokołu transmisyjnego.
W aplikacjach przemysłowych gatewaye
pełnią rolę typowych translatorów pomiędzy protokołami komunikacyjnymi. W sieciach komercyjnych często bywają również
nazywane routerami. Wówczas postrzegane
są przez użytkowników jako moduły ułatwiające łączenie z siecią Internet – przewodową lub bezprzewodową.
ne programowanie i serwisowanie systemów automatyki w różnych lokalizacjach
w przedsiębiorstwie, pomimo różnorodności standardów i rozwiązań sieciowych.
Gatewaye umożliwiają wysyłkę danych
z systemów poziomu produkcyjnego do innych poziomów hierarchii sieciowej, takich
jak: systemy obsługi magazynów, dział serwisowania i obsługi klienta
Gatewaye występują w różnych formach: małych
Dlaczego gatewaye?
pudełek, modułów, a nawet pojedynczych układów
Obserwując architekturę połączeń sieciowych we współczesnych zakładach przemysłowych, nie można dziwić się olbrzymiej
popularności modułów łączeniowych typu
gateway. Ich zastosowanie gwarantuje bowiem możliwość pozyskania danych z różnych obszarów zakładu czy przedsiębiorstwa w czasie rzeczywistym. A to zwiększa
wiarygodność oraz skuteczność sterowania
i monitoringu. Umożliwiają poza tym zdal-
scalonych. Ten na zdjęciu to moduł Connectport X2
firmy Digi International.
czy sfera zarządzania. Moduły takie mogą
pracować również jako elementy łączące
starsze systemy komunikacyjne, które bazują na łączach szeregowych lub nawet sygnałach analogowych z nowszymi, cyfrowymi układami sieciowymi. Niebagatelną rolę
moduły te odgrywają również w kontekście
www.controlengpolska.com
l
CONTROL ENGINEERING POLSKA LIPIEC 2008
l
67
e-wydanie
wielości dostępnych ostatnio na rynku standardów tzw.
Ethernetu przemysłowego.
Przesyłane z ich pomocą komunikaty różnią się między sobą strukturalnie i w celu ich wzajemnego skomunikowania niekiedy niezbędne okazują się właśnie gatewaye. Niektóre typy takich modułów służą również do
przetwarzania informacji pomiędzy protokołami przewodowymi i bezprzewodowymi.
Jeden na jeden lub wiele na wiele
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
Współczesne moduły gatewayów mogą przetwarzać
dane z jednego standardu na inny bądź też z kilku standardów na kilka innych (gdy w jednym module zaimplementowano wiele standardów sieciowych). Chodzi
tu przede wszystkim o różnice w warstwie fizycznej
protokołów komunikacyjnych bazujących na wspólnym
modelu ISO/OSI. Różnic tych nie ma w przypadku rozwiązań sieciowych bazujących na standardzie Ethernet.
Moduły różnią się też między sobą konstrukcją. Zazwyczaj zawierają jeden lub więcej procesorów z wbudowanym oprogramowaniem firmowym. Algorytmy
programowe takich procesorów „wnikają” do struktury
transmitowanych siecią komunikatów przychodzących
z jednej sieci i dostosowują je do standardu i szybkości działania drugiej sieci. Ze względu na to, że sieci
różnych standardów mogą pracować z różnymi prędkościami, moduły gatewayów wyposażone są zwykle
w pamięć umożliwiającą przechowanie i buforowanie
danych w trakcie ich przetwarzania i konwersji. Przykładem może być chociażby połączenie sieci komunikacji szeregowej z siecią standardu Ethernet 10/100 MB.
W takim przypadku znajdująca się w gatewayu pamięć
typu Flash czy RAM przechowuje dane z portu szeregowego. Skąd są sukcesywnie pobierane i przetwarzane do postaci pakietów danych dla komunikatów sieci
Ethernet. Na podobnej zasadzie następuje ich „rozpakowywanie” w kierunku przeciwnym.
Eksperci branży sieciowej podkreślają przewagę technologiczną i cenową małych, nierozbudowanych funkcjonalnie modułów nad innymi, większymi urządzeniami, które mogą pełnić ich zadania – jak np. komputery
PC. W ich opinii przewaga opiera się na tym, że dzięki
brakowi części mechanicznych i niewielkim rozmiarom
łatwiej jest umieścić je w tych lokalizacjach, gdzie są
niezbędne.
Mark T. Hoske
a dodatkowo utworzysz archiwum pozwalające szybko
odszukać i posegregować kolekcjonowane e-wydania.
Sprawdź zalety e-wydania na
www.controlengpolska.com
Artykuł pod redakcją dra inż. Andrzeja Ożadowicza,
adiunkta w Katedrze Automatyki Napędu
i Urządzeń Przemysłowych
Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie
%&7&-01.&/50'5)&
1309*.*5:
48 * 5$)