pobierz (PDF, 9.1 MByte) - Control Engineering Polska
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$)