Control Engineering Česko, září 2013

ISSN1896-5784 Číslo 7 (62) Ročník VIII. ISSN1896-5784 Bezpečnost: Řízení rizika 42 Číslo 7 (62) Ročník VIII. ISSN1896-5784ISSN1896-5784 Mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a automatizaci ZÁŘÍ 2013 www.controlengcesko.com Jasně definovaná strategie údržby 18 Rychlost, kvalita a inovace počítačového vidění 24 Systémy na bázi krokových motorů zůstávají konkurenceschopné 30 Průmyslový internet věcí 36 ZPĚT K ZÁKLADŮM Simulátory vytvářejí pomocí matematických postupů virtuální procesy 60

www.mitsubishi-automation-cz.com Navštivte Mitsubishi na veletrhu MSV v Brně Srdečně vás zveme k návštěvě stánku Mitsubishi na Mezinárodním strojírenském veletrhu, který se bude konat ve dnech 7.-11.10. 2013 na Výstavišti Brno. Naši expozici najdete v hale P, stánek č. 143

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 1 Vážení čtenáři, předčasná volba, po které jsme údajně my, občané, horečně volali, je nyní realitou. Netuším tedy, proč si politická (j)elita uvědomuje pouze ty prosby, které se jim v danou chvíli hodí, ale musím přiznat, že kvitu- ji s povděkem, že mě u dálnic budou rozlaďovat politické fotomodelky s motivačními slogany jen několik týdnů; přeci jen jak zpívá Tomáš Klus, v předvolebním období „řidič vskutku tvrdý chleba má“. Na druhou stranu se opět vrací problém voleb z posledních let, což mě chvílemi vedlo také k úvahám o založení vlastního hnutí s názvem Nevoliči, strany, která by odrážela většinový názor, že jít k urnám je na úrovni Sofiiny volby, kdy vybíráte mezi obětováním budoucnosti nebo důstojnosti. Nicméně politické ambice mi bohužel vydržely pouhé jedno kreativní dopoledne a poté zapadly do víru času, takže opět zůstává pouze obligátní otázka z pera klasika: „Losnu, nebo Mažňáka?“ Ovšem abychom dostáli Foglarovu odkazu, letos se jeví reálně také odpověď typu „Ále, třeba Ba(hňáka)biše“. Pečlivý čtenář těchto řádek jistě zná můj názor na twitterem oznámený nákup, který z průmyslníka udělal jednoho z největších českých mediálních magnátů. Osobně to považuji za velkou chybu, a kdybych ještě věřil na Ježíška a objektivitu české žurnalistiky, byl by můj hlas navždy ztracen. Na druhou stranu se z českého velkopodnikatele stala mně velmi blízká mutace mediálního průmyslníka, což nemůžu nechat bez povšimnutí. A i když nyní riskuji, že budu vypadat, jako bych se někomu nebo něčemu zaprodal a pokoušel se ovlivnit všechny tři lidi, kteří dle mého názoru jediní pravidelně čtou tyto řádky (korektorka, editor a přítelkyně), pro subjekty z průmyslového trhu by hnutí z roku 2011 mělo být minimálně námětem ke zvážení. I když občas z mladické nerozvážnosti uvažuji o radikální změně oboru, vzhledem k tomu, že má prvotina je již několik let nedopsaná, dá se předpokládat, že v průmyslovém prostředí ještě nějaký ten pátek pobudu – aspoň jde zcela jistě o názor, který podporuje banka, jež spravuje mou hypotéku. A ač si mohu myslet o metodách, prostředcích a dalších záležitos- tech, o nichž se veřejně nemluví, cokoli, u této jediné strany můžu mít jistotu, že bude klást požadavky na zachování konkurenceschopnosti českého průmyslu. Ruku na srdce, to je víc, než můžu očekávat od zbytku politického spektra. Navíc se domnívám, že můj radikálnější návrh zakázat politickým subjektům kandidovat a začít s čistým štítem zřejmě nepadne na úrodnou půdu. Naštěstí v mém profesním životě často stojím před volbami, které jsou pro mě daleko mi- lejší, a jednou z nich je výběr témat, jimž se budeme společně věnovat v jednotlivých vydá- ních. Velice mě tedy potěšila možnost zařadit na stránky tohoto časopisu téma, které byste možná hledali (a určitě našli) v našem sesterském časopise Řízení a údržba průmyslového podniku a ke kterému mám jistý nostalgický vztah. Na druhou stranu za dobu strávenou mezi údržbáři mohu potvrdit znění nadpisu zářijového tématu z obálky, který zní: Jasně definovaná strategie údržby přináší závodu vyšší výkon. I přesto, že valná většina českých manažerů stále považuje údržbu za něco, co stojí peníze a nemá reálné přínosy, nemohou být dále od pravdy. Když pominu možné ztráty plynoucí ze zanedbané údržby a následné odstávky, údržba se s využitím koncepčního přístupu, moderních metod a přístrojů může sama stát ziskovým střediskem. Pokud se sami chcete přesvědčit, na kterých místech ve Vašich závodech dokáže oddělení údržby ušetřit peníze, rád bych Vám doporučil zaregistrovat se na náš bezplatný seminář s názvem Údržba jako cenný nástroj při hledání úspor, který již druhým rokem proběhne v rámci doprovodného programu MSV v Brně (registrace probíhá na www.konference-tmi.cz). Jelikož mi rozvášnění z politického dění opět ukradlo notnou dávku textu, který se dal využít k podstatnějším informacím, za což se omlouvám, nezbývá mi, než Vám popřát ničím nerušenou četbu a udržitelnou budoucnost průmyslu… N liči t kt Z REDAKCEEcontrol engineering REDAKCE Šéfredaktor Lukáš Smelík Sekretariát redakce Monika Galbová Redaktoři Barbora Byrtusová, Jana Poncarová Odborná spolupráce Petr Moczek, Zdeněk Mrózek, Martina Bojdová, Dušan Říha, Petr Klus, Jaroslav Vlach, Pavla Rožníčková REKLAMA Account Manager Barbora Smužová Tel.: +420 734875668 E-mail: barbora.smuzova@trademedia.us Grafické zpracování Jiří Rataj TISK Printo REDAKČNÍ RADA Předseda Branislav Lacko Ústav automatizace a informatiky Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Členové Marek Babiuch katedra automatizační techniky a řízení VŠB – Technická univerzita Ostrava Adam Brož výrobně-technický ředitel Budějovický Budvar, n. p. Miroslav Kárný Oddělení adaptivních systémů Ústav teorie informace a automatizace Akademie věd ČR Michal Křena produktový manažer Schneider Electric CZ, s. r. o. Naděžda Pavelková produktová a marketingová manažerka ABB, s. r. o. Pavel Poucha jednatel Papouch, s. r. o. Ludvík Strakoš technický ředitel Evraz Vítkovice Steel, a. s. Zdeněk Švihálek aplikační manažer B+R automatizace, spol. s r. o. VYDAVATEL Trade Media International s. r. o. Milan Katrušák Mánesova 536/27 737 01 Český Těšín Tel.: +420 558 711 016 www.trade-media.us/cs www.controlengcesko.com Periodicita: 10× ročně Povoleno: MK ČR E 18990 Identifikační číslo vydavatele: 278 40 042 Redakce si vyhrazuje právo krátit texty nebo měnit jejich nadpisy. Nevyžádané texty nevracíme. Redakce neodpovídá za obsah reklamních materiálů. Časopis je vydáván v licenci CFE Media. Lukáš Smelík šéfredaktor lukas.smelik@trademedia.us

2  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Hlavní témata 18 Jasně definovaná strategie údržby přináší závodu vyšší výkon Přechod z reaktivní na preventivní údržbu pomohl společnosti Monsanto zvýšit objem výroby a snížit náklady v závodě ve městě Muscatine. Chytrá provozní zařízení a polohovače regulačních ventilů poskytují kriticky významná diagnostická data technikům odpovědným za spolehlivost a poskytují tak vodítko k jejich aktivitám. 24 Rychlost, kvalita a inovace počítačového vidění Vyspělé aplikace pro počítačové (strojové) vidění v automobilovém průmyslu, robotice, při kontrole kvality a v oblasti bezpečnosti využívají hybridní technologie, počítačové vidění pro robotiku nebo navádění strojů či pásovou kontrolu dílů a 3D snímkování. K tomuto vývoji přispívá pokrok v oblasti standardizace technologií a snímkování. 26 Systém 3D počítačového vidění provádí analýzu opotřebení lana Trojrozměrné (3D) snímkování lze používat pro ověřování kvality lan a kabelů, pro měření výšky vinutí pramene a jejich průměru či identifikaci poškození povrchu lana a typu opotřebení, a to s přesností překonávající současné metody, což může značně přispět ke zvýšení bezpečnosti. 30 Systémy na bázi krokových motorů zůstávají konkurenceschopné Tradiční systémy s krokovými motory představují jedinou technologii polohování, která může běžet v otevřené smyčce, ačkoli doplnění poziční zpětné vazby pro zvýšení výkonu je na vzestupu. Jednodušší ovládací prvky, levnější komponenty a další inovace udržují konkurenceschopnost krokových systémů vzhledem k servopolohovacím systémům v mnoha aplikacích. 36 Průmyslový internet věcí Měli by průmysloví uživatelé akceptovat IP networking? Slibuje sbližování mnoha technologií, ale je potřebný, nebo dokonce přínosný? V tomto článku zkoumáme, proč ano a proč ne, co dělat a jak. 42 Bezpečnost: Řízení rizika Hodnocení rizika a plány řízení rizika pomáhají při zajišťování průmyslové bezpečnosti a bezpečnosti strojů s využitím norem, procesů, hardwaru, softwaru a průběžného vzdělávání. ČÍSLO 7 (62) ROČNÍK VIII. Mezinárodní zdroj informací o řízení, přístrojovém vybavení a automatizaci ZÁŘÍ 2013 Téma z obálky: Jasně definovaná strategie údržby přináší závodu vyšší výkon; str. 18 Technologický update: Jak snížit náklady na software pro PLC; str. 8

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 3 Rubriky 1 Z REDAKCE 8 TECHNOLOGICKÝ UPDATE Jak snížit náklady na software pro PLC 12 IT&TECHNIKA Návrhové vzory a antivzory 48 ROZHOVOR Vyřešení zpočátku beznadějně vypadajícího problému nás vždy povzbudí 51 „Naší misí je propojení strojů napříč internetem,“ hlásí belgická společnost eWON 60 ZPĚT K ZÁKLADŮM Simulátory vytvářejí pomocí matematických postupů virtuální procesy Novinky 4 KCT Data na SAP fóru 2013 4 V německé motorárně začal robot pracovat bok po boku s lidmi 4 Společnost EPLAN se stala PLM Solution partnerem firmy Siemens – rozhraní mezi EPLAN a Teamcenter 6 Studenti nyní s NI myRIO dokážou navrhnout sofistikovaný systém za jeden semestr 6 Nový 8bitový počítač FIGnition inFUZE dodávaný společností RS Components vnáší do vzdělávání systém vlastního návrhu hardwaru Produkty 55 Papouch Vzdálený odečet měřičů energií 56 EUCHNER electric s. r. o. Řešení firmy Euchner pro identifikaci osob, autorizaci přístupu a náhradu hesel 59 PHOENIX CONTACT, s. r. o. Nové I/O moduly a rozšířené funkce v systému SafetyBridge 59 Schneider Electric Kódované magnetické spínače Preventa XCSDM zajišťují bezpečnost potravinářských strojů Hlavní téma: Rychlost, kvalita a inovace počítačového vidění; str. 24 Řízení dopravy a technologického vybavení Královopolského tunelu; str. 10 Přeložené texty jsou v  tomto časopise umístěny se souhlasem redakce časopisu „Control Engineering USA“ vydavatelství CFE  Media. Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto časopisu nemůže být žádným způsobem a  v  žádné formě rozmnožována a dále šířena bez písemného souhlasu CFE Media. Control Engineering je registrovanou ochrannou známkou, jejímž majitelem je vydavatelství CFE Media.

4  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com NOVINKYNoborové KCT Data na SAP fóru 2013 K CT Data, přední česká společnost poskytující široké portfolio služeb v oblasti podnikových informačních systémů, představí své novinky na letošní konferenci SAP fórum. Ta se koná 19. 9. v Congress Hotelu Clarion v Praze. Odborníci KCT Data představí například svůj centralizo- vaný systém pro validaci obchodních partnerů ve veřejných registrech. Návštěvníci stánku si budou moci také osobně vyzkoušet nové mobilní řešení pro inteligentní inventarizaci majetku. Na stánku společnosti však bude možné diskutovat také o dalších řešeních KCT Data především pro systém SAP. Chybět nebude ani možnost výhry hodnotných cen. www.kctdata.cz V německé motorárně začal robot pracovat bok po boku s lidmi A utomobilka Volkswagen Group ve své motorárně v Salzgitteru integrovala průmyslové robotické rameno dánského výrobce Universal Robots do sériové výroby. Lehký robot UR5 je instalován v oddělení montáže hlav válců a zajišťuje zde manipulaci s citlivý- mi žhavicími svíčkami. Jedná se o prvního robota určeného pro spo- lupráci s lidmi použitého ve skupině Volkswagen Group. Díky inte- grovanému bezpečnostnímu módu může šestiosé robotické rameno spolupracovat přímo s lidmi bez použití ochranných prvků. Významně tak přispívá k optimal- izaci zdravých pracovních procesů. Vzhledem k integrovanému bez- pečnostnímu režimu (splňujícímu normu EN ISO 10218) může průmyslový robot pracovat v těsné blízkosti lidí. Je vybaven kolaborativním uchopova- čem, který splňuje bezpečnostní požadavky normy ISO/TS 15066, jež stanovuje specifikace pro roboty spolupracující s lidmi. Z tohoto důvodu bylo možné robota integrovat do vý- robní linky bez potřeby dodatečných ochranných prvků. „Zavedením ergonomického uspořádání pracovišť bychom chtěli zamezit dlouhodobému zatěžování našich zaměstnan- ců ve všech oblastech naší působnosti. Díky instalaci robotů bez ochranných prvků mohou zaměstnanci pracovat ruku v ruce s robotem. Robot se tak stává pomocníkem při výrobě a může ulevit zaměstnancům od ergonomicky nepohodlné práce,“ vysvětluje Jürgen Häfner, projektový manažer v zá- vodě Salzgitter automobilky Volkswagen. Projekt byl realizován před více než dvěma roky v úzké spolupráci s Faude Automatisierungstechnik. Dva pracov- níci ve výrobě, kteří měli dříve spo- lečně na starost montáž žhavicích svíček do hlav válců, by nyní ne- měli být tolik zatěžováni. Doposud museli ve shrbené poloze vkládat žhavicí svíčky do stěží viditelných otvorů v hlavách válců. Tuto operaci nyní přebírá lehký šestiosý robot UR5 od firmy Uni- versal Robots. Opatrně uchopuje citlivé žhavicí svíčky, které jsou opatřeny speciálním separačním systémem, a vkládá je do obtížně přístupných otvorů. Zaměstnanec potom zajistí upevnění žhavicích svíček a izolaci hlavy válce, které jsou nezbytné před dalším výrobním krokem. Díky přímé spolupráci s ro- botem, vykonávajícím funkci asistenta, může tyto činnos- ti pracovník provádět ve vzpřímené, zdravé poloze. Je tak schopen neustále dohlížet na celý proces a v případě potřeby rychle zasáhnout. „Jsme rádi, že se nám úspěšně podařilo realizovat tento nebývalý projekt, a zároveň nás těší, že naši roboti přispíva- jí k optimalizaci ergonomických pracovních procesů,“ uvedl Thomas Visti, viceprezident a obchodní ředitel Universal Ro- bots. www.virklis.cz Společnost EPLAN se stala PLM Solution partnerem firmy Siemens – rozhraní mezi EPLAN a Teamcenter S polečnost EPLAN získala v polovině dubna oficiální status Siemens PLM Solution Partner. Cílem part- nerství je nabídnout rozhraní mezi dvěma předními systémy na trhu – EPLAN a Teamcenter. Integrace překlene mezeru v  PLM: konstrukční data z platformy EPLAN lze nyní jednoduše zpracovávat v sys- tému Teamcenter. Tento integrovaný přístup, který je součástí konzistentního procesu návrhu produktů, ocení firmy z různých oblastí průmyslu. „Nová integrace systému Teamcenter nám otevírá nové možnosti na rostoucím trhu PLM,“ říká Maximilian Brandl, předseda představenstva EPLAN. Společnost EPLAN se stala PLM Solution partne- rem firmy Siemens. Součástí tohoto partnerství, které bylo ohlášeno v polovině dubna, je závazek obou společností vyvinout ucelenou integraci platformy EPLAN do  PLM prostředí Teamcenter. Maximilian Brandl, předseda před- stavenstva EPLAN, je tímto vývojem potěšen: „V souladu s  partnerským programem došlo ke  spojení společností EPLAN a Siemens Industry Software s cílem ukázat spo- lečné přednpřednosti a sílu obou firem. Integrace platformy EPLAN do systému Teamcenter nám otevírá nové možnosti na rostoucím trhu PLM.“ www.eplan.cz n l s m m ž o š v c o s

7

6  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com novinky Studenti nyní s NI myRIO dokážou navrhnout sofistikovaný systém za jeden semestr S polečnost National Instruments představila další podporu technickému vzdělávání v  podobě svého nejnovějšího produktu pro výuku, NI myRIO. Systém NI myRIO je založen na stejné výkonné techno- logii, jako jeho průmyslová varianta NI CompactRIO, nabízí však menší rozměry a lepší přístupnost pro studenty. NI myRIO obsahuje nejnovější SoC (system on a chip) tech- nologii Zynq® společnosti Xilinx, která v  sobě spojuje dvoujádrový procesor ARM Cortex-A9 a  programova- telný obvod FPGA s 28000 programovatelných logic- kých bloků. Studenti mohou programovat obvod FPGA prostřednictvím grafické- ho vývojového prostředí NI LabVIEW. Mají tak možnost vyvíjet svůj systém v  reál- ném čase a rychle upravovat prototyp v průběhu vývoje. Nick Morozovsky, stu- dent magisterského studia na University of California v San Diegu, řekl: „Kompaktní rozměry systému NI myRIO, spolu s jeho výkonem a flexi- bilitou představovanou obvodem FPGA, z něj činí ideální kontrolér pro vestavné aplikace v oblasti robotiky.“ Rozšíření architektury rekonfigurovatelných vstupů a výstupů (RIO) ještě dále posiluje schopnost NI posky- tovat nástroje pro uživatele všech úrovní, od  studentů technických oborů až po inženýry, navrhující ty nejvýkon- nější systémy na  světě. NI myRIO přichází s  bezplatně dostupnými výukovými materiály, je kompatibilní se všemi systémy z  řady NI miniSystems a  lze k  němu připojit i  senzory a  akční členy jiných výrobců. Kromě širokého hardwarového ekosystému nabízí NI myRIO také možnost programování v  různých programovacích prostředích, včetně LabVIEW a C/C++. Učitelé tak mají možnost zařadit tento systém do svých stávajících předmětů týkajících se řízení, mechatroniky a vestavných systémů. „Ze všech sil se snažíme o to, aby studenti měli přístup ke  stejným technologiím, které budou používat i později v praxi,“ řekl Dave Wilson, ředitel marketingu pro akade- mickou oblast u NI. „Chceme zajistit, aby jak studenti, tak jejich budoucí zaměstnavatelé byli připraveni na inovace od samotného začátku jejich spolupráce.“ ni.com/myrio m S n X d C t p k p p h L v n p d Nový 8bitový počítač FIGnition inFUZE dodávaný společností RS Components vnáší do vzdělávání systém vlastního návrhu hardwaru M alá, nízkonákladová vývojová deska je navržena tak, aby pomáhala začátečníkům osvojit si základy práce s mikropočítači. Mikropočítač FIGnition je dodáván jako stavebnice součástí kombinující malou jed- noduchou desku plošných spojů a sadu součástek včetně 8bitového mikrořadiče 20MHz ATmega328, čipu paměti Flash 512 kB a paměti RAM 8 kB. Začátečníkům určený mikropočítač FIGnition dostanete se zavedeným programovacím jazykem Forth, který posky- tuje jednoduché a efektivní prostředí pro interaktivní výu- ku a spouštění počítačového kódu. Napájení poskytuje port USB a deska je připojena k televiznímu grafickému rozhraní formátu PAL nebo NTSC v textovém režimu 25×24 nebo grafickém režimu 160×160. Provoz mikropočítače nevyža- duje externí klávesnici ani myš. Všechny příkazy a progra- mování lze provádět jednoduše pomocí osmitlačítkové klá- vesnice na desce. Mikropočítač FIGnition inFUZE od společnosti RS je do- dáván se sadou vzorových programů včetně her a nástrojů, předprogramovaných pro práci s pamětí Flash. Školy ocení analogový datový záznamník, protože studentům umožňuje připojení jednoduchých snímačů a grafické zobrazení na- měřených hodnot. Veškerý zdrojový kód je studentům vidi- telný, což jim umožňuje ještě před tvorbou vlastního kódu experimentovat s modifikacemi toho původního. Komplexní montážní návod a jednoduché výukové pro- gramy jsou dostupné na webových stránkách FIGnition. Další možnosti podpory nabízí rostoucí komunita uživatelů a fórum pro sdílení zkušeností vývojářů na platformě FIG- nition. „Stavba mikropočítače FIGnition inFUZE umožňuje mla- dým lidem získat interaktivním způsobem první přímé zku- šenosti s funkcí počítačového hardwaru“, říká Jonathan Boxall, Global Head of Semiconductors, RS Components. „Nízká prodejní cena ho předurčuje jako široce dostupný a hodnotný nástroj pro vzdělávací účely. Je to jedna z ros- toucí řady snadno dostupných vývojových desek open- -source, která umožňuje budoucím konstruktérům zábavný a užitečný úvod do oboru mikropočítačů.“ www.rs-components.com

Balluff CZ s.r.o. Pelušková 1400 19800 Praha 9 - Kyje Česká republika Telefon +420 281000666 Fax +420 281940066 obchod@balluff.cz Nové optoelektronické snímače BOS 18M Přesná odezva sepnutí – excelentní opakovatelnost N ezkreslená LED technologie a nejnovější verze Fresnelových čoček jsou kombinovány v těch- to snímačích a tvoří inovovaný velmi výkonný optoelektronický snímač. V praxi to znamená spoleh- livě potlačené pozadí pro vylepšenou opakovatelnost a precizní spínací odezvu i ve větší spínací vzdálenos- ti. Balluff nabízí tyto snímače v provedeních jako di- fusní snímač, difusní snímač s potlačeným pozadím, reflexní optickou závoru a jednocestnou optickou zá- voru. Snímače jsou vybaveny červeným nebo infra- červeným světlem a pro aplikace vyžadující detailnější zaměření je určena verze s laserem. Snadné nastavení snímače je zajištěno pomocí ro- bustního více otáčkového potenciometru. Jasné in- dikační LED diody s  výbornou viditelností poskytují rychlou vizuální kontrolu a usnadňují nastavení. Technické výhody  Velká spínací vzdálenost  Robustní kovové pouzdro M18  Nejmodernější LED technologie s ostře ohraničeným světelným bodem  Výjimečný výkon při snímání malých dílů  Výběr mezi laserem třídy 1 a laserem třídy 2  Vysoká opakovatelnost jako výsledek výkonného potlačení pozadí D íky robustní konstrukci jsou snímače řady BOS 18M obzvlášť vhodné do náročného prostře- dí. Objekty jsou spolehlivě detekovány i za ex- trémně nepříznivých podmínek. Bez ohledu na to, zda jde o  difusní snímač, reflexní optické závory, jedno- cestné optické závory BOS 18M vždy detekuje pří- slušný objekt. Spolehlivě se tak vyvarujete nahroma- dění nebo zablokování toku pohybujícího se materiálu. Další informace a bohatou nabídku příslušenství najde- te na našich webových stránkách www.balluff.cz.

8  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com UPDATEUtechnologický P rogramovatelné automaty (Program- mable Logic Controllers – PLC), a nyní i programovatelné řídicí automaty (Programmable Automation Control- lers – PAC), jsou tradičními součástmi diskrétní automatizace závodu a stále častěji se využívají při řízení procesů. Pochopit způsob, jak licence fungují, vám může pomoci porozumět, jak je možné utratit desetkrát více za software než za hardware. Softwarové licence řídí používání nebo redis- tribuci softwaru. Vydavatel softwaru může účto- vat koupi softwaru a omezit, na kolik PC může být software instalován. Pro výrobce stroje, který PLC využívá jako řídicí systém, to obecně zna- mená, že musí platit za další softwarovou licenci pokaždé, když je nový stroj expedován zákazní- kovi. Softwarové licence mohou uživatele ome- zit i jinými způsoby, například limitovat počet datových bodů, funkcí nebo pracovních stanic, které mohou mít přístup k datům pro řízení stroje. Licence může rovněž vyžadovat zakoupení ročního kontraktu na údržbu anebo technickou podporu, nákup pravidelných upgradů a další nákupy, jež mohou z výrobce stroje vysávat peníze po celé roky. Dodavatelé brání uživatelům a výrobcům strojů v kopírování softwaru a jeho nahrávání do dalších počítačů. Samozřejmě že jakýkoli software se může zkopírovat a kopie nahrát do jiných počítačů. Ty však nebudou fungovat kvůli omezením podobným těm, jakými společ- nost Microsoft chrání svůj software před „pirát- stvím“. K těmto metodám patří nutnost zapojení hardwarového klíče (dongle) nebo program pro aktivaci produktu. Dongle je hardwarový klíč obsahující elektronické sériové číslo potřebné pro spuštění softwaru. Aktivace produktu vyža- duje, aby uživatel ověřil licenci, obvykle zadáním produktového klíče nebo sériového čísla potřeb- ného pro aktivaci a používání softwaru. Náklady na softwarové licence závisí na ceně stanovené vydavatelem softwaru, počtu vývojář- ských licencí, počtu datových bodů, přídavných komponent, počtu runtimových licencí, ročních poplatků za údržbu a na dalších faktorech. Tyto konkrétní příklady neříkají, zda cena byla za samotné náklady na softwarový balíček nebo jestli byly zahrnuty nějaké služby. Potřebný software a náklady Typická aplikace PLC obvykle vyža- duje zakoupení: softwaru pro pro- gramování PLC, softwaru pro vývoj HMI, licenci SQL/databáze, serveru I/O dat, přídavných nástrojů a sou- částí a licenci pro runtime HMI. Každý z těchto prvků má samo- zřejmě svou softwarovou licenci. Vývojář softwaru stále potřebuje Dodavatelé PLC dosahují mnohem vyššího zisku na softwarových licencích než na prodeji hardwaru. Některým těmto nákladům se můžete vyhnout chytrým nakupováním. V článku uvádíme doporučení pro snižování nákladů na softwarové licence pro PLC. Jak snížit náklady na software pro PLC Chuck Karwoski CimQuest Ingear LLC Zakoupení softwaru pro programování PLC je jen prvním nákupem v seznamu drahých softwarových programů potřebných ke zprovoznění automatizačního systému. Obrázek poskytla společnost CimQuest Ingear. j P a T d g H I č K z V Z p

vložit své dovednosti, zkušenosti a kreativitu, aby vytvořil koneč- ný produkt připravený pro nasa- zení s runtimem. Licenční poplatek za runtime je pro vydavatele softwaru dal- ším generátorem tržeb. Licence k runtimu je způsobem, jakým vydavatelé softwaru kontrolují distribuci a generují další tok tržeb. Vydavatel softwaru v zása- dě účtuje poplatky za nástro- je pro vytváření aplikací, dává omezení na typy aplikací, které smíte vytvořit, a následně účtuje poplatky za distribuování vaše- ho díla. Na otevřeném trhu však existují alternativní softwarová řešení od několika dodavatelů. Přimět uživatele a výrobce strojů k diskusi o tom, jak se vyhnout těmto nákladům zakoupením alternativního softwaru, je obtížné. V mnoha případech mají vybudované vztahy s dodavateli PLC a jsou standardizováni na hardwaru PLC. Velký dodavatel automatizace například nabízí softwarové řešení postavené na OPC, aby umožnil konektivitu mezi softwarovými balíky HMI a jeho prvky PLC. Jakmile uživa- tel vytvoří aplikaci rozhraní s tímto nástrojem pro vývoj HMI, software poskytuje ovladače a další součásti pro konektivitu, které umožňují komunikaci PLC. Uživatelé pak musejí zakoupit individuální kopie softwaru pro každý stroj, na němž chtějí provozovat aplikaci, a uhradit roční poplatky za údržbu pro každou kopii. Ačkoli je software poskytovaný dodavatelem proprietární, vyžaduje licence a zákazník jej nemůže modifikovat; většina tohoto softwaru je napsána v prostředí Microsoft Visual Stu- dio. Cokoli, co může udělat dodavatel, může udělat také výrobce stroje a konečný zákazník. Není nic tajného, proprietárního nebo obtížného na HMI/SCADA, datových komunikacích, SQL a mnoha jiných softwarových balících. Mnoho z těchto balíků lze na otevřeném trhu zakoupit od dodavatelů neprodávajících PLC. Všechno ostatní může vyvinout zkušený programátor v prostředí MS Visual Studio. Vše, co výrobce stroje potřebuje od dodavate- le PLC, je hardware PLC a I/O a možná progra- movací balík (i když programovací balíky stan- dardu IEC 61131 jsou k dispozici). Vše ostatní lze zakoupit samostatně. V mnoha případech tyto balíky nemají drahé licence pro software a runtime. Například software ovladače PLC obsahuje knihovnu programů pro PLC, které programátoři používají k tvorbě aplikací pro své vlastní zákazníky pomocí prostředí MS Visu- al Studio. Takový software poskytuje přístup k paměti PLC, databázím, I/O i ke komunika- cím a programátorům umožňuje získávat infor- mace, které potřebují z PLC, zpracovávat je v PC a zasílat příkazy zpět do PLC pro účely řízení. U některých z těchto softwarů se neplatí poplat- ky za licence runtimu, takže vytvořené aplikace může systémový integrátor nebo výrobce strojů distribuovat bez dalších nákladů. Není nutno platit licenční náklady za soft- ware výrobce PLC, když existují alternativní řešení. ce Chuck Karwoski je prezident společnosti CimQuest Ingear, dodavatele softwaru pro PLC. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel, Control Engineering, mhoske@cfemedia.com. Jsou-li řídicí prvky PLC připojeny k terminálům HMI, konečný uživatel možná bude muset zakoupit licenci pro každý z nich, a to za cenu přibližně 1100 dolarů na jeden terminál. Obrázek poskytla společnost CimQuest Ingear. www.foxon.cz KYLAND vyvíjí, vyrábí a prodává jedinečné Ethernet switche, určené pro použití v průmyslu, dopravě a energetice. Jsme oficiálním distributorem KYLAND pro Českou a Slovenskou republiku.

10  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com případová studie Silniční tunely jsou fenomén poslední doby a to v dobrém i špatném. Většina čes- kých silničních tunelů byla zprovozněna v posledních 16 letech a většina českých řidičů alespoň některým z nich zcela určitě projela. Málokdo z těch, co tunely projíždě- jí, však ví, že tunel není jen velké množství betonu, ale také velké množství technolo- gického vybavení, které se zásadním způ- sobem podílí na bezpečnosti a plynulosti jejich průjezdu tunelem. Ačkoli jsou řešení a produkty společnosti Schneider Electric v rámci Evropy v dopravních aplikacích běžně užívány, v ČR se poprvé ve větší míře uplatnily až při realizaci Královopolského tunelu. Ten je součástí silnice I/42 – Velkého městského okruhu (VMO) v Brně a mezinárodní silniční sítě (E461). Tento dvoutubusový tunel se nachází v severozápadní části města Brna, je dlouhý 1260 m a do provozu byl uveden v srpnu 2012. Díky své délce a charakteru dopravy se řadí do nejvyšší bezpečnostní kategorie a vyba- ven je následujícím technologickým vybavením: • Napájení tunelu včetně rozvodů. • Větrání tunelu (požární a provozní). • Osvětlení tunelu včetně veřejného osvětlení předportálových úseků. • Proměnné dopravní značení. • Tísňové volání. • Elektrická požární a zabezpečovací signaliza- ce. • Televizní systém včetně videodetekce. • Bezdrátové spojení s jedoucími vozidly. • Měření pro řídicí systém (opacity, CO, NOx ). • Telematické systémy. • Telefonní spojení. • Řídicí systém. A právě řídicí systém tunelu byl realizován na produktech a řešeních společnosti Schneider Electric. Řídicí systémy silničních tunelů nepa- tří k těm nejrozsáhlejším aplikacím, nicméně vzhledem k bezprostřednímu vlivu na bezpeč- nost provozu tunelu, a v případě Královopolské- ho tunelu i úzkým vazbám na dopravní řešení návazné uliční sítě, platila pro návrh a realizaci řídicího systému Královopolského tunelu jasná kritéria. Ta byla dána splněním těchto poža- davků: • Obecně platné předpisy a technické podmínky (TP 98 Technologické vybavení tunelů pozem- ních komunikací, TP 172 Dopravní informační centra – požadavky na výměnu, zpracování a distribuci dat a informací). • Soulad s požadavky silničního správního úřadu odpovědného za bezpečnost provozu tunelu (odbor dopravy KÚ Jihomoravského kraje). • Specifické požadavky správce tunelu (Ředitel- ství silnic a dálnic ČR). • Specifické požadavky složek Integrovaného záchranného systému a dalších dotčených orgánů státní správy. Ke kritickým a zásadním požadavkům patřilo: 1. Redundance hlavních stanic v režimu Hot Standby. 2. Redundance komunikačních vedení k subsys- témům v tunelu a to vždy separátně do každé tunelové trouby. 3. Bezproblémová integrace s již provozovanými řídicími systémy návazné uliční a silniční sítě. Celý systém byl v souladu s výše uvedeným navržen a realizován ve 3 úrovních: 1. Dvě hlavní řídicí stanice pracující v Hot Stan- dby režimu umístěné v rozvodnách technolo- gického centra. 2. Osm subsystémů řídicího systému umístě- ných v rozvodnách technologického centra, portálových objektech a rozvodnách v tune- lových propojkách. Tyto subsystémy komuni- kují s hlavními stanicemi po nezávislých optic- kých trasách s kruhovou topologií za použití standardu Ethernet. 3. Velíny tunelu: a. Servery a dispečerská klientská pracoviště pro řízení provozu Královopolského tune- Řízení dopravy a technologického vybavení Královopolského tunelu Ing. Aleš Lebl, Specialista tunelových technologií Pověřená osoba dle nařízení vlády č. 264/2009 Sb.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 11 případová studie lu umístěné na hlavním velínu (Centrální technický dispečink – CTD). b. Dvě záložní dispečerská pracoviště v bez- obslužném velínu (technologické cent- rum – TC). Blokové schéma řídicího systému Královopol- ského tunelu je uvedeno na obrázku. Základ řídicího systému Královopolského tunelu představuje systém Modicon Quantum a Modicon Premium. Každá z hlavních stanic Modicon Quantum pracujících v Hot Standby režimu obsahuje 5 komunikačních karet Ether- net. Dvě z nich zajišťují připojení na páteřní optickou síť propojující všechny stanice řídi- cího systému, další dvě zajišťují komunikaci s nadřazenými systémy a pátá zajišťuje komu- nikaci s tunelovým systémem tísňového volání (tzv. SOS systém). Synchronizační propojení procesorů obou hlavních stanic zabezpečuje optický kabel od společnosti Schneider Electric určený pro tyto účely. Typové osazení hlavních stanic je následující: • Napájecízdroje(140CPS22400aTSXPSY8500). • Procesory (140CPU67160 a TSXP57463M). • KomunikačnímodulyEhernet(140NOE77101) a Ethernetové adaptéry pro vzdálené v/v jed- noty (140CRP93200). • Karty digitálních vstupů (TSXDEY64D2K) a výstupů (TSXDSY64D2K). • Karty analogových vstupů (TSXYAE810) a výstupů (TSXBLY01). Subsystémy řídicího systému Modicon Quan- tum jsou osazeny dvěma až třemi rámy pro 12 pozic. Každý kontrolér z podstanic komuni- kuje s hlavními stanicemi po sběrnici Ethernet pomocí procesoru Unity Premium 57-40. Typově jsou sybsystémy osazeny: • Napájecím zdrojem (TSXPSY8500). • Procesorem (TSXP57463M). • Komunikačními moduly Ehernet (TSXE- TY4103), Profibus (TSXPBY100), RS 485 a RS232 (TSXSCY21601). • Kartami digitálních vstupů (TSXDEY64D2K) a výstupů (TSXDSY64D2K). • Kartami analogových vstupů (TSXYAE810) a výstupů (TSXBLY01). Vizualizaci procesů řízení pro operátorská klientská pracoviště se SCADA aplikacemi zpro- středkovávají 2 vizualizační servery v režimu Hot Standby. Tyto servery jsou umístěny v rozvod- nách lokálního bezobslužného velínu v techno- logickém centru (TC). Na systémové servery jsou připojeny nejen dvě záložní operátorské stanice v TC, ale také hlavní operátorské pracoviště v centrálním technologickém dispečinku, ze kte- rého se tunel standardně řídí. Jak bylo již výše uvedeno, byla jedním ze zásadních požadavků integrace řízení Královo- polského tunelu s již stávajícími řídicími sys- témy navazující silniční a uliční sítě včetně tří již provozovaných tunelů – Pisáreckého, Hlinky a Husovického. Řídicí systémy a vizualizační aplikace těchto tunelů jsou postaveny na pro- duktech jiných výrobců a dodavatelů a v někte- rých případech jsou tato řešení až 10 let stará. Přes jisté počáteční obavy se podařilo díky kvalitě produktů Schneider Electric a erudici odbor- níků dodavatele s úspěchem celý systém uvést do zkušebního provozu. Přestože zatím nebyl zkušební provoz technologického vybavení Krá- lovopolského tunelu vyhodnocen, je možno kon- statovat, že bezpečnost a efektivita provozu tak rozsáhlé stavby jakou bezesporu Královopolský tunel přestavuje, je zajištěna. „Ačkoli jsou řešení a produkty společnosti Schneider Electric v rámci Evropy v dopravních aplikacích běžně užívány, v ČR se poprvé ve větší míře uplatnily až při realizaci Královopolského tunelu. “ Královopolský tunel Brno v plném provozu

12  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Z dá se, že určitá část vašeho systému nebo část vašeho kódu je vždy poka- žená nebo je tak složitá, že nikdo na ní nechce pracovat, protože se neustále kazí? Pokud ano, možná trpíte zlozvy- kem používání antivzorů. Antivzor je záporným protipólem dobrého návrhového vzoru. Dobrý návrhový vzor je znovupoužitelný požadavek, návrh nebo implementace, který řeší těžké problémy standardním způsobem a je dobře navržen, dobře zdokumentován, snadno se udržuje a rozšiřuje. Antivzor je návrhovým vzorem, který se mohl v určitém okamžiku zdát rozumný, ale nyní je noční můrou jej udržovat nebo rozšiřovat. Antivzory se mohou objevovat v požadav- cích, návrhu nebo programovém kódu. V oblasti požadavků jde o nekonzistentní nebo konfliktní požadavky psané v různých částech specifika- ce požadavků. Každý požadavek se může sám o sobě zdát rozumný, ale v kombinaci vedou k příliš složitým systémům, u nichž může být řešení konfliktů komplikované. V oblasti návrhu vznikají antivzory obvykle kopírováním vzoru, který byl vyžadován v předchozím systému, jako je zpracování řetězců v PLC nebo kopírování souborů v PC, ale který již nadále není vyžado- ván a zvyšuje složitost a snižuje výkon. Anti- vzory často souvisejí s nastavením zabezpečení, manipulací s komplexními daty a manipulací s řetězcovými daty. Antivzory se objevují v kódu z důvodu špatných programovacích metod. Familiárnost bez přehodnocení Antivzory jsou skutečně jen zlozvykem, kdy se bez přehodnocení znovu používají staré vzory z předchozích projektů. Nepřehodnocují se, pro- tože každý říká: „Takhle jsme to dělali vždycky, takže na tuto část se nemusíme dívat.“ Antivzory nemusejí být vždy známkou špatné metodiky programování nebo navrhování, častou jsou jen volbou špatného algoritmu. Špatný algoritmus, i když programovaný dobrým programátorem, bude způsobovat problémy. Pokud existuje jeden důvod vzniku antivzorů, je to nepřehodnocení algoritmu. Antivzory ve vašem systému je snadné iden- tifikovat. Požádejte pracovníky údržby, aby identifikovali antivzory v kódu, tj. 20% kódu, který způsobuje 80% problémů. Požádejte pro- gramátory, aby identifikovali antivzory v návr- hu, tj. 20% návrhu, který zabírá 80% kódu. Požádejte návrháře, aby identifikovali antivzo- ry v požadavcích, tj. 20 % požadavků, které tvoří 80% složitosti návrhu. Antivzory obvykle nedokáže vidět tým, který je vytváří, ale vidí je následující tým v životním cyklu systému. Stačí se jich jen zeptat. Udělejte si rezervu na opravu starého kódu Oprava antivzorů může být obtížná. Nákla- dy na nápravu antivzorů musejí být po jejich objevení poměřovány s náklady na kontinu- ální údržbu nebo s náklady na přepracování návrhu. Pokud očekáváte, že část s antivzorem budete častěji rozšiřovat nebo opravovat, je obvykle ekonomicky výhodnější návrh pře- pracovat a nově implementovat. Toto rozhod- nutí se bohužel obtížně zdůvodňuje, protože jeho návratnost může být pomalá. Naštěstí se odstranění antivzorů nemusí provést najed- nou. Rozumným pravidlem je vyhradit 10–20% vašeho údržbového rozpočtu na nahrazování antivzorů dobrými návrhovými vzory. Po něja- ké době zjistíte, že vaše náklady na údržbu a podporu se budou stabilizovat nebo snižovat v souvislosti s tím, jak budou špatné vzory nahrazovány dobrými. Odstraněním antivzorů získáte systém, který se snadněji udržuje a rozšiřuje, avšak nezapo- meňte hledat antivzory ve všech částech vašeho projektu – požadavcích, návrhu i kódu. Nedo- volte, aby zlozvyk nepřehodnocování zakořenil ve vašem systému a v budoucnu způsoboval problémy s antivzory. ce Dennis Brandl je prezident společnosti BR&L Consulting, jež sídlí v Cary v Severní Karolíně, www.brlconsulting.com. Společnost je zaměřena na IT pro výrobu. Můžete jej kontaktovat na e-mailové adrese dbrandl@brlconsulting.com. Dobrý návrh softwaru řeší těžké problémy standardním způsobem, je dobře dokumentovaný a snadno se udržuje i rozšiřuje, na rozdíl od programového kódu, který se v určitou chvíli zdál rozumný, ale rozmohl se a jeho údržba a rozšiřování se staly noční můrou. Dobrý návrh softwaru řeší těžké problémy standardním z Návrhové vzory a antivzory TECHNOLOGIETIT & technika Dennis Brandl BR&L Consulting „Antivzor je návrhovým vzorem, který se mohl v určitém okamžiku zdát rozumný, ale rozmohl se a nyní je noční můrou jej udržovat nebo rozšiřovat. “

placená inzerce DISTRELEC DISTRELEC je přední zásilková obchodní společ- nost v  oblasti průmyslové elektroniky, automatizace a výpočetní techniky a je součástí skupiny Dätwyler. Skupina DISTRELEC zaměstnává asi 800 spolupra- covníků a nabízí standardní sortiment od více než tisíce dodavatelů značkového zboží. Skupina DISTRELEC je na druhém místě na trhu katalogových distributorů pro průmyslovou elektroniku a automatizaci v kontinentál- ní Evropě a nejvýznamnějším dodavatelem na rychle rostoucích trzích východní Evropy. Společně s širokou nabídkou vysoce kvalitních pro- duktů od tisíce renomovaných výrobců vám DISTRE- LEC předkládá pestrou škálu produktů z oborů, jako je elektronika, elektrotechnika, měřicí technika, automa- tizace, tlakovzdušné zařízení, nářadí a příslušenství. Nabídka v jednotlivých výrobních oblastech se prů- běžně rozšiřuje a  prohlubuje a  osvědčený sortiment tvoří základ pro doplňkové skupiny výrobků. Standardní dodací lhůta je 24 hodin. Cena za dopra- vu zásilky činí 5,50 EUR plus DPH. Tato cena je nezá- vislá na množství zboží v zásilce. Mimo DISTRELEC on-line obchod (www.distre- lec.cz) a  různé formy e-commerce se celkový pro- gram nachází také v tištěném katalogu pro elektroniku a počítačové příslušenství. Distrelec Gesellschaft m.b.H Tel.: 800 14 25 25 Fax: 800 14 25 26 e-mail: info-cz@distrelec.com www.distrelec.cz

14  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com řízení pohybu Úvod Společnost National Instruments nabízí řešení pro řízení pohybu pro širokou škálu aplikací, od jednodu- chého řízení v jedné ose až po distri- buované synchronizované systémy pro řízení několika os. Tento pří- spěvek je průvodcem k platformě NI Motion Control a obsahuje doporu- čení k výběru správného hardwaru pro vaši aplikaci. Tento příspěvek obsahuje srov- nání různých implementací plně funkčního systému pro řízení pohy- bu a předpokládá předchozí znalost architektury systémůprořízenípohybuarůznýchkomponent, ze kterých se takové systémy skládají, například operační systém reálného času a obvody FPGA. Komponenty systému pro řízení pohybu Systém pro řízení pohybu se skládá z různých komponent, které spolupracují na úkolech nezbytných pro řízení pohybu. V závislosti na složitosti celé aplikace vyža- duje každý z těchto úkolů větší či menší míru sofistikovanosti. Systém NI SoftMotion umož- ňuje modularizaci těchto úkolů, takže mohou být implementovány v různých komponentech systému, v závislosti na požadavcích aplikace a na hardwaru, ze kterého se systém skládá. Výsledkem je flexibilní systém pro řízení pohy- bu, který abstrahuje větší část výše uvedené architektury, ale zároveň vám dává možnost upravovat do hloubky jednotlivé části při zacho- vání interakce s dalšími komponentami na nej- vyšší úrovni. Flexibilita systému NI SoftMotion ve spojení s architekturou NI Reconfigurable I/O (RIO) dovolují vytvářet systémy s mnoha různými kon- figuracemi. V tomto příspěvku shrnujeme různé přístupy, které můžete použít při stavbě systému pro řízení pohybu s komponentami NI. Také vysvětlujeme, jak každý z uvedených systémů implementuje výše zobrazenou architekturu pro řízení pohybu. Distribuované řízení pohybu přes sběrnici EtherCAT Kontrolér reálného času od NI ve spojení s řídicí jednotkou AKD na EtherCAT je nejjednodušší volbou z pohledu kabeláže a konfigurace. Jde také o kombinaci s nejvyšším výkonem. Kontrolér reálného času může být kterýkoliv kontrolér NI, který může fungovat jako EtherCAT Master (NI CompactRIO, PXI RT, kontrolér NI Industrial či Embedded Vision System) a zároveň na něm může běžet uživatelský kód a NI SoftMo- tion Engine. Kontrolér je připojen přes sběrnici EtherCAT (používá stejný kabel typu CAT 5 jako kterákoliv síť typu Ethernet) k řídicí jednotce AKD, která řeší interpolaci řídicích signálů, běží v ní řídicí smyčky, umožňuje připojení vstupně výstupních signálů (dorazy, základní poloha a bezpečnostní vypínače) a generuje řídicí signály pro motor. Výhodami takové konfigurace systému jsou snadná rozšiřitelnost a implicitní synchronizace. Když je do systému přidávána další osa, dochází k řetězení pohonů, jak vidíte na obrázku č. 3. Protože systém používá sběrnici EtherCAT, je každý přidaný pohon automaticky synchronizo- ván s dalšími komponentami systému. Tvorba NI systému pro řízení pohybu Obrázek 1. Architektura systému pro řízení pohybu Obrázek 3. Systém pro řízení pohybu s pohonem EtherCAT Drive Obrázek 2. Architektura NI SoftMotion

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 15 řízení pohybu LabVIEW a modul LabVIEW NI SoftMotion podporují řídicí jednotky NI AKD EtherCAT a umožňují kompletní konfiguraci projektu. Díky tomu mohou zákazníci sestavit, nakonfigurovat a validovat kompletní systém pro řízení pohybu z projektu v LabVIEW a s použitím NI SoftMotion API mohou vyvinout svou vlastní aplikaci pro řízení pohybu. National Instruments také nabízí podporu EtherCAT pohonů dalších výrobců prostřednic- tvím rozhraní pro osy, které vyžaduje vlastní implementaci komunikace ze strany zákazníka. Několik ukázkových implementací je k dispozici na webových stránkách NI. Rozšiřující šasi NI 9148 a rozhraní k řídicím jednotkám řady C Pro jednoduché úkoly z oblasti řízení pohybu můžete aplikaci na bázi NI SoftMotion provozovat také na hostitelském počítači s Windows, který je připojen k rozšiřujícímu šasi NI 9148 Ethernet RIO s modulem řady C pro řízení pohonu. Při použití tohoto přístupu je NI SoftMotion engine nasazen přímo do systému NI 9148 pro spoleh- livý běh aplikace pro řízení pohybu. Uživatel tak nemusí vytvářet aplikaci reálného času. Uživa- telská aplikace běží přímo na hostitelském počí- tači s Windows a posílá příkazy s pozicí přímo na modul pro připojení pohonu prostřednictvím RIO Scan Engine. Výhodou této implementace je jednoduchost programování aplikací pro operač- ní systém Windows. Dále nabízí spolehlivé řízení pohybu se zpětnou vazbou, která je uzavřena na hardwaru uvnitř modulu řady C. Modul s rozhraním pro pohony lze připojit k jakémukoliv kompatibilnímu pohonu jiného výrobce a systém 9148 může řídit pohyb až v 8 osách (1 osa na jeden modul pro připojení pohonu). Velikou výhodou této hardwarové kon- figurace je možnost programovat aplikace pro operační systém Windows a zároveň dosáhnout spolehlivého a deterministického běhu aplikace. Výhodu představuje také možnost přidat kte- rýkoliv z více než 100 modulů řady C, od NI či dalších výrobců, pro snadnou integraci dalších typů vstupně výstupních signálů do aplikace pro řízení pohybu. Systémy na bázi CompactRIO Pro aplikace, které vyžadují vyšší míru determi- nismu či které mají fungovat autonomně, mohou uživatelé použít systém CompactRIO Real-Time a snadno přenést svou aplikaci ze šasi NI 9148 RIO na kontrolér reálného času. V závislosti na výkonových požadavcích moto- rů a úrovni přístupu k řídicí smyčce, který aplika- ce vyžaduje, mohou uživatelé volit mezi moduly řady C a řídicími jednotkami řady C. Moduly pro připojení pohonů slouží k propojení systému NI CompactRIO s externím pohonem, zatímco řídicí jednotky řady C již obsahují výkonovou elektro- niku a umožňují přímé připojení ke krokovým motorům či servo motorům s nižším výkonem. Existuje také třetí možnost – rozhraní pro osy, která umožňuje úpravu implementace řídicích algoritmů v obvodu FPGA a použití standardních vstupně výstupních modulů NI. 1. Moduly řady C pro připojení pohonů Moduly NI 951x řady C pro NI CompactRIO umožňují přímé připojení ke stovkám řídicích jednotkek pohonů s krokovými motory či servo motory. Tyto moduly poskytují rozhraní k připo- jení signálů pro krokové či servo motory s jednou osou a dovolují tak připojit systém CompactRIO k externí řídicí jednotce. Kromě toho nabízejí kompletní sadu vstup- ně výstupních signálů, souvisejících s řízením pohybu a umožňují tak připojit koncové spína- če, inkrementální enko- déry pro zpětnou vazbu o pozici a digitální vstup- ně výstupní signály. Obrázek 4. Konfigurace projektu a NI Softmotion API Obrázek 5. Systém na bázi šasi NI 9148 s Ethernetem Obrázek 6. cRIO a rozhraní řady C pro pohony

16  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Rozhraní k řídicím jednotkám pohonů NI 951x obsahuje také procesor, použitý pro výpočet interpolace pohybu a implementující patentova- ný algoritmus NI pro generování kroků. Tato podoba systému je nejvhodnější pro při- pojení stávajících pohonů třetích stran a nabízí stejné možnosti rozšiřování o další typy vstupně výstupních signálů s již dříve zmíněnými moduly řady C. Společnost National Instruments nabízí kabe- ly pro přímé připojení modulů s rozhraním pro pohony k externím krokovým pohonům (P7000) a servo pohonům (AKD), které National Instru- ments také nabízí. Pro připojení k pohonům jiných výrobců jsou k dispozici kabely s konekto- rovými bloky. Navštivte webové stránky pro další informace o modulech řady C s rozhraním pro řídicí jednotky pohonů, kde navíc zjistíte, který z nich se nejvíce hodí pro účely vaší aplikace. 2. Řídicí jednotky pohonů řady C Pro motory s výkonem zhru- ba do 100 W nabízí National Instruments pohonné moduly řady C, které dokážou přímo poskytovat proud pro cívky v motoru. V tomto případě není vyžadován žádný externí pohon a všechny řídicí algoritmy jsou implementovány v obvodu FPGA. Tento systém má výhodu v tom, že integruje řídicí jednotku pohonů přímo do šasi systému cRIO a eliminuje tak další kus hardwaru a mnoho dodatečné kabeláže. 3. Rozhraní pro osy Kromě autonomního provozu vaší řídicí apli- kace dává nasazení na systém reálného času CompactRIO také prostor pro další přizpůsobení potřebám aplikace. Pokud vaše aplikace vyža- duje speciální zpětnou vazbu či pokročilé řídicí algoritmy pro řízení pozice, můžete tuto část algoritmu přesunout do obvodu FPGA a pou- žít programování LabVIEW FPGA pro úpravu či nahrazení algoritmů vlastní implementací. Potom také máte možnost použít standardní vstupně výstupní moduly od NI, či jiných výrob- ců, pro připojení ke speciálním enkoderům, jako jsou například enkodéry EnDAT. Můžete také imple- mentovat aplikace s více než 8 osami, za použití vstupních a výstupních modulů s vyso- kým počtem kanálů. Tato implementace vyžaduje doda- tečné moduly pro LabVIEW, například LabVIEW Real-Time a LabVIEW FPGA. NI SingleBoard RIO Pokud hledáte řešení s malými rozměry a plánu- jete nasazení svého řídicího systému ve větším množství, můžete stejný systém pro řízení pohy- bu implementovat na systému NI SingleBoard RIO, což je verze systému NI CompactRIO bez vnějšího krytí. Tato platforma vyžaduje vlastní řešení šasi, certifikace a implementace bezpeč- nostních prvků je tak ponechána na zákazníkovi. Díky tomu představuje cenově efektivnější řešení pro systémy nasazované ve velkých objemech. Většina NI modulů řady C, včetně modulů pro připojení řídicích jednotek pohonů a pohonných modulů, je také k dispozici ve verzi v podobě desky. Zásuvné karty PCI či PXI National Instruments nabízí také zásuvné desky pro řízení pohybu pro sběrnice PCI a PXI. Tyto kontroléry obsahují na desce obvody DSP a FPGA, díky kterým dokážou zvládnout větši- nu úloh v systému pro řízení pohybu. Rozhraní Universal Motion Interface (UMI) lze použít k při- pojení krokových a servo pohonů třetích stran, případně je možné přímé připojení krokových Obrázek 9. Systém na bázi NI Singleboard RIO Obrázek 10. Systémy pro řízení pohybu na bázi PCI a PXI Obrázek 7 Systém na bázi cRIO a pohonů řady C Obrázek 8. Systém využívající rozhraní pro osy k vytvoření vlastní řídicí smyčky, s použitím standardních NI modulů řady C řízení pohybu

a servo pohonů MID od National Instruments. Zásuvné karty pro řízení pohybu se skvěle hodí k rozšíření stávajícího stolního či PXI systému o řízení pohybu. Závěr Společnost National Instruments nabízí řešení pro řízení pohybu v široké škále aplikací, od jednoduchého řízení v jedné ose až po distribuované synchronizované systémy s větším počtem os. Technologie NI SoftMotion ve spojení s architekturou NI Reconfigurable I/O (RIO) je základem, na němž lze stavět různé varianty těchto systémů, a umožňuje hladkou integraci řízení pohybu s dalšími typy vstupně výstupních signálů. Více informací o výše uvedených systémech a dalších možnostech naleznete na ni.com/motion. Obrázek 11. Možnosti systému NI pro řízení pohybu: každá varianta zahrnuje několik komponent, titulek je zvolen podle charakteristické části. Jedna platforma, nekonečné možnosti NI LabVIEW je srdcem našeho přístupu ke grafickému programování, který v sobě ukrývá možnosti otevřené platformy a spolu s rekonfigurovatelným hardwarem přispívá k rychlosti vývoje měřicích a řídicích systemů. >> Zvyšte produktivitu svého vývoje návštěvou ni.com/labview-platform CZ: 800 267 267 SK: 0800 182 362 © 2013 | National Instruments. Všechna práva vyhrazena. LabVIEW, National Instruments, NI a ni.com jsou registrované ochranné známky National Instruments. Ostatní produkty, spolecnosti a názvy jsou ochrannými známkami príslušných firem. 13087 N O VÁ V ERZE LabV IEW JE D O STU PN Á . National Instruments (Czech Republic), s.r.o. Delnická 12 170 00 Praha 7 – Holešovice Ceská republika Tel: +420 224 235 774 Fax: +420 224 235 749 Web: http://czech.ni.com E-mail: ni.czech@ni.com Zapsáno v oddíle C, vložka 69618 u Mestského soudu v Praze ICO: 25780697 Půldenní bezplatný seminář věnovaný měření v průmyslu V průběhu tohoto semináře sestaví odborníci z National Instruments před publikem kom- pletní měřicí systém, na němž budou demonstrovat vývoj řešení s možností rozšíření. Plzeň – 17. 9. 2013 Praha – 18. 9. 2013 Brno – 19. 9. 2013 Ostrava - Pustkovec - 20. 9. 2013 V průběhu semináře budou vyvinuty následující subsystémy:  Měření linearity senzoru – měření a analýza signálu pro vysokorychlostní sběr analogo- vých hodnot  Distribuované měření a řízení pohybu se synchronizací – komunikace EtherCAT, rozšiřu- jící MXI šasi, bezdrátové senzorové sítě atd.  Měření šumu, vibrací a drsnosti – měření a další zpracování dat (tj. FFT, oktávová analý- za, LEQ a waveletová analýza)  Samostatný provoz – vestavné řízení pohybu pro manipulaci testovanou jednotkou, operační systém reálného času pro dlouhodobé testování (24/7)  Komunikace prostřednictvím průmyslových protokolů- připojení k senzorům na testova- ném zařízení přes komunikační protokol MODBUS  Registrace a podrobnosti na czech.ni.com.

18  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com téma z obálkytéma z obálkytéma z obálky V mnoha situacích může mít jasně defi- novaná a důsledně uplatňovaná stra- tegie údržby výsledky, které vzbuzují pozitivní zájem, protože objem výroby a dostupnost závodu se zvyšují, zatímco náklady na údržbu klesají. Stejně tomu je i ve výrobním závodě společnosti Monsanto ve městě Muscati- ne. Kombinace technických řešení s odpovídají- cími pracovními procesy měla měřitelné pozitivní výsledky a získala závodu ocenění 2012 HART Plant of the Year Award. Závod společnosti Monsanto ve městě Musca- tine se nachází na jihovýchodě státu Iowa, poblíž řeky Mississippi. Vyrábí herbicid Roundup spo- lečně s vybranými chemickými produkty z ace- tanilidu, včetně výrobků Harness Xtra, Degree Xtra a Warrant. Závod má rozlohu 150 akrů a zaměstnává přibližně 450 pracovníků, kteří obsluhují a udržují osm individuálních proces- ních jednotek. Kromě procesních úseků výroby produktů k nim patří také jednotky likvidace odpadu a rozvody v závodě. Většina úseků závo- du má celoročně nepřetržitý provoz a jeho nej- starší součásti jsou v provozu již 50 let. Zděděná údržbová platforma Procesní jednotky řídí kombinaci platforem dis- tribuovaných řídicích systémů (DCS) Emerson Přechod z reaktivní na preventivní údržbu pomohl společnosti Monsanto zvýšit objem výroby a snížit náklady v závodě ve městě Muscatine. Chytrá provozní zařízení a polohovače regulačních ventilů poskytují kriticky významná diagnostická data technikům odpovědným za spolehlivost a poskytují tak vodítko k jejich aktivitám. Jasně definovaná strategie údržby přináší závodu vyšší výkon Peter Welander Control Engineering Klíčové koncepce  Technické prvky efek- tivního programu údržby nejsou složité.  Procedurální a kulturní změny v závodě mají zásadní význam pro úspěšné řízení průběžné údržby.  Pro podporu těchto programů je k dispozici mnoho nástrojů, které není těžké implemen- tovat, a jejich přínosy mohou být obrovské.

DeltaV a Provox, které jsou napojeny na více než 3200 přístrojů, včetně snímačů a polohovačů regulačních ventilů. Z celkové instalované základ- ny běží v rámci systému AMS Intelligent Device Manager přes 600 přístrojů standardu HART a 125 přístrojů standardu Foundation Field- bus. Zbývající přístroje, které nespadají pod sys- tém AMS Intelligent Device Manager, jsou z velké části buď nepřipojené k inteligentním I/O, nebo jednoduše nejsou chytrými zařízeními. K zásadní změně v provozu závodu v Muscatine došlo v roce 2006, kdy Joel Holmes, pracovník závodu odpo- vědný za zajištění spolehlivosti elektrotechniky, obdržel samostatnou jednotku AMS společnosti Emerson z jiného závodu společnosti Monsan- to. Přístup k této jednotce mu umožnil zkou- mat některé z možností sofistikovanější strategie údržby s pomocí diagnostických informací získa- ných z provozních zařízení využívajících protokoly HART Communication a Foundation Fieldbus. V závodě bylo v provozu velké množství ven- tilů a přístrojové techniky náročné na údržbu. A Holmes viděl příležitost, že by zlepšení v oblasti spolehlivosti mohla mít právě zde největší dopad na celkový výkon závodu. Součástí procesu inte- grace jeho nových nástrojů pro údržbu s pra- covními procesy bylo přiřazení míry kritičnosti přístrojům v každé procesní jednotce. Přístroje, které by mohly ohrozit výrobu, obdržely nejvyšší prioritu pro monitorování. Joel Holmes tento proces popisuje: „Využívá- me označení písmeny A, B nebo C pro vyjádření kritičnosti daného zařízení. Nejvyšší třídou kritič- nosti je A a nejnižší je C. Zařízením označeným písmenem A se bude věnovat nejvíce pozornosti, protože jejich fungování má zásadní význam pro provozní dobu výrobního systému, zatímco zaří- zení označená písmenem C můžeme v mnoha případech nechat běžet až do selhání, protože jejich dopad na výrobní systém je minimální nebo za sebe mají v provozu zařazené náhrady.“ S postupným získáváním zkušeností se sys- témem AMS v závodě společnosti Monsanto bylo jeho využívání v provozu sofistikovanější a proje- vovalasezlepšenívoblasticelkovéefektivity.Alert Monitor se stal primárním prediktivním nástro- jem integrujícím míru kritičnosti zařízení závodu se systémem Device Manager. Příslušné zařazení do skupiny zařízení se přímo odráží v četnosti jeho dotazování neboli frekvenci, s jakou nástroj Alert Monitor extrahuje informace o stavu, zdraví a diagnostice zařízení z provozu. Cena HART Plant of the Year Award – ocenění důmyslnosti a inovace Cenu HART Plant of the Year Award každoročně udě- luje organizace HART Communication Foundation, aby ocenila pracovníky, firmy a závody po celém světě za jejich důmyslnost a inovaci při zavádění a využívání protokolu HART Communication. Cena HART Plant of the Year vyzdvihuje situace, kdy jsou možnosti přístrojů HART posunuty nad rámec kalibrace a konfigurace nebo kdy se diagnostické a procesní proměnné v reálném čase inte- grují ze zařízení HART do řídicích, informačních a bezpečnostních systémů závodu. Každé ocenění je silným příkladem toho, jak lépe využívat protokol HART Communication a dosahovat pro svou firmu ještě větších přínosů. Více podrobností získáte na webové stránce www.hartcomm.org. www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 19 Pracovníci zajištění spolehlivosti elektrotechniky Mike Chaney (vlevo) a Thad Witte ověřují výstrahy ze systému AMS, aby vysledovali problémy v procesní jednotce dříve, než způsobí výpadek provozu. Všechny fotografie pocházejí z kolekce časopisu Control Engineering.

téma z obálky Joel Holmes postupně vytvořil tři skupiny zařízení: snímače, regulační ventily a senzo- ry páry. To pomohlo vyvážit zatížení nástroje Alert Monitor, protože dotazování příliš velkého množství zařízení se stejnou frekvencí zatěžo- valo systém a vedlo k extrémně pomalé míře aktualizací nebo k úplnému nereagování. Každá skupina zařízení má nastavenu sérii hodnot frekvencí dotazování závisejících na míře kritič- nosti zařízení. Práce ve starém prostředí I když některé procesní jednotky měly relativně nové řídicí systémy s I/O podporujícími protokol HART, v jiných oblastech systém zůstával jed- noduše analogový. Tyto úseky budou moderni- zovány, až závod dokončí sérii migrací na řídicí systémy DeltaV s I/O CHARMS, avšak v někte- rých oblastech to nebude dříve než za několik let. Pomocné řešení, které tento závod vyvinul pro získávání diagnostických informací, zahr- nuje buď komunikaci WirelessHART THUM pro kritické značky, nebo ruční komunikátory HART/Foundation Fieldbus pro zařízení vyža- dující méně časté monitorování. Tento polohovač regulačního ventilu komunikuje s řídicím prvkem procesní jednotky pomocí konvenčního analogového I/O, takže zde není možnost číst data protokolu HART. Doplnění bezdrátového adaptéru THUM dovoluje zviditelnění diagnostických informací v systému AMS Device Manager a jeho nástroji Alert Monitor. Protože se očekávala plánovaná odstávka jednotky na výro- bu technického gyfosátu za účelem regenerace katalyzá- toru, Joel Holmes a jeho tým se rozhodli realizovat plánovaný pracovní příkaz týkající se dvoupalcového excentrického kulo- vého regulačního ventilu, který byl během předchozího postupu preventivní údržby regulačních ventilů shledán podezřelým. Systém AMS Intelligent Device Manager společně s aplikací ValveLink Snap-On naměřil zvýšené tření při pohybu ventilu po jeho celé dráze. Tento ukazatel naznačoval, že se vyvíjí pro- blém, a při diagnostických skenech sestavy regulačního ventilu bylo indikováno selhání. I když ventil nevykazoval žádné problé- my, které by byly pro operátory viditelné, signatura ventilu pou- kazovala na to, že velikost síly potřebné pro otevření a zavření ventilu se výrazně zvýšila. V dané chvíli stále dokázal plnit svou regulační funkci, ale srovnání s historickými signaturami odhali- la, že se vyvíjí mnohem dramatičtější situace. Joel Holmes doporučil, aby pracovníci pro zajištění spoleh- livosti elektrotechniky během odstávky ventil vyměnili a ti tak během příslušného období učinili. Když vytáhli tělo ventilu z pří- rub, našli ve ventilu zaseknutý šroub velikosti ¼ × 4 palce, který se zjevně uvolnil z jedné ze svorek držících filtrační vložku pro katalyzátor. Potrubím se procesním tokem dostal až k ventilu. Kdyby ve ventilu zůstal, v určitém okamžiku mohl začít způso- bovat problémy s řízením průtoku, včetně situace, kdy by neby- lo možné ventil uzavřít, což by vedlo k dalším problémům. Šroub poškodil keramický čep a sedlo, takže po vytažení z akčního členu bylo tělo ventilu odesláno na opravu. V dílně Operátoři nevěděli, že je na ventilu problém s třením, protože výsledky testů krokové odezvy vykazovaly normální provoz. Ventil plnil své regulační funkce, avšak jeho selhání bylo jen otázkou času. Příklad z praxe Dráha(%) 150 100 50 0 -50 -20 0 20 40 60 80 100 120 Čas (s) 20  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com

Protokol WirelessHART se využívá stále více a v současnosti je v provozu přibližně 25 zaříze- ní. Joel Holmes očekává, že tento počet poroste a každá procesní jednotka bude brzy mít svou vlastní bezdrátovou bránu. Změna uvažování v závodě Se změnami procesů pracovního toku přichází také změna uvažování pracovníků. Členové týmu pro zajištění spolehlivosti s potěšením sledovali, jak ve firmě padají tradiční bariéry mezi provo- zem a údržbou současně s tím, jak vzrůstal pocit společného zájmu a spolupráce. Holmes popisuje jednu ze změn: „Společně s programy pro zajištění spolehlivosti a někte- rými aktivitami týkajícími se způsobu monito- rování a posuzování seznamu nedostatků se také sžíváme se systémem pro správu efektivity výrobních prostředků AEM (Asset Effectiveness Management). Tato metoda se zaměřuje na pro- cesní jednotky, jejich význam pro naše obchodní výsledky a sleduje výpadky jejich procesů. Chce- me zajistit, že se na ně nedíváme jen z hledis- ka prediktivní a preventivní údržby, abychom viděli, co způsobuje výpadky, ale také aby nám tyto provozní jednotky říkaly, co je nejvíce trápí. V minulosti pracovníci údržby řešili záležitosti, které vykazovaly závady nebo problémy, avšak ne vždy to byly tytéž otázky nebo největší problémy, co trápilo procesní jednotky. Proto zde existovala určitá oddělenost. Když nyní přecházíme na AEM a soustředíme se na tento systém, kromě veške- rých našich prediktivních a preventivních aktivit máme také lepší obraz o tom, které potřeby je nutno řešit, abychom zajistili, že máme nezbyt- nou dostupnost výroby.“ Mike Chaney, technik pro zajištění spolehli- vosti elektrotechniky, zaznamenal pozitivní efekt i při práci s operátory. „Vzhledem k tomu, že naše výrobní kapacita je plně pokryta objednávkami, máme v některých případech k dispozici jen dvoudenní časové okno, v němž musíme najít a opravit problémy,“ vykresluje situaci Chaney. „Jestliže v budoucnu dokážeme zamezit výpad- kům výroby, je to úspěch. Výpadek výroby právě nyní není ničím dobrým. Takže pokud tomu dokážeme předejít, šetří to závodu z dlouhodo- bého hlediska spoustu peněz. Výroba vidí, co dokážeme pomocí této technologie zjistit. Takže když je o něco požádáme, málokdy se setkáváme s neochotou vyhovět. Spíše nám potvrdí: ‚Ano, připravíme vám tento ventil k vyjmutí a uvidíme, co jste zjistili.‘ Vědí, že je zbavujeme starostí. Jestliže dokážeme udržet provoz v běhu, lépe se jim pracuje.“ V rámci celého závodu je instalována přístrojová technika nejrůznějších typů a výrobců. Většina komunikuje prostřednictvím protokolu 4–20 mA/HART, avšak v situacích problematického vedení kabelové infrastruktury byl instalován i protokol Foundation Fieldbus. Roste také počet zařízení standardu WirelessHART. Tlakakčníhočlenu(psi) 30 25 20 15 10 5 0 -5 -20 0 20 40 60 80 100 120 Dráha (°) SELHÁNÍ PRVNÍ SELHÁNÍ – MAX DRUHÉ SELHÁNÍ – MAX – TRHAVÝ POSUV Nejvhodnější poloha Ventil uzavřen Tlakakčníhočlenu(psi) 30 25 20 15 10 5 0 -5 -20 0 20 40 60 80 100 120 Dráha (°) PRVNÍ – V POŘÁDKU DRUHÝ – V POŘÁDKU Nejvhodnější poloha V POŘÁDKU Ventil uzavřen namontovali na akční člen nové tělo ventilu. Před opětovnou montáží byla sestava kalibrována a následně testována pomocí aplikace ValveLink Snap-On, a to pro kontrolu, že signatura ventilu a další diagnostické skeny ukazují normální parametry s využitím protokolu HART. Všechny skeny, včetně signatury ventilu, byly zapsány do systému AMS, takže bude možno výsledky porovnat pro budoucí analýzu trendů degradace. Po schválení byl ventil vrácen do provozu, aniž by se zpozdilo plánované spuštění procesní jednotky. Tento typ ventilu má obvykle výše zobrazenou signaturu, kdy otevírací a zavírací tlaky jsou v úzké skupině společně s indikátorem ideálního standardního chování. Když selhal sken aplikace ValveLink Snapon systému AMS Intelligent Device Manager, bylo ze signatury ventilu jasné, že se vyvíjí vážný problém. To bylo impulzem k vyjmutí ventilu během odstávky. www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 21

22  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com222  ZÁŘÍÍ 20120120 33 COCONTTROLOLROL ENGENGIENGINEENEERINGNG ČESKČESKOO  wwwwww.c.co.cocontrntrntrntroleoleolengcgccngng eskskkesese o.co.co.co ooomm www.udrzbapodniku.cz Přední technický časopis věnovaný otázkám řízení a údržby průmyslových závodů

Měření pokroku Když celý tento program začal, neexistoval podle Holmese dobrý způsob, jak pro zvýšení spoleh- livosti rozlišit, sledovat nebo analyzovat práce provedené v závodě. Aby to napravili, v závodě společnosti Monsanto vytvořili kódy zakázek, s nimiž by mohli pracovat v rámci systému SAP CMMS. Pro sledování nákladů na práci a mate- riál u konkrétních zařízení jsou zadávána indi- viduální upozornění na nedostatky na základě případných zjištění ze spolehlivostních programů preventivní nebo prediktivní údržby závodu. Pro každý problém zjištěný během preventivní nebo prediktivní údržby bude vytvořeno samostat- né oznámení nedostatku a pracovní příkaz. To umožní analýzu porovnávající náklady na pre- diktivní údržbu s náklady na reaktivní údržbu a generování či sledování ukazatelů KPI. Data z analýzy kódů pomáhají porovnat objem plánované práce s objemem reaktivní práce. Systém následně generuje seznam problema- tických činitelů a vypočte sumu, kterou přiná- šejí iniciativy programu spolehlivosti při úspoře nákladů. Každý měsíc je v systému AMS zadá- no průměrně 12 příkazů k řešení nedostatků. Při úspoře nákladů ve výši přes 1600 dolarů na jeden pracovní příkaz to představuje ročně přes 200000 dolarů na úsporách času a mate- riálu. Joel Holmes však poukazuje na to, že jde čistě o samotné zamezení vzniku nákladů, které neodráží zvýšené výnosy díky lepší dostupnosti výrobního závodu. Velká efektivní rodina V závodě je potřeba udělat ještě hodně práce, ale Holmes a vedení závodu mají jasnou představu o nastoupené cestě. „Velkou překážkou, s níž se potýkáme, je to, že provozy ne vždy vědí, co vlastně spolehlivostní programy dělají,“ tvrdí Hol- mes. „Neustále se proto snažíme sdílet informace a komunikovat nejen s výrobou, ale i s našimi dalšími pracovníky údržby. Průběžně sdílíme, co tito lidé dělají, jejich úspěchy, zjištění a prezen- tujeme jednotlivá školení. Pro utváření a rozvíjení vztahu je to nezbytné. Naše vyšší vedení si to dobře uvědomuje, takže je jedním z našich cílů udržovat tuto komunikaci v chodu a spojovat oblast údržby, výroby a spolehlivosti jako jednu velkou rodinu.“ ce Peter Welander je obsahový ředitel časopisu Control Engineering, pwelander@cfemedia.com. téma z obálky

24  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma M noho odvětví vyžaduje měření povrchu a v tomto ohledu je uži- tečná technologie využívající kom- binaci laseru a kamery. Kamera detekuje laserovou linii projektovanou na před- mět a triangulační výpočet následně určí výšku a šířku. V mnoha odvětvích existují aplikace vyžadující hladké, utěsněné povrchy bez mezer, rýh nebo výčnělků. K těmto odvětvím patří výro- ba skla, zpracování kovů, plastů, výroba pneu- matik, automobilový a letecký průmysl, a dokon- ce i výstavba silnic. Pokud jde o splnění potřeb těchto různých odvětví, kontroly kvality a proces- ní řízení na bázi měření hrají zásadní roli. V minulosti se pro kontrolu kvality využívala mechanická měřicí zařízení, dokonce i klíny, a to obvykle jen pro namátkovou kontrolu. V závis- losti na aplikaci byla 100% kontrola příliš pomalá a vyžadovala velkou kapitálovou investici. Napří- klad skener profilu byl tradičně vždy drahý a ske- nované jednotky obecně neměly rozhraní pro dešifrování všech analogových dat ze skeneru. Standardně byla zapotřebí rozhraní a HMI vlastní výroby a náklady šplhaly nahoru. Jestliže pak firma chtěla zachytit data a vynést je do grafů pro účely kontroly procesů, bylo nutno vyvinout databáze. Mnoho firem je žádáno, aby investovalo do zajištění kvality produktů, které vyrábějí. Měření mezer a zarovnanosti pro účely kont- roly kvality se může provádět v okamžiku, kdy jsou panely automobilové karoserie umisťová- ny na vozidlo, nebo jako namátkové kontroly u každého vozidla. Zákazníci nechtějí netěsnosti. Ochrana před netěsností závisí na měření tloušť- ky aplikovaného pruhu lepidla. Hybridní techno- logie zlepšují kontrolu a kvalitu. Technologie kombinace laseru a kamery vyu- žívá kameru pro detekci laseru projektovaného na předmět pod určitým úhlem. Triangulace pak určí údaje o výšce a šířce. K aplikacím patří měření hloubky vyjetých kolejí na vozovce u silnic o šířce až 4,2 m při dálničních rychlostech. ce Todd Belt je manažer pro prodej systémů – VMT, Pepperl+Fuchs. www.pepperl-fuchs.us Vyspělé aplikace pro počítačové (strojové) vidění v automobilovém průmyslu, robotice, při kontrole kvality a v oblasti bezpečnosti využívají hybridní technologie, počítačové vidění pro robotiku nebo navádění strojů či pásovou kontrolu dílů a 3D snímkování. K tomuto vývoji přispívá pokrok v oblasti standardizace technologií a snímkování. Hybridní technologie laseru a kamery je ideální pro měření povrchů v mnoha odvětvích. Kamera detekuje laser projektovaný na předmět pod určitým úhlem. Vyspělé aplikace pro počítačové (strojové) vidění v automobilovém průmyslu robotice Rychlost, kvalita a inovace počítačového vidění H b id í t h l i l k Měření pro kontrolu kvality u hladkých povrchů Todd Belt Pepperl+Fuchs Hybridní systém laseru a kamery dokáže měřit podél hrany pro účely navádění robota. To lze využít u strojů a aplikací v mnoha odvětvích, jako je výroba skla, zpracování kovů, plastů, výroba pneumatik, automobilový a letecký průmysl, a dokonce i výstavba silnic. Automobilové panely lze umisťovat pomocí systému s laserem a kamerou pro dosažení nejlépe sedícího umístění. Fotografie poskytla společnost Pepperl+Fuchs. m a v r b m c t n m o Na příkladu rozhraní HMI je vyobrazeno měření mezer a zarovnanosti.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 25 R obotika a automatizované stroje mohou využívat vizuální servořízení pro navádění strojů, rozšíření polo- hování a zvýšení kvality produktů a zároveň nahradit tradiční zpětnovazební sys- témy. Robotika naváděná počítačovým viděním je jedním z nejobvyklejších využití technologie počítačového vidění v robotice. Tradičně se tato technologie využívá pro výrobu, montáž a mani- pulaci s materiálem na základní výrobní úrovni, kde kamera pořizuje snímek a lokalizuje díl nebo místo určení před odesláním souřadnic robotu pro vykonání specifického úkonu. Integrace technologie počítačového vidění v takovýchto aplikacích umožňuje zvyšovat inte- ligenci a flexibilitu strojů. Tentýž stroj může provádět mnoho různých úkonů, protože dokáže rozpoznat, na kterém dílu pracuje, a náležitě se přizpůsobit různým situacím. Dalším přínosem používání počítačového vidění pro navádění stro- jů je skutečnost, že tytéž snímky lze použít pro inspekci dílů přímo na lince pro zvýšení kvality. To může být finančně náročné, když je pro komponenty polohování, jako je kamera nebo polohovací systém, nezbytná vysoká přesnost. Některé robotické systémy naváděné počítačo- vým viděním využívají jeden snímek na začátku úkonu bez zpětné vazby, aby se zohlednily poz- dější drobné chyby. Vizuální servořízení dokáže tento problém vyřešit. Kamera je připevněna k robotu nebo poblíž něj a poskytuje kontinuální vizuální zpětnou vazbu pro opravy drobných chyb při pohybu. Zpracování snímku se používá v rámci řídicí smyčky a informace ze snímku mohou nahradit tradiční zpětnovazební mecha- nismy prováděním úkonů přímého servořízení. Rozmach autonomní robotiky Přímé servořízení akceleruje vysokorychlostní aplikace, jako je laserové zarovnávání a výroba polovodičů, mimo další procesy zahrnující vyso- korychlostní řízení. Použití počítačového vidění v robotice je obvyklé u průmyslových aplikací a začíná převažovat v odvětví zabudovaných systémů, včetně mobilní robotiky. Funkce sahají od obslužných robotů v nemocničních halách, kde pomáhají vyrovnat se s tlaky na snižování nákladů ve zdravotnickém systému a s nedostat- kem doktorů a sester, až po autonomní traktory. Téměř každý autonomní mobilní robot vyža- duje sofistikované schopnosti zpracování obra- zu, od vyhýbání se překážkám až po vizuální simultánní lokalizaci a mapování. Očekává se, že v příštím desetiletí počet systémů počítačového vidění používaných autonomními roboty pře- sáhne počet systémů využívaných robotickými rameny s fixní základnou. Technologie 3D počítačového vidění může robotům pomoci vnímat více z jejich prostředí. Technologie 3D snímkování ušla velký kus cesty, pokud jde o vylepšení senzorů, osvětlení a zabu- dovaného zpracování. 3D počítačové vidění se začíná objevovat v mnoha aplikacích, od robotic- kého vyjímání dílů z přepravek naváděného počí- tačovým viděním až po vysoce přesnou metrologii a mobilní robotiku. Novější procesory dokážou zpracovávat obrovské sady dat a využívají sofisti- kované algoritmy pro extrakci informací o hloub- ce a rychlé rozhodování. Mobilní roboty využívají informace o hloubce k měření rozměrů a vzdálenosti překážek pro přesné plánování trasy a vyhýbání se překáž- kám. Systémy se stereoskopickým počítačovým viděním dokážou poskytovat bohatý soubor 3D informací pro navigační aplikace a fungují dobře i za proměnlivého osvětlení. Technologie stereo- skopického počítačového vidění využívá dvě nebo více odsazených kamer k pohledu na objekt. Jiné aplikace mohou vyžadovat zvýšený výkon procesoru. V lékařství začínají být systémy pro robotické operace a laserové řízení úzce integro- vány s technologií obrazového navádění. U těchto typů vysoce výkonných aplikací počítačového vidění provádějí programovatelná pole FPGA předzpracování obrazu. Pole FPGA se dobře hodí pro algoritmy vysoce deterministického a para- lelního zpracování obrazu a pro úzkou synchro- nizaci výsledků zpracování s polohovacím nebo robotickým systémem. Během laserových operací očí kamera detekuje drobné pohyby očí pacienta a poskytuje zpětnou vazbu pro rychlé automa- tické zaostření systému. Pole FPGA podporu- jí aplikace v oblasti střežení a automobilového průmyslu pomocí vysokorychlostního sledování charakteristických rysů a analýzy částic. ce Carlton Heard je produktový manažer společnosti National Instruments pro počítačové vidění. Vizuální servořízení: Počítačové vidění používané pro robotiku nebo navádění strojů lze využívat také k inspekci dílů přímo na výrobní lince pro zvýšení kvality produktů s tradičními zpětnovazebními systémy. Vi ál í ří í P čí č é idě í ží Nová generace aneb Roboty, které vidí Carlton Herd, National Instruments Několik robotů Denso vyjímá stříkačky z dopravníkového pásu a vkládá je do jednotlivých balení. Technologie počítačového vidění umožňuje dostatečnou flexibilitu v robotice pro uchopování stříkaček bez ohledu na jejich orientaci na pásu nebo v případě, že výrobce používá stejnou linku pro třídění více velikostí a typů stříkaček. Snímek obrazovky z videa on-line částečně ukazuje, co vidí roboty Denso při uchopování stříkaček pomocí počítačového vidění NI a programu NI LabVIEW. Fotografie poskytla společnost National Instruments.

26  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma Trojrozměrné (3D) snímkování lze používat pro ověřování kvality lan a kabelů, pro měření výšky vinutí pramene a jejich průměru či identifikaci poškození povrchu lana a typu opotřebení, a to s přesností překonávající současné metody, což může značně přispět ke zvýšení bezpečnosti. T j ě é (3D) í k á í l ží t ěř á í k lit l k b lů ěř í Systém 3D počítačového vidění provádí analýzu opotřebení lana Andrzej Sigma Control Engineering Polsko T rojrozměrné (3D) snímkování lze pou- žívat pro ověřování kvality lan a kabe- lů, pro měření výšky vinutí pramene a průměru jakékoli části lana či iden- tifikaci poškození a typu opotřebení povrchu lana, a to s přesností překonávající sou- časné metody, což může přispět ke zvý- šení bezpečnosti. Lana z ocelových žil a textilní lana jsou základním prvkem se zásadním významem pro bezpečnost provozu všech zařízení, v nichž se používají. Patří sem stroje, jako jsou lanov- ky, výtahy v těžních jámách, osobní a náklad- ní výtahy, jeřáby, portálové jeřáby a vrátky. Oblíbená jsou ocelová lana, protože jsou dobře známy charakteristiky jejich opotřebení a metody pro určení provozní život- nosti (Tytko A., Sioma A., 2011, „Evaluation of the Operational Parameters of Ropes, Solid State Pheno- mena, Control Enginee- ring in Materials Proces- sing“, ISSN 1012-0394, sv. 177, str. 125–134). U lan se obvykle testují jejich charakteris- tické parametry, jako je výška vinutí pramene a průměr lana. Pro uvádění do provozu je důle- žité posouzení viditelného poškození povrchu lana. Měření výšky vinutí pramene a průměru lana se provádí pravidelně pomocí kontaktních měřicích nástrojů. Doposud neexistovala jed- noduchá a přesná měřicí metoda umožňující kontinuální a souběžné měření výšky vinutí pramene a průměru lana. Použití technologie 3D počítačového vidění pro kontinuální měření výšky vinutí a průměru dovoluje také kontrolu opotřebení povrchu lana během používání. Systémy 3D počítačového vidění lze úspěš- ně používat pro vyhodnocování jak geometric- kých parametrů studovaných objektů, tak pro posuzování parametrů jejich povrchu. Meto- da konstruování 3D obrazu vychází z použití kamery a laserového paprsku a je vyložena v předchozím článku (Kowal J., Sioma A., 2009, „Aktivní systém počítačového vidění pro troj- rozměrnou inspekci produktů. Přečtěte si, jak konstruovat aplikace trojrozměrného počíta- čového vidění pomocí triangulačních rovnic a postupů měření“, Control Engineering USA, roč. 56, str. 46–48). Na základě analýzy snímku jsou určeny výškové profily, které se použijí pro vybudování trojrozměrného obrazu. Měření a vyhodnocování parametrů lana se provádí kontinuálně podél celé délky lana. To umož- ňuje posouzení variability parametrů po délce lana a vyhodnocení změn zvolených parametrů během provozu a také široké řady dalších para- metrů ve 3D obrazu. Konfigurace systému je zobrazena v diagra- mu. Laserový paprsek osvětluje lano pod úhlem 90° vzhledem k jeho ose. Kamera je nastavena na úhel 45° vzhledem k rovině laseru (viz dia- gram). Při této konfiguraci byla v každé ose získána následující rozlišení: ΔX = 0,15 [mm], ΔY = 0,15 [mm], ΔZ = 0,21 [mm]. Systém počítačového vidění pořizuje snímek monochromatickým senzorem CMOS, takže na snímku je vidět jen laserová linie, což umož- ňuje určení výškového profilu. Po sestavení výškových profilů určených ze snímků násle- dujících po sobě s odstupem ΔY = 0,15 [mm] je vytvořen trojrozměrný snímek povrchu lana. Použití systému se třemi kamerami uspořáda- nými po 120° okolo lana poskytuje kompletní snímek povrchu lana a kontrolu až několika tisíc měření za sekundu. Trojrozměrný snímek povrchu lana je před měřicími procedurami předzpracován. Cílem je odstranit případný „šum“ viditelný na povrchu lana a připravit jej pro měření. Měřicí algoritmus je založen na detekci okrajů pramenů, jako jsou tenké žíly tvořící povrch lana a jeho segmenta- ce. Pro každý pramen je určen charakteristický bod, který definuje největší výšku pramene nad osou lana. Výška vinutí pramene se měří j Geometrické uspořádání 3D systému počítačového vidění. Vedle pohled na testovací stanici. Vyobrazení dvou typů ocelových lan: 8- a 23žilový typ.

na základě vzdálenosti mezi okraji neboli charakteristickými body pramene. Na 3D snímku jsou součásti pramene vidět jako bílá místa. Další metodou měření výšky vinutí pramene je konfigurace systému počítačového vidění tak, aby byl laser paralelní s osou lana. V takovém případě je na povrchu lana vidět uspořádání pramenů tvořících průměr lana. Výška vinutí pramene v navr- hované konfiguraci se může měřit pro každý z pramenů. Analýza variací výšky vinutí pramene umožňuje nepřímé posouzení opo- třebení nebo poškození lana. Je nutno věnovat pozornost jaké- mukoli poškození vláken pramene, viditelnému na snímku jako deformace laserové linie, což definuje poškození lana. Průměr lana se měří na základě analýzy jeho příčných řezů získaných z trojrozměrného snímku lana. Určují se souřadnice středu lana a průměr každého řezu. U použité konfigurace systé- mu počítačového vidění je možno určit průměr každých 0,15 mm podél osy lana. To dovoluje detekci prasklin jednotlivých žil nebo pramenů na povrchu lana a zaznamenání takového poškození ve formě poruch hodnot průměru. Použití trojrozměrných obrazů povrchu lana umožňuje detekci defektů. Defekty zaznamenané během testování se liší u ocelo- vých lan a textilních lan. K defektům u ocelových lan patří zúže- ná místa nebo vrypy v uspořádání pramenů, jak je vidět v části A čtyřdílného obrázku, a dále praskliny pramenů nebo žil tvoří- cích prameny, jak je vidět v části B. U textilních lan byla identi- fikována deformace uspořádání pramenů, jak je vidět v části C, a jako roztřepená povrchová vrstva pramenů, jak je zobrazeno na snímku laserové linie projektované v části D. Tato zkreslení lze vidět také ve spodní části obrázku D jako lokální deformace povrchu pramene. ce Andrzej Sioma, Ph.D., pracuje na univerzitě AGH University of Science and Technology v polském Krakově. Je také přispěvatel časopisu Control Engineering Polsko; andrzej.sioma@agh.edu.pl. Čtyřdílný obrázek ukazuje defekty na 3D snímcích povrchů lana: A a B jsou ocelová lana, C a D jsou textilní lana. Fotografie poskytla společnost AGH University of Science and Technology a Control Engineering Polsko. Otázky ke zvážení…  Kde můžete uplatnit vyspělé technologie počítačového vidění v aplikacích polohování, zajištění kvality nebo inspekce?  Viz další články na téma počítačového vidění na stránce www.controleng.com/machinevision. Perfection in Automation www.br-automation.com ACOPOSmotor - servoměnič integrovaný v motoru – modularita strojů v řízení pohybu Výrazná úspora místa v rozváděči Výkonové třídy od 500W do 4kW Plně integrovaná bezpečnostní technika SIL3, založená na openSAFETY: STO, SOS, SS1, SS2, SLS, SMS, SLI and SDI Maximální produktivita systému: Jedno řešení pro CNC, robotiku a řízení pohybu Prostorpro

28  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com 1) Požadavek na nejvyšší kvalitu obrazu splňují monochrom- ní RAW data kamery DataCam s rozlišením 1600 × 1200 pixelů a s šestnáctibitovou digitalizací. 2) Plastová deska opouštějící stroj má šířku 120 mm a pohy- buje se rychlostí cca 6 m/min. Abychom pokryli celou plochu desky, jsou použity čtyři kamery vedle sebe, jejichž obraz se mírně překrývá. 3) Snímaný materiál se nepřetržitě pohybuje. Musíme tedy pracovat s velmi krátkými expozičními časy. Tento poža- davek klade vysoký nárok na intenzitu osvětlení. Speciálně pro tuto zakázku byla zkonstruována osvětlovací lišta osazená výkonnými LED svítidly s bílým světlem. Osvět- lení je dostatečně intenzivní a přitom prakticky nezvyšuje tepelnou zátěž kontrolovaného plastového materiálu. 4) Syrová data, která kamery poskytují, představují značnou zátěž i pro tak výkonný komunikační systém, jakým je sběrnice USB v moderních počítačích. Připojení je navrže- no tak, aby byla každá kamera připojena na samostatný kořenový hub na základní desce počítače. Objem syrových dat produkovaných čtveřicí kamer činí několik desítek MB za sekundu a je již za možnostmi jediného USB portu. Proto v takových případech nemůžeme použít ani USB hub. Připo- jení každé kamery na samostatný port je pro plynulost běhu aplikačního programu podstatným požadavkem. Strojové vidění — optická detekce kvality kontinuální výroby plastových desek případová studie Kamerový inspekční systém umístěný na válcovací stolici přináší několik technických zajímavostí, které mohou být inspirací pro techniky v oboru strojového vidění. Zde máme za úkol pomocí kamer kontrolovat celou plochu plastové desky, jež opouští stroj. Deska může vykazovat několik typů vad, z nichž nejkritičtějšími jsou zvlnění povrchu a zrnka nečistot uvnitř materiálu. Tyto vady nesmějí projít bez přesné identifikace jejich místa a bez vyzna- čení těchto problémových míst značkami na okraji desky. Přitom je nutno rozpoznat zvlnění o velikosti jednotek mikrometrů a nečistoty velké desetiny milimetru. Již z tohoto zadání jsou zřejmé požadavky, se kterými se musí systém vizuální inspekce vyrovnat. Především potřebujeme získávat vysoce kvalitní a stabilní obraz s vysokým rozlišením a bez jakékoli ztrátové komprese obrazu. Čtveřice kamer DataCam snímá celou šířku pásu na výstupu výrobní linky. Výkonný počítač s šestijádrovým procesorem je umístěn ve skřínce přetlakované filtrovaným vzduchem.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 29 5) Počítač si musí poradit nejen s mohutným tokem dat, ale je také nutno veškerá obrazová data zpracovat v reálném čase, jenž odpovídá produkčnímu tempu stroje. Kroky systému strojového vidění VisionLab umožňují rozdělovat výpočty mezi více jader CPU. Proto je počítač vybaven výkonným šestijádrovým procesorem. Díky tomu počítač zvládá veškeré výpočty Fourierových transformací a větší počet jader je také přínosem pro plynulost datového toku přes USB. případová studie Obrazovka s výsledky vizuální inspekce. Speciálně navržený osvětlovací systém dokáže zviditelnit mikrometrové nerovnosti materiálu. Kamery DataCam jsou pro snížení zátěže odparem plastu a teplem ofukovány vzduchem. Odolné provedení umožňuje využívat vysoké kvality obrazu snímaného kamerami DataCam i v náročných podmínkách. 6) Systém dokáže detekovat zrnka nečistot, která jsou menší, než je obrazový bod kamer. Aby toho dosáhl, musí obraz zpracovávat výpočetně náročnými filtry. Pro tento účel je počítač vybaven grafickým adaptérem s grafickým pro- cesorem nVidia, kde je obraz zpracováván vysoce para- lelně – GPU GF590GTX obsahuje 1024 jader a datový tok obrazových dat může činit až 327 GB/sec. Systém VisionLab obsahuje řadu kroků, které výkon současných grafických procesorů dokážou využít. V aplikacích, kde je zátěž GPU vysoká, se tato skutečnost nijak neprojevu- je na zatíženosti CPU a na odezvách počítače na povely obsluhy. Řešitel systému strojového vidění: Moravské přístroje a. s. Masarykova 1148 763 02 Zlín - Malenovice www.mii.cz www.moravinst.com Tel: +420 577 107 171, +420 603 498 498 Uživatel stroje a řešitel jeho mechanické části: společnost produkující plastové výrobky

30  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma K rokové polohovací systémy jsou vynikající v mnoha aplikacích, pro které není příliš kriticky významná přesnost rychlosti a polohy. Pro tuto technologii je charakteristické, že nevyžadu- je vyladění systému (oproti servopolohování), má levnější výrobu motorů, jednodušší ovlá- dací prvky a kabeláž. Systém zůstává cenově výhodný i po přidání levného zpětnovazebního zařízení. K dalším výhodám krokové technologie patří minimální doba nastavování, menší nároky na odbornost uživatele a lepší párování setrvač- nosti motoru s hnanými zátěžemi. Úspory nákladů jsou obvyklým argumentem vyzdvihovaným dodavateli krokových produktů. „Krokové motory vždy měly cenovou výhodu oproti servům, ale tradičně to bylo na úkor výkonu,“ upozorňuje Clark Hummel, mana- žer pro technické zajištění aplikací společnosti Schneider Electric Motion USA. Clark Hummel uvádí tři vlastnosti dovolující dnešním krokovým motorům zaujmout místo v mnoha aplikacích, které dříve vyžadovaly serva – při současném zachování významné cenové výhody: • eliminace uváznutí (desynchronizace); • schopnost automaticky přizpůsobit provozní proud požadavkům zátěže; • schopnost poskytovat krouticí moment při přejetí zátěže. Levnější a snadnější implementace Společnost B&R Industrial Automation spoju- je nižší náklady s širokou aplikací krokových motorů a pohonů. „Zpětná vazba, pokud se využívá, je implementována v levnějším zaříze- ní,“ poukazuje Corey Morton, ředitel společnosti B&R pro technologická řešení. „Naproti tomu absolutní převodníky s vysokým rozlišením, používané u serv, mohou u nižších výkonových tříd stát stejně nebo i více než motor samotný,“ dodává. Corey Morton přisuzuje další úspory nákladů krokovému pohonu, zejména u menších rozmě- rů. Momentální tržní dostupnost nejrůznějších rozměrových formátů pohonů, montovaných na stroj nebo v řídicí skříni, zvyšuje všestran- nost krokových systémů. „Společně s dostup- ností mnoha variant motorů mají výrobci strojů flexibilitu zvolit si kombinaci krokového motoru a pohonu, která nejlépe vyhovuje jejich kon- strukčním a aplikačním potřebám,“ připomíná Morton. Také společnost Kollmorgen oceňuje u sys- témů s krokovým motorem a pohonem levnější výrobu a snadnější implementaci. „Zejména absence zpětnovazebního zařízení (v mnoha případech) snižuje náklady na motor, kabely a pohon,“ zdůrazňuje Gene Matthews, produk- tový manažer společnosti Kollmorgen. „Integra- ce krokového zařízení do stroje může být velmi snadná a vyžadovat pouze definování impulzů na výstupu PLC.“ Díky mikrokrokové technolo- gii v pohonu se může výkon krokových systémů ještě více přiblížit servosystému, ačkoli stále ještě nebude zcela ekvivalentní. „Vzniká tak cenově výhodné řešení pro aplikace, jež mohou akceptovat kompromis mezi výkonem a cenou,“ konstatuje Matthews. Společnost Beckhoff Automation považu- je výběr mezi krokovou nebo servotechnologií za vyvažování výkonu a ceny. „Jde o nalezení rovnováhy mezi dostupnou technologií, výkon- nostními požadavky aplikace, zejména ve smys- lu zátěže, a dostupným rozpočtem,“ vysvětluje Bob Swalley, specialista společnosti Beckhoff na motory a pohony. Systémy na bázi krokových motorů zůstávají konkurenceschopné Tradiční systémy s krokovými motory představují jedinou technologii polohování, která může běžet v otevřené smyčce, ačkoli doplnění poziční zpětné vazby pro zvýšení výkonu je na vzestupu. Jednodušší ovládací prvky, levnější komponenty a další inovace udržují konkurenceschopnost krokových systémů vzhledem k servopolohovacím systémům v mnoha aplikacích. Frank J. Bartos, PE Control Engineering z j v Klíčové koncepce Krokové polohovací sys- témy:  jsou vynikající v mnoha aplikacích, pro které není příliš kriticky význ- amná přesnost rychlosti a polohy;  nepotřebují ladění sys- tému (na rozdíl od ser- vopolohování);  motory jsou levnější na výrobu a mají jednodušší ovládací prvky i kabeláž.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 31 Krokové motory, ačkoli jsou citlivější na veli- kost zatížení, je snadnější dimenzovat než serva. „Obvykle potřebujete najít motor, který dokáže zvládnout dvojnásobek krouticího momentu při špičkovém zatížení za aplikační rychlosti,“ dopo- ručuje Bob Swalley. Dobrý výkon získáte, když požadované rychlosti příliš nepřekračují 800 ot./ min. „Je možné získat funkčnost odpovídající dnešním standardům, když použijete krokové motory, a přitom ušetřit peníze oproti dražší alternativě v podobě serva,“ domnívá se Swalley. Nepřetržitý provoz motoru a pohonu Standardní krokové motory běží za relativně vysokých proudů, což vede k nadměrnému gene- rování tepla, jež omezuje jejich pracovní cyklus. „Společnost Oriental Motor USA (a další) vyvinula třídu krokových motorů určených pro ‚nepřetr- žitý provoz‘ s vyšší energetickou účinností než standardní motory,“ poznamenává Todd Walker, národní marketingový manažer společnosti OM. Je to výsledkem několika faktorů: řízení provoz- ního proudu pro snížení tepelných ztrát, použití motorového plechu z oceli vyšší třídy, vylepšení magnetického toku u motorových pólů a účin- nějšího elektronického pohonu. Tato kombinace umožňuje produkovat krouticí moment s nižšími provozními proudy. Dalším významným vylepšením krokového systému je integrace motoru, pohonu a pomoc- ných součástí do jedné jednotky. K výhodám patří jednodušší kabeláž, spáro- vaný pohon a motor a mož- nosti pro režim s uzavře- nou smyčkou s použitím motorů s předem sesta- veným převodníkem nebo možnosti vlastní korekce podobné servosystémům. Takové sady motoru a pohonu nabízí mnoho výrobců. „Sady krokových systémů mají také komu- nikační možnosti zabu- dované do pohonu, které budou v technologii krokových motorů časem stále běžnější,“ odhaduje Walker. (Tabulku s pro- dukty a více informací o vylepšení sestav motoru a pohonu naleznete v odkazu č. 1 on-line.) Také společnost Schneider Electric Motion oceňuje integrované polohování. Tato společ- nost je již dlouho zastáncem kombinace motoru a pohonu, nabízí například řadu MDrive, která obsahuje krokové motory třídy NEMA 14, 17, 23 a 34 (viz odkaz č. 2). „Kombinace motoru, pohonu, převodníku a polohovacího regulátoru do jedné jednotky zvyšuje celkovou cenovou výhodnost odstraněním dlouhých tras náklad- ných zpětnovazebních a napájecích kabelů, eli- minováním většiny prostorových nároků na ovlá- dacím panelu a omezením počtu potenciálních míst selhání u polohovací osy,“ vysvětluje Clark Hummel. „Při posuzování výhodnosti krokového a servosystému je to reálným argumentem,“ doplňuje. Otevřená smyčka, nebo více? Náležitě pro svou aplikaci dimenzovaný kro- kový systém běžící v otevřené smyčce nabízí opakovatelné polohování – typicky s přesností v rámci poloviny kroku nebo vyšší (0,9° nebo vyšší u motoru s 200 kroky na otáčku), jak uvádí společnost B&R Automation. „Celková přesnost polohování závisí na řadě faktorů spoje- ných s konstrukcí pohonu a motoru,“ připomíná Morton. „Mikrokrokování (například 1/10 plné- ho kroku neboli 0,18°) je obvykle používanou metodou pro omezení vib- rací spojených s krokový- mi motory a také cestou ke zvýšení přesnosti polo- hování.“ U řízení s otevřenou smyčkou se při výběru krokového motoru bere v úvahu velkorysá rezerva krouticího momentu (až 50 %). Slouží jako bezpeč- nostní pojistka proti neče- kaným změnám zatížení. Zpětnovazební řízení mini- malizuje nebo odstraňuje nutnost této rezervy. U aplikací vyžadujících vyšší přesnost polo- hování nebo celkové zlepšení výkonu mohou být krokové motory osazeny různými pozičními senzory, jako jsou inkrementální nebo absolutní převodníky a dekodéry. „V jednoduché implementaci lze využívat sen- zor jen pro ověřování dosažení přikázané pozice a inicializování korekčních pohybů. Vyspělejší implementace může využívat úplné polohování s uzavřenou smyčkou, svým fungováním podob- né servosystému,“ dodává Morton. Nicméně v typické aplikaci krokového systému může stačit jednodušší senzor. Todd Walker ze Tepelný snímek ukazuje dramaticky menší zahřívání u krokového motoru „pro nepřetržitý provoz“ (řada AR, výrobce – společnost Oriental Motor), který umožňuje nepřerušované používání. Rozdíl teploty motorové skříně ve srovnání s běžným motorem je vyšší než 40 °C. Obrázek poskytla společnost Oriental Motor USA. „Krokové motory je snadnější dimenzovat než serva. Doplnění inkrementálních nebo absolutních převodníků a dekodérů může zvýšit poziční přesnost. “

32  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma společnosti Oriental Motor například zmiňuje převodník s 200 impulzy za otáčku a s cenou pod 70 dolarů, zatímco servosystém může vyžadovat drahý převodník s kapacitou řekněme 16000 impulzů za otáčku. Sestavy motoru a pohonu řady AR společ- nosti Oriental disponují funkcí vlastní korekce, která simuluje fungování servosystému a údajně zachovává polohu i v případě změn a akcelerací zátěže. Senzor monitoruje otáčení hřídele moto- ru a v případě přetížení produkt řady AR rychle získá zpět kontrolu přechodem do režimu s uza- vřenou smyčkou. Pokud stav přetížení přetrvává, pohon vyšle alarmový signál. K vylepšením implementovaným u nových krokových pohonů patří řízení synchronizace mezi motorem a hnanou zátěží. Například tech- nologie bezpřevodníkové detekce uváznutí (Enco- derless Stall Detect) použitá u krokového pohonu Kollmorgen P7000 dává uživateli zpětnou vazbu, když krokový motor uvázne. Skutečné zpětnova- zební zařízení není potřeba, protože je tato meto- da implementována v softwaru. „Namísto toho je monitorován systémem přikazovaný proud, a pokud poptávka překročí očekávaný proudový limit pro polohovací pohyb, pohon se vypne,“ vysvětluje Matthews. Mohlo by to poukazovat na abnormální situaci, jako je zablokování, pře- kážka nebo jiný problém se strojem. „Tímto způ- sobem je možno získat vyspělejší řídicí schéma za nízkou cenu,“ glosuje Matthews. Nepřeberné množství aplikací Společnost Oriental Motor vidí uplatnění kro- kových systémů ve strojích CNC a krátkodosa- hovém polohování v osách x, y, z u montážních nebo automatizačních strojů. „Aplikace vyžadují- cí krátké, rychlé pohyby (1 nebo 2 otáčky hřídele) nebo jemné polohování a opakovatelnost jsou pro krokové systémy ideální,“ říká Walker. Uvádí příklady v aplikacích vzorkování, měření nebo čerpání, kde je požadován kontrolovaný objem. „V některých aplikacích je případně možné obejít se bez drahých převodovek, protože kroko- vé motory mají až čtyřnásobně větší setrvačnost než serva,“ dodává Walker. Krokové systémy se dobře hodí pro indexová- ní, vydávání a polohování. Společnost Kollmor- gen uvádí příklady z oblasti štítkování, 3D tisku a posunu lineárních polohovačů. „Systémy na bázi krokových motorů umožňují výrobcům vytvářet méně výkonné a levnější verze strojů, než jsou verze vybavené servomotory,“ poznamenává Matthews. „Technologie kroko- vých motorů funguje dobře při rychlostech pod 15 otáček za sekundu (900 ot./min). Potřebujete- -li velký krouticí moment při vyšších rychlostech, servo je tou správnou technologií.“ Bob Swalley ze společnosti Beckhoff Automati- on potvrzuje, že krokové motory nejsou vhodné v aplikacích s měnícími se silami nebo hmot- nostmi anebo tam, kde se vyžadují vyšší provozní rychlosti. „Tento prostor je výhradně doménou servopolohování z důvodu potenciální ztráty syn- chronizace,“ uzavírá Swalley. (Další informace od společnosti Beckhoff naleznete v odkazu č. 1 a v popisu aplikace balicího stroje využívajícího krokové polohování v odkazu č. 3 on-line.) Hybridizace zvyšuje výkon Polohování se posouvá směrem k něčemu, co se označuje jako „na akčním členu nezávislá“ nebo „hybridní“ technologie, kterou prosazují zejmé- na výrobci dodávající servo i krokové systémy. „K přínosům tohoto vývoje patří skutečnost, že výrobci strojů mohou nabízet levnější řešení s krokovými motory se stejným polohovacím softwarem, jako dříve používali se servy,“ soudí Corey Morton ze společnosti B&R Automation. Společnost Schneider Electric Motion se vyjá- dřila podobně, tj. že nástup moderních řídicích řešení, jako je firemní značková technologie Hybrid Motion Technology (HMT), dramatic- ky zúžil výkonnostní mezeru mezi krokovými motory a servy. K funkcím HMT patří schopnost fungovat v režimu krouticího momentu a při 100 % motorového krouticího momentu, což je u krokových motorů unikátní (další informace v odkazech č. 1 a 2 on-line). Neustálé inovace a přijímání nových hybrid- ních technologií pomáhají krokovým systémům doslova udržovat krok. ce Frank J. Bartos, PE, je specialistačasopisu Control Engineering pro obsah dodaný přispěvateli. Kon- taktujte jej na adrese braunbart@sbcglobal.net. Hybridizace polohování Technologie krokových motorů Technologie servomotorů Hybridní polohování Negativa • Ztráta synchronizace / uváznutí • 50% rezerva krouticího momentu • Korekce po přesunu • Konstantní krouticí moment / proud • Nadměrné zahřívání Negativa • Vyžaduje ladění • Vyšší cenová hladina • Řízení chybami • Vyšší složitost • Dither serva Přínosy • Plynulý pohyb • Vysoký krouticí moment při startu a nízké rychlosti • Nízká cena • Nevyžaduje ladění • Tuhost při zastavení Přínosy • Proměnlivý krouticí moment /proud • Řízení v reálném čase • Optimální krouticí moment za všech rychlostí • Nižší spotřeba energie • Eliminace ztráty synchronizace • Nikdy neztrácí funkční kontrolu nad motorem • Snížené zahřívání motoru Přínosy • Krouticí moment ve špičce • Vysoká rychlost • Režim krouticího momentu • Uzavřený vzhled Obrázek poskytla společnost Schneider Electric Motion USA – „Hybrid Motion Technology“ a Control Engineering. Hybrid Motion Technology společnosti Schneider Electric Motion, nyní dostupná u produktů MDrive, přidává krokovým polohovacím systémům nejrůznější rozšířené schopnosti řízení a funkce. Obrázek poskytla společnost Schneider Electric Motion USA. v z z z z v z Otázka ke zvážení… Použití krokových technologií může vyžadovat kratší dobu nastavení a menší zkušenosti uživatelů. Máte aplikaci, kterou by krokový motor mohl zjednodušit? Odkazy na internetu • Viz následující odkazy v internetové verzi článku na adrese www.controleng. com/archive: - Odkaz č. 1 – Dodatek ke krokovým polohovacím systémům - Odkaz č. 2 – „Integrovaný motor komunikuje…“ - Odkaz č. 3 – Aplikace krokového systému společností Beckhoff-Pattyn • www.br-automation.com • www.beckhoff.com/ drivetechnology • www.kollmorgen.com • www.motion. schneiderelectric.com • www.orientalmotor.com

FANUC Robotics Czech Tel.: +420 234 072 900 www.fanucrobotics.cz FANUC ROBOTICS Nastartuje svůj byznys. Ve žlutém světě FANUC Robotics snižujeme náklady, zlepšujeme výrobky a zrychlujeme Váš byznys. Objevte nejširší spektrum průmyslových robotů s neporazitelnou 99.99% spolehlivostí. Zvyšte svoji konkurenceschopnost s inteligentním řešením robotické automatizace FANUC – máme vše, co potřebujete. FANUC–NO.1VPRŮMYSLOVÉAUTOMATIZACIAROBOTIZACI

34  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Stále více strojů s pneumaticky zajišťovanými pohyby ztrácí konkurenceschopnost. Jako efektivnější řešení se jeví válcové lineární motory. Při častém opakování krátkých lineárních pohybů snižují spotřebu energie a emise CO2 , často o více než 90 procent. Přechod k této efektivnější technologii pohonů nyní usnadňují společnosti NTI a B&R. Lineární motory značky LinMot švýcarského výrobce lze přímo řídit servopohony ACOPOS. Účinnost konvenčních pohonů lze nyní zvyšovat už jen o několik procentních bodů. Chceme-li ale výrazně snížit spotřebu energie a emise CO2 , je nezbytné opustit vyšlapané cesty. Obrovské ztráty energie v hydraulických pohonech Stejný základní princip jako válec parní loko- motivy využívají i pneumatické válce, které jsou velmi rozšířeny ve strojírenství. Slouží tam k pro- vádění často opakovaných lineárních pohybů po krátkých, konstantních drahách. Přes četná vylepšení a optimalizace jednotlivých detailů je celková účinnost takových systémů malá. Již při přípravě stlačeného vzduchu, která většinou probíhá v elektrických kompresorech, se ztrácí 80 procent vynaložené energie ještě před tím, než se dostaneme k vykonávání práce ve válcích. K dalším ztrátám dochází i na cestě k válcům. Studie Frauenhoferova institutu vzniklá na podnět fóra „Efektivita stlačeného vzduchu“ přičítá dalších 25 procent ztrát netěsnostem ve vedení a ve ventilech. U pneumatických poho- nů kromě toho nelze vracet energii z brzdění. Uvolněný stlačený vzduch je vypouštěn do atmo- sféry. Proto je celková účinnost pneumatické osy menší než 10 procent. Cenově výhodnou alternativou jsou válcové lineární motory Znatelně účinnější alternativou k pneumatickým válcům jsou lineární motory, ve kterých je elek- trická energie převáděna elektromagnetickou cestou přímo na pohyb. Výhodným vedlejším efektem používání lineárních motorů je mnohem jednodušší instalace, protože odpadají veškerá vedení tekutých médií. Především u strojů, kde jsou krátké lineární pohyby jedinou aplikací pneumatických systémů, je tento aspekt velmi zřetelný. Stejně jako všechny elektromotory mají i line- ární motory velmi vysokou účinnost. Tu lze ještě zvýšit při nasazení moderních technologií poho- nů, jako jsou servopohony ACOPOS od B&R. Umožňují také ukládání brzdné energie a její pozdější využití pro akceleraci. Velmi jednoduché je i vracení nadbytečné energie do sítě. Většina lineárních motorů je však optimalizo- vána tak, aby kombinovala co nejvyšší dynamiku a přesnost. Jejich použití na místě pneumatic- kých řešení pro jednoduché pohyby vzhledem k cenám nepřipadá v úvahu. Životaschopnou alternativou pro osy stlačeného vzduchu jsou však válcové lineární motory. Jejich stator je umístěn uvnitř válce kolem magnetů tyče. Vzhle- dem k jednodušší symetrické konstrukci je lze vyrábět snáze než známější ploché lineární moto- ry nebo motory ve tvaru U. Při stejné účinnosti mají delší životnost, umožňují jednodušší insta- laci a jsou mnohem levnější. Snížení nákladů z 3000 eur na 100 eur „Na možnost skokového snížení nákladů na ener- gie nás upozornil zákazník, pro kterého jsme museli vypočítat spotřebu energie našich motorů pro srovnání s pneumatickým systémem,“ říká Ernst Blumer, obchodní ředitel společnosti NTI Impuls k oživení u lineárních pohybů Již tři roky od uvedení na trh prodává německý výrobce elektropneumatische Systeme GmbH 60 procent manipulačních strojů v provedení s lineárními motory, přestože funkčně ekvivalentní pneumatické výrobky stále nabízí za značně nižší ceny. (Zdroj: NTI) placená inzerce

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 35 AG, výrobce lineárních motorů LinMot a servopo- honů. „Zákazník potřeboval třicetkrát za minu- tu zdvihnout 15kilogramovou zátěž do výšky 400 milimetrů. Podle našich výpočtů bylo možné ušetřit více než 90 procent energie. To poté potvrdila měření na reálném zařízení. V této apli- kaci klesly náklady na energii v jedné ose z 3000 na 100 eur ročně.“ Když tímto pohonným prvkem nahradíme kon- strukčně podobný pneumatický válec, podstatně klesne spotřeba energie na lineárních osách a vícenáklady budou amortizovány ve velmi krát- ké době. Značně snížíme také emise CO2 . Při troj- směnném provozu ušetří pneumatická osa v této aplikaci více než 12 tun emisí CO2 , což odpovídá přibližně 100000 kilometrů najetých moderním automobilem střední třídy. B&R dláždí cestu k technologickému průlomu „Je pro nás zvláště důležité, že naši zákazníci z moderních řešení profitují,“ říká Bernhard Eder, produktový manažer společnosti B&R. „Připravili jsme technologický průlom v line- árních pohonech do využitelné podoby a hlad- ce jsme ho integrovali do systémů.“ Sériovou součástí servopohonů B&R ACOPOSmicro je rozhraní kodéru pro řadu stejnosměrných 80V lineárních motorů LinMot. Třífázové střídavé 400V motory tohoto švýcarského výrobce jsou vybaveny přímo kodéry kompatibilními s jednot- kami ACOPOSmulti. Kromě obrovského potenciálu úspor energie nabízejí lineární motory i další funkční výhody. Vydrží miliardy pohybů, a proto je není nutné vyměňovat, snižují tedy náklady na údržbu a zkracují prostoje. Válcové lineární motory jsou vhodné i pro vysokofrekvenční aplikace, napří- klad do textilních strojů. Pneumatické poho- ny v nich dosahují požadovaných 600 pohybů za minutu při přesnosti na setinu milimetru stejně obtížně jako potřebnou dlouhou životnost, ale klasické lineární motory byly příliš drahé. Přesnost na setinu milimetru Integrované měření polohy zajišťuje přesnost polohování až 0,05 milimetru bezkontaktně a bez opotřebení. U vysoce přesných aplikací lze pomo- cí dodatečného externího snímače polohy přejít až na úroveň mikrometrů. Integrované prvky pro komunikaci s řídicí jednotkou umožňují provádět diagnostiku a odesílat sledované údaje o stavu zařízení, například aktuální teplotu sta- toru. Největší provozní výhodou je možnost svo- bodné parametrizace pohybů. Můžete přímo naprogramovat zdvih, rychlost, zrychlení i sílu. Řídicí jednotky řady B&R ACOPOS umožňují realizovat libovolně složité pohyby. Osu tedy lze přizpůsobit různým okolnostem – napří- klad velikostem obrobků – nebo nastavit pro synchronizované paralelní obrábění s jinými osami. Amortizace za pět měsíců V lineárních technologiích stále dominují dobře známá pneumatická a hydraulic- ká zařízení. Důvodem jsou ve srovnání s elektrickými pohony nižší čisté investiční náklady pro výrobce strojů. „Pro podniky kupující výrobní stroje jsou však vzhledem krostoucímnákladůmnaenergiijiždlouho rozhodujícím kritériem celkové náklady,“ uvádí Ernst Blumer. Při pohledu na celou dobu životnosti zařízení se může rozhod- nutí pro staré pneumatické či hydraulické technologie velmi rychle významně prodražit. „Ve výše uvedeném příkladě se vyšší investice díky minimalizaci nákladů na energii amortizo- vala po pouhých pěti měsících a po dvou letech činí úspora téměř 6000 eur,“ pokračuje Ernst Blumer. „Již nyní si nechávají velcí a inovativní výrobci své nabízené stroje certifikovat z hledis- ka spotřeby elektrické energie a vzduchu, aby kromě investičních nákladů nabídli zákazníkům také pohled na provozní náklady zařízení.“ „Kromě spotřeby energie snižuje nahrazení kapalinlineárnímipohonytakévývojové,montáž- ní i implementační náklady,“ doplňuje Bernhard Eder. „Díky řídicím jednotkám řady ACOPOS nabízí společnost B&R svým zákazníkům jednot- né řešení pro všechny druhy pohybů. Mohou pak podstatně zvýšit energetickou účinnost strojů, ve kterých pneumatické osy nahrazují krokové, momentové, synchronní, stejnosměrné či stří- davé motory.“ Nástroj B&R Automation Studio navíc představuje jednotné vývojové prostředí pro řízení pohybů s libovolnými pohony. Servopohon ACOPOSmicro již v sériové verzi obsahuje rozhraní kodérů LinMot pro válcové lineární motory v provedení 80V. Verzi 400V řídí jednotky ACOPOSmulti. (Zdroj: NTI) Všechny nástroje pro zadávání polohy jsou integrovány v nástroji Automation Studio. Proto můžete i složité pohyby realizovat bez složitého programování. Uživatele při programování optimálně podporují funkční bloky pro řízení pohybu PLCopen, odpovídající normě IEC 61131-3. B+R automatizace, spol. s r. o. Stránského 39 616 00 Brno Tel.: 541 420 311 www.br-automation.com

36  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma K oncepce označované jako „internet věcí“ (Internet of Things – IoT) a komu- nikace strojů mezi sebou (Machine to Machine – M2M) přitahují velkou pozornost tisku, inspirují řadu zájmových sku- pin a podněcují mnoho osobních setkání. IoT znamená rostoucí konektivitu objektů jakéhokoli druhu, od domácích spotřebičů až po zařízení využívaná v průmyslových aplikacích, připoje- ných buď k internetu, nebo podobné struktuře. Obecnou myšlenkou v pozadí je to, že by jakákoli chytrá zařízení měla umět komunikovat navzá- jem nebo s rozhraními HMI kdekoli na plane- tě – a tím přispívala ke zvyšování produktivity. Průmyslové sítě M2M jsou již zralou a široce využívanou technologií, i když některá vyjádře- ní v tisku tvrdí, že jde o novou koncepci. Tyto průmyslové sítě mohou těžit z technologie IoT, ale mohou také utrpět, pokud se to provede s nedostatečným plánováním a opatrností. Tato diskuse navrhne určité obecné principy platné pro využívání IoT v průmyslových automatizač- ních systémech. Pro odlišení od webových aktivit a zdůraznění průmyslových potřeb budeme tuto technologii označovat jako „průmyslový internet věcí“ (Industrial Internet of Things – I2 oT). I2 oT musí upřednostnit požadavky na zabez- pečení, robustnost a včasnost u automatizačních sítí a zároveň zajišťovat vzdálený přístup jakožto sekundární požadavek. Proč ano a proč ne Pro svět automatizace představuje I2 oT příležitost k částečnému sbližování komunikace průmys- lové automatizace ve velkém měřítku. Umož- ní zlepšení funkčnosti, zabezpečení, flexibility, snadného použití a úspory nákladů. Z dlouho- dobého hlediska to bude dobré pro dodavatele a uživatele. Bude to dobré pro celý automatizační průmysl a všichni, kdo tuto technologii přijmou, z ní budou mít prospěch. Z krátkodobého hlediska jde o narušující tech- nologii. Bude vyžadovat změny a ohrozí enti- ty, které nemají dostatečné zdroje nebo vedení k provedení změn. Překročí organizační linie a rozostří hranice mezi nadacemi (foundati- ons). Při realizaci přínosů této technologie bude nutné překonat spíše organizační překážky než technické. Ve skutečnosti jsou v tomto srovnání technické překážky jen druhořadé. V současné době nemají snahy o začlenění technologie I2 oT do světa průmyslové automatizace svůj domov nebo jasné vyhlášení důvodu k existenci. Není to nic pro lehkověrné nebo netrpělivé. O co vlastně jde? Záměrem této diskuse je poskytnout model pro I2 oT. Je přehnaně zjednodušený, ale měl by vytvořit základ pro další diskuse a definice. Nejde o námět k rozsáhlému průzkumu pro novou komunikační technologii. Jde o výzvu k využívá- ní toho, co již máme, a to racionálním způsobem. Bude zapotřebí dát spoustu dílků dohromady a zaplnit některé mezery. Základní prvky – I2 oT poskytne prostředky k integraci mnoha fyzických médií a mnoha aplikací do jednoho systému průmyslových sítí využívajícího určité běžné technologie. I2 oT není jednou konvergovanou sestavou (stack) s jednou aplikační vrstvou nebo jedním fyzickým médiem. Je pravdou, že jedno fyzické médium nevyhoví všem instalačním požadavkům a je potřeba více než jedna aplikační vrstva, abychom obsloužili všechny případy použití. Tato diskuse může pominout některé prvky, ale měla by sloužit ke stimulaci dalších debat k zaplnění mezer. Hlavní prvky jsou uvedeny v ilustraci a projednány níže. Herman Storey Herman Storey Consulting Průmyslový internet věcí Měli by průmysloví uživatelé akceptovat IP networking? Slibuje sbližování mnoha technologií, ale je potřebný, nebo dokonce přínosný? V tomto článku zkoumáme, proč ano a proč ne, co dělat a jak. Poznámka vydavatele: Všude se píše o kon- cepcích týkajících se internetu věcí v oblasti spotřebitelských aplikací a produktů. Patří ale tato technologie do prů- myslového prostoru? Herman Storey vidí potenciál pro značný přínos, ale pouze pokud se technologie použije správně. Herman Storey je místopředseda výboru ISA100 a za svou kari- éru se účastnil práce mnoha skupin pro síťové standardy. Nabízí své myšlenky jako výchozí bod k průběžnému dia- logu.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 37 Klíčové koncepce  Technologie inter- netových protokolů se rychle přesouvají do průmyslových aplikací.  Internet věcí je pro průmyslové uživatele velkým přínosem, avšak pouze ve správných kontextech.  Opatrný a smysluplný přístup může zajistit, že přijetí bude praktičtější a předejde mnoha překážkám. Aplikace – Na vrchu komunikační sestavy (stack) máme mnoho aplikačních vrstev (a někte- ré uživatelské vrstvy mohou nebo taky nemusejí být součástí aplikační vrstvy, a to v závislosti na koncepčních předsudcích). Dá se snadno argumentovat, že máme mnohem více aplikač- ních vrstev, než je potřeba, ale tato námitka je irelevantní, protože nyní existují a tvoří velkou instalovanou základnu. Bylo by možné také se dohadovat o tom, že jedna nová aplikační vrstva nenahradí všechny stávající aplikační vrstvy. Každá aplikační vrstva má své silné i slabé strán- ky, které každé z nich dovolují zaplnit prostor na trhu. Je jednodušší a rozumnější předpoklá- dat, že je zapotřebí mnoho rozhraní a že bychom měli očekávat podporu všech z nich, když uvažu- jeme o budoucnosti průmyslových komunikač- ních technologií. IPv6 – Jestliže I2 oT podporuje všechna stávají- cí média a aplikační vrstvy (což by měl), co vlast- ně I2 oT sbližuje? Odpověď je prostá: ve světě I2 oT všechny protokoly využívají protokol verze IPv6 (Internet Protocol version 6) jako síťovou vrstvu komunikační sestavy. IPv6 má rozšíření označo- vané jako 6LoWPAN, které umožňuje používat tuto síťovou vrstvu u sítí se slabým výkonem nebo omezenou šířkou pásma. Bylo původně navrženo pro použití s bateriemi napájenými rádiovými sítěmi, ale je vhodné i pro kabelové sítě. IPv6 s rozšířením 6LoWPAN doslova dává protokolu schopnost adresovat a směřovat zprá- vy do a z jakéhokoli zařízení na planetě k jakému- koli jinému zařízení na zemi. Jakákoli média by měla podporovat IP a jakákoli aplikace by měla být schopna běžet nad IP, jak tomu v mnoha případech již je. Použití běžné a schopné síťové vrstvy umožní první fázi sbližování, včetně sdílení médií více aplikacemi a výběru optimálního média a apli- kace pro jakýkoli konkrétní úkon bez nutnosti samostatné infrastruktury. K fyzickým médiím patří: • jednoduché a vícenásobné kroucené dvojlin- ky, • koaxiální kabely, • jednovidové a vícevidové optické kabely, • mnoho typů rádiového přenosu, • akustické, • infračervené. PHY/MAC je specifikace, která pro tyto typy médií již existuje a kterou není nutné znovu objevovat. Všechny tyto typy médií by měly být nadále podporovány. Nicméně mnoho těchto specifikací pro fyzickou a spojovou (link) vrst- vu je nyní mnoha protokoly svázáno s jednou aplikační vrstvou. Tato vazba musí být zrušena a lze ji prolomit poměrně snadno. Navíc je nutno tuto vazbu přerušit tak, aby bylo možno mnoha aplikacemi sdílet jakékoli médium. Instalace, jež mají vysokou latenci a nízkou šířku pásma z důvodu fyzických omezení (napří- klad vzdálenosti), budou vyžadovat určité rozdíly ve vrstvách nad IP a možná také zavedení ome- zení na média, která lze použít. Existují určité zkratky a zjednodušení, což lze provést, když sítě mají spoje s vysokou rychlostí / nízkou latencí. Model komunikační sestavy s více možnostmi nahoře a více možnostmi dole, avšak s jednou síťovou vrstvou se někdy označuje jako model přesýpacích hodin nebo model Hedy Lamarrové, která, jak si možná fanoušci počítačové historie pamatují, během druhé světové války vynalezla a patentovala technologii rozprostřeného spektra s přímou sekvencí. Přepínání a směrování – Přepínané sítě jsou nyní preferovanou technologií. Protokoly, které nepodporují přepínání a směrování, je nutno modernizovat a v tomto kroku pomůže společ- ná síťová vrstva. Sběrnice typu point-to-point a multi-drop budou v novém světě potřebovat brány pro komunikaci, ale nové sítě by měly být schopny se jednoduše připojit k přepínači nebo routeru. U tohoto modelu mohou přepínače nebo routery realizovat konverzi médií bez brány. Se správnou technologií přepínání a směrová- ní může být možné začlenit IPv4 jako další mož- nost pro síťovou vrstvu. Stojí to za prozkoumání. Společná časová reference – Společná časo- vá reference je nezbytná v sítích reálného času pro štítkování (tagging) událostí, časové plá- nování (scheduling) komunikací a aplikací či zabezpečení. Nejlepší je použít čas GMT nebo TAI (převoditelný na lokální čas pro rozhraní HMI). Jednoduchý časový čítač nebo lokální čas by vedly k problémům s implementací a údržbou systému a mohly by zhoršit zabezpečení. Některé protokoly potřebují modernizaci. Bohužel časo- vou synchronizaci nelze tak snadno synchroni- Hlavní prvky I2 oT Společná časová reference Společná správa sítě a zabezpečení Víc vrstev komunikační sestavy Společná síťová vrstva IPv6/6LoWPAN Více fyzických médií a spojových vrstev Mnoho aplikací hlavní téma

38  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com zovat z důvodu odlišných potřeb sítí a aplikací. Když jsou požadavky na časovou synchronizaci poměrně nenáročné, lze použít SNTP. Mnoho sítí a některé aplikace vyžadují synchronizaci na úrovni milisekund, a to s pomocí různých metod. To je oblast, kde probíhá vývoj standardů. Tokeny by se neměly používat pro časové plánování. Náležité hodiny v každém zaříze- ní odstraní tuto potřebu a umožní efektivnější a robustnější mechanismus časového plánování. Tokeny lze použít pro určité nenaplánované říze- ní sběrnice (TCP), ale obecně by se tokeny a prů- myslová komunikace neměly používat společně. Modernizaci bude potřebovat více sítí. Architektura – Pracovní skupina ISA100.15 publikovala dokument poskytující modely a ter- minologii pro architektury vhodné pro I2 oT. Nedefinuje podrobně, jak by měly být prvky architektury implementovány, pouze identifikuje a dává příklady, co dělají. Má-li být dosaženo určité kompatibility s I2 oT, bude zapotřebí více podrobností. Principy architektury I2 oT: • ISA100.15 ilustruje metody pro oddělení auto- matizačních sítí do zón a propojení zón pomocí kabelovodů. Koncepci pro zóny a kabelovody vypracovala komise ISA99 pro normu ISA/ IEC 62443. • Pracovní skupina ISA100.15 ilustruje metody pro vytváření a vymáhání zásad, jež určují, které entity mohou komunikovat po průmys- lových sítích, a alokaci šířky pásma nebo rela- tivní prioritu těchto komunikací. • Jako obecná zásada platí, že mnoho automati- začních uzlů a sítí má omezenou šířku pásma a schopnost přenášet data. Primární zdroj dat z těchto uzlů musí být v samostatných vyrovnávacích pamětech s dostatečnou šířkou pásma pro očekávané uživatele. Přímý přístup k uzlům vyžaduje systematické omezení. hlavní téma Za  posledních 25 let se vyvinuly dva konce myšlenkového spektra týkajícího se tohoto procesu, kterým je nutno se dívat na  svět, aby se správně realizoval obecný koncept IoT stejně jako I2 oT. Průmyslová automatizace a  řízení vždy vyžadovaly mecha- nizaci prostřednictvím strojů a  díky této evoluci se zvyšovala efektivita a  snižoval objem lidské práce. Pak jsme postoupili k  distribuovanému řízení, které vedlo k  distribuovanému sní- mání, jež následně vedlo k distribuované inteligenci pro kriticky významné systémy. Mezitím se na opačném konci spektra, a to v oblasti spotře- bitele nebo rozhraní k člověku, objevovala zařízení produkovaná výrobními závody, díky nimž se lidé začali zajímat, realizovat, až se stali příliš závislými na obrovské praktičnosti, pohodlí a zlep- šení kvality jejich života. Nakonec to mělo dva zajímavé výsledky  –  zatímco jeden extrém zdokonalil mechanismus výroby (tj.  průmyslovou a výrobní úroveň), druhý nastolil přínosy a hodnoty, které mohou realizovat lidé, což se nakonec vyvinulo ve spotřebitelský trh. Jak všichni víme, spotřebitelský trh, jenž byl stvořen pro rádia, televizory a  přístroje, vedl k  pohodlí danému mobilními telefony, tablety, chytrými zařízeními, spotřebitelskými modu- ly GPS a dalšími inteligentními zařízeními, která zvyšují kvalitu našeho každodenního života. To přineslo jedno velmi důležité a  často přehlížené zjiště- ní  –  rozpoznání dvou extrémů mnohdy pomíjí prostor mezi nimi a to, co tento prostor reprezentuje – jako je celé komerční odvětví služeb, produktů, prodejních míst, platebních systémů, zabezpečení a celkové společenské infrastruktury, kterou každý den využíváme v našem životě a při práci. A právě tento celý prostor JE internetem věcí, který zahrnu- je distribuované řízení, distribuované snímání, distribuovanou inteligenci, komunikaci M2M a  rozhraní HMI a  interakce, jako jsou sociální média, jež jsou podněcována základním tématem a  infrastrukturou elektronického obchodování. To se v  zása- dě týká všech aktivit, které jsou důležité pro člověka nebo jiný subjekt. To, co Herman Storey popisuje, jsou dva konce spek- tra. Společnost PCN se domnívá, že zaměření na interkonekti- vitu mezi těmito dvěma konci, jež by umožnila inteligentní infra- strukturu pro prostor uprostřed, je právě tím, co je potřeba pro úspěšnou realizaci koncepce IoT nebo I2 oT. Společnost PNC vypracovala technologii a  produkty, které by umožnily rychlou modernizaci na „inteligentní infrastrukturu“ díky předefinování účelu a  opětovnému použití stávající starší infrastruktury. Technologie I2 oT pak lze implementovat pomocí vazeb, jež odpovídají prvořadým cílům koncepce I2 oT, a umož- nit tak konečnou realizaci „průmyslové komunikační revolu- ce“. Z  důvodu nákladů, časových nároků, odstavení provozu, zabezpečení a  už jen kvůli investičním nárokům se nemůže společnost jednoduše vypnout, aby nahradila starší infrastruk- turu novou komunikační infrastrukturou na bázi IP, aby dosáh- la svých celkových cílů s IoT nebo I2 oT. Nové technologie jsou na  horizontu a  ty stávající, ačkoli už jim dochází dech, jsou opěrnými body pro zavádění mnoha architektur na  jednotné komunikační infrastruktuře nebo stávajících komunikačních infrastrukturách. Díky schopnosti využít stávající fungující infrastrukturu tak, jak je, a zároveň provádět překrytí vrstvou ethernetových IP sítí kdekoli v rámci této infrastruktury mohou vlastníci sítí snadno nasazovat nová zařízení, aplikace a systémy bez dopadu na ty, které momentálně provádějí požadované úkony. Řízená migra- ce na průmyslový internet a I2 oT může být nyní úspěšnou akti- vitou zajišťující modernizaci kriticky významné infrastruktury v  rámci průmyslových systémů, v  energetice, ve  zpracování ropy a plynu, v přepravě a dalších odvětvích. Daniel Drolet je výkonný viceprezident společnosti PCN Technology. Nezapomínejte na velký prostor uprostřed Daniel Drolet, PCN Technology

www.rscomponents.cz Kompletní sortiment průmyslových řešení od předních světových výrobců nyní k dispozici na www.rscomponents.cz Nenašli jste značku, které důvěřujete?

40  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com • Lokální autonomní řízení a sběr či komprese dat o lokální historii jsou dvěma metodami používanými v průmyslových automatizač- ních systémech pro řešení malé šířky pásma nebo vysoké latence u sítí. Mnoho speciali- zovaných schémat se používá pro naplně- ní těchto potřeb a zde existuje příležitost ke standardizaci těchto funkcí. Společná správa sítě – V rámci pracovní sku- piny ISA100.20 byly zahájeny práce na známé potřebě společné správy sítě. Tato mezera se musí zaplnit. Společná správa sítě má poskyto- vat způsob řízení několika odlišných sítí společ- nými nástroji. Některé nástroje již existují, ale mnoho sítí není navrženo pro práci s externími nástroji. Některé sítě jsou neřízené. Zde existuje jistá příležitost. Společná správa zabezpečení – Také na tomto aspektu se bude muset pracovat. Není snadné oddělit tuto potřebu od společné správy sítě a přitom by mohla být řešena stejnou akti- vitou. To bude vyžadovat začlenění zajišťova- cích postupů a nástrojů. Většina průmyslových protokolů neobsahuje dostatečné zabezpečení. Musejí se modernizovat, aby bylo zabezpečení začleněno jako standardní funkce. Specifikace a profily pro podporu certifika- ce shody – Potřebujeme technologii typu plug- -and-play, nikoli plug-and–pray (zapoj a modli se). To znamená, že potřebujeme dostatek pro- filů shody a specifikací, pro něž může certifi- kační orgán provádět testování shody. Normy vypracované standardizační organizací mohou tento aspekt podporovat, ale to nebude stačit pro splnění potřeb průmyslu. Co se skrývá v budoucnu? Tato technologická migrace má mnoho cest a ještě více cílových bodů. Není jisté, které cesty nebo konečné body budou finálním výsledkem. Jedinou jistotou je to, že se tato technologie změní a změny doposud vedly k větší rozma- nitosti. Současný stav – Mnoho organizací se zabývá jednotlivými dílky problému, ale ani jedna orga- nizace se nezabývá všemi aspekty a už vůbec žádná nemá dostatečně dobrou pozici, aby se postavila do čela koordinace tohoto technolo- gického pohybu. Některé standardizační organizace se ujaly úkolu standardizace horizontálních vrstev komunikační sestavy. Organizace IIEE píše standardy pro vrstvy PHY/MAC (spojové vrst- vy). Organizace IETF vytváří normy pro síťové a transportní vrstvy. Koordinace na hranici mezi spojovou a síťovou vrstvou (která je také organizační hranicí) je přinejlepším neformální a někdy spíše vypadá jako zápasy v bahně. Mnoho nadací přijalo vertikální přístup ke specifikaci komunikační sestavy a napsalo úplné sestavy odshora dolů. Mnoho z nich pod- poruje pouze jednu vrstvu PHY a jednu aplikaci a má jednu sestavu (stack) mezi nimi. Jiné mají k dispozici mnoho vrstev PHY, avšak s omezený- mi sestavami mezi nimi. Tyto nadace si obvykle na trhu konkurují. Všechny tyto organizace naplňují potřebu, ať už jde o práci na horizontálním či vertikál- ním řezu komunikačního problému, nebo jen o malou výseč problému. Všechny tyto organi- zace by mohly pomalu konvergovat své posto- je k tomu, co v dané třídě je či není nejlepší technologií. Pokud si tržní síly nakonec tuto konvergenci vynutí, lze bezpečně předpokládat, že k této konvergenci dojde velmi pomalu a cha- oticky, a to za tržních podmínek. Vedoucí organizace – Pro vybudování pozi- tivního výsledku bude nutno vytvořit vedoucí organizaci nebo konsorcium organizací, aby tyto snahy byly úspěšné. Bude to vyžadovat spojenectví mezi příliš mnoha organizacemi, než aby bylo možné je vyjmenovat, a potřebu pod- pory vedoucích pracovníků mnoha subjektů, včetně dodavatelů, standardizačních organizací a nadací. ce Herman Storey je technický ředitel společnosti Herman Storey Consulting. hlavní téma „Pokud si tržní síly nakonec tuto konvergenci vynutí, lze bezpečně předpokládat, že k ní dojde velmi pomalu a chaoticky, a to za tržních podmínek. “ Jakékoli úvahy o aplikování koncepcí z IoT v průmyslovém prostoru by byly neúplné bez vyřešení následujících otázek: • Starší systémy a zařízení – Jak se budou podílet na této nové infrastruktuře, na všech úrovních sestavy? Zatímco jsou standardy IPv6 a 6LoWPAN důležité pro posun kupředu, potřebujeme zahrnout i stávající zařízení a koncové body. • IoT a  I2 oT nejsou problémem (či příležitostí) komunikací nebo instalace, jde v  nich o vytvoření užitečných aplikací. I když standardizace určitých sítí nižší úrovně je uži- tečná, nedokáže skutečně odemknout plný potenciál a  představuje pouze malou část požadavků. K dalším kritickým prvkům patří: 1. Sémantický model pro objevování, řešení a  využívání dat, služeb a  událostí, které prvky koncepce IoT/I2 oT přinesou. Ačkoli písmeno „I“ ve zkratce IoT znamená internet, sku- tečností je, že internet nebyl nutně zdrojem úžasných inovací, které změnily naše životy. V mnoha případech to byl protokol WWW a související standardy či protokoly, které běžely nad internetem. Totéž bude platit pro IoT. 2. Vysoce podrobné modely zabezpečení, jež dokážou chránit přístup k velmi specific- kým schopnostem zařízení. Tímto způsobem můžeme povolit selektivní sdílení a řízení pří- stupu, lépe se vyrovnávat s implikacemi kyberprostorového zabezpečení a podobně. 3. Kvalita služby (Quality of Service – QoS) a zabezpečení na síťové vrstvě. Ne všechny zprávy a kousky informací, které projdou systémem IoT a I2 oT, mají stejný význam, což musí být zohledněno při návrhu sestavy. IPv6 nabízí v těchto oblastech určité schopnosti, avšak je toho zapotřebí více. Vytvářená technologická řešení musejí být snadná, flexibilní a výkonná Rick Bullotta, ThingWorx

Elektrická automatizace Systémy a komponenty Mezinárodní veletrh a konference Norimberk, Německo, 26.–28. listopadu 2013 Další informace obdržíte na: tel. č. +49 711 61946-828 nebo sps@mesago.com Answers for automation Zažijte odborný veletrh s vedoucím postavením pro elektrickou automatizaci v Evropě: • 1.450 vystavovatelů • Všichni klíčoví hráči oboru • Výrobky a řešení • Inovace a trendy Vaše bezplatná vstupenka www.mesago.com/sps/tickets hlavní téma Nezapomínejme na lidskou stránku diskuse. Lidé stále představují sen- zory, akční členy a  znalostní bázi u  obrovského množství průmyslových procesů. Ignorování toho, jak budou lidé v systému I2 oT interagovat, povede k selhání! Navzdory opačným tvrzením určitých dodavatelů nejsou systémy IoT a  I2 oT jednoduše architekturami cloudových zařízení. Ve  skutečnosti, aby- chom zajistili úspěšnost, zabezpečení, spolehlivost a  schopnost fungovat podle požadavků, je musíme považovat za  architektury distribuovaných systémů. Ti z  nás, kteří přicházejí ze světa průmyslové automatizace, se s podobnými problémy potýkají po celá desetiletí a z minulých zkušeností se toho dá hodně naučit a použít pro koncepce IoT a I2 oT. Standardy jsou důleži- té, ale potřebujeme pečlivě zvážit, kde se v sestavě zaměřit na standardizaci jako na první. Například: Které oblasti mají nejvíce bezprostřední dopad/hodnotu? • Jak můžeme řešit otázku integrace starších systémů? • Jak můžeme zajistit, že naše standardizační úsilí bude úspěšné i  v  budoucnu, abychom v  době, kdy bude dostupný standard IPv24 a  nekonečně rychlá, beztížná a  energeticky soběstačná bezdrátová komunikace, nepředělávali vše úplně od začátku? • Zohledněte nejen případy používání z minulosti, ale také případy použití v budoucnu. A navíc, jak můžeme zahrnout některé další klíčové prvky IoT do koncep- ce I2 oT? • Poziční povědomí o výrobních prostředcích, lidech, ba dokonce i datech. Data mají čas, hodnotu, kvalitu a lokalizaci. • Kontextualizace dat prostřednictvím metatagování a  dalších mechanis- mů, jako je přesun od „hloupých“ datových skladů k chytrým datovým skladům. • Mobilní zařízení a nové metody interakce, včetně upozornění typu push, přístup k  informacím na  bázi hledání, zabezpečené připojení odkudkoli atd. • Rozšiřte koncepci sociálního grafu na  zařízení, procesy, systémy a  lidi v pracovním prostředí. U  nás ve  společnosti ThingWorx využíváme rozsáhlé zkušenosti v  prů- myslovém sektoru (zakladatelé společnosti ThingWorx si přinesli zkušenos- ti z firem Wonderware, Lighthammer a Cimnet) k aplikaci těchto ponaučení a know-how na koncepce IoT a I2 oT. Sdílíme názor, že existuje obrovská hod- nota, kterou je možno odemknout. Jsme také naprosto přesvědčeni, že tato hodnota bude odemčena, když poskytneme technologická řešení, která jsou snadná, flexibilní a výkonná. Tyto aspekty se nemusejí vzájemně vylučovat. Zabezpečení a spolehlivost jsou samozřejmostí. Pevně také věříme, že může- me mnoho získat ze sdílení zkušeností a technologií v obou směrech a uplat- ňovat poznatky získané z otevřeného, mobilně kooperativního a vzájemně se doplňujícího světa IoT v průmyslovém prostoru, stejně jako zúročit desetiletí znalostí a  zkušeností při dodávání spolehlivých, výkonově orientovaných, distribuovaných systémů, které existují v průmyslovém sektoru. Rick Bullotta je CTO a spoluzakladatel společnosti ThingWorx.

42  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma M noho bezpečnostních techniků je zavaleno obrovským objemem bez- pečnostních norem. Násle- dující přehled vám může pomoci určit vhodnou normu ISO pro daný projekt a způsob, jakým ji lze aplikovat pro dosa- žení požadovaného bezpečnostního výko- nu. Normy ISO pro funkční bezpečnost využívají třívrstvou strukturu zahrnující normy typu A, B a C pro definování poža- davků u různých typů strojních zařízení. Bude užitečné pochopit záběr jednotlivých typů. Normy typu A jsou nejzákladnějšími bez- pečnostními normami a týkají se všech stro- jů. Využívají základní koncepce návrhu strojů a poskytují obecné zásady. Norma ISO 12100 (Bezpečnost strojních zařízení > Všeobecné zása- dy pro konstrukci > Posouzení rizika a snižování rizika) je normou typu A, která popisuje proces hodnocení rizika uplatňovaný u většiny strojů. Normy typu B se dělí do kategorií B1 a B2. Normy B1 definují jeden bezpečnostní aspekt a normy B2 definují jeden typ bezpečnostního opatření. Například norma ISO 13849-1 (Bez- pečnostní části ovládacích systémů) je normou typu B1 poskytující vodítka pro navrhování bezpečnostních součástí řídicího systému. Defi- nuje charakteristiky každého typu ochranných funkcí. Norma ISO 62061 je typem B1 nabíze- jícím alternativu k normě ISO 13849-1 na bázi úrovní integrity bezpečnosti (Safety Integrity Levels – SIL). Normy ISO 13850 a ISO 13851 jsou normami typu B2, které popisují specifické funkční aspekty zařízení pro nouzové zastavení a obouručních ovládacích zařízení. Normy typu C, nejúžeji definované normy, mají ty nejpřísnější požadavky na specifické typy strojních zařízení. Norma ISO 10218-1 se vzta- huje na průmyslové roboty, zatímco na mecha- nické lisy se vztahuje norma EN692 a na hyd- raulické lisy norma EN693. Je-li to možné, bezpečnostní technici by měli pro posuzování požadavků na bezpečnostní návrh u nových strojů používat normu typu C. Žádná norma nemůže plně definovat poža- davky pro danou aplikaci funkční bezpečnosti. Každá norma ISO pro funkční bezpečnost obvyk- le zahrnuje sekci normativních odkazů uvádějící další normy, které je potřeba zohlednit pro získá- ní úplného obrazu. Bezpečnostní technici by měli (minimálně) zvážit prostudování pěti specifických norem: ISO 12100, ISO 13849, ISO 62061, ISO 61508 a IEC 60204. Tyto normy definují minimální požadav- Jak používat normy ISO pro funkční bezpečnost Bill Stone Rockwell Automation Hodnocení rizika a plány řízení rizika pomáhají při zajišťování průmyslové bezpečnosti a bezpečnosti strojů s využitím norem, procesů, hardwaru, softwaru a průběžného vzdělávání. Další ze série článků o řízení rizika hledejte na www.controlengcesko.com. Pomocí následujícího přehledu určete a použijte normy ISO pro funkční bezpečnost a dosáhněte rozumného snížení rizika strojní bezpečnosti. Pět kroků životního cyklu funkční bezpečnosti: 1) provedení hodnocení rizika nebo nebezpečí, 2) určení požadavků bezpečnostního systému na funkční bezpečnost, 3) navržení a ověření bezpečnostního systému, 4) instalace a validace bezpečnostního systému a 5) údržba a zlepšování bezpečnostního systému. Po celou dobu cyklu je důležité školení. Obrázek poskytla společnost Rockwell Automation.v u j j ú Klíčové koncepce  Uplatňujte normy ISO pro funkční bezpečnost, abyste snížili bezpečnostní riziko stroje.  Norma ISO 13849-1 zvyšuje bezpečnost a zlepšuje postup práce s bezpečnostními požadavky stroje, přičemž nabízí více přínosů než norma EN 954.  Změna kultury bezpečnosti strojů u určitého výrobce pomohla dořešit 95 % nápravných a preven- tivních akcí v souvis- losti se smrtelnými nehodami. Bezpečnost: Řízení rizika

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 43 hlavní téma ky pro každý krok životního cyklu funkční bez- pečnosti (viz graf), jak je definováno v normách ISO 61508 a 62061, včetně hodnocení rizika nebo nebezpečí, návrhu, ověřování, instalace a validace. Název každé normy ISO napovídá, jaký je její obsah a má alfanumerické označení značící referenční číslo, datum přijetí a místo, či místa přijetí. Zvolte si normu s nejnovějším datem revize a příslušným místem přijetí. Zvažte pou- žití normy BS EN ISO 12100:2010 (Bezpečnost strojních zařízení > Všeobecné zásady pro kon- strukci > Posouzení rizika a snižování rizika). Název říká, že tato norma obsahuje obecné zásady, takže je pravděpodobně typem A. Název rovněž ukazuje, že poskytuje vodítko pro hodno- cení bezpečnostního rizika strojů a metody pro snižování rizika. Alfanumerické označení říká další podrobnosti – autorem je organizace ISO a Evropa (EN) a Spojené království (BS) je přijaly v roce 2010. Bezpečnostní technik může určit, že jde o nejnovější normu typu A, která poskytuje model pro hodnocení rizika a nápravná opatření ve Spojeném království. Normy ISO pro funkční bezpečnost mají konzistentní organizační formát umožňující uživateli vyhledat každou normu a identifikovat odkazy na několik dalších norma- tivních referencí. Každá norma ISO pro funkční bezpečnost má: • Předmět – Sekce předmětu slouží jako výcho- zí bod a obsahuje anotaci zamýšleného použití normy, zda jde o typ A, B nebo C a informace o případných omezeních. Pročtěte si předmět, abyste určili, zda je norma pro danou aplikaci vhodná. Pamatujte, že pokud je norma typu A nebo B, může v závislosti na konkrétním typu strojního zařízení existovat relevantnější norma typu C. Když procházíte více norem ISO, může vám rychlé pročtení sekce předmět v každé normě pomoci rychle zúžit výběr. • Citované normativní dokumenty – Obvykle následují po předmětu normy; jak již bylo uvedeno, jde o další normy ISO, které mohou poskytnout širší a úplnější porozumění poža- dovaným procesům a dokumentaci. • Termíny a definice – Použijte sekci termíny a definice pro vyjasnění, co je myšleno frázemi a slovy často používanými v normě. Definice přispívají k precizní komunikaci o koncepcích bezpečnosti strojů. • Tělo normy – Tělo normy obsahuje pravidla, kterými je potřeba se řídit při uplatňování normy. Jazyk v těle textu je normativní a často obsahuje výrazy jako např. musí, mělo by se, smí. Text může popisovat požadované polož- ky, přípustné aktivity a vyjádření možností při plnění normy. Shoda vyžaduje dodržování veškerého normativního obsahu v normě. V těle normy jsou často obsaženy vývojové diagramy a tabulky, které ilustrují, jak norma souvisí s normativními odkazy, a umožňují uživatelům rychleji pochopit obsah. V normě ISO 13849-1 znázorňují obrázky 1, 2 a 3 vztah mezi normou ISO 12100 a ISO 13849-1, aby uživatelé lépe chápali, jak používat normu pro hodnocení rizika (12100) při navrhování bezpečnostních součástí řídicího systému, jak je definováno v normě 13849-1. • Příloha – Doplňuje informace k lepšímu pochopení normy. Tělo normy používá zejmé- na normativní nebo předepisující styl jazyka, zatímco příloha používá popisný styl pro prak- tičtější popis uplatnění normy. V normě ISO 13849-1 příloha A uvádí příklady diagnostic- kého pokrytí a příloha F popisuje proces bodo- vání pro kvalifikaci společné příčiny selhání. Obě jsou kriticky významným prvkem pro posuzování dosažení požadované úrovně bez- pečnostních vlastností (Performance Level). ce Bill Stone je odborníkem společnosti Rockwell Automation na bezpečnost strojních zařízení a technikem pro funkční bezpečnost (TÜV Rheinland). Dosáhněte vyšší úrovně bezpečnostních vlastností s normou EN ISO 13849-1 V posledních letech se bezpečnost stala jedním z dominantních faktorů ovlivňujících pro- cesy navrhování produktů. Evropské pokyny pro bezpečnost strojů hrály hlavní roli při sni- žování počtu úrazů a přinášejí nové požadavky na vývojáře produktů a součástí na jejich cestě k cíli vytvořit lepší a bezpečnější pracovní prostředí. Na konci roku 2011 vstoupila v platnost norma EN ISO 13849-1:2006 „Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečnostní části ovládacích systémů, Část 1: Všeobecné zásady pro konstrukci“. Normu EN 954-1 (CAT B, CAT 2, CAT3 a CAT4) nahradila norma ISO13849-1, protože nebyly dostatečně zohledněny programovatelné elektronické systémy; nebrala se v úvahu přímá vazba mezi minimalizací rizika, kategorií nebo složitostí. Byla vynechána také časová odezva (jako jsou testovací intervaly, životní cykly) a pravděpodobnost selhání komponent (např. selhání se společnou příčinou). Kvůli všem těmto důvodům již norma EN 954-1 nereprezentovala stav technologie. Norma EN ISO 13849-1 již řeší programovatelná elektronická bezpečnostní zařízení, která se u moderních strojů využívají stále častěji. Poskytuje kvantitativní přístup k hodnocení rizika a validaci bezpečnosti. Tím je zajištěno, že bezpečnost neznamená jen spolehlivost součás- tí, ale že vychází také z obecných bezpečnostních zásad, jako je redundance, diverzifikace a chybově bezpečné chování. Podle této normy je výsledkem hodnocení rizika dané bezpeč- nostní funkce hodnota úrovně bezpečnostních vlastností (Performance Level – PL). To přispívá k odstranění nadměrného i nedostatečného technického zajištění, což bylo drahým nebo riziko- vým výsledkem omezení normy EN 954-1. Bezpečnostní konstruktéři by měli začít navrhovat produkty s použitím normy EN ISO 13849-1. Zvyšuje bezpečnost a zlepšuje práci s novými požadavky a bude mít mnohem větší dlouhodobé přínosy než používání normy EN 954. Společnosti Siemens Industry a TÜV Rheinland poskytují školení a certifikační kurzy pomáhající uživatelům s aspekty bezpečnostní- ho navrhování dle normy ISO 13849-1. Informace poskytla společnost Siemens Industry. www.usa.siemens.com „Naučte se pět norem, které bezpečnostního technika provedou životním cyklem funkční bezpečnosti. “

44  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com hlavní téma T ypická scéna pondělního rána v rafi- nerii: tým (manažer závodu, vedoucí a hlavní operátoři) se sejde, zhodnotí výsledky za uplynulý týden a představí plány pro nadcházející týden. Hovoří o jednot- ce fluidního katalytického krakování a o klíčové otázce: „Jak se chovalo stojaté potrubí katalytické jednotky?“ Odpověď týmu zní: „Nijak zvlášť dobře, měli jsme více alarmů než obvykle a nejsme si jisti proč.“ Vedení závodu ví, že stojaté potrubí regene- račního katalyzátoru je náchylné na narušení, což tu a tam vede k frustrujícím provozním „zaškobrtnutím“ (a přerušením). Jde o jednu z nejvíce ziskových jednotek v rafinerii vybave- nou datovým skladem a s výrobní inteligencí patřící k nejlepším ve své třídě. Systémy generují stovky tisíc datových bodů. Přesto míra rizika a spolehlivost spojená se stojatým potrubím (a jejich dynamické změny) zůstávají neznámé, což komplikuje řízení jeho provozu pro dosažení optimální účinnosti. Podobné scény se často odehrávají v rafineri- ích po celém světě a signalizují rostoucí problém v souvislosti s tím, jak zařízení stárne a zkuše- ní operátoři odcházejí do důchodu. Vzhledem k nedávným vylepšením řídicích a monitorova- cích systémů jsou závody přetíženy daty, a to bez jasného vhledu do chování procesu, zejména pokud jde o postupný vývoj procesních rizik. V posledních několika letech začaly být závo- dy bohaté na data, avšak chudé na informa- ce – obvykle se tomu říká „problém velkoobje- mových dat“. Velkoobjemová data jsou bezesporu velká. Typicky se v závodě se zhruba 320 značkami (tagy) zaznamená každých 6 měsíců více než 5 mili- ard datových bodů a každou sekundu se zapisují měře- ní senzorů. Často se to popisuje jako čtyři V: objem (Volume), rozmanitost (Vari- ety), rychlost (Velocity) a variabilita (Variability), které se v průběhu času mění. V záplavě vel- koobjemových dat se ztrácejí ukazatele, které mohou závodům pomoci pochopit dynamicky se měnící rizika a vyhnout se části z desetimiliar- dových ztrát, k nimž každoročně dochází v ame- rickém chemickém a petrochemickém průmyslu (z důvodu nečekaných výpadků provozu). Průzkum ukazuje, že přijetí fundamentálně odlišného přístupu k využívání shromažďování velkoobjemových dat (na základě přímého zpra- cování informací pomocí vyspělých metod data miningu) přináší bohatství vhledů, které dříve nebyly k dispozici. To má významný potenciál transformovat způsob fungování závodů a omezit nečekaná přerušení provozu. Stávající metody analýzy rizika mají v oblasti vyhodnocování rizika své nedostatky. Predik- tivní hodnocení rizika může pomoci závodům předcházet nehodám a nečekaným výpadkům a zajistit spolehlivý provoz se sníženým rizikovým profilem. Stávající analýzy rizika a jejich nedostatky Zlepšení řízení procesního rizika je primárním výsledkem široce využívaného standardu řízení procesní bezpečnosti (Process Safety Manage- ment – PSM), který vydala americká organizace pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci OSHA (Occupational Safety and Health Administra- tion), aby zachovala a zvýšila bezpečnost, pro- vozuschopnost a produktivitu závodů. Během posledních deseti let bylo v oblasti hodnoce- ní procesního rizika dosaženo pokroku, ačkoli u některých závodů stále přetrvávají významné nedostatky. 1. Kvantitativní hodnocení rizika (Quanti- tative Risk Assessment – QRA). Většina závodů obvykle QRA provádí jednou za 3–5 let. Využívají nejrůznější zdroje dat dostupné v daném odvětví, jako jsou data z incidentů, data o materiálové bezpečnosti a data o spo- lehlivosti zařízení a pracovníků, aby identifi- Ankur Pariyani Ulku G. Oktem Deborah L. Grubbeová Near-Miss Management Prediktivní hodnocení procesního rizika může pomocí velkoobjemových dat provádět dynamické posuzování procesního rizika a automaticky podávat přehledy. Pracovníci závodu tím získávají nástroj k identifikaci problémů, k provedení nezbytných preventivních opatření k jejich řešení a k zamezení incidentům nebo nehodám souvisejícím s výpadkem provozu. Hodnocení procesního rizika pomocí velkoobjemových dat Obrázek 1: Rozšířená verze bezpečnostní pyramidy, vypracovaná společností Near-Miss Management, ukazuje dvě kategorie skoronehod, které byly předzvěstmi skutečných nehod. Obrázek poskytla společnost Near-Miss Management.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 45 hlavní téma kovaly scénáře incidentů a vyhodnotily rizika definováním pravděpodobnosti selhání a jeho potenciálních následků. Pomáhají uživatelům identifikovat oblasti pro snížení rizika. Nedostatky: Protože hodnocení QRA většinou zahrnuje data z incidentů a selhání, má ome- zenou prediktivní schopnost. Postupně se však začíná uznávat důležitost využívání procesně specifických databází pro objektivní analýzu rizika. 2. Bezpečnostní audity. Mnoho závodů provádí bezpečnostní, zdravotní a ekologické audity s využitím interních týmů a velkých poraden- ských společností, což vyžaduje značné zdroje. Frekvence a efektivita interních bezpečnost- ních auditů do velké míry závisí na tom, jaké má závod k dispozici zdroje. Ve většině přípa- dů bezpečnostní odborníci s určitou podporou ze strany techniků, operátorů a někdy dokon- ce i manažerů pravidelně vyhodnocují provoz- ní postupy a bezpečnostní záznamy a vedou omezený počet rozhovorů o bezpečnostních postupech. Nedostatky: Formální hloubkové bezpečnost- ní audity se provádějí pravidelně, přičemž jejich frekvence sahá od jednoho auditu za rok až po jeden audit za několik let. Tyto audity nedoká- žou monitorovat změny úrovní rizika v reálném čase ani v téměř reálném čase. 3. Řízení operací a nástroje výrobní inteligen- ce. Software pro řízení operací a výrobní inteli- genci poskytuje klíčové výkonnostní ukazatele (KPI) pro výkonnostní monitorování operací a vyhodnocování dostupnosti a efektivity zaří- zení. Zaměřují se na zjišťování trendů, tvorbu přehledů a vizuální analýzu vybraného dato- vého řezu, což zákazníkům pomáhá monitoro- vat variabilitu různých parametrů v časovém období (směna, den, týden apod.). Nedostatky: Tyto systémy jsou nedostatečné, pokud jde o analytiku velkoobjemových dat, zejména když uživatelé potřebují odhalit, kdy začnou být provozované součásti riskantnější a jak se začnou projevovat anomálie. Vzhledem ke stárnutí zařízení a k očekávaným odchodům mnoha zkušených operátorů ze zaměstnanecké- ho poměru získává tento handicap na významu. 4. Monitorovací nástroje na bázi stavu. Tyto nástroje identifikují abnormální situace v reál- ném čase nebo v téměř reálném čase porov- náváním výkonu závodu s jeho očekávaným chováním a upozorněním uživatele v případě nesouladu. Na trhu jsou dostupné modelové nástroje (založené na kvantitativních proces- ních modelech) i datové nástroje (založené na koncepci sdružování do clusterů a redukci dimenzí), které pomáhají operátorům okamži- tě přijímat nápravná opatření při vydávání upozornění v reálném čase. Nedostatky: Protože jsou navrženy pro monito- rování operací v reálném čase nebo v téměř reál- ném čase, nezaměřují se na identifikaci toho, jak se rizika a pravděpodobnost incidentů vyvíjejí během určitého časového obdo- bí (dnů, týdnů, měsíců). I když poskytují chytré alarmy, které naplňují potřeby operátorů na pro- vozní úrovni, mají omeze- ný rozsah, pokud jde o posuzování míry proces- ních rizik a výkonu, což jsou kriticky významné informace, které vedoucí závodů, technici a pra- covníci zajištění spolehlivosti potřebují pro stra- tegické rozhodování. V reálném čase Nehody jsou zřídkavými událostmi, které nasta- nou, když dojde k řadě za sebou následují- cích selhání bariér řízení rizika, což naznačuje, že se na jejich vzniku podílí faktor „náhody“. Nicmé- ně vyšetřování po inci- dentu ukazují, že došlo k několika „skoroneho- dám“ (near-miss), těsně odvráceným incidentům, před těmito nečekanými událostmi, které se vyvi- nuly v abnormální situa- ce. Tuto koncepci popisuje dobře známá „bezpečnost- ní pyramida“. Na obrázku 1 je znázorněna rozšířená verze bezpečnostní pyramidy (vypracovaná společností Near-Miss Management) ukazující dvě kategorie skoronehod, které byly předzvěstmi skutečných nehod. Pozorovatelných skoronehod si obvykle provozní týmy všimnou, například závad zaří- zení, úniků apod. Skryté skoronehody lze dete- kovat pouze důkladnou analýzou dat a obvykle nejsou pozorovatelné lidským okem. Vystopování takových událostí v procesních a alarmových databázích umožňuje detekovat provozní pro- blémy ve fázích jejich vývoje. Výsledky je možno zpřístupnit všem uživatelům (manažerům závo- dů, vedoucím, technikům, pracovníkům zajištění spolehlivosti, údržbářům a operátorům) pro zvý- šení transparentnosti v rámci provozního týmu a pro doplnění stávajících postupů řízení proces- ní bezpečnosti, identifikace rizika a kvantitativní analýzy rizika. Upravil Mark T. Hoske, Control Engineering Obrázek 2: Kolísání pravděpodobnosti výpadku tlakově diferenciální proměnné po dobu 4 měsíců znázorňuje ukazatele při výpadku. Obrázek poskytla společnost Near-Miss Management. Obrázek 3: Kolísání míry rizika u klíčové proměnné analyzátoru během období 5 měsíců. Obrázek poskytla společnost Near- Miss Management. ce

48

placená inzerce thermoIMAGER TIM 400 Miniaturní termovizní kamera pro online inspekci a monitoring obraze TERMOKAMERA S VYSOKÝM ROZLIŠENÍM www.micro-epsilon.cz NOVÉ Lehké termovizní systémy pro leteckou diagnostiku Slyšeli jste již o kvadrokopté- rách? Jsou to malé lehké dál- kově řízené bez- pilotní letadla se čtyřmi hori- zontálními vrtulemi. Kvadrokoptéry se používají na různé úlohy včetně preventivní údržby fotovoltaických elektráren – kontrolou ze vzduchu. V následujícím příspěvku Vám před- stavíme thermoIMAGER TIM Light- Weight, termovizní kameru – nejleh- čí termografický systém pro letecké inspekční aplikace. Nový termovizní systém thermo- IMAGER TIM LightWeight se skládá z ter- mokamery s vysokým rozlišením a mini- aturního počítače. Celý komplet váží jen 350 gramů. Připevněný na kvadrokoptéru může být použit na leteckou diagnostiku. Vadné solární články fotovoltaických panelů mohou být příčinou zničení celého modulu. Termografie je výborný způsob preventivní diagnostiky pro sluneční elek- trárny, protože poškozené nebo chybně pracující plochy jsou lehko identifikova- telné pomocí svého teplotního obrazu. Nová termovizní kamera thermoIMAGER TIM LightWeight od společnosti MICRO- -EPSILON byla vyvinuta speciálně pro uchycení na malou kvadrokoptéru. Taková konfigurace může být použita na inspekci rozlehlých solárních elek- tráren nebo fotovoltaic- kých instalacích na stře- chách průmyslových objektů. Systém thermoIMAGER TIM LightWeight obsahuje miniaturní infračervenou kameru a NetBox mini PC. S celkovou hmotností jen 350 gramů je ideální pro letecké aplikace. Záznam infračerveného obrazu může být spuštěn tlačít- kem přímo na kameře. Použitá kamera je typu TIM 450 v odlehčené verzi. Kamera má miniaturní rozměry (46 × 56 × 90 mm) a umožňuje montáž na letecký nosič v libovolné poloze. Podle výšky letu a snímané plochy je možné vybrat ze tří různých objektivů. Obrazové rozlišení 382×288 bodů a teplotní citlivost 40 mK dovolují zjistit i minimální rozdíly tep- loty při detekci chyb materiálu. Kame- ra komunikuje s miniaturním počítačem NetBox PC přes port USB. NetBox PC je též součástí systému TIM LightWeight a je umístněný na vznášedle. Samotný záznam obrazu je ukládán na SD disk a to rychlostí až do 70 obrázků za sekun- du. Systém má minimální odběr, počítač 9,5 W, kamera 2,5 W. Počítač je vyba- vený operačním systémem Windows XP a potřebným softwarem pro zpracování dat z termokamery. Systém TIM LightWeigt nachází využití nejen v diagnostice fotovoltaických panelů slunečních elektráren, ale také při inspek- ci jiných rozlehlých nebo nedostupných objektů. Více informací o systému TIMLightWeight najdete na www.micro-epsilon.cz. Juraj Devečka, Václav Zárybnický, MICRO- EPSILON Czech Republic

48  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Roman Cagaš je jedním z mužů, kteří před více než 20 lety stáli u zrodu zlínské firmy, jež nese název Moravské přístroje. Hlavním oborem, jímž je společnost svým zákazníkům známá, je bezesporu strojové vidění, které v posledních letech zazname- nává neutichající růstovou tendenci. Jen stěží bychom tak hledali zodpovědnějšího člověka, který by nám pomohl odhalit současné trendy strojového vidění patrné na českém trhu. Jaké jsou podle vás hlavní oblasti využití sys- témů strojového vidění a do jakých sfér se může do budoucna strojové vidění přesunout? Největší růst počtu aplikací strojového vidění nyní probíhá v oboru průmyslové automatizace. Kamera je nejvšestrannějším senzorem. Některé úlohy lze díky zpracování obrazu řešit efektiv- něji, u některých je strojové vidění jedinou mož- ností. Lze např. číst lineární a plošné binární kódy, číst texty, měřit rozměry, odhalovat vady povrchů a hran, počítat objekty, detekovat barvy a tvary a mnoho dalšího. Jinak je ale nejvíce kamer využíváno v bez- pečnostních a dohledových aplikacích. Také v této oblasti se stále více uplatňují algoritmy strojového vidění. Běžně jsou zde využívány relativně jednoduché techniky, jako je např. stabilizace obrazu, detekce pohybu a trasování pohybujících se objektů. Vývoj se zde soustředí na velmi složité úlohy, jakými jsou např. rozpo- znávání obličejů, rozeznávání lidí podle dynami- ky jejich pohybu atd. Techniky strojového porozumění obrazu se v budoucnu budou uplatňovat ve stále větším počtu zařízení spotřební elektroniky, která nás obklopují. Již dnes pravděpodobně využíváte detekci obličejů ve svém fotoaparátu, mobilní telefon vás sleduje svou přední kamerou, kame- ra v automobilu rozpoznává dopravní značky a druhá snímá vás, kam se díváte a jestli vás nepřemáhá únava. V průmyslové automatizaci se strojové vidění stane zcela běžným a koncovými uživateli oče- kávaným vybavením. Řešením, které v oblasti strojového vidění nabízí vaše společnost, je systém VisionLab. Mohl byste jej čtenářům představit? Zjednodušeně lze říci, že se jedná o sadu komponent pro práci s digitálním obrazem v univerzálním programovém prostředí Control Web. Po instalaci těchto komponent do pro- středí Control Web sem přibude grafický edi- tor, který lze otevírat nad virtuálními přístroji pracujícími s obrazem z kamer. V tomto edito- ru lze interaktivně a pohodlně sestavit řešení úlohy strojového vidění. Vstupní i výstupní data algoritmů strojového vidění je možno navázat na aplikaci v prostředí systému Control Web. Strojové vidění tak může jednoduše spolupra- covat s celým bohatým světem informačních a automatizačních technologií. Pro zájemce o samotné strojové vidění máme k dispozici i kompletní software VisionLab se speciální variantou systému Control Web. Jaké největší výhody plynou z užívání tohoto systému pro samotné uživatele, např. v porov- nání s konkurencí? VisionLab má řadu unikátních vlastností. Velké schopnosti poskytuje v masivně paralel- ním zpracování obrazu prostřednictvím GPU Vyřešení zpočátku beznadějně vypadajícího problému nás vždy povzbudí rozhovor Roman Cagaš, ředitel společnosti Moravské přístroje a. s. Lukáš Smelík Control Engineering Česko

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 49 grafického adaptéru počítače. I na zcela běžných a levných počítačích s integrovanou grafikou tak můžeme v reálném čase provádět natolik komplexní operace s proudem obrazových dat z kamery, které jsou jinými technikami neprove- ditelné, jako je např. pokročilá víceprůchodová interpolace Bayerovy masky, korekce geometrie obrazu se subpixelovou přesností, adaptivní filtrace šumu atd. Také díky tomu lze zpracovat proud syrových dat z mnoha kamer bez kompro- misů v oblasti kvality obrazu. VisionLab pro uživatele maximálně zjedno- dušuje realizaci řady typických operací. Takto může být snadno vyřešeno např. spojení obrazů z více kamer do jednoho panoramatického obra- zu, geometrická transformace obrazu, dvou- rozměrná transformace obrazu do frekvenč- ní domény, transformace barevných prostorů a filtrace barev, detekce registračních značek automobilů atd. Pro místní uživatele je často nedocenitelnou výhodou to, že jsme zde pro ně blízko a že na jejich případné potíže reagujeme. Máme veškeré programové vybavení pod kontrolou, jsme schopni také např. doplnit programovou komponentu podle potřeby, a tím zvýšit efek- tivitu a výkon celého řešení. To může někdy rozhodnout o úspěchu či nezdaru celého řešení. Kdo se někdy pokusil upozornit velkou globální firmu na chybu v softwaru a dospět k nějakému řešení, ví, o čem mluvím. Při implementaci užíváte zejména kamery DataCam. Je však možné propojit systém Visi- onLab s kamerami jiných značek? Ano, je to možné. Může být připojena jakákoli kamera, která má WDM ovladač pro operační systém Windows. Podstatným důvodem pro používání kamer DataCam je právě kvalita jejich obrazu. Tyto kameryposkytujítzv.syrováobrazovádata.Obraz z těchto kamer není zatížen kompromisní kvalitou zpracování obrazových dat obvyklou u běžných kamer ani poškozen ztrátovou kompresí. To, že je kamera digitální, ještě nic neříká o kvalitě jejího obrazu. Určitě jste mnohokrát v televizi viděl snímky z bezpečnostních kamer po vyloupení nějaké banky. I když lupič prošel metr a půl přímo pod kamerou nad vchodem, z těchto několika zamlžených zelených a červe- ných skvrn rozhodně není k poznání. Všeobecně se u strojového vidění hovoří o dvou koncepcích návrhu systému. Jaká jsou specifika a výhody využití inteligentních kamer oproti standardnímu zpracování dat po připoje- ní k počítači? Při volbě koncepce jsou podstatné přede- vším požadavky na výpočetní výkon, pružnost a variabilnost programového vybavení. Inteli- gentní kamery samy zpracovávají obrazová data a navenek bývají vybaveny binárními výstupy, které umožňují signalizovat výsledek procesu. Většinou neumožňují volné programování, lze je pouze zkonfigurovat prostřednictvím séri- ové linky nebo ethernetového připojení. Jsou obvykle vybaveny specializovanými signálový- mi procesory, programovatelnými poli nebo nízkospotřebovými RISC procesory s taktem v řádu stovek MHz a jednoduchými operačními systémy reálného času. Již tato fakta ukazují na jejich omezení. Inteligentní kamery jsou vybaveny jen základními prostředky pro zpra- cování obrazu a hodí se pouze pro jednoduché úlohy. Na druhé straně velké množství úloh je obvykle řešeno překvapivě prostými prostředky a pro tyto případy integrované kamery vyhovují. Odhadnout situaci předem vyžaduje hodně zna- lostí, citu a zkušeností. Jakmile je totiž nutno řešit složité a výkonově náročné algoritmy, rych- le narazíme na limity, které jsou pevné a nepře- konatelné. Snaha řešit inteligentními kamerami úlohy přesahující jejich možnosti stojí za mnoha neúspěšnými projekty. Připojení kamer ke standardnímu počítači je nutnou volbou pro složitější aplikace, ale i u jednodušších aplikací nám ponechává větší prostor pro korekce případné počáteční nepřes- nosti odhadu požadavků. Výkon moderních pro- cesorů dramaticky převyšuje i ty nejlepší chytré kamery a vestavný počítač již také nemusí mít podobu velké krabice s několika ventilátory. Řešení s inteligentními kamerami může být v určitých případech jednodušší, ale nemusí být levnější. Často lze kameru a počítač včetně softwaru pořídit levněji. Jakou aplikaci jste měli možnost v oblasti strojového vidění v poslední době realizovat? Vzpomenete si na nejzajímavější řešení, které jste za dobu své existence realizovali? Naše společnost nedělá mnoho aplikací, sou- středíme se na vývoj technického a progra- mového vybavení. Námi realizované aplikace asi nejsou typické, často se k nám dostanou požadavky na řešení úloh, kde již dříve někdo neuspěl. Vyřešení zpočátku beznadějně vypada- jícího problému nás vždy povzbudí. Například pro známého dodavatele senzorů pro automobilový průmysl jsme měli vyřešit problém měření délky drátků, které se nalézají uvnitř trubičky ze speciální oceli o vnitřním průměru pouhých 1,6 mm. Přitom jediný možný pohled na tyto drátky je souhlasný s jejich osou i osou trubičky, ve které jsou ukryty. Přesnost měření byla požadována v setinách milimetru. Materiál trubičky se ukázal značně neprůhled- ným pro rentgenové záření. Navrhli jsme nepří- rozhovor „Techniky strojového porozumění obrazu se v budoucnu budou uplatňovat ve stále větším počtu zařízení spotřební elektroniky, která nás obklopují. “

50  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com mou metodu optického měření, kdy při znalosti pozice několika bodových zdrojů světla vůči čelu trubičky můžeme měřit délku stínů vržených drátky a dopočítat pak délku drátků. Použili jsme telecentrický objektiv a statistické výpočty pro zvýšení přesnosti. Zajímavou výzvou pro nás bylo v poslední době také zadání na sledování kvality kontinuál- ní výroby plastových desek. K jednomu počítači jsme připojili 17 dvoumegapixelových RAW data kamer DataCam DC2008 bez jakéhokoli zpo- malení přenosu dat a snížení FPS oproti jedné připojené kameře. Kdo je nejtypičtějším zákazníkem v oblasti strojového vidění a které funkce vašich zařízení jsou pro něj klíčové? Jsou to výrobní společnosti s vysokými poža- davky na kvalitu produkce a s potřebou stopro- centní výstupní kontroly. Nejčastěji jde o doda- vatele pro automobilový průmysl. Co patří k nejběžnějším provozním problé- mům systémů strojového vidění v České repub- lice? Častým problémem dodavatelů bývá nedosta- tečná robustnost a stabilita dodaného řešení, problémem uživatelů je obvykle nedostatečná znalost principů a problematiky strojového vidě- ní a odtud pramenící nereálné požadavky. Z našich pravidelných průzkumů trhu víme, že se systémy strojového vidění těší stále větší oblibě. Můžete tento fakt potvrdit? A co je podle vašeho názoru příčinou, že k takovému nárůstu dochází? Trh s aplikacemi strojového vidění stále roste, ne sice již o desítky procent jako v uplynulých letech, ale i nyní roste v Evropě asi o 5% ročně. Myslíte si, že tento trend bude pokračovat i v následujících letech? Dynamika poptávky po aplikacích strojové- ho vidění se asi postupně přiblíží vývoji trhu průmyslové automatizace a bude se pohybovat současně s vývojem tohoto oboru. Firma Moravské přístroje však není 100% orientovaná pouze na strojové vidění. Ve kterých oblastech nyní spatřujete stejný, ba možná větší potenciál? Největší ekonomický potenciál má jednoznač- ně „přisát se“ na státní rozpočet. Daňové zatížení stále roste a tento obor je tedy do budoucna velmi perspektivní a lze zde očekávat dlouhodo- bý růst. Je škoda, že toto tzv. politické podnikání je zcela mimo náš zájem i naše schopnosti. Oblastí, na které se soustředíme, je několik:  Stále rozvíjíme naši klíčovou platformu – pro- gramový systém Control Web. Toto prostředí je nosičem většiny našich nových myšlenek a technologií.  Určitě nemůžeme konkurovat asijským výrob- cům v masové výrobě elektroniky. Naše pro- dukty jsou však spojeny s vyspělým progra- movým vybavením, jsou vyrobeny precizně a z kvalitních materiálů.  Rozšiřujeme produkci vědec- kých a astronomických CCD kamer. Patříme mezi několik málo světových výrobců této techniky a daří se nám zvyšovat export do průmyslově vyspě- lých států. Toto vydání je z velké části věno- váno také novinkám z oblasti prů- myslové automatizace prezentovaným na veletrhu MSV. V posledních letech však automatizéři přecházejí na novou brněnskou platformu vzniklou přesu- nem AMPERu na tamější výstaviště. Chystáte se na tento veletrh a proč? MSV jsme se účastnili pravidelně snad dvacet let. Minulý rok jsme jako většina firem v našem oboru MSV opustili. Pojedeme opět na AMPER, ale po MSV se nám opravdu stýská. Kdybyste měl jedním slovem defino- vat vaši nabídku pro oblast strojového vidění, které by to bylo? Rozum. ce rozhovor a  k P v z l v m n v b n C s v o p v v Panel s IO moduly systému DataLab společnosti Moravské přístroje a. s. byl k vidění také na posledním veletrhu AMPER 2013.

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 51 rozhovor O tom, že je označení Talk2M již také v České republice spjato s nabídkou spo- lečnosti eWON, jsme se sami přesvědčili na počátku tohoto roku, když jsme sčítali hlasy v dané kategorii naší soutěže o nej- lepší produkty roku v uplynulém období. Jaké jsou hlavní výhody propojení strojů v internetu, vysvětloval zástupce belgické- ho koncernu eWON Yvan Rudzinski. Vaše společnost je známá díky řešení Talk2M. Můžete jej našim čtenářům několika slovy popsat? Talk2M nabízí služby konektivity na bázi cloudu pro připojení servisních nebo automa- tizačních techniků k jejich počítačům prostřed- nictvím internetu, a to pomocí zabezpečených tunelů VPN. Na straně uživatele softwaru eCat- cher na vyžádání zřizujeme komunikační spoje- ní prostřednictvím internetu mezi PC a Talk2M. Na straně stroje instalujeme náš průmyslový router eWON připojený k PLC nebo jakémuko- li automatizovanému zařízení a spojujeme se s Talk2M pomocí odchozích připojení. Talk2M je pak cloudovou strukturou tvořenou několika servery, které přenášejí komunikaci vytvořenou uživateli k jejich strojům. To však bezesporu není jediné řešení, které nabízíte… Samozřejmě. Talk2M je klíčovým středobo- dem našeho řešení pro primární trh – vzdálený přístup k PLC pro výrobce strojů a systémové integrátory. Naším druhým trhem jsou vzdálená data on-line, zejména v oblasti infrastruktury a rozvodných sítí (voda, odpadní voda, energie apod.). Společnost eWON nabízí své hardwarové zařízení eFive určené pro VPN. Jde o centrali- zované řešení vzdáleného řízení kompatibilní s průmyslovými PLC a systémem SCADA. Pro oba trhy nabízíme širokou řadu průmyslových routerů používaných ve vzdálených lokalitách. Lokální připojení je zajištěno buď prostřednic- tvím ethernetového čtyřportového přepínače, nebo sériového připojení (RS485 nebo typu Siemens MPI). Připojení k WAN je zajištěno buď ethernetovým rozhraním, nebo zabudovaným modemem (3G, 3G+, ADSL nebo PSTN). Řešení Talk2M je hostováno na internetu. Znamená to, že je náš stroj přístupný odkudkoli na světě? Jaký protokol zabezpečení používáte? Ano, je tomu tak neustále, přes naše servery jsou ke svým strojům připojeny tisíce techniků z celého světa. Máme několik serverů rozmístě- ných v různých regionech světa (Evropa, Ameri- ka, Asie), abychom snížili latenci mezi IP pakety. Správně se domníváte, že zabezpečení je asi nejdůležitějším aspektem architektury Talk2M. Máme několik úrovní zabezpečení; jednou z nich je zabezpečení komunikačního protokolu. Protokoly Talk2M VPN jsou založeny na stan- dardech Open SSL a Open VPN Version 2. Model zabezpečení VPN je založen na využívání šifro- vání SSL/TLS pro autentizaci relace a protokolu IPSec ESP pro zabezpečený tunelový přenos po UDP. Podporuje X509 PKI (infrastrukturu veřejného klíče) pro autentizaci relace, protokol TLS pro výměnu klíče, univerzální rozhraní EVP (DES, 3DES, AES, BF) pro šifrování tunelových dat a algoritmus HMAC-SHA1 pro autentizaci tunelových dat. O t ž j č í T lk2M již t ké léh ět Má ěk lik ů í tě „Naší misí je propojení strojů napříč internetem,“ hlásí belgická společnost eWON Lukáš Smelík Control Engineering Česko

52  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com rozhovor A co firewally v mé stávající síti? Musím jakož- to zákazník překonfigurovat celou síť s ohledem na využívání nového řešení Talk2M na základní provozní úrovni? Přesně naopak, naše řešení se proslavilo tím, že je přátelské k firewallu. Pro připojení mezi základní výrobní úrovní a servery Talk2M se využívají pouze odchozí (outbound) připojení. Jedním z hlavních cílů bylo navrhnout mini- málně intruzivní architekturu, což znamená, že protokol VPN musí být schopen snadno se přizpůsobit stávajícím dostupným otevřeným výstupním portům ve firewallu. Používáme pro- tokol TCP 443 a UDP 1194. Tato volba rovněž znamená kompatibilitu s proxy servery sítě LAN zákazníka. Co se stane, když se Talk2M „pokazí“? Nabízíte zákaznický servis? Poskytujete nějakou údržbu? Po bezpečnostních aspektech je druhou nej- vyšší prioritou architektury Talk2M poskytovat co nejlepší obchodní kontinuitu služeb. Stav a údržbové operace na našich serverech mohou uživatelé kontrolovat on-line na naší webové stránce. Architekturu Talk2M posiluje několik sekcí a řídicích cílů, jako jsou: – nepřetržitá služba podpory: služby Talk2M jsou nepřetržitě monitorovány přítomnými techniky; – přesun z poskytovatele hostingu a serve- ru: společnost eWON má uzavřeny smlouvy s několika poskytovateli a v případě význam- ného výpadku serveru můžeme rychle převést naše VPN spojení z jednoho serveru na jiný; – zajištění informačního systému: společnost eWON kontroluje a neustále vylaďuje klíčové výkonnostní ukaza- tele všech serverů. Víte, jakou měli základní myšlenku Serge Bassem a Pier- re Crokaert, když před 20 lety z niče- ho vybudovali spo- lečnost ACT\'L jakož- to firmu zaměřenou na elektroniku a prů- myslové inženýrství? Společnost ACT’L je belgickým holdin- gem tvořeným firma- mi eWON a Biion. Společnost Biion byla vytvořena jako první a je systémovým inte- grátorem dobře zná- mým ve farmaceutic- kém a biotechnologickém průmyslu a jejími zákazníky jsou firmy, jako je GlaxoSmithKline. První router eWON byl vlastně vyvinut spe- ciálně pro určitý projekt vyžadující vzdálený přístup po internetu. To však byla samozřejmě jen základní verze ve srovnání s naší současnou nabídkou a nezahrnovala řešení Talk2M. Ale díky rostoucímu zájmu a dalším nově přícho- zím aplikacím byla v roce 2001 na trh uvedena první řada routerů eWON a na zelené louce byla založena stejnojmenná společnost eWON. Myslíte, že čekali, že se Talk2M setká s tak příznivou odezvou u zákazníků? Router eWON byl představen v roce 2001 a postupně byly doplňovány různé funkce. Spo- lečnost eWON byla úplně první, která v roce 2006 představila Talk2M, službu na bázi cloudu pro vzdálený přístup v automatizaci. O sedm let později můžeme říci, že se tato technologie stala v tomto odvětví určitým standardem. Za tento úspěch vděčíme našemu přístupu, kdy se snažíme co nejvíce usnadnit nastavování a používání bez nutnosti IT dovedností. Druhým hlavním důvodem je to, že službu poskytujeme zdarma, ačkoli existuje také služba typu Pro. Zatřetí se domnívám, že dnes máme na trhu, díky naší dlouhodobé zkušenosti, tu nevíce škálovatelnou a spolehlivou architekturu. Jsme výrobcem hardwarových routerů, avšak musí- me nepřetržitě poskytovat zabezpečenou a spo- lehlivou službu. Proč by měl zákazník využívající řešení PC/stroj, jako je PCAnywhere nebo TeamViewer, začít pro své stroje uvažovat o řešení Talk2M? Společnost eWON vyplňuje mezeru mezi IT a automatizací pro účely vzdáleného přístupu. Oslovujeme automatizační techniky a pomáhá- me jim přistupovat snadno a bezpečně k jejich vzdáleným PLC a dalším automatizačním zaří- zením. To je naším hlavním předmětem podni- kání. Jen připomínám, že jsme původně přišli ze světa systémové integrace. Dodáváme průmyslové routery se špičkový- mi funkcemi, které mohou běžet v náročných aplikacích v průmyslovém prostředí. Naše rou- tery integrují všechny hlavní nativní standardní automatizační protokoly (Modbus TCP a RTU, Ethernet IP, DF1, MPI, FINS apod.) a mohou nabízet záložní modemy (PSTN, ADSL, 3G, 3G+) protokolování dat, správu alarmů (e-mail, SMS), skriptování, aplikace Java atd. Byli jsme například poněkud překvapeni, že jste zvítězili v našem posledním ročníku ankety „Produkt roku“. Vypadá to, že jste populární i v České republice. Na jaké trhy se nyní zamě- řujete? v t z S r p h l t n m j g m S v a g m

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 53 rozhovor Česká republika patří mezi 12 největších zemí v Evropě, do nichž exportují výrobci strojů, takže je zřejmé, že zde nacházíme svůj trh. Spo- lečnost Foxon (www.foxon.cz) distribuuje naše výrobky v České republice s velkým úspěchem a zajišťuje nám již mnoho let velmi ziskový růst. Po založení dceřiné společnosti v USA před třemi lety nyní plánujeme investovat více v Asii (Japonsko, Korea). Letos jsme již uvedli na trh nové VPN servery v Asii a Austrálii, abychom lépe sloužili našim zákazníkům v tomto regionu, kde pro nás vidíme rostoucí trh. Vím, že máte ke dnešnímu dni tisíce připojení. Mohl byste nám dát několik příkladů, jak vaše řešení vzdáleného přístupu pomáhá výrobcům strojů fundamentálně proměnit jejich zákaznic- ké služby? Prvním zjevným přínosem je snížení nákladů se značnými úsporami cestovních výdajů a času techniků, a to pomocí provádění vzdáleného nastavování, diagnostiky a údržby jejich sys- témů. Stále více uživatelů jde s našimi produkty ještě dále a kombinuje s nimi IP videokameru, která shromažďuje mnoho dat a komplexně monitoruje jejich instalace. Nejenže tak mohou optimalizovat fungování, vykonávat základní a alarmovou správu, ale mohou také provádět preventivní údržbu. Naše řešení dává uživatelům jasnou příle- žitost zásadně se odlišit od konkurence nebo i takto vytvořit příjmový tok. Kromě obvyklé záruční doby mohou naši uživatelé svým zákaz- níkům nabízet různé balíčky služeb. Co si myslíte o budoucnosti vzdáleného pří- stupu? Pozorujete nějaké nové trendy? Napří- klad využívání koncepcí sociálních médií pro stroje apod. Nečekám, že by měl stroj vlastní facebookovou stránku… zatím (smích). Jedním z trendů, který vidíme, je zájem zákaz- níků shromažďovat ve svých vzdálených systé- mech stále více a více dat, takže sběr, zpracování, dostupnost a sdílení těchto informací může urči- tě v blízké budoucnosti nabývat na významu. Avšak velmi rád bych se podělil o jednu čer- stvou novinku. Na německém veletrhu SPS budeme v listopadu letošního roku oficiálně představovat nový a inovativní router s označe- ním Flexy. Ten by již měl být prvním pohledem do budoucnosti. Srdečně všechny zvu, aby při této příležitosti navštívili náš stánek. ce „Za úspěch vděčíme našemu přístupu, kdy se snažíme co nejvíce usnadnit nastavování a používání bez nutnosti IT dovedností. “ 19. ROČNÍK ÉHO UMEDZINÁRODN VEĽTRH , ,ELEKTROTECHNIKY ELEKTRONIKY ENERGETIKY A TELEKOMUNIKÁCIÍ EXPO CENTER a.s., Pod Sokolicami 43, 911 01 Trenčín, SR tel.: +421 32 770 43 32, e-mail: dchrenkova expocenter.sk@ Výstavisko Trenčín 15. – 18. 10. 2013

54  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 55 TOP produkt Nadpis je přesným popisem problému, jenž existuje v mnoha obměnách a který je třeba často vyřešit, a to v průmyslových areálech, nájemních budovách i byto- vých domech. Zajímavost měření spotřeby energií roste s postupným zvyšováním jejich ceny, opačný trend lze jen těžko očekávat. Úlohu vzdáleného odečtu měřičů energií rozdělíme do dvou částí: převodu specifického protokolu měřiče na standardní a vzdálený přenos dat. M-BUS a Modbus RTU převedeme na Ethernet… Inteligentní měřiče energií (ply- noměry, měřiče tepla) používají pro přenos dat obvykle sběrni- ci M-BUS. U elektroměrů pak často najdeme impulsní výstup nebo sběrnici RS485 s proto- kolem Modbus RTU. Zatímco Modbus RTU je v automati- zaci poměrně známý, M-BUS je zcela specifický a poněkud obskurní. Z výše uvedených důvodů je vhodné převést oba protokoly na standardní. K tomuto účelu lze použít různé převodníky: K převodu rozhraní M-Bus na Ethernet jsou určeny převod- níky PiiGAB 810 (Obr. 1) dodávané ve třech variantách: pro 5, 20 a 60 měřičů. Převodníky PiiGAB jsou v provedení na lištu DIN. Součástí dodávky je i virtuální sériový port, který usnad- ňuje začlenění do jiných systémů. K převodu protokolu Modbus RTU na Ether- net lze použít převod- ník TCP2RTU (Obr. 2). Převodník se jednoduše instaluje, má možnost uchycení na lištu DIN a široký rozsah napájení 8–30 V. Umožňuje při- pojení až 30 měřičů, což vyplývá z normy EIA-485. Oba převodníky převádějí výstupy M-BUS a Modbus RTU na Ethernet. …a data pak snadno přeneseme Kouzlo převodu specifických sběrnic na Ethernet spočívá v tom, že síť LAN (tedy Ethernet) je v dnešní době všudypří- tomná. Problém dálkové přenosu dat ze sběrnic M-Bus a Modbus RTU se tak redukuje na přivedení sítě LAN do místa měření, a k tomu již existuje řada řešení. K prodloužení sítě LAN lze použít například WiFi, přenos přes optic- ký kabel nebo obyčejnou dvojlinku. Právě poslední případ je zajímavý, umož- ňuje prodloužit Ethernet až na 1 900 m. K tomu je určen pár převodníků EIS-Extend (Obr. 3). Podle kvality a délky vedení si převodníky dohodnou komunikační rychlost, výsledkem je pak Ether- net s rychlostí 1 Mps až 30 Mbps, ale to je pro přenos dat z měřičů energií zcela dostačují- cí. Obdobné moduly v průmyslovém provedení s možností mon- táže na lištu DIN jsou dostupné pod označe- ním EIR-Extend. Vyzkoušejte zdarma Podrobný popis uve- dených zařízení najde zájemce na stránkách www.papouch.com. Všechny převodní- ky je možné zapůjčit k vyzkoušení a techni- ci dodavatele jsou při- praveni poradit s jejich aplikací. Vzdálený odečet měřičů energií Obr. 1. Převodník PiiGAB pomůže s podivnou sběrnicí M-BUS Obr. 3. Jednou z možností prodloužení sítě LAN je sada EIS Extend Obr. 4. Uspořádání modulů EIS-Extend. Obr. 2. Převodník TCP2RTU převede Modbus RTU na Ethernet

56  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Německá firma Euchner patří k předním světovým výrobcům komponent k zajištění bezpečnosti osob pracujících na strojních zařízeních, jako jsou bezpeč- nostní spínače, zámky, systémy a konfigurovatelná bezpečnostní vyhodnocovací zařízení. Nabídku doplňují v neposlední řadě i systémy elektronických klíčů, které tento článek podrobněji představí. V průmyslové praxi se často setkáváme s potřebou identifi- kovat osoby pracující na jednotlivých pracovištích či strojích, případně jim povolit přístup jen na ta zařízení, na nichž jsou oprávněni pracovat. Nejčastěji se k tomuto účelu používá při- hlášení do řídicího systému pomocí hesla, v lepším případě jedinečného pro každého uživatele. Pro zajištění ochrany proti vyzrazení hesel bývá často implementován systém plovoucích pravidelně měněných hesel, na jehož provoz je nutno vynaložit značné náklady. U systémů zajištěných pevným heslem bývá nezřídka toto heslo všem známo, nebo dokonce napsáno či nalepeno na klávesnici či v blízkosti operátorského panelu, kde se zadává. Na základě požadavků a přání významných automobilek jsme před několika lety vyvinuli jiné řešení, postavené na elek- tronických klíčích a jejich čtečkách v odolném průmyslovém provedení – systém Euchner EKS (Electronic Key System). Každý klíč obsahuje RFID transpondér se světově unikátním sériovým číslem, jehož pomocí lze jednoznačně identifikovat každou osobu, která klíč proti podpisu obdrží. Tento kód je do čipu transpondéru vypalován laserem při výrobě, není možno jej později měnit, přeprogramovat nebo jinak vytvářet kopie klíčů. Navíc je na klíči paměťová oblast, do které lze libovolně zapisovat a číst uživatelská data. Může se jednat o úroveň přístupu, časovou platnost klíče, jméno či zaměstna- necké číslo operátora atd. Klíče se dodávají v několika barvách (žluté, červené, modré, zelené a černé) pro okamžitou vizuální kontrolu, do jaké skupiny uživa- telů (operátor, seřizovač…) klíč patří. Čtečka má uvnitř pružné pero, aby byl klíč lehce držen uvnitř a mohl být přítomen po celou dobu práce se zaříze- ním. Zahloubení pro zasunutí klíče je zcela utěsněno a nemůže dojít k přenosu nečistot a kapa- lin dovnitř čtečky, neboť komu- nikace s transpondérem probí- há bezdrátově přes plastovou stěnu pouzdra. Stupeň krytí je IP67. Na přední straně je také vícebarevná signalizační LED, která indikuje přítomnost klíče, platnost klíče, provozní chyby atd. Klíč lze vyjmout v jaký- koliv okamžik bez nebezpečí ztráty dat. K čemu lze vlastně EKS v praxi využít? Například pro autorizaci přístupu, tedy pro ověření, zda má daná osoba právo či proškolení pracovat na daném zařízení. Dle jejího oprávnění jí kromě spuštění zařízení může být umožněno například i měnit procesní para- metry. EKS se hodí také pro řízení jakosti a sledování, kdo se podílel na výrobě konkrétního kusu výrobku. To je v automo- bilovém průmyslu důležité hlavně u výrobků, které mají vliv na bezpečnost pasažérů, jako jsou například rámy sedadel nebo palivové nádrže. Časté jsou také aplikace tam, kde je třeba z důvodu ochrany zdraví při práci a zamezení dlouhé- mu vykonávání jednotvárných pohybů sledovat, na jakém pracovišti a jako dlouho se pracovníci zdržují. Velmi oblíbené je použití EKS místo mechanických servisních klíčů, které lze relativně snadno kopírovat a navíc bývají rozšířeny u podstatně větší skupiny zaměstnanců, než bylo na počátku zamýšleno. Elektronické klíče EKS se hůře shánějí a díky kontrolnímu součtu počítanému mimo jiné ze světově unikátního sériového čísla není jejich kopírování možné. Použití EKS klíčů místo servisních hesel přináší také úspory nákladů na opakované vysílání servisního technika do místa instalace stroje, pokud je heslo vyzrazeno a zneužito uživatelem ke změně při uvádění do provozu pracně odladěných parametrů. Výhodné je také použití EKS pro povolení spuštění nebezpečných zařízení jako jsou například zdvihadla, divadelní technika, jeřáby, metací stroje pro čištění odlitků a další. EKS lze použít k přihlášení i tam, kde není žádný operátorský panel, například ze zadní strany linek, pro autorizaci vstupu dovnitř. Také tam, kde se pracuje v rukavicích, je EKS lepší řešení, než zadávání hesla přes dotykovou obrazovku. Zajímavé je také srovná- ní systému EKS s obyčejnými RFID identifikačními kartami, jaké se používají u docházko- vých systémů. Toto řešení má jisté slabiny. Karta je rozměrná, citlivá na poškození a obvykle není barevně odlišená. Proble- matické je i nošení v pouzdře na krku – kvůli integrované anténě do ní nelze totiž udělat otvor pro zavěšení na klíče. Má-li být karta ve štěrbinové čtečce přítomna po celou dobu, kdy je u zařízení přítomen operá- tor, musí být karta z pouzdra vyjmuta. Také štěrbinové čteč- ky obvykle nejsou svým mecha- nickým provedením určené pro náročné průmyslové prostředí, nemluvě o odolnosti elektroniky Ně ká fi E h tří k ř d í ět ý l t t klíč í h b td Klíč l j t j ký Řešení firmy Euchner pro identifikaci osob, autorizaci přístupu a náhradu hesel produkt exclusive Obr. 1. Euchner EKS

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 57 produkty vůči elektromagnetickému rušení. V neposlední řadě nebývají tyto čtečky zpravidla vybaveny datový- mi rozhraními, běžně používanými na řídicích systémech strojů a zaří- zení, jako například Profibus nebo Profinet. Zcela jistě pak nebývají tato zařízení opatřena bezpečnost- ními dvoukanálovými výstupy. Systémy Euchner EKS se vysky- tují v mnoha variantách, dále se seznámíme s jejich základními vlastnostmi. EKS s datovým rozhraním Základní variantou jsou systémy EKS vybavené datovým rozhraním pro připojení k nadřaze- nému řídicímu systému (Obr. 1). Zde se EKS chová čistě jako čtečka/zapisovačka, bez jakékoliv vnitřní inteligence či spínací logiky, a to zcela záměrně, aby jej bylo možno použít jakým- koliv způsobem. To vyžaduje integraci již během konstrukce linky či zařízení, stanovení vhodného formátu dat na klíči, způsobu jejich vyhodnocení atd. Odměnou je absolutní volnost a flexibilita. Dostupná jsou tyto datová rozhraní: sériová linka RS232/422, USB, Profibus DP, Profinet a Ethernet TCP/IP. Pro usnadnění integrace jsou dostupné ActiveX moduly a GSD/ GSDML soubory. Pro administraci a zápis klíčů nabízíme databázový software EKM, k jednoduché editace obsahu klíče po jednotlivých bytech slouží software Transponder Coding, který je zdarma. EKS Light pro snadnou integraci Pro jednodušší aplikace a tam, kde je požadována extrémně snadná integrace, je vhodný EKS Light. Typické je to hlavně u rekonstrukcí strojů nebo dopl- nění na stávající již provozované zařízení, kde není změna soft- ware a programování komunikace možná. EKS Light používá stejné klíče, ale místo datového rozhra- ní má paralelní 4 bitový výstup, tedy vlastně 4 digitální výstupy, jejichž kombinací je schopen ihned po zasunutí klíče signalizovat číslo od 0 do 15 uložené na klíči. Čtení unikátního sériového čísla ani zápis dat do klíče není možný. EKS Light není tedy jen čtečka/zapiso- vačka, je to systém s vnitřní inteli- gencí, který po vložení klíče spíná výstupy, kterými lze ovládat další zařízení (odemčení zámku dveří, propojení s nadřazeným řídicím systémem…). Zápis dat do klíčů je možný přes EKS s rozhraním USB, za pomocí soft- ware EKM Light. Klíče lze také objednat za příplatek již napro- gramované. Kromě čísla 0 až 15, které bývá obvykle interpre- továno jako úroveň přístupu, v malých pracovních skupinách i jako číslo zaměstnance, lze do klíče uložit 10 bitový (1024 hodnot) kód střediska. Stejný kód se nastavuje pomocí DIP přepínačů na čtečce. Čtečka pak akceptuje jen ty klíče, které mají stejný kód. Tímto způsobem je možno například v rámci jednoho závodu vytvořit 1024 skupin lidí po 16 a zabránit tak seřizovačům z jedné haly s jedním typem strojů provádět neautorizované změny jinde, kde na to nejsou proškoleni. Je možné také vytvářet klíče, které jsou akceptovány na jediném stroji, na skupině strojů nebo všude. EKS Light existuje také v modulárním provedení (Obr. 2), u kterého se vyhodnocovací elektronika umísťuje na DIN lištu do rozvaděče a hlava pro zavěšení klíče obsahuje jen produkt exclusive Obr. 2. Euchner EKS Light v modulárním provedení

58  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Název společnosti strana www telefon ABB s. r. o. 3. str. obálky www.abb.cz 234 322 110 ABF, a. s. 23 www.electroncz.cz 225 291 136 B+R automatizace, spol. s r. o. 27, 34–35 www.br-automation.com 541 420 311 Balluff CZ s. r. o. 7 www.balluff.com 281 000 666 Distrelec 13 www.distrelec.cz 800 142 525 Dyger s. r. o. vklad www.dyger.cz 541 321 004 Euchner electric s. r. o. 56–58 www.euchner.cz 533 443 150 EXPO CENTER a. s. 53 www.expocenter.sk +421 32770 43 32 FANUC Robotics Czech s. r. o. 33 www.fanucrobotics.cz 234 072 900 Foxon s. r. o. 9 www.foxon.cz 484 845 555 Mesago Messe Management 41 www.mesago.com +49 711 61946-828 MICRO-EPSILON Czech Republic 47 www.micro-epsilon.cz 381 213 011 Mitsubishi Electric Europe B. V. – o. s. 2. str. obálky www.mistubishi-automation-cz.com 251 551 470 Moravské přístroje a. s. 28–29, 4. str. obálky www.mii.cz 577 107 171 National Instruments 14–17 www.ni.com/cs 224 235 774 NEOVISION s. r. o. 5 www.neovision.cz 225 273 650 Papouch s. r. o. 55 www.papouch.com 267 314 267 PHOENIX CONTACT, s. r. o. 59 www.phoenixcontact.cz 542 213 401 RS Components 39 www.rscomponents.cz 228 882 613 Schneider Electric CZ, s. r. o. 10–11, 59 www.schneider-electric.cz +420 382 766 333 TERINVEST, spol. s r. o. 46 www.amper.cz 221 992 144 Veletrhy Brno, a. s. 54 www.bvv.cz 541 152 926 Zadavatelé reklamy produkt exclusive anténu a LED indikátor, takže je výrazně menší a lze ji snadno insta- lovat do běžného „tlačítkového“ otvo- ru o průměru 22 mm. To je ideální pro rychlou náhradu servisních klíčů naším systémem. Materiál čtecí hlavy má FDA certifikaci, takže ji lze použít i v potravinářství a dalších oborech s přísnými hygienickými normami. EKS FSA pro bezpečné odhlášení Tam, kde je EKS nebo EKS Light použito pro bezpečnostně relevant- ní aplikace, například pro povolení aktivace nebezpečných seřizovacích režimů nebo pohybů, je vhodné pou- žít provedení FSA. FSA má zdvoje- nou vnitřní elektroniku a je vybaveno navíc dvojicí rozpínacích kontaktů. Při vytažení klíče kontakty rozepnou a jsou-li správně a bezpečně dvou- kanálově vyhodnoceny (bezpečnostní relé nebo PLC), mohou být použity buď k zastavení stroje nebo k aktivaci bezpečného automatického režimu. CKS pro nejvyšší bezpečnost Vzhledem velmi podobný EKS, ale funkčně zcela odlišný, je systém CKS (Obr. 3). Na rozdíl od EKS a EKS Light se nejedná o identifikační sys- tém pracující s neomezeným počtem klíčů, ale o bezpečnostní systém dosahující PLe dle ČSN EN ISO 13849-1 reagující na jeden jediný předem naučený klíč. Lze tak napří- klad povolit přístup jediné osobě, nebo mohou CKS používat napří- klad údržbáři nebo servisní technici, kteří si při vstupu do nebezpečného prostoru klíč vytáhnou a vezmou si jej s sebou. I když dojde k nechtě- nému zavření bezpečnostních dveří a někdo se pokusí zařízení spustit, je to bez vloženého klíče nemož- né. Na rozdíl od běžně používaných visacích zámků, kde je možné si opatřit kopii mechanického klíče. CKS lze také použít pro řízení práv zastavit výrobní proces, k přemostě- ní bezpečnostních spínačů na dve- řích atd. www.euchner.czObr. 3. Euchner CKS

www.controlengcesko.com  CONTROL ENGINEERING ČESKO ZÁŘÍ 2013 59 produkty PHOENIX CONTACT, s. r. o. Nové I/O moduly a rozšířené funkce v systému SafetyBridge Schneider Electric Kódované magnetické spínače Preventa XCSDM zajišťují bezpečnost potravinářských strojů Nové I/O moduly SafetyBridge od společnosti Phoenix Con- tact rozšiřují síťově nezávislý systém SafetyBridge ve smyslu flexibility, funkce a aplikačních možností. Nové moduly zahr- nují bezpečnostní modul vstupů s přidanými vstupy a nový logický modul s výrazně vylepšený- mi funkcemi. Logický modul může nyní komunikovat s až 16 dálko- vými bezpečnostními I/O moduly. S moduly vstupů, které mají až 16 bezpečnostních vstupů, může ostrůvek SafetyBridge pojmout až 256 bezpečnostních vstupů. Až 31 takových ostrůvků lze ovládat prostřednictvím standardní řídicí jednotky. Tyto systémy si mohou vzájemně vyměňovat bezpečnostní signály. Technologie SafetyBridge je díky tomu vhodná pro instalaci do velkých modulárních strojních zařízení a systémů. Jednoduchá konfigurace modulů a bezpečnost- ní logiky se provádí pomocí softwa- ru Safeconf. K dispozici je celkem 14 různých modulů bezpečnostních funk- cí, od jednoduchého nouzového zastavení po různé „muting“ bloky. Bezpečnostní řešení je nezávislé na síťových a řídicích jednotkách, a díky tomu nabízí vysokou flexi- bilitu při integraci funkční bezpeč- nosti do strojních zařízení a systémů. Bezpečnostní moduly je možné kombinovat s Inline I/O nezajišťujícími bezpečnostní funkce a distribuovat v rámci sítě prostřednictvím různých standardních řídicích jednotek. www.phoenixcontact.cz Již ve stovkách aplikací se pro monitorování bezpečné polohy ochranných krytů a dveří na potravinářských strojích osvědčily bezpečnostní kódované magnetické spínače Preventa XCSDM. Dokážou totiž realizovat bezpečnostní obvody kat.4/PLe podle ČSN EN/ISO 13 849-1 a SIL3 podle ČSN EN/IEC 62 061. Mohou pracovat i v silně znečištěném prostředí, např. v masném průmyslu. Při montáži je třeba dbát normy ČSN EN 1088, která stanovuje zásady pro konstrukci blokovacích zařízení ochranných krytů. Zapojení spínačů Preventa XCSDM je možné realizovat pomocí bezpečnostních relé Preventa XPS DMB resp. XPSDME. Typ Preventa XCSDM 3/4 pak dosahuje bezpečnosti SIL3 podle ČSN EN/IEC 62 061 bez nutnosti použít jakékoliv bezpečnostní relé. Statistická střední doba do nebezpečné poruchy – MTTFd – je u kódovaných magnetických spínačů Preventa XCSDM úctyhodných 182 let. Více informací o bezpečnosti strojů a strojních zařízení je připraveno na www.preventa.schneider-electric.cz. l m n v S o 2 3 p j v s j d z k n r m c z B n a b

60  ZÁŘÍ 2013 CONTROL ENGINEERING ČESKO  www.controlengcesko.com Představte si následující situace: • Návrhář vytvoří model automobilového krytu na počítači. Počítač vygeneruje kód pro obrá- běcí centrum, aby položku vyrobilo bez jaké- hokoli dalšího programování. • Technik vytvoří pro závod novou zpracova- telskou chemickou jednotku, která bude ze stávajících surovin vyrábět nový produkt. Když se nová jednotka postaví, funguje přes- ně podle očekávání. • Technik použije pro analýzu závady potru- bí kombinaci analýzy metodou konečných prvků (FEA) a metodou simulace dynamiky kapalin (CFD), aby identifikoval namáhání způsobené tokem materiálu, který oslabil svařovaný spoj. Tyto situace jsou možné díky simulačním programům využívajícím složité matematické procesy k vytvoření virtuální reprezentace sku- tečných objektů nebo procesů. Skutečná situa- ce je redukována na matematické vztahy vyjá- dřené různými typy rovnic. Simulátorů existují desítky druhů, protože existuje tolik aplikací a požadavků. Každý z nich obvykle využívá jeden typ matematické funkce, díky čemuž je daná platforma vhodná pro specifický typ analýzy. Tony Lennon, manažer průmyslového mar- ketingu pro průmyslovou automatizaci společ- nosti MathWorks, popisuje prostředí Simulink jako široce aplikovatelnou platformu pro mnoho druhů systémů. „Dokážeme modelovat jaký- koli druh dynamického systému, cokoli, co je popsáno diferenciální rovnicí,“ tvrdí Lennon. „Matematický aparát prostředí Simulink pra- cuje s diferenciálními rovnicemi. Toto prostředí matematicky vyjadřuje různé druhy systémů, takže otevírá mnoho možností. Můžete simulo- vat termodynamické systémy, mechanické sys- témy, hydraulické systémy, elektrické systémy a můžete k problému přistupovat z víceoborové- ho hlediska. V dnešní době jen vzácně existuje systém pouze jednoho druhu.“ Jiné platformy jsou vhodnější specificky pro určité aplikace, jako je chemické zpracování. Většina firem dodávajících velké systémy DCS nabízí také simulační platformu spolupracu- jící s řídicím systémem. Například společnost Honeywell Process Solutions má svou sadu UniSim Design Suite, která uživatelům pomáhá navrhovat a optimalizovat procesní jednotky ještě předtím, než jsou vyrobeny. „Technici mohou rychle vyhodnotit to nejziskovější, nej- spolehlivější a nejbezpečnější řešení,“ reaguje Rafael Coronel, manažer globálního obchodu společnosti Honeywell Process Management pro oblast technické efektivity. „Podle odhadů představují změny konstrukčního provedení na místě během zprovozňování 7 % investičních nákladů projektu. Simulace firmám dovoluje vyhodnocovat dopad jejich designových rozhod- nutí už v dřívější fázi projektu.“ Když je linka postavena, simulace ještě nekončí. „Říkáme tomu simulace životního cyklu závodu,“ definuje Joseph McMullen, manažer produktového marketingu softwaru SimSci-Esscor společnosti Invensys Operations Management. „Začíná to v návrhové fázi kon- cepčním technickým zajištěním. V provozní fázi se zaměřujeme na spuštění a zastavení, logiku DCS apod. Následně optimalizujeme, ale protože se věci během procesu mění, nakonec se zase vracíme na začátek.“ Různý matematický aparát Zatímco se dosud projednávané systémy opírají o běžné diferenciální rovnice, FEA a CFD využíva- jí parciální diferenciální rovnice pro různé a často složitější kalkulace chování kapalin nebo napětí ve strukturálním prvku. Tato možnost však něco stojí. Čím jsou kal- kulace složitější, tím více výpočetního výkonu a času pro výpočty je zapotřebí. Totéž platí pro věrnost modelu. Vaše schopnost modelovat proces může záviset na určení, kolik produktu poteče určitým ventilem za různých podmínek. Možná bude stačit znát průtok za daného tlaku. Nebo můžete potřebovat podrobný obraz turbu- lencí a příčný průtočný profil při toku kapaliny do dalšího segmentu potrubí. To jsou velmi rozdílné požadavky a jejich získání vyžaduje odlišné metody. Účelem simulace je nakonec navržení nebo testování něčeho, aniž bychom to skutečně postavili. „Ideální by bylo, kdybych vše provedl v simulaci, postupně všechny kroky. Následně bych vyrobil zkušební prototyp a ten by fungoval hned napoprvé a přesně tak, jak jsme jej navrhli. To je vše, o co tady jde,“ shrnuje Lennon. ce Peter Welander, pwelander@cfemedia.com Peter Welander Control Engineering K ZÁKLADŮM Simulátory vytvářejí pomocí matematických postupů virtuální procesy Složité sady rovnic mohou pomoci návrhářům procesů, objektů nebo řídicích systémů experimentovat a testovat řešení bez nutnosti prototypů. Kzpět „Ideální by bylo, kdybych vše provedl v simulaci, postupně všechny kroky. Následně bych vyrobil zkušební prototyp a ten by fungoval hned napoprvé a přesně tak, jak jsme jej navrhli. To je vše, o co tady jde. “

63

64