PAR 3/2013

People | Power | Partnership

POMIARY•AUTOMATYKA•ROBOTYKA

PARmiesięcznik naukowo-techniczny www.par.pl

3/2013ISSN 1427-9126Indeks 339512

Cena 10,00 złw tym 8 % VAT

TemaT Numeru

Czujniki do pomiarów bezdotykowych

32

NauKa

Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej

103

auTOmaTyKa

Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą IeC 61131-3. Cz. 1

52

HARTING RJ Industrial®

Montaż bez użycia zaciskarki

3

Komponentypodciœnieniowe

Ponadto:

Chwytaki podciœnieniowe:powierzchniowe i paj¹ki

Chwytaki pneumatyczne:szczêkowe, kielichowei membranowe

www.manulift.com.pl

Sprzêg³a robotycznedo szybkiej wymianychwytaków i narzêdzi

• najszerszy asortyment• renomowani producenci• bezpoœredni import

• doœwiadczeni specjaliœci• szybkie doradztwo• projektowanie

4

SpiS treści

Wydarzenia

14 Pierwsze Forum LEAN & KAIZEN MANAGEMENT – jak skutecznie wdrażać filozofię lean w nie-japońskich fabrykach

15 Targi WATER & HEAT 2013

88 Seminaria naukowe PIAP – Semestr XL, „Wiosna 2013”

teMat nUMerU

przemysłowe bezdotykowe czujniki odległości w pomiarach wielkości geometrycznych

W praktyce przemysłowej często pojawia się potrzeba pomiaru geometrii obiektów o złożonych kształtach (ew. trudno dostępnych), gorących, miękkich, brudnych lub lepkich. Pomiary takie są trudne, gdyż istnieje ryzyko uszkodzenia przedmiotu lub wyposażenia pomiarowego, a czasem wręcz są niewykonalne tradycyjnymi przyrządami. Z pomocą przychodzą wówczas czujniki bezdotykowe.

noWości

8 Nowe produkty

76 Prowadnica liniowa i prowadzenie przewodów w jednym – system kompaktowy i odpowiedni do małych ciężarów

78 Bezproblemowa instalacja – nowy siłownik znormalizowany DSBC z inteligentnym system amortyzacji PPS

80 AZM 300 – blokada bezpieczeństwa z indywidualnym kodowaniem i regulacją siły zatrzasku

82 Automation PC 910

84 Co nowego w firmie .steute?

86 LBX – idziemy do przodu!

32

Wydarzenia

ScHUnK expert days 2013

– Nic nie jest tak potężne jak idea, której czas nadszedł – mówił Henrik Schunk, partner zarządzający w firmie SCHUNK i prezes Europejskiego Stowarzyszenia Robotyki, otwierając szóstą edycję konferencji SCHUNK Expert Days 2013. Nawiązując do słów Wiktora Hugo, stwierdził: – Dziś nadszedł czas robotyki usługowej. Wizja staje się rzeczywistością.

12

SpiS treści

pomiary automatyka robotyka nr 3/2013 5

robotyKa

18 KUKA prezentuje zestaw edukacyjny. Cel: entuzjazm dla robotyki

21 Prosta i szybka automatyzacja – chwytaki z trzpieniem narzędziowym lub przyłączem wrzecionowym firmy SCHUNK

22 Nowoczesne chwytaki podciśnieniowe

24 Kompaktowe, zrobotyzowane, gotowe do pracy – cele spawalnicze ATHOMO firmy COMAU

27 Robot SCARA-R1

28 Złącza firmy Multi-Contact w automatyce i robotyce

30 Szybkie i o dużym zasięgu – profesjonalne roboty paletyzujące KUKA

teMat nUMerU


41 Magnetyczne enkodery liniowe we frezarce uniwersalnej

44 Dokładność bezdotykowego pomiaru temperatury

46 Niezawodność pomiaru poziomu w trudnych warunkach środowiskowych

apliKacje

48 Modernizacja układów wentylatorowych procesów odpylania

50 Modernizacja zakładu produkcji kruszyw SKSM Suwałki

aUtoMatyKa

52 Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą IEC 61131-3. Część 1

63 Przemysłowe switche firmy Antaira

64 HARTING RJ Industrial 10G

66 Nowoczesne transportery, platformy i mobilne suwnice do ciężkich ładunków

68 Integracja standardów PROFIBUS i PROFINET. Urządzenia Moxa wspomagają komunikację

Miesięcznik naukowo-technicznyPomiary Automatyka Robotyka

Rok 17 (2013) nr 3 (193)

ISSN 1427-9126, Indeks 339512

Na okładcewtyczki HARTING RJ Industrial

People | Power | Partnership

POMIARY•AUTOMATYKA•ROBOTYKA

PARmiesięcznik naukowo-techniczny www.par.pl

3/2013ISSN 1427-9126Indeks 339512

Cena 10,00 złw tym 8 % VAT

TEMAT NUMERU


32

NAUKA

Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej

103

AUTOMATYKA

Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą IEC 61131-3. Cz. 1

52

HARTING RJ Industrial®

Montaż bez użycia zaciskarki

poMiary

czystość, precyzja, wydajność

Optymalne połączenie pomiaru temperatury i wykonania higienicznego to cechy wyróżniające nowe produkty WIKA.

74

6

SpiS treści

poMiary

70 Kamery przemysłowe IDS w systemach wizyjnych OPTOSOFT

72 Czujniki temperatury stosowane w warunkach iskrobezpiecznych zgodne z dyrektywą ATEX nr 94/9/WE

polecane KSiążKi

90 P. Lesiak, P. Bojarczak: Przetwarzanie i analiza obrazów w wybranych badaniach defektoskopowych

naUKa

92 Zastosowanie niedrogich modułów bezprzewodowych do sterowania oświetleniem

dr inż. Leszek Jarzębowicz, inż. Marek Kuciński – Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

103 Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej. Wprowadzenie do systemów GNSS

mgr inż. Arkadiusz Perski, dr inż. Artur Wieczyński, mgr inż. Konrad Bożek, mgr inż. Sławomir Kapelko, mgr inż. Sebastian Pawłowski – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

112 Układ tomografu wiroprądowego wysokiej rozdzielczości oraz możliwości filtracji sygnału pomiarowego

dr inż. Jacek Salach, prof. nzw. dr hab. inż. Roman Szewczyk – Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska

116 Transfer ekranów synoptycznych pakietu SCADA na urządzenia przenośne

mgr inż. Dorian Chrzanowski*, dr inż. Krzysztof Kołek**, mgr inż. Jakub Sotwin***

*Nokia Siemens Networks **AGH Akademia Górniczo-Hutnicza,

Wydział EAIiIB, Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej, ***Motorola Solutions Systems Polska

forUM MłodycH

120 Kontroler i sygnalizator ciśnienia gazów medycznych i próżni

Grzegorz Piecuch – Koło Naukowe Automatyków i Robotyków ROBO, Politechnika Rzeszowska

124 Ogólnopolskie Zawody Robotów ROBO~motion

aUtoMaticon 2013

125 Zaproszenie Komisarza Targów

125 Lista wystawców i plan rozmieszczenia stoisk

129 Seminaria

130 Indeks firm

134 Prenumerata

Po 134 „Automatyka” nr 1[51]/2013

naUKa

Wielorobotowa rekonfigurowalna forma mocująca obrabiane detale – program sterującyprof. nzw. dr hab. inż. Włodzimierz Kasprzak*, dr inż. Wojciech Szynkiewicz*, prof. dr hab. inż. Teresa Zielińska**, prof. dr hab. inż. Cezary Zieliński*, mgr inż. Piotr Trojanek*, dr inż. Tomasz Winiarski*, mgr inż. Tomasz Kornuta*, mgr inż. Michał Walęcki*

*Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej, Politechnika Warszawska,**Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska

Formy mocujące muszą być idealnie dopasowane do detali, które mają podpierać. Nawet mała modyfikacja kształtu w projekcie detalu powoduje, że kosztowna forma staje się bezużyteczna. Stąd duże zainteresowanie przemysłu formami rekonfigurowalnymi.

96

PAR+ to bezpłatna aplikacja mobilna na systemy iOS oraz Android, dzięki której Czytelnicy miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka” uzyskują bezpośredni dostęp do dodatkowych treści powiązanych z wybranymi publikacjami. PAR jest pierwszym miesięcznikiem naukowo-technicznym w Polsce, który oferuje swoim odbiorcom to unikatowe rozwiązanie.

Dzięki PAR+można jednym dotknięciem palca obejrzeć film lub animację powiązaną z artykułem, przejść na stronę internetową lub do galerii zdjęć z wydarzenia opisanego w relacji prasowej, przeczytać rozszerzoną wersję artykułu, przejrzeć i pobrać specyfikację produktu opisywanego w artykule, skomentować artykuł na Facebooku, i wiele, wiele więcej.

Więcej informacji na par.pl/plus

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ i odkryj trzeci wymiar papieru

Zobacz więcej

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Pobierz i uruchom bezpłatną aplikację PAR+

Skieruj kamerę telefonu lub tabletu na stronę artykułu oznaczonego ikoną PAR+

Na wyświetlaczu urządzenia pojawi się sześcian z logo PAR+ oraz przyciski prowa-dzące do dodatkowych treści

2 3

FACEBOOK VIDEO

8

Nowości Nowe produkty

Kurtyny zapewniają roz-dzielczość 2 mm do wyso-kości 200 mm oraz 30 mm do wysokości 1800 mm. Funkcje nauki pozwalają na zdefiniowanie kształtu, pomiar obrysu lub kon-trolę wstęgi. Kurtyny wypo-sażono w dwa wyjścia

przełączające, wyjście ana-logowe oraz IO-Link. Urzą-dzenie programowane jest z poziomu wyświetla-cza OLED, na którym pod-czas pracy następuje wizu-alizacja przesłoniętych wią-zek oraz stanu wyjść. Roz-wiązanie to łączy zalety kilku

urządzeń, pozostając równo-cześnie łatwym w konfigura-cji i montażu.

wenglor sensoric Polska Sp. z o.o.ul. Słomiana 25/2 01-353 Warszawa www.wenglor.com

Radwag Wagi Elektroniczne wprowadza na rynek nowy terminal wagowy przezna-czony specjalnie do zastoso-wań przemysłowych.Urządzenie zostało wyko-nane w obudowie nierdzew-nej i ma stopień ochrony IP66/67. Terminal jest odpo-wiedni do pracy w trudnych warunkach przemysłowych (wilgoć i zapylenie), może być myty i zachowuje odpor-ność na chemiczne środki dezynfekcyjne i czyszczące.Urządzenie wyposażono w kolorowy wyświetlacz TFT o przekątnej ekranu 5,7" z zainstalowanym pane-lem dotykowym, klawiaturę

membranową w układzie QWERTY oraz wydzielone kla-wisze nume-ryczne i funk-cyjne. Do ter-minala można podłączyć maksymal-nie cztery plat-formy wagowe, skanery kodów kre-skowych, drukarki, ety-kieciarki, czytnik kart trans-ponderowych oraz wyposa-żenie PC (mysz, klawiatura, pamięć flash USB).Główne obszary zastosowań terminala to:

• przemysłowe wagi tenso-metryczne,

• systemy dozująco-recep-turujące,

• systemy liczące i etykie-tujące,

Nowe kurtyny pomiarowe WENGLOR do detekcji i pomiaru obiektów

Terminal wagowy PUE HY

promocja

Magnetyczne systemy pomiarowe Limes– nowa wersja do zastosowań w otwartej przestrzeni

Magne-tyczne,

bezłożyskowe systemy enko-derów oraz liniowe systemy pomiarowe z rodziny Limes zostały uzupełnione o nowe warianty obudowy do stoso-wania w otwartej prze-strzeni. Stabilna obudowa z aluminium z pokrywą z blachy nierdzewnej,

stopnie ochrony IP69K, IP68, IP67, specjalna tech-nika odlewania, przete-stowana odporność na cykliczną wilgoć (odpor-ność na wilgoć zgodna z wymogami normy EN 60068-3-38 i odpor-ność na ciepło i wilgoć zgodna z EN 60068-3-78) zapewniają systemowi doskonałą niewrażliwość na kondensację. W połą-czeniu z szerokim zakresem temperatury oraz zastoso-waniem przewodu odpor-nego na promieniowanie

UV gwarantowana jest najwyższa niezawod-ność w otwartej prze-strzeni. Kompaktowy system zmieści się nawet w najmniejszych aplikacjach. Instalacja jest bardzo łatwa dzięki dużym zakresom tolerancji, wyno-szącym do 1 mm. Wbudo-wana czerwona diagno-styczna dioda LED sygna-lizuje impuls indeksowania i zgłasza przekroczenie progu tolerancji. W celu dokładnego dopasowania do konkretnej aplikacji można

na życzenie klienta dosto-sować pierścień i opaskę oraz dodać sygnały referen-cyjne.

Kubler Sp. z o.o., ul. Dąbrowskiego 441

60-451 Poznań tel. 61 849 99 02 www.kuebler.com

AUTOMATicON 2013Zapraszamy do

odwiedzenia naszego stoiska 19-22 marca

2012 r. – hala 1, stoisko B26.

Fot.

wen

glor

sen

soric

, RAD

WAG

Wag

i Ele

ktro

nicz

ne, K

uble

r, B

&L,

Har

ting,

Eld

ar

• automatyka wagowa (dzięki dużej liczbie wejść i wyjść sterujących w ter-minalu),

• sieciowy system kompu-terowy E2R System.

RADWAG Wagi Elektroniczne ul. Bracka 28

26-600 Radom tel./fax 48 384 88 00

www.radwag.pl

9Pomiary Automatyka Robotyka nr 3/2013

REKLAMA

Fot.

wen

glor

sen

soric

, RAD

WAG

Wag

i Ele

ktro

nicz

ne, K

uble

r, B

&L,

Har

ting,

Eld

ar

Nowa seria przetworników Rotronic

Urządzenia do pomiaru wykonane w technologii NDIR są przystosowane do pracy w różnych warunkach. Mogą one mierzyć poziom CO2 lub jednocześnie CO2 i temperaturę (T), a także CO2, T i wilgotność (% RH).Przetworniki z serii CF3 słu-żą do pomiaru stężenia CO2 w biurach, salach wystawo-wych, kinach, teatrach. Jest możliwy pomiar w zakresie 0–2000 ppm z dokładno-ścią ±30 ppm. Dostępne są wyjścia analogowe prądowe oraz napięciowe. W ofercie są wersje z wyświetlaczem oraz możliwością alarmowa-nia w przypadku przekrocze-nia określonego progu stęże-nia CO2.

Przetworniki CO2 i T z serii CF5 są stoso-wane głównie do kon-troli warunków klima-tycznych w tzw. inteli-gentnych budynkach. Umożliwiają pomiar stężeń w zakresie 0–3000 ppm, a tem-

peratury 0–50 °C. Mier-niki można montować naściennie oraz w kana-łach. Dostępne są wersje z wyświetlaczem LCD lub bez niego.Przetworniki z serii CF8 przeznaczone są do użytku w garażach podziemnych, parkingach, tunelach. Mają standardowo wbudowywa-ny wyświetlacz LCD i są przystosowane do monta-żu naściennego. Umożliwia-ją kontrolę CO2 w zakresie 0–40 000 ppm z dokład-nością ±200 ppm. Ofero-wane są urządzenia z ana-logowym sygnałem wyjścio-wym (napięciowym lub prą-dowym) oraz dwoma wyj-ściami przekaźnikowymi. Dodatkowo mają możliwość

komunikacji sieciowej przy użyciu protokołu Modbus.Nowością jest także ręczny miernik CP11, który umoż-liwia pomiar CO2, T i % RH. Oblicza on temperaturę tzw. mokrego termometru oraz punktu rosy. Został wypo-sażony w wyświetlacz LCD,

interfejs cyfrowy i sprze-dawany jest z darmowym oprogramowaniem kompute-rowym.

B&L International Sp. z o.o. [email protected] www.bil.com.pl

har-flex: Kompaktowe, wszechstronne i trwałe złącza

Rodzina złączy har-flex o rastrze 1,27 mm wzbo-gaca możliwości projektowania urzą-dzeń przemysło-wych, wobec któ-rych w ostatnich latach rosły wyma-gania odnośnie parametrów i ela-styczności zasto-sowań. Równocześnie ist-nieje potrzeba dalszej minia-turyzacji. Wszystko powyż-sze spełniają złącza har-flex, dostępne w wykona-niach kątowych i prostych. Rodzina złączy har-flex zawiera produkty z zakresu od 6 do 100 kontaktów.

Wersje na taśmę umożli-wiają tworzenie rozbudo-wanych systemów, przez co oferują dużą elastycz-ność w projektowaniu roz-wiązań technicznych. Dodat-kowo dla złączy na taśmę, firma HARTING oferuje również gotowe przewody.

Kompaktowe i trwałe wykonanie har-flex gwarantuje nieza-wodną pracę również w ciężkich warun-kach otoczenia. Dwa uchwyty zapewniają pewne i solidne osa-dzenie po zakoń-czeniu procesu luto-wania. Cykl łącze-niowy został zop-

tymalizowany dzięki bar-dzo gładkiemu wykonaniu punktu styku między kontak-tami typu gniazda i wtyki. Wykonanie takie jest moż-liwe dzięki zastosowaniu specjalnego procesu obróbki bazującego na wieloletnim doświadczeniu firmy

HARTING. Dla zapewnienia ciągłości procesu produk-cji, złącza dostarczane są w opakowaniach odpowied-nich dla procesów maszy-nowych i mogą być stoso-wane w procesie SMT. Złą-cza har-flex mogą być rów-nież stosowane do prze-syłu danych w protokołach, takich jak Gigabit Ethernet lub PCI Express.

HARTING Polska Sp. z o.o. ul. Duńska 9

54-427 Wrocław tel. 71 352 81 71 fax 71 350 42 13 [email protected] www.HARTING.pl

CF8CF3

10

Nowości Nowe produkty

Sondy hydrostatyczne STS ATM.EcO/N do pomiaru poziomu wody i ścieków

Szybka kamera przemysłowa 3-ccD

Hydrostatyczna metoda pomiaru poziomu polega na pomiarze ciśnie-nia słupa cieczy i jest naj-lepszą metodą do pomiaru poziomu cieczy o niezmien-nej gęstości. Szwajcarska firma STS AG oferuje bardzo szeroki wachlarz sond hydrosta-

tycznych o naj-wyższej jako-ści, w tym eko-nomiczne sondy

ATM.ECO/N. Sondy te mogą być sto-

sowane w wodzie czystej, np. pitnej (ma atest PZH) lub w wersji „otwartej” – w ściekach. Sondy firmy STS z powodzeniem stosowane są w trudnych warunkach, np. w studzienkach prze-pompowych ścieków komu-nalnych. Producent zapew-nia konkurencyjne ceny w standardowych wyko-naniach dla tej konkretnej

aplikacji. Możliwe jest wyka-librowanie urządzeń tej serii na dowolny zakres od 1 mH20 do 250 mH20 z kablem do 400 m. Sondy hydrostatyczne ATM.ECO/N mają bardzo dobrze roz-wiązany system kompensa-cji temperatury i charaktery-zują się dużą dokładnością oraz stabilnością pomiaru. Urządzenia mają wysokiej klasy zabezpieczenia prze-ciw zakłóceniom elektroma-gnetycznym oraz przeciw przepięciom. Zarówno cały typoszereg sond hydrosta-tycznych, jak i klasycznych

przetworników ciśnienia pro-dukowany jest w oparciu o własne konstrukcje pie-zorezystancyjnych czujni-ków ciśnienia, które pod-dawane są wnikliwej selek-cji i testom sprawdzającym. Wszystkie urządzenia wyko-nane są ze stali kwasoodpor-nej 316L.

POLTRAF Sp. z o.o. ul. Bysewska 26C,

80-298 Gdańsk tel. 58 557 52 07, fax 58 557 52 39

e-mail: [email protected] www.poltraf.com.pl

Firma IMACO właśnie wprowadziła do sprze-daży kamery kolorowe JAI AT-030 CL, wyróżniające się najwyższą szybkością pośród kamer kolorowych 3-CCD. AT-030MCL to kamera z trzema sensorami CCD o rozdzielczości VGA, gwarantująca niespotykaną dotychczas szybkość kamer 3-CCD – 120 kl./s. Jest to przedłużenie znanej serii kamer 3CCD AT: AT-140 i AT-200, z sensorami pro-gressive scan, o rozdzielczo-ściach 1,4 Mpx i 2,0 Mpx. Kamera ta ma interfejs Mini Camera Link. Jej zalety to wyjątkowa kombinacja dużej szybkości z wysoką jakością odwzorowania barw i niską ceną. AT-030MCL wypełnia lukę rynkową w dziedzinie szybkiego sortowania barw-nego lub inspekcji barwnej w przypadku, gdy wyma-gana jest bardzo wysoka czułość na odchyłki barwy kontrolowanego obiektu. Dobrym przykładem jest inspekcja leków.Kamera AT-030MCL wypo-sażona jest w zaawan-sowane technologicznie

pryzmaty JAI-a i w trzy sensory CCD pro-gressive scan, for-matu 1/3”. Daje ona znacznie lep-szą jakość odwzorowa-nia barw i wyższą rozdziel-czość niż kamera z jednym sensorem i z filtrami Bayer. Dzięki trzem pryzmatom z powłokami filtrującymi AT-030MCL precyzyjnie separuje składowe barwne Red, Green i Blue, dając najwyższą na rynku precy-zję barw. Zastosowane sen-sory Sony ICX424AL mają 659 (h) px × 494 (v) px na każdy kanał barwny (R, G, B). Pixele o wymia-rach 7,4 μm × 7,4 μm gwarantują dobrą czułość, w efekcie nie jest wyma-gane stosowanie wysokoroz-dzielczego obiektywu. Szyb-kość kamery to 120 kl./s przy pełnej rozdzielczo-ści lub więcej przy ska-nie częściowym lub bin-ningu, np. przy skanie czę-ściowym 1/8 kamera daje obraz 659 (h) px × 60 (v) px przy szybkości 422 kl./s. Podwójny interfejs Came-raLink umożliwia pracę

z rozdzielczościami 8, 10 lub 12 bitów na kanał w trybie Camera Link Base lub Medium. Przy konfigu-racji wyjścia na 36-bitowe wyjście RGB uzyskuje ona rozdzielczość barwną wyż-szą niż aktualnie dostępne na rynku kamery 3-CCD. Kamera ta wyposażona została w specjalne funk-cje, optymalizujące jakość obrazu w specyficznych apli-kacjach i warunkach świetl-nych. Zaliczają się tu: cztery tryby balansu bieli (ręczny, jednym przyciśnięciem auto-matycznie, ciągły automa-tyczny i ustawianie tempera-tury barwnej), trzy ustawie-nia Gamma i Look-Up Table (LUT), automatyczna korekcja cieniowania, korek-cja wadliwych pixeli, indy-widualna regulacja warto-ści RGB oraz układ linio-wej macierzy barwnej umożliwiającej użytkow-nikowi korygowanie każ-dego kanału, np. na zgodny

z przemysłowym standardem barw lub ze standar-dami HP, Microsoft, Adobe.

AT-030CML jest idealną kamerą do zadań wymaga-jących umiarkowanej roz-dzielczości, wysokiej szybko-ści (do 120 kl./s) i precyzyj-nego odwzorowania barwy. Wymagania takie obowią-zują w farmacji, przy ocenie jakości tabletek lub ampu-łek, przy ocenie barwy mie-szanek proszków lub oce-nie barwy powłok tabletek. Również podobne wymaga-nia występują przy weryfika-cji zawartości blistrów, barw naklejek lub etykiet na opa-kowaniach medycznych.Obok zastosowań w farma-cji, AT-030MCL może być przydatna przy sortowaniu żywności, kontroli nadru-ków, inspekcji diod LED, inspekcji obwodów druko-wanych i szybkich przemy-słowych inspekcji barwnych obiektów, wszędzie gdzie potrzebna jest szybka reak-cja na zmiany barwy.

www.imaco.pl

Które innowacje przyniosą fi rmie najwięcej korzyści?

Targi HANNOVER MESSE to przegląd światowego rynku technologii w formie 11 wzajemnie uzupełniających się wystaw branżowych.

Wystawcy zaprezentują nowatorskie technologie obejmujące pełen łańcuch tworzenia wartości dodanej produktu.

Tu zdobędą Państwo wiedzę o innowacjach z zakresu m.in.: automatyki przemysłowej i informatyki, energetyki i technologii ekologicznych, technik napędów i sterowań oraz poddostaw przemysłowych, usług, badań i rozwoju.

Zapraszamy na najważniejsze targi technologiczne na świecie. Więcej informacji na: hannovermesse.com

ENGINEERSUCCESSNew technologies New solutions New networks Zarezerwuj w kalendarzu!

8 – 12 kwietnia 2013

Ewa Samkowska Targi HanowerskieTel. +48 22 63 9 72 53 · [email protected]

NEW TECHNOLOGY FIRST8–12 April 2013 · Hannover · Germany

PL_PL_HM_B_DACH_205_145_5555.indd 1 08.02.13 11:23

Fot.

Pol

traf

Im

aco,

Elm

ark

promocja

11Pomiary Automatyka Robotyka nr 6/2012

cEN – nowa seria zasilaczy LED

Firma Mean Well oferuje kilka serii

zasilaczy przeznaczonych do systemów oświetlenio-wych. Różnią się szczelno-ścią i rodzajem obudowy oraz konfiguracją mocy i napięć wyjściowych. Nowością jest CEN – seria ekonomicznych zasilaczy o mocy 60 W, 75 W i 100 W, wykonanych w alu-miniowej obudowie o stop-niu ochrony IP66. Obudowa nie jest wypełniona przewo-dzącym ciepło klejem, co obniżyło koszty produkcji (np. w porównaniu do serii CLG lub HLG). Zaletą są sta-lowe śruby i wodoodporne

przewody umożliwiające eksploatację w trudnych warunkach zewnętrznych. Chłodzenie zasilacza odbywa się w otwartym obiegu powietrza przy temperatu-rze od –30 °C do +70 °C. Napięcie wejściowe mieści się w szerokim zakresie od 90 V AC do 295 V AC, na wyjściu dostępne są napię-cia od 12 V AC do 54 V DC. Istnieje możliwość regula-cji wartości znamionowej napięcia w zakresie ±10 % oraz prądu w zakresie od 75 % do 100 %. Można tego dokonać bez zdejmo-wania obudowy, za pomocą trymerów schowanych pod szczelnymi zatyczkami. Wbudowana aktywna funk-cja PFC spełnia normy doty-czące harmonicznych prądu EN 61000-3-2 klasy C,

a współczynnik mocy wynosi powyżej 0,9 przy obciążeniu co najmniej 60 %. Zasilacze CEN są odporne na przepię-cia 4 kV oraz mają zabezpie-czenia przepięciowe, prze-ciążeniowe, przeciwzwar-ciowe i termiczne. Modele są zgodne z globalnymi regu-lacjami oświetlenia, m.in. UL8750, EN 61347-1, EN 61347-2-13, jak rów-nież zgodne ze standardami TUV/UL/CUL/CE gwarantują-cymi bezpieczeństwo. Zasilacze mogą być stoso-wane w aplikacjach LED, takich jak wyświetlacze, oświetlenie dekoracyjne budynków, lampy uliczne itp. Dzięki szczelnej obu-dowie odpornej na działa-nie pyłów i wody, z powo-dzeniem można je stoso-wać w trudnych warunkach

środowiskowych na otwar-tym powietrzu.Właściwości:• szeroki zakres napięcia

wejściowego,• wbudowany układ PFC

PF > 0,9,• zgodność z normą

EN 61000-3-2 klasy C,• obudowa o stopniu

ochrony IP66,• regulacja napięcia i prądu

wyjściowego trymerem,• sprawność do 91 %,• chłodzenie w otwartym

obiegu powietrza,• zabezpieczenia: przeciw-

zwarciowe, przeciążenio-we, przepięciowe, ter-miczne,

• szeroki zakres temperatu-ry pracy,

• 3 lata gwarancji.

www.elmark.com.pl

REKLAMA

Które innowacje przyniosą fi rmie najwięcej korzyści?

Targi HANNOVER MESSE to przegląd światowego rynku technologii w formie 11 wzajemnie uzupełniających się wystaw branżowych.

Wystawcy zaprezentują nowatorskie technologie obejmujące pełen łańcuch tworzenia wartości dodanej produktu.

Tu zdobędą Państwo wiedzę o innowacjach z zakresu m.in.: automatyki przemysłowej i informatyki, energetyki i technologii ekologicznych, technik napędów i sterowań oraz poddostaw przemysłowych, usług, badań i rozwoju.

Zapraszamy na najważniejsze targi technologiczne na świecie. Więcej informacji na: hannovermesse.com

ENGINEERSUCCESSNew technologies New solutions New networks Zarezerwuj w kalendarzu!

8 – 12 kwietnia 2013

Ewa Samkowska Targi HanowerskieTel. +48 22 63 9 72 53 · [email protected]

NEW TECHNOLOGY FIRST8–12 April 2013 · Hannover · Germany

PL_PL_HM_B_DACH_205_145_5555.indd 1 08.02.13 11:23

Fot.

Pol

traf

Im

aco,

Elm

ark

12

Wydarzenia Relacje

nowoczesnej robotyki usługowej. A że jest to szybko rozwijający się rynek, po-twierdzają dane z samej tylko Unii Eu-ropejskiej. W 2011 roku w krajach UE zanotowano ok. 2 proc. wzrost wolu-menu obrotu robotyką przemysłową, aż 9 proc. robotyką usługową dla systemów profesjonalnych i ponad 14 proc. robo-tyką usługową dla systemów domowych.

Roboty zamiast ludzi w branży logistycznejRobotyka rozwija się jednak na całym świecie. Dr Henrik Christensen podał przykłady z rynku amerykańskiego, gdzie zajmująca się przewozem prze-syłek i logistyką firma UPS planuje, aby najdalej za 10 lat ich samochody dostawcze prowadziły wyłącznie roboty, nie ludzie. Podobne plany ma inny gigant logistyczny – Fedex. Firma chce w ciągu najbliższych 10 lat wprowadzić osobowy transport lotniczy tylko z systemami auto-matycznymi, bez udziału pilotów – ludzi.

Zdaniem Christensena, dzięki roboty-zacji wiele firm sprowadza z powrotem swoją produkcję z Chin i innych krajów azjatyckich do USA. Technologia staje się coraz bardziej dostępna i tańsza. Kompo-nenty do zbudowania rozwiązań jutra już są. Problemem wydaje się tylko wypraco-wanie standardów współpracy człowieka z robotem oraz osiągnięcie poziomu nie-zawodności i gotowości robota do pracy, które konieczne są w różnych dziedzi-nach życia. Wskaźniki te nie zawsze są bowiem wystarczająco dobre. Wystarczy

stwierdzić, że w krytycznej sytuacji, jaką była awaria w elektrowni atomowej w ja-pońskiej Fukushimie, służby ratunkowe musiały czekać aż cztery dni, aby moż-liwe było wprowadzenie robota do strefy skażenia.

Jakość zarządzania ważniejsza od poziomu finansowaniaJak na rozwój badań wpływają czynni-ki finansowe i społeczne? Czy genetyka ma wpływ na wynalazczość? Stajemy się innowacyjni, czy już się tacy rodzi-my? Czy twórczość i przedsiębiorczość są cechami własnymi czy wyuczonymi? Na ile rozwijają się w środowisku promu-jącym takie zachowania, a na ile są natu-ralnymi skłonnościami? Jak wpływać na rozwój takich postaw, i jaki model zarządzania temu sprzyja? Tym i wie-lu innym zagadnieniom poświęcił swoją prelekcję na temat współczesnych tren-dów w zarządzaniu innowacyjnością dr Haas z Uniwersytetu Technicznego w Monachium. Jego wystąpienie i póź-niejsza dyskusja były szeroko komen-towane – a zwłaszcza stwierdzenie, że poziom finansowania ma drugorzędne znaczenie względem jakości zarządzania projektami rozwojowymi. Według Haasa, istotniejsze jest bowiem rzetelne zarzą-dzanie i umiejętne uzyskanie informacji zwrotnej od potencjalnego odbiorcy, aby wynalazcy mogli zobaczyć silne i słabe strony swoich pomysłów.

Z kolei dr Haschke z Uniwersyte-tu Biefelda zaprezentował projekty Fo

t. S

chun

k, P

AR

ScHUNK expert days 2013

– Nic nie jest tak potężne jak idea, której

czas nadszedł – mówił Henrik Schunk,

partner zarządzający w firmie Schunk i prezes

europejskiego Stowarzyszenia Robotyki,

otwierając szóstą edycję konferencji Schunk

expert Days 2013. Nawiązując do słów Wiktora

Hugo, stwierdził: – Dziś nadszedł czas robotyki

usługowej. Wizja staje się rzeczywistością.

Tegoroczne spotkanie przedstawicieli przemysłu, producentów wyposażenia oraz ośrodków naukowych z całego świa-ta odbyło się 27–28 lutego w siedzibie firmy Schunk w niemieckim Hausen. Kilkunastu prelegentów, wśród których byli szefowie działów rozwojowych świa-towych koncernów (m.in. Bosch, KUKA, ABB, BMW), zaprezentowało trendy roz-woju robotyki usługowej i przedstawiło osiągnięcia w tej dziedzinie w ostatnich latach.

Robotyka usługowaTematem konferencji była oczywiście robotyka usługowa (ang. service robo-tics), ale pojęcie to warto uściślić, ponie-waż jest to termin pojemny i wieloznacz-ny. Podstawowe dwa znaczenia robotyki usługowej to: • roboty służące, współpracujące

z ludźmi dla większego komfortu bądź wydajności;

• usługa wykonywana kompleksowo z użyciem systemów robotycznych, bez konieczności zmiany infrastruk-tury lub personelu.

Oba warianty były brane pod uwagę podczas dyskusji i poprzedzających je prelekcji, choć ciężar wyraźnie przesunię-ty był w kierunku maszyn kooperujących z człowiekiem w przemyśle, przestrzeni publicznej lub jako systemy opiekuńczo-wspomagające w domach. Tak szerokie potraktowanie tematyki obrazuje dość dobrze zakres problemów stojących dziś przed konstruktorami i producentami

Chwytak firmy Schunk – dłoń 5-palczasta, wariant lewy, na 6-osiowym manipulatorze w systemie PowerBall

Pomiary automatyka robotyka nr 3/2013 13

badawcze, które doprowadziły do za-projektowania unikatowego systemu po-wierzchniowych sensorów dotyku w po-staci tkaniny. Zespół dr. Haschke w trak-cie badań nad chwytaniem obiektów tra-fił na barierę technologiczną – naukowcy nie mogli dokładnie zmierzyć sił i zjawisk zachodzących na styku obiektu trzyma-nego i trzymającego. Zbyt duże, niepo-ręczne, przesuwające się sensory stano-wiły barierę ograniczającą zarówno moż-liwości pomiarów chwytu maszynowego, jak również prób zmierzenia i opisania chwytu wykonywanego przez człowieka. Dopiero zastosowanie sensorów w posta-ci tkaniny pozwoliło na rzetelne zbadanie zjawisk w skali mikro i makro. Możliwe stało się opisanie zjawiska wyślizgiwa-nia się obiektu trzymanego niewłaściwą siłą, albo zaobserwowanie napięć, któ-rym poddana jest ludzka ręka nieprawi-dłowo trzymająca długopis.

Wykorzystanie robotyki usługowej – przykłady zastosowania

Kontynuacją tematów akademickich było wystąpienie dr. Kurtha, szefa działu rozwoju i planowania KUKA Laboratories, który zaprezentował produkty umożliwia-jące prowadzenie prac nad algorytmami sterującymi (YouBot i platformę OMNI-Bot) oraz prace rozwojowe prowadzone w Europie i na świecie z użyciem robota LBR (Light Body Robot).

Roberto Guzman z firmy Robotnik przedstawił dziesięcioletni dorobek firmy w zakresie dedykowanych konstrukcji robotyki usługowej. Jeden z dwóch naj-ciekawszych to TIRANT – robot inspek-cyjno-remontowy do prac konserwacyj-nych w rurach ciśnieniowych reaktora atomowego. Może nie tylko przeprowa-dzić analizę stanu powierzchni rury, ale również naprawić ją techniką napawa-nia plazmowego. Drugi to AGVS – ro-bot transporter, czyli mobilna platforma przewożąca wózki z medykamentami na terenie szpitala. Połączenie z systemem informatycznym do zarządzania zasoba-mi magazynowymi umożliwia skrócenie czasu oczekiwania na potrzebne środki i płynny transport między magazynem i oddziałami szpitala.

Z kolei Prasenjit Mukherjee z Clear-Path zaprezentował praktyczne podejście do budowy uniwersalnych platform mo-bilnych. Dwa podstawowe produkty tej kanadyjskiej firmy to Husky – czteroko-łowa platforma o wadze ok. 70 kg oraz KingFisher – dwukadłubowa autonomicz-na łódź patrolowa. Oba roboty zbudowa-ne są w oparciu o system sterowania ROS (Robot Operating System), powstający

jako platforma typu Open Source, czy-li tworzona i rozwijana przez użytkowni-ków. Zarówno Husky, jak i KingFisher po-myślane są jako konstrukcje modułowe, otwarte platformy, konfigurowane w za-leżności od potrzeb. Oba mają zastoso-wanie nie tylko jako platformy doświad-czalne w badaniach nad systemami ste-rowania lub sensoryką, ale również jako maszyny współpracujące bezpośrednio z człowiekiem – Husky może być wyko-rzystany jako mechaniczny muł, który ciągnie przyczepę z ekwipunkiem za far-merem, a KingFisher – badać dna jezior i rzek na potrzeby rybaków.

Robotyka przyszłości wg BMW i ABBWystąpienie Stephana Bartshera z wy-działu innowacji i rozwoju grupy BMW trudno sklasyfikować. Jako przedsta-wiciel globalnej korporacji mówił, jak z punktu widzenia klienta końcowego ro-botyka przemysłowa wyglądała w prze-szłości, jak wygląda dziś i jak chciałby ją widzieć jutro. Bartsher postawił zasadni-cze pytania, na które w najbliżej deka-dzie ośrodki naukowe i producenci ro-botów będą musieli odpowiedzieć. Dziś, gdy 95 proc. produkcji podwozia sa-mochodów jest zrobotyzowana, a pro-ces wykończenia karoserii zautomatyzo-wany w blisko 85 proc., udział robotyki w montażu końcowym wynosi zaledwie 5 proc. Prawdopodobnie pełna automa-tyzacja całego procesu produkcji samo-chodów jeszcze długo będzie nieosiągal-na. Główne problemy to bezpieczeństwo i trudności przy reorganizacji produkcji oraz znaczne wymagania co do potrzeb-nej przestrzeni. Mimo uniwersalności, ro-boty przemysłowe stawiają bowiem zna-czące ograniczenia w zakresie współpra-cy z człowiekiem.

Oczekiwania przemysłu są jasne: ro-botyka musi stać się bardziej intuicyjna

– tak, by ludzie pracujący przy produkcji używali robota jak narzędzi, a nie skom-plikowanych systemów. Według Bart-shera roboty powinny być: wyposażo-ne we własne systemy bezpieczeństwa, które nie wymagają barier i ogrodzeń; mobilne, aby mogły swobodnie praco-wać w różnych miejscach; przewidy-walne w swoich działaniach i reakcjach, ale nie powinny być sztucznymi ludźmi.

Wychodząc naprzeciw tym oczekiwa-niom, dr Bjorn Matthias z ABB przedsta-wił ideę montażu w przemyśle – wzor-cową kooperację robota z człowiekiem w przyszłości. Powstał już dwuramienny robot Frida, zbudowany ze standardo-wych elementów ABB. Frida jest tak skon-struowana, aby zapobiegać uderzeniu czy zranieniu pracujących z robotem ludzi.

Tworząc Fridę, konstruktorzy i me-nedżerowie ABB zauważyli, że prawo-dawstwo państw europejskich i USA nie jest przygotowane na bezpośrednią kooperację robotów z człowiekiem. Żad-ne państwo nie dało bowiem dotąd od-powiedzi na pytania o normy tej współ-pracy, np. co jest dopuszczalne, czy robot może dotknąć człowieka, a jeśli tak, to na jakiej wysokości i jak mocno. I choć ścisła kooperacja robotów z czło-wiekiem to przyszłość rozwoju przemy-słu, podobne pytania będą się mnożyć.

Mateusz Kieniewicz PAR

Fot.

Sch

unk,

PA

R

Husky – platforma mobilna firmy ClearPath

zobacz więcej

Pobierz bezpłatną aplikację PaR+ app Store | Google Play

14

Wydarzenia patronaty

Podczas spotkania będzie można posłu-chać, z jakimi problemami zmagają się lean managerowie wdrażający japońską metodykę w polskich zakładach, i jak sobie radzić z trudnościami. Konferen-cja to także wiele okazji do dyskusji – zarówno tych panelowych, zaplanowa-nych w programie spotkania, jak i tych kuluarowych, prowadzonych podczas dedykowanych kolacji integracyjnych.

Zwiedzane zakłady produkcyjne z bran-ży automotive będą natomiast dosko-nałym materiałem do benchmarku dla każdego zakładu produkcyjnego. Pro-gram I Forum obejmuje m.in.:

Zagadnienia specjalistyczne:• czynniki wpływające na planowanie

wdrożenia lean – pierwsze narzędzie vs. plan rozwojowy,

• praktyczne aspekty wdrożeń TPM,• siła zarządzania wizualnego jako

wynik wdrożenia wniosków z proce-su mapowania strumienia wartości – VSM,

• jak skutecznie zredukować koszty – zarządzanie projektowe na przykła-dzie Toyoty,

• najczęstsze problemy podczas wdra-żania programu sugestii pracow- niczych i skuteczne metody ich roz-wiązywania.

Interaktywne dyskusje panelowe podczas konferencji i kolacji integracyjnych:• jak radzić sobie z trudnościami we

wdrażaniu różnych narzędzi lean w nie-japońskich fabrykach – na przykładzie 5S, SMED, TPM, KAN-BAN, VSM,

• skuteczne działania niskobudżetowe optymalizujące produkcję,

• benchmark studies na przykładzie zwiedzanych zakładów.

Case studies przedstawione przez praktyków lean, m.in. z firm:• Tyco Electronics Polska,• DONAKO,• Toyota Motor Europe,• Corning Cable Systems Polska,• Mondi Świecie.

Zwiedzanie zakładów produkcyjnych• Volkswagen w Dreźnie,• BMW w Lipsku.

Uwaga! Specjalnie dla czytelników PAR – na hasło „Pomiary-Automatyka-Robotyka” rabat 7 % na uczestnictwo.

Aneta WośConference Director

LEAN EXPERIENCE BUSINESS INSTITUTE tel. 505 991 272

e-mail: [email protected]

W dniach 22–24 kwietnia br. odbędzie się konferencja organizowana przez Lean

Experience Business Institute, poświęcona wdrażaniu metodyki lean i kaizen

w sektorze produkcyjnym. niewątpliwą atrakcją konferencji będzie zwiedzanie

fabryk Volkswagena i BMW w niemczech.

Pierwsze Forum LEan & KaIZEn ManaGEMEntJak skutecznie wdrażać filozofię lean w nie-japońskich fabrykach

REKLAMA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 6/2012 15

Sukces pierwszej edycji utwierdził orga-nizatora, firmę easyFairs, w przekonaniu o konieczności kontynuowania imprezy. Ubiegłoroczne targi, choć kameralne, przyciągnęły duże grono gości z bran-ży i zostały pozytywnie przyjęte zarówno przez wystawców, jak i odwiedzających.

Druga edycja targów odbędzie się 4 i 5 czerwca w Krakowie. Oferta tar-gowa skierowana jest do producentów i dostawców: kotłów, palenisk, turbin, systemów uzdatniania wody technolo-gicznej, obiegu powietrza i spalin, sys-temów klimatyzacji precyzyjnej, absorp-cyjnej i solarnej, aparatury, rurociągów i zbiorników, urządzeń pomiarowych,

monitorujących i sterujących, pomp, za-worów AKPiA. Do udziału w targach za-proszeni są również producenci biomasy oraz odnawialnych źródeł energii.

Nowe uwarunkowania prawne doty-czące zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych, obowiązujące od początku 2013 r., mogą stanowić pro-blem dla niektórych przedsiębiorstw. O wadach i zaletach różnych metod, aspektach ekonomicznych i prawnych, doświadczeniach po wprowadzeniu opo-wiedzą eksperci podczas II Seminarium Inżynierii Cieplnej i Wodnej zatytułowa-nego „Nowe Technologie a Eksploata-cja Urządzeń w Przemyśle Opartym na

Procesach Termicznych i Obiegu Wody”, które odbędzie się 4 czerwca w ramach targów Water & Heat.

W programie towarzyszącym tar-gom nie zabraknie również seminariów learnShops. W specjalnie zaaranżowanej przestrzeni odbędą się m.in. wykłady na temat nowych uwarunkowań prawnych dla sektora ciepłowniczego i energe-tycznego, a także rozwiązań i patentów stosowanych przez firmy uczestniczące w targach.

Więcej informacji o targach oraz program imprez towarzyszących znaj-dą Państwo na stronie organizatora: www.easyfairs.com/pl.

Łukasz SzajnaeasyFairs Poland Sp. z o.o.

tel. 12 651 95 28kom. 509 926 650fax 12 651 95 22


Wiedzę najlepiej czerpać u źródła, dlatego rok temu na polskim rynku

wystawienniczym pojawiło się nowe przedsięwzięcie: Targi Technik

Kotłowych, Procesów Cieplnych i Wody Przemysłowej – Water & Heat.

Targi WATER & HEAT 2013

REKLAMA

BIURO ORGANIZACYJNE:easyFairs Poland Sp. z o.o.Al. Pokoju 82, 31-586 Kraków

Tel. +48 12 651 95 20Fax: +48 12 651 95 22E-mail: [email protected]

PODCZAS TARGÓW ZAPREZENTOWANE ZOSTANĄ:• Urządzenia wytwórcze: kotły, paleniska, turbiny.

• Urządzenia i układy pomocnicze: systemy uzdatniania wody technologicznej, obiegu powietrza i spalin.

• Systemy klimatyzacji precyzyjnej, absorpcyjnej i solarnej.• Aparatura, rurociągi, zbiorniki.• Urządzenia pomiarowe, monitorujące i sterujące.• Oprogramowanie dla branży.

Do odwiedzenia targów zapraszamy przedstawicielizakładów przemysłowych, w których zachodząprocesy cieplne i obieg wody w przemyśle.

PROGRAM TOWARZYSZĄCY:• II KRAJOWE SEMINARIUM INŻYNIERII CIEPLNEJ I WODNEJ. Nowe Technologie a Eksploatacja Urządzeń w Przemyśle Opartym na Procesach Termicznych i Obiegu Wody

• BEZPŁATNE SEMINARIA learnShops™

4-5 czerwca 2013 r., Krakówwww.easyfairs.com/pl

Targi easyFairs®

WATER&HEATII EDYCJA TARGÓW TECHNIK KOTŁOWYCH,PROCESÓW CIEPLNYCH I WODY PRZEMYSŁOWEJ

18

Robotyka nauka i edukacja

Zgodnie z hasłem „nauczanie przez działanie” KUKA stawia na praktyczne wprowadzenie w zagadnienia związa-ne z robotyką już na wczesnym etapie i w środowisku nieprodukcyjnym.

Celem podejmowanych działań jest ciągłe budowanie i wzrost know-how w zakresie robotów, przełamywanie strachu przed nowymi, nieznanymi technologiami poprzez m.in. zaznajo-mienie studentów i uczniów z obsługą robotów.

Mając świadomość, że w wielu pla-cówkach oświatowych robotyka to za-gadnienia jedynie teoretyczne, KUKA chce wspierać nauczycieli i wykładow-ców, dostarczając materiały dydaktycz-ne opracowane na podstawie własnych doświadczeń zdobytych podczas szko-leń prowadzonych w ramach programu KUKA College.

Zawartość zestawu edukacyjnego KUKA przeznaczonego do praktycznej nauki w szkołach, na politechnikach i uniwer-sytetach to:• robot KR 6 R900 sixx Agilus,• kontroler robota KR C4 compact oraz

dotykowy smartPAD,• oprogramowanie do symulacji KUKA.

SIM Pro – licencja serwerowa na 10 stanowisk,

• oprogramowanie KUKA.OfficeLite – licencja serwerowa na 10 stanowisk,

• zestaw materiałów szkoleniowych „Edu”,

• zestaw szkoleń dedykowanych dla nauczycieli i wykładowców.

Cechy zestawu edukacyjnego KUKA składającego się z robota i kontrolera:• mały, kompaktowy, lekki (52 kg)

robot programowany w taki sam

sposób jak wszystkie roboty prze-mysłowe KUKA (od 6 do 1300 kg udźwigu),

• praktyczne nauczanie profesjonal-nego i bezpiecznego korzystania z robota oraz szkolenie z zakresu programowania,

• elastyczny zestaw, umożliwiają-cy realizację indywidualnych usta-wień; peryferia (cela, narzędzia itp.) mogą być dostosowywane przez użytkownika,

• na dalszym etapie rozbudowy moż-liwe jest wprowadzanie zindywidu-alizowanych ustawień do testów la-boratoryjnych,

• innowacyjny kontroler KR C4 com-pact zasilany napięciem 230 V, o bardzo małym zapotrzebowaniu na energię,

kuka Roboter, numer jeden na europejskim rynku robotów przemysłowych,

przygotował specjalną ofertę dla sektora edukacyjnego – idea jest taka,

by politechniki, uniwersytety czy szkoły miały dostęp do najnowszych

technologii z dziedziny robotyki.

Promocja

kuka prezentuje zestaw edukacyjnyCel: wzbudzić entuzjazm dla robotyki

KR Agilus, dedykowany kontroler KR C4 compact oraz dotykowy SmartPAD

Zajęcia w KUKA College

Robot KR 6 R900 sixx (KR Agilus)Podstawowe dane

Fot.

Kuk

a R

obot

er

19

KUKA Roboter CEE GmbH, Sp. z o.o. Oddział w PolsceUl. Porcelanowa 10, 40-246 KatowiceT +48 327 30 32 14, [email protected], www.kuka-robotics.pl

Dowiedz się więcej o nowej serii

KR AGILUS na stronie

www.kuka-robotics.com

Mały robot KR AGILUS fi rmy KUKA – nowy mistrz prędkości. Seria KR AGILUS, prezentowana

przez fi rmę KUKA, to kompleksowa rodzina robotów z zakresu małej robotyki. Nowa seria małych

robotów wyróżnia się jedyną w swoim rodzaju sprawnością w swoim zakresie obciążeń. Wszystkie

bez wyjątku modele serii KR AGILUS są eksploatowane ze sprawdzonym układem sterowania

KR C4, uniwersalną technologią sterowania, opracowaną dla wszystkich modeli robotów fi rmy KUKA.

KR AGILUS: sprawność i niezawodność made by KUKA - przypadek dotychczas bez precedensu.

Nowy. Szybki. Precyzyjny. KR AGILUS. w

ww

.zer

osev

en.d

e

02_KUKA_ANZEIGE_KR_AGILUS_PL_267x200_120711.indd 2 12.07.12 13:29

OFICJALNA PREMIERA W POLSCE

ZAPRASZAMY NA TARGI

AUTOMATICON 2013

WARSZAWA, 19-22 MARCA 2013

STOISKO J-1, HALA 3

20

Robotyka nauka i edukacja

• niskie koszty serwisowe – silnikii przekładnie niewymagające wy-mianysmaru(jednosmarowanienacałyokreseksploatacji).

Oprogramowanie symulacyjneKUKA.SIMProiKUKA.OfficeLite–licen-cjaserwerowana10stanowisk:• oprogramowanie do symulacji 3Ddla inżynierii, projektowania i kon-trolikompletnychstanowiskzroboty-zowanychbezpośrednionaPC,

• programowanie stanowisk zrobo-tyzowanych off-line – odpowiednieszczególniedlaprzyszłychwykwali-fikowanychpracowników,którzyzaj-mą się inżynierią, projektowaniemiplanowaniem,

• kombinacja narzędzia inżynierskie-go iprawdziwego robotaumożliwiaedukację bliską rzeczywistości: po-cząwszyod fazyprojektowaniazro-botyzowanych stanowisk, poprzezichwykonywanieiwprowadzanienaprodukcję.KUKA.SIM Pro – to idealne narzę-

dziedoopracowywaniaprojektusyste-mu.Różneukłady,koncepcjeizadaniarobotówmożnaszybkoiwprostyspo-sób zasymulować i porównać, korzy-stając z bogatej biblioteki rozwiązań,uwzględniającej oprócz robotów tak-że chwytaki, przenośniki, ogrodzeniaochronneiwieleinnychelementów.Wi-dok 3D umożliwia proste rozpoznaniekolizji, przeprowadzanie testów osią-galności oraz przejrzystą wizualizacjęruchurobotów.Pozwalaonrównieżnaprzedstawianie w czasie rzeczywistymprzebieguruchuorazocenianiegopodkątemczasutaktu.KUKA.OfficeLite – ma te same ce-

chy co oprogramowanie systemoweKUKA, pracujące w układzie sterowa-niarobota.Zajegopomocąmożnatwo-rzyćioptymalizowaćoff-linenakompu-terzeprogramydlarobotówKUKAijuż

gotoweprzenosićzsystemuprogramo-waniaKUKA.OfficeLitedorobota.Dzię-ki temu nowe programy robotów odrazusąprogramamiprodukcyjnymi.

Materiały szkoleniowe KUKA• Znormalizowane materiały dla na-uczycieli opracowane na podstawienajwyższejjakościmateriałówszko-leniowychKUKACollege.

• Nauczycieleniemuszątworzyćwła-snych materiałów, mogą korzystaćzesprawdzonychpomocyKUKA.

• Cyfrowaprezentacjadlanauczycieliicyfrowekopiedlastudentów.

KUKA College prowadzi szkolenia dla nauczycieliTylko dobrze przygotowani i wykształ-ceni instruktorzy mogą przekazywaćwiedzęskutecznie.Takwięcnauczycie-le i instruktorzy uczestnicząw szkole-niachprowadzonychwcollege’uKUKA– w polskim oddziale KUKA RoboterwKatowicach.Politechnika Warszawska, Politech-

nika Poznańska, Daimler AG i ponad

stu innych zadowolonych użytkowni-kówrobotaKRAgilustowynikosiągnię-tywniecałepółrokuodpremiery.Każ-dymożedołączyćdogronanajlepszych.Firma KUKA jest otwarta na propozy-cje–nażyczenie,równieżwpreferencyj-nych cenach, dostarcza oprogramowa-nie rozszerzające funkcje podstawowe,jak KUKA.UserTech,KUKA.GripperTech,KUKA.CNC,KUKA.PLCmxA,KUKA.HMI,KUKAeXtendedMotion,VisionTechitd.ZestawedukacyjnyKUKAtokorzyści

dlastudentówiwykładowców!Jesteś zainteresowany? Skontaktuj

sięznami.

Janusz JakiełaKUKARoboterSp.zo.o.

OddziałwPolsceul.Porcelanowa1040-246Katowice

tel.327303214w.104,725014455e-mail:[email protected]

www.kukarobotics.pl

Fot.KukaRoboter


Firma SCHUNK oferuje paletę rozwią-zań ułatwiających i przyspieszających wymianę przedmiotów podczas obróbki. Ich stosowanie skraca czas i zmniejsza koszty przezbrojenia maszyn również w przypadku produkcji małoseryjnej.

Chwytaki z trzpieniem narzędziowym lub przyłączem wrzecionowym firmy SCHUNK służą do automatycznej wy-miany elementów obrabianych w prze-strzeni roboczej obrabiarki. Skutecznie zastępują one skomplikowane i drogie rozwiązania automatyzacji.

Połączenie chwytaka z adapterem firmy SCHUNK tworzy rozwiązanie

uniwersalne. Adaptery GSW-B lub ada-ptery z jednostką kompensacyjną GSW-B-AGE pasują do większości typów chwytaków firmy SCHUNK (np. dwu-palcowych chwytaków równoległych PGN-plus lub trójpalcowych chwytaków centrycznych PZN-plus) i mogą być mo-cowane w dowolnej oprawce narzę-dziowej. Dzięki temu możliwa jest pro-sta automatyzacja obrabiarki.

Zarówno chwytaki z trzpieniem na-rzędziowym, jak i z przyłączem wrzecio-nowym są umieszczane w magazynie z wszystkimi innymi narzędziami do ob-

róbki. Cykl automatyczny jest za-programowany z poziomu ste-rowania obrabiarki. Chwytak jest pobierany przez wrzeciono

maszyny. Potem oś centrum obróbkowego przemiesz-

cza wrzeciono do strefy umieszczone-go na stole maga-zynu elementów do

obróbki, chwyta je-den i przenosi go do przyrządu mocujące-go. Następnie chwy-tak jest umieszczany

ponownie w magazy-nie narzędzi. Po zakoń-czeniu obróbki jest on używany do transportu

przedmiotu obro-bionego do ma-gazynu gotowych elementów, także

umieszczonego na stole, i cykl zaczyna się od początku.

Medium napędowym chwytaka może być podawane przez oś wrzeciona ma-szyny sprężone powietrze lub chłodziwo (do 60 bar). Dostępne są dwa rodzaje chwytaków firmy SCHUNK z trzpieniem narzędziowym lub przyłączem wrzecio-nowym: dwupalcowe chwytaki równole-głe PGN-plus oraz trójpalcowe chwytaki centryczne PZN-plus, wyposażone stan-dardowo w przyłącza HSK, Capto, ISO lub KM. Na indywidualne zamówienie możliwe jest również wykonanie chwy-taka z innym rodzajem przyłącza.

SCHUNK Intec Sp. z o.o.ul. Puławska 40 A, 05-500 Piaseczno

tel. 22 726 25 06www.schunk.com

W obróbce skrawaniem nasila się trend do zwiększania efektywności

poprzez automatyzację i skrócenie procesów przezbrojenia

maszyn. W transporcie i wymianie przedmiotów obrabianych

w dużych seriach coraz częściej stosowane są portale, roboty i inne

skomplikowane manipulatory. Jednak przy niewielkich seriach

produkcyjnych używanie tych systemów jest zbyt drogie.

Promocja

Fot.

Sch

unk

Inte

c

Prosta i szybka automatyzacjaChwytaki z trzpieniem narzędziowym lub przyłączem wrzecionowym firmy SCHUNK

Chwytak z trzpieniem narzędziowym SCHUNK – do mocowania w każdej oprawce narzędziowej

Adapter z trzpieniem narzędziowym GSW-B do chwytaków firmy SCHUNK

Chwytak SCHUNK z przyłączem wrzecionowym

chWytaki RobotykA

22

Praktycznie w każdej branży przemy-słowej – w przemyśle motoryzacyjnym, spożywczym czy drzewnym – na każ-dym kroku można spotkać przyssawki i różne pompy – od eżektorów (dyszka Venturiego) do klasycznych pomp próż-niowych. Technika podciśnieniowa jest często jedyną technologią, która bez ryzyka odkształcenia mechanicznego przedmiotu, jest w stanie go uchwycić.Podobnie jak układy chwytaków pod-ciśnieniowych z trawersami (pająków), znane są też rozwiązania z zastosowa-niem chwytaków powierzchniowych z matą piankową. Po pierwszym okre-sie zachwytu tą technologią, która mia-ła być remedium na chwytanie wszel-kich chaotycznie poustawianych przed-miotów, w czasie eksploatacji pojawiły się problemy:1. szybkie zużycie maty piankowej

z EPDM,

2. zaklejanie się przepływowych za-worów odcinających wymagające kompletnego demontażu chwytaka, czyszczenia gniazd i kulek, klejenia itp.

3. w przypadku zastosowania rozwią-zania z dławikami przepływu – za-pychanie się małych (0,6–0,8 mm) otworów,

4. problem odklejenia zużytych mat przy ich wymianie,

5. konieczność wymiany całych mat w przypadku miejscowego uszko-dzenia.Firma manulift znalazła rozwiązanie

wielu takich problemów. Ad 1. Zastosowanie maty piankowej z EPDM jest o tyle interesujące, że jest ona bardzo sprężysta i dzięki temu, pra-wie idealnie „doszczelnia” się do nie-równości profilu powierzchni przed-miotu. W związku z jej pęcherzykową

Operacje chwytania przedmiotów

za pomocą układów

podciśnieniowych stały się

praktycznie, z punktu widzenia

zastosowanej technologii,

standardem w rozwiązaniach

konstrukcyjnych chwytaków

i nie wywołują już u konstruktorów

i użytkowników obaw co do ich

sprawności i pewności działania.

Promocja

Fot.

man

ulift

Nowoczesne chwytaki podciśnieniowe

Robotyka chwytaki

Pomiary automatyka Robotyka nr 3/2013 23

strukturą ma ona jednak tendencję do kruszenia się. Pokrycie warstwy EPDM cienką warstwą, np. Neoprenu wydłuża znacznie żywotność maty. W przemy-śle spożywczym zostaje nałożona cien-ka warstwa silikonowa (fot. 1).

Ad 2. Kanapkowa konstrukcja chwyta-ka z niezależnymi zaworami zwrotnymi umożliwia bardzo szybką wymianę po-szczególnych, nieprawidłowo funkcjo-nujących zaworów (fot. 2).

Ad 3. Zastosowanie cienkiego filtra siat-kowego wklejonego w matę umożliwia zatrzymanie na nim pyłu. W celu wy-dłużenia bezawaryjnej pracy chwytaka należałby z układu sterowania raz na jakiś czas wysłać pneumatyczny sygnał przedmuchujący.

Ad 4. Problem polega na odpowiednim dobraniu taśmy klejącej, która z jednej strony powinna dawać wystarczająco dużą pewność trzymania maty przykle-jonej do płyty metalowej, z drugiej stro-ny powinna dać się łatwo odkleić. Czę-sto te dwa warunki wzajemnie się wy-kluczają. Zastosowanie odpowiednich rozpuszczalników ułatwia proces odkle-jania maty.

Ad 5. Ten problem nie ma dobrego roz-wiązania. W wielu przypadkach za-miast zastosowania maty piankowej, stosowane są chwytaki z mieszkową matrycą przyssawkową (fot. 4). Takie rozwiązanie ma następujące zalety:• dopasowywanie się powierzchni

przyssawki do kąta ugięcia uchwy-conej powierzchni,

• znaczny skok wargi przyssawki, co w porównaniu z doszczelniają-cym ugięciem maty piankowej ok. 10 mm, daje większą pewność trzy-mania opakowań z folii lub miękkich kartonów,

• w przypadku uszkodzenia przyssaw-ki wystarczy ja wymienić na nową, bez konieczności wymiany całej ma-trycy.

Firma manulift proponuje proste rozwiązanie matrycy z przyssawkami z przepływowymi zaworami odcinający-mi (fot. 2), dolna płyta zostaje wówczas zastąpiona aluminiową płytą z wkręco-nymi w nią przyssawkami.

Chwytaki powierzchniowe, w oby-dwóch wykonaniach, z matą pianko-wą i matrycą przyssawkową, weszły do codziennego użytku w wielu branżach przemysłowych.

Wojciech Kożuchowskimanulift Sp. z o.o.

www.manulift.com.pl

Fot.

man

ulift

Fot. 1. Mata z warstwą silikonową

Fot. 4. Chwytaki powierzchniowe z matą piankową do przenoszenia puszek z piwem

Fot. 3. Chwytak powierzchniowy z matrycą przyssawkową do przenoszenia kartonów

Fot. 2. Konstrukcje chwytaka VUSS z widocznymi zaworami zwrotnymi

Fot. 5. Transport drewnianych listew

24

Robotyka Roboty pRzemysłowe

Cele spawalnicze ATHOMO to standar-dowe rozwiązanie, sprawdzone i skon-figurowane przez ich producenta – COMAU ROBOTICS, gotowe do spawa-nia natychmiast po instalacji w siedzi-bie klienta i montażu przyrządów spa-walniczych. Cele składają się z:• jednego lub dwóch robotów spawal-

niczych (do wyboru jest kilka typów robotów o różnym zasięgu; dwa ro-boty mogą spawać współbieżnie, tak aby minimalizować możliwość po-wstania odkształceń spawalniczych i jednocześnie zwiększyć wydajność spawania),

• pozycjonera spawalniczego o konfi-gurowalnej długości (od 2000 mm aż do 5000 mm), o pionowej lub po-ziomej osi obrotu,

• najnowocześniejszego kontrolera ro-botów COMAU C5G, umożliwiające-go sterowanie w ruchu skoordyno-wanym dwóch robotów i wszystkich osi pozycjonera,

• markowego źródła spawalniczego firm ESAB, FRONIUS lub KEMPPI,

• układów śledzenia spoin SeamTrack i SeamFind, umożliwiających korek-cję niedokładności detalu w czasie spawania,

• oprogramowania spawalniczego za-rządzającego całą celą i procesem spawania,

• układów bezpieczeństwa i ogrodzeń,

• wspólnej solidnej platformy, na któ-rej zamontowane są wszystkie urzą-dzenia.

Szeroki wybór robotów – cele ATHOMO są konfigurowalneCele ATHOMO mogą zostać wyposażone w roboty COMAU następujących typów:• Smart5 ARC4 – najnowocześniejszy

robot spawalniczy typu „hollow wrist” (w którym przewody spawalnicze po-prowadzone są wewnątrz ramienia), o zasięgu 1950 mm i udźwigu 6 kg,

• Smart5 NS – robot 6-osiowy, tradycyj-ny, o zasięgu 1,85 m i udźwigu 12 kg,

• Smart5 NM – unikalny robot COMAU o zasięgu wynoszącym aż 3,1 m (!) i udźwigu 16 kg – jedyny tego typu robot na rynku.

ComAU RobotICs od 1978 roku nieprzerwanie rozwija produkty robotyki,

w szczególności dla aplikacji zgrzewania punktowego i spawania łukowego

metodami mIG/mAG oraz tIG. ma to związek z długimi tradycjami ComAU

w przemyśle samochodowym, jedną z najbardziej wymagających gałęzi

przemysłu pod względem technologii, wydajności i jakości procesu.

w oparciu o te doświadczenia ComAU RobotICs rozpoczął produkcję

zunifikowanych cel spawalniczych AtHomo.

kompaktowe, zrobotyzowane, gotowe do pracyCele spawalnicze ATHOMO firmy COMAU

promocja

Fot.

Com

au P

olan

d

Pozycjoner PTDO o poziomej osi obrotu Pozycjoner PDTV o pionowej osi obrotu

Zrobotyzowane cele spawalnicze ATHOMO – oferta COMAU dla wymagających zastosowań


Konfigurowalny typ i długość pozycjonera – cele ATHOMO są uniwersalneCele ATHOMO mogą być wyposażone w pozycjonery COMAU typu PTDO oraz PDTV.

Pozycjonery typu PTDO to 3-osiowe obrotniki spawalnicze, z poziomą osią obrotu i dwoma osiami sterowany-mi jako 7. i 8. oś robota. Pozycjonery PTDO są dostępne dla długości deta-li od 2500 mm do nawet 5000 mm (wówczas wymagany jest robot o za-sięgu 3,1 m lub dwa roboty o zasięgu 1,85–1,95 m). Obciążalność pozycjo-nerów PTDO to aż 1000 kg na stronę.

Pozycjonery PDTV to pozycjonery dla krótszych detali, dostępne dla dłu-gości 2000 mm. Pozycjonery PTDV mają trzy osie, pionową oś obrotu i dwa stoły sterowane jako 7. i 8. oś robota. Obciążalność pozycjonerów PTDV to aż 750 kg na stronę.

Układy śledzenia w standardzie – cele ATHOMO są gotowe na trudne wyzwaniaW celach spawalniczych ATHOMO stan-dardowo wbudowane są układy śledze-nia spoin typu SeamTrack i SeamFind.

Układ SeamTrack zapewnia wyszuki-wanie spoiny poprzez dotknięcie deta-lu drutem spawalniczym (przed spa-waniem). Układ SeamFind zapewnia korekcję trajektorii spawania w trak-cie spawania („on fly”), na podstawie

Fot.

Com

au P

olan

d

Właściwy wybór zrobotyzowanej celi spawalniczej

Inwestycja w zrobotyzowane cele spawalnicze oznacza związanie się z dostawcą robotów i technologii na wiele lat. Zro-botyzowana cela spawalnicza to urządzenie, które powinno być zaprojektowane tak, aby służyć pewnie przez wiele lat (często ponad 20), bezawaryjnie, z pełną gwarancją dostępności części zamiennych. Dodatkowo, w spawaniu zrobotyzo-wanym istotnym jest możliwość przeniesienia celi w inne miejsce w zakładzie, bez konieczności powtórnego programo-wania robota czy ustawiania parametrów.

Na co zwrócić uwagę Co wybrać

Standardowe komponenty Jeden producent robota i pozycjonera – sterowanie z jednego kontrolera.

Układ śledzenia spoin i wykrywania pozycji elementu w standardowych celach spawalniczych układy te powinny być standardem.

Integracja ze źródłami spawalniczymi parametry spawania ustawiane są:a) z panelu programowania robota (wada – często nie działają niektóre opcje źródła

spawalniczego, dostępne normalnie z panelu źródła),b) na panelu spawarki. Numer odpowiedniego programu wybierany jest z układu

sterowania robota. Jest dostęp do wszystkich parametrów, jednak wadą jest konieczność używania dwóch paneli do programowania procesu spawania.

Źródło spawalnicze uznanego producenta wiele firm, np. esAb, FRoNIUs, KemppI dostarcza doskonałe źródła spawalnicze do robotów oraz zapewnia serwis i relatywnie tanie części zamienne. Należy unikać źródeł wbudowanych w kontroler robota.

Układ czyszczenia palnika i korekcji punktu tCP Cela spawalnicza musi być wyposażona w układ czyszczenia palnika w cyklu automatycznym oraz układ do sprawdzania i korekcji punktu tCp palnika (czyli punktu definiowanego na końcu palnika zamontowanego na robocie, który jest dla sterownika robota punktem referencyjnym, według którego wygenerowane są programy).

kompaktowa budowa – mobilność zrobotyzowana cela spawalnicza to gotowe urządzenie, które można przenieść w inne miejsce w hali produkcyjnej. Cela spawalnicza powinna być tak zaprojektowana, aby wyeliminować konieczność przeprogramowania robota po jego przeniesieniu.

Robot spawalniczy – niekoniecznie „hollow wrist”

zaletą konstrukcji „hollow wrist” (z nadgarstkiem przelotowym) jest wyeliminowanie ryzyka zaczepienia okablowaniem robota o przyrząd spawalniczy. są jednak aplikacje, w których wygodniejszym i lepszym rozwiązaniem jest tradycyjny robot z palnikiem zamontowanych do nadgarstka. taki robot sprawuje się lepiej w przypadku spawania w pozycjach wymuszonych na krańcach obszaru (zasięgu robota). Dobrym przykładem jest spawanie dennic do cylindrycznego zbiornika, którego długość wynosi ok. 2500 mm – w takim przypadku reorientacja robota jest znacznie łatwiejsza dla tradycyjnego robota z palnikiem o kącie ugięcia szyjki 45°.

Jednostka sterująca C5G

Bezprzewodowy Teach Pedant z oprogramowaniem Smart Arc

26

ciągłego pomiaru długości łuku (prądu spawania).

COMAU ROBOTICS wychodzi z za-łożenia, że cele spawalnicze zawsze powinny być wyposażone w układy śle-dzenia, nawet jeśli dla detalu urucha-mianego jako pierwsza produkcja nie są one wymagane. Przy zakupie celi spawalniczej klient bowiem zwykle nie jest w stanie przewidzieć, czy kolejna produkcja nie będzie wymagała korekcji trajektorii robota z uwagi na niedokład-ności detali.

Markowe źródła spawalnicze – cele ATHOMO to technologia w najlepszym wydaniuW celach spawalniczych ATHOMO in-stalowane są markowe źródła spawal-nicze najlepszych producentów – ESAB, KEMPPI oraz FRONIUS. Dzięki temu klient może skorzystać z dostępnego wsparcia technologicznego ekspertów

ds. spawania z firm dostarczających źródło i jednocześnie posiada wygodny dostęp do części zamiennych i materia-łów eksploatacyjnych.

Oprogramowanie – cele ATHOMO są w pełni zintegrowaneW celach spawalniczych ATHOMO in-stalowany jest najnowocześniejszy kon-troler robotów COMAU – C5G. Oprogra-mowanie kontrolera zarządza w pełni ruchami robota (lub dwóch robotów), pozycjonera, a także zarządza wszystki-mi parametrami źródła spawalniczego.

Klient może wybrać, czy wraz ze źródłem ma zostać dostarczony panel programowania źródła i kontroler ma wybierać poszczególne programy spa-wania programowane z tego panelu, czy też kontroler robota ma w pełni za-rządzać parametrami źródła (wówczas funkcję panelu programowania spa-warki przejmuje panel programowania

robota). Jest to szczególnie wygodne w przypadku, gdy klient dysponuje już wiedzą z zakresu programowania okre-ślonego typu źródeł.

Solidna podstawa, ogrodzenie i ukła-dy bezpieczeństwa – cele ATHOMO są możliwe do przeniesienia bez ponowne-go programowania robota!

Cele spawalnicze ATHOMO są do-starczane jako gotowe jednostki, zmon-towane na wspólnej podstawie. Jest ona mocowana do podłoża za pomo-cą kilku niewielkich kotew, których je-dyną funkcją jest zapobiegać przesuwa-niu się całości.

W przypadku konieczności przenie-sienia celi w inne miejsce transportowa-na jest ona w całości, co sprawia, że nie ma konieczności powtórnego programo-wania robota, jak to ma miejsce w kla-sycznych rozwiązaniach, w których co-kół robota jest kotwiony do posadzki.

Sprawdzone rozwiązania które wyprodukowały miliony detaliCele spawalnicze ATHOMO zostały za-projektowane dla osiągnięcia maksy-malnie krótkiego czasu wdrożenia, nie-zawodności, czasu pracy wynoszącego około 20 lat, a także czasu MTBF sza-cowanego na około 70 000 godzin.

Cele ATHOMO wyprodukowały milio-ny detali, a w trakcie ich projektowania przeprowadzono tysiące godzin testów.

Cele spawalnicze ATHOMO to rozwiązanie, któremu można zaufaćComau to jeden z kluczowych produ-centów robotów przemysłowych, sys-temów robotyki i integrator systemów wytwarzania. Bazując na ponad 35 la-tach doświadczenia w produkcji robo-tów, firma wypracowała rozpoznawal-ną w przemyśle jakość i standard pra-cy, znane również i w Polsce.

Obecnie na terenie Polski pracu-je ponad 1700 robotów COMAU róż-nej generacji (w tym również i najnow-sza piąta – C5G). Wśród aplikacji za-instalowanych na terenie fabryk Fiata w Polsce znajdują się roboty zgrzewa-jące, spawające, przenoszące i manipu-lujące, dozujące, obsługujące linie pras hydraulicznych.

COMAU POLAND Sp. z o.o.ul. Turyńska 100, 43-100 Tychy, Polska

tel. 32 325 3966, fax 32 217 94 40e-mail: [email protected]

www.comau.com

promocja

Fot.

Com

au P

olan

d


Wspólna podstawa celi spawalniczej ATHOMO – rozwiązanie Plug&Weld

Ogrodzenie i układy bezpieczeństwa celi ATHOMO


SCARA-R1 to atrakcyjne rozwiąza-nie dla wszystkich, którzy poszuku-ją manipulatorów przemysłowych o wysokiej funkcjonalności i w przy-stępnych cenach. Czteroosiowy robot przemysłowy o maksymalnym udźwi-gu 5 kg charakteryzuje się bardzo du-żym zakresem roboczym sięgającym do 1000 mm. Prosta i kompaktowa konstrukcja gwarantuje jego nieza-wodność i ułatwia dostosowanie do konkretnej aplikacji. Zastosowane sil-niki krokowe, wyposażone w enkode-ry absolutne, zapewniają powtarzal-ność pozycjonowania. Końcówka efek-tora na ramieniu o długości 1 m osiąga powtarzalność rzędu ±1 mm. W przy-padku wielu rozwiązań jest to dokład-ność zupełnie wystarczająca. Do koń-cówki robota doprowadzono zarów-no powietrze, jak i złącza elektrycz-ne umożliwiające sterowanie chwyta-kami pneumatycznymi oraz kontrolo-wanie sygnałem dyskretnym. Ponadto wszystkie złącza urządzenia znajdują się na jego tylnej obudowie, co znacz-nie ułatwia podpięcie takich zewnętrz-nych mediów, jak zasilanie, powietrze oraz sygnały sterujące. W przyszło-ści planowane jest opracowanie wersji

o różnych zakresach roboczych, w któ-rej całe sterowanie zostanie umiesz-czone w zewnętrznej szafie. W obec-nym modelu sterowanie zostało zin-tegrowane w obudowie urządzenia. Dzięki temu SCARA-R1 stał się bar-dziej kompaktowy i ergonomiczny.

Głównym przeznaczeniem tego ro-bota jest montaż oraz powtarzalne przenoszenie elementów i ich sorto-wanie. Innym ciekawym zastosowa-niem jest zdejmowanie produktów wadliwych z linii produkcyjnej lub po-dawanie do dalszej obróbki. Zasto-sowanie autorskiej konstrukcji opar-tej na komponentach firmy WObit wraz z dedykowanym układem ste-rowania znacznie obniża koszt robo-ta w porównaniu do innych manipu-latorów tej klasy. SCARA-R1 jest do-brym rozwiązaniem dla firm dążących do unowocześnienia procesów pro-dukcyjnych i montażowych, dla któ-rych dotychczasowa oferta była ce-nowo niedostępna. Robota firmy WObit, dzięki prostej budowie oraz in-tuicyjnemu oprogramowaniu w języ-ku polskim, łatwo dostosowywuje się do konkretnych aplikacji, konstruk-torzy-programiści mogą modyfiko-wać oprogramowanie, a także progra-mować urządzenie zgodnie z życze-niem klienta. Szczegółowe informa-cje można uzyskać pod numerem te-lefonu 61 222 74 22 oraz na stronie www.wobit.com.pl.

PPH WObIt E. K. J. Ober s.c.Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy

tel. 61 222 74 22, fax 61 222 74 [email protected], www.wobit.com.pl

Robot scara-r1

roboty scara weszły do sprzedaży na rynkach światowych już w 1979 r.

i od tego czasu zyskały ogromną popularność. jednak ta technologia

nadal nie jest stosowana powszechnie, gdyż mniejszych firm często nie

stać na wdrożenie tak kosztownego rozwiązania. W związku z rosnącą

potrzebą automatyzacji małych i średnich przedsiębiorstw firma Wobit

wprowadziła do oferty robota scara-r1 dedykowanego dla tego sektora.

promocja

Fot.

PP

H W

Obi

t E.

K. J.

Obe

r

REK

LAM

A

roboty przemysłoWe Robotyka

28

Robotyka elementy i wyposażenie

Złącza firmy Multi-Contact są wykorzy-stywane w robotach i automatach takich firm jak: Stäubli, Bosch, Aro, KUKA, Oba-ra oraz innych głównych producentów sa-mochodów.

Wysokie wymagania stawiane tym złączom mogą być spełnione dzięki spe-cjalnym, przewodzącym prąd elementom sprężystym o nazwie Multilam (patent fir-my Multi-Contact), umieszczonym w sty-kach typu gniazda.

Lamelki zapewniają minimalną rezy-stancję kontaktu (0,3 mΩ) w długim cza-sie działania. Minimalna rezystancja kon-taktu to minimalne grzanie, dłuższa trwa-łość (ok. 1 000 000 cykli połączenio-wych), mniejsze straty, oszczędność cza-su serwisu itp.

Złącza firmy Multi-Contact do zasto-sowania w robotyce i automatyce można podzielić na dwie grupy:• wielostykowe złącza do systemów ste-

rowania robotów i automatów,• złącza do obwodów pierwotnych

transformatorów zgrzewających.Wielostykowe złącza (liczba styków

od 2+PE do 70+PE) są przeznaczone do stosowania w systemach sterowania, systemach manewrowych robotów, sys-temach wymiany narzędzi. Taki rodzaj aplikacji wymaga od złączy dużej szybko-ści łączenia i rozłączania oraz dużej licz-by cykli połączeniowych bez utraty jako-ści kontaktu elektrycznego (gwarantowa-ne przez MC to ok. 1 mln).

Multi-Contact oferuje 35 typów kon-taktów (sygnałowe, zasilające, silno-prądowe, sprężyste, transmisji danych w systemie BUS), 15 typów izolatorów (w tym hybrydowe) i obudowy w 4 roz-miarach. Obudowy są wykonane z bar-dzo wytrzymałego mechanicznie plastiku lub metalu, mogą być również ekranowa-ne. Zastosowanie plastikowych obudów eliminuje potrzebę uziemienia. Komplet-ne złącze (kontakty elektryczne w izola-torze) gwarantuje stopień ochrony IP65 wzdłuż kontaktów. Temperatura pra-cy złączy zależy od materiału, z którego jest wykonany izolator, np. dla silikonu temperatura wynosi –40 °C…+180 °C. Złącze umieszczone w obudowie może pracować w temperaturze +10 °C…40 °C.

Do automatycznego sytemu zmiany narzędzi robota stworzono specjalną serię złączy MC FL3, która charakteryzuje się uniwersalną obudową o małych wymia-rach z wymiennymi wkładami (izolator z kontaktami), umożliwiając szybką wy-mianę wkładów i duży zakres aplikacji.

Złącza do obwodów pierwotnych transformatorów zgrzewających służą do dostarczania zasilania do zgrzewarki. Złą-cza firmy Multi-Contact umożliwiają po-prowadzenie zasilania wzdłuż ramienia zgrzewarki dzieląc przewody zasilające na odpowiedniej długości odcinki

Dostępne są następujące kombina-cje kontaktów elektrycznych: 2+PE; 3+PE i 3+N+PE. Napięcie pracy wy-nosi 690 V AC, a maksymalny prąd 180 A. W złączach są umieszczone kontakty o średnicy 6 lub 8 mm. Do 6-milimetrowych pinów można pod-łączyć metodą zaciskania przewody o przekrojach 6, 10, 16 oraz 25 mm². Do 8-milimetrowych pinów można pod-łączyć przewody o przekrojach 16, 25,

szwajcarska firma multi-Contact, która w zeszłym roku obchodziła

50-lecie istnienia, zajmuje znaczącą pozycję wśród producentów złączy

wykorzystywanych w automatach i robotach wielu firm.

Fot.

Sem

icon

Złącza firmy multi-Contact w automatyce i robotyce

Lamelki sprężyste Multilam w gniazdach

Złącze FL3

promocja

Wielostykowe złącza do systemów sterowania robotami

Zobacz więcej

pobierz bezpłatną aplikację paR+ app Store | Google Play


35 oraz 50 mm² metodą zaciskania lub skręcenia.

Firma Multi-Contact zwraca szczególną uwagę na jakość zaciskania, która wpływa na całkowitą rezy-stancję kontaktu.

W katalogach poświę-conych złączom wszyst-kich typów są również przedstawione narzędzia. Instrukcje montażowe, których numery podano w katalogach, można po-brać ze strony interneto-wej firmy www.multi-con-tact.com.

Nowością wśród złączy zasilających zgrzewarki jest system złączy RobiFix. Specjalna konstrukcja złą-cza RobiFix (2+PE, max. 750 V AC, 180 A) umoż-liwia rozłączanie i wymia-nę ich podzespołów ręcz-

nie bez skomplikowanych narzędzi, co znacznie skraca czas przestojów robotów związanych z serwisem. Złącza tego typu są mniejsze i lżejsze. Dla zwiększenia bezpieczeństwa pin PE za-wsze wchodzi do gniazda jako pierwszy a wychodzi jako ostatni. Przenoszenie dużych prądów odbywa się z ochroną polaryzacji. Złącze ma stopień ochrony IP67. Obudowa jest odporna na od-pryski. Złącza RobiFix mogą być dobrym rozwiązaniem okablo-wania (ang. dresspack) dla zasilania elementów napędowych w robotach przemysłowych nawet w przypadku użycia przewo-dów o różnych przekrojach.

Fot.

Sem

icon

REKLAMA

Złącza do obwodów pierwotnych transformatorów zgrzewających

W Polsce z każdym rokiem wzrasta liczba aplikacji w róż-nych dziedzinach, w których z powodzeniem zastosowano złą-cza z bardzo szerokiej oferty firmy Mult-Contact. Dalsze infor-macje są dostępne w firmie Semicon z Warszawy – wyłącznego przedstawiciela w Polsce.

Alicja MiłoszSEMICON Sp. z o.o.

www.semicon.com.pl

Złącza serii RobiFix

Złącza serii FL3 w zmieniarce narzędzi robota (MPS)

30


oprócz precyzji, osiąganej

przy dużych zasięgach roboczych,

największym wyzwaniem

stawianym robotom paletyzującym

– niezależnie od tego, czy pracują

one w przemyśle spożywczym,

czy w każdym innym procesie

logistycznym – jest szybkość.

wymagania te nie stanowią

problemu dla robotów

paletyzujących KUKA

z serii KR Quantec.

promocja

Fot.

Kuk

a R

obot

er

szybkie i o dużym zasięguProfesjonalne roboty paletyzujące kuka

Robot paletyzacyjny KUKA z serii KR Quantec

Jak twierdzą niektórzy, największym wyzwaniem jest przekonanie przyszłego użytkownika robota o wyższości robo-tów paletyzujących nad sztywnymi, li-niowymi paletyzatorami.

Przewaga robotów KUKARoboty KUKA od początku były projek-towane z założeniem, że będą pracowa-ły w aplikacjach, w których najistotniej-sza jest niezawodność, szybkość i do-kładność, np. przy zgrzewaniu punkto-wym w branży samochodowej. Te wła-śnie cechy mają czteroosiowe roboty paletyzujące KUKA. Standaryzacja czę-ści, z których został zbudowany robot (przykładowo 15 typów robotów serii Quantec o różnych udźwigach i zasię-gach jest skonstruowana na identycznej podstawie, kolumnie obrotowej i tylko dwóch typach wahaczy) daje gwarancję niższych cen oraz krótszych czasów po-stoju niż w przypadku jednostek linio-wych, które w dużej części produkowa-ne są „pod klienta”.

Kolejna, niezaprzeczalna przewa-ga robotów to elastyczność i niezwykła

łatwość zmian aplikacji. KUKA, korzy-stając z podzespołów najwyższej ja-kości, osiąga nieporównywalnie dłuż-szą żywotność swoich robotów niż ma-nipulatory liniowe. Roboty KUKA gwa-rantują również niskie koszty utrzyma-nia – pierwszy przegląd należy wykonać po 20 000 h pracy i trwa on zaledwie około 3 h. KUKA dba, by przestoje w za-kładzie były ograniczone do minimum. Dostęp do poszczególnych części robo-ta jest prosty i możliwy w prawie każ-dej pozycji postojowej. Dodatkowo, ro-boty (szczególnie te renomowanych pro-ducentów, do których zalicza się KUKA) nie tracą na wartości tak szybko jak jed-nostki liniowe.

Zredukowana masa własna robo-tów paletyzujących serii Quantec (przy-kładowo robot o udźwigu 240 kg waży zaledwie 1103 kg!) sprawia, że są one wyjątkowo szybkie – średnie czasy cy-kli ulegają znacznemu skróceniu w od-niesieniu do poprzednich wersji, a tak-że w porównaniu do rozwiązań konku-rencji. Niższa waga robota bezpośred-nio przekłada się również na niższy

Depaletyzacja z robotem KUKA


pobór energii (dla robotów serii Quantec oszczędności wynoszą do 25 %) oraz na mniejsze zużycie części składowych ro-bota, a więc na jego większą żywotność.

Szeroka gama robotów Wyżej, szybciej, dalej – te hasła towa-rzyszyły firmie KUKA przy projektowa-niu robotów paletyzujących. Firma ma w swojej ofercie 9 modeli zaprojekto-wanych specjalnie do zadań paletyza-cji, depaletyzacji, komisjonowania czy układania w stosy. Udźwigi robotów wy-noszą od 40 kg, poprzez te najbardziej popularne – 120 kg, 180 kg i 240 kg, aż do rekordzisty Guinnessa – robota KUKA Titan, który może pochwalić się udźwigiem 1300 kg przy zasięgu ponad 3,2 m i wadze własnej wynoszącej zale-dwie 4690 kg.

Tak szeroka gama modeli umożliwia dobór robota precyzyjnie dostosowane-go do potrzeb końcowego użytkownika. Dostępne są wersje robotów z różnymi długościami ramion. Dodatkowo istnie-je możliwość zdecydowanego zwiększe-nia zakresu pracy robota poprzez zamo-cowanie go na jednostce liniowej KUKA.

Najmniejszym 4-osiowym robotem KUKA przeznaczonym do paletyzacji jest kompaktowy KR 40 PA przekonujący

niewielką masą własną (695 kg), dzię-ki czemu jest to robot wyjątkowo szybki – wykonuje do 56 cykli na minutę, cały czas z maksymalną precyzją (powtarzal-ność ±0,05 mm).

Najpopularniejsze na rynku krajowym wśród robotów paletyzujących KUKA są roboty KR 120 PA, KR 180 PA oraz KR 240 PA – o udźwigach odpowiednio 120 kg, 180 kg i 240 kg. Wszystkie te modele posiadają zasięg do 3195 mm i powtarzalność ±0,06 mm, co w połą-czeniu z ich kompaktową budową (np. powierzchnia podstawy tych robotów to zaledwie 830 830 mm) sprawia, że są one niedoścignionym wzorem wśród ro-botów paletyzujących. Dodatkową zale-tą tych robotów jest konstrukcja opar-ta na technologii wydrążonego przegu-bu z otworem o średnicy 60 mm – całe

okablowanie umieszczone jest bezpiecz-nie wewnątrz przegubu i w razie potrze-by może być szybko wymienione. Dzię-ki temu ułatwione jest programowanie off-line oraz przedłużona żywotność oka-blowania. Solidna konstrukcja w połą-czeniu z wydajnymi przekładniami i sil-nikami pozwalają, w przypadku robota o udźwigu 120 kg, na osiągnięcie max. 29,1 cykli paletyzacji na minutę.

Pozostałe roboty do paletyzacji KUKA, np. modele: KR 300-2 PA i KR 470-2 PA, także wyróżniają się dużą prędkością. Do paletyzacji warstwowej, gdzie mamy do czynienia z większymi obciążeniami (łącznie do 700 kg) ideal-ny jest robot KR 700 PA. W klasie naj-wyższych obciążeń KUKA posiada robo-ta KR 1000 1300 Titan PA o udźwigu znacznie przekraczającym tonę, który umieszcza ładunek precyzyjnie w pozycji docelowej z powtarzalnością ±0,1 mm!

Reasumując, modele nowej, efektyw-nej energetycznie serii KR Quantec PA spełniają wszystkie wymogi nowocze-snej automatyzacji: zajmują mało miej-sca, zapewniają krótsze cykle, maksy-malną dostępność i niskie koszty eksplo-atacji. Zostały zaprojektowane specjal-nie do trudnych zadań związanych z pa-letyzacją.

Janusz Jakiełae-mail: [email protected]

www.kukarobotics.pl

Fot.

Kuk

a R

obot

er

Paletyzacja pieczywa z użyciem robota KUKA

Zakres produktowy robotów paletyzacyjnych KUKA

KUKA KR Titan

Robot KUKA KR 700 PA

32

TemaT numeru Czujniki do pomiarów bezdotykowyCh

Dzięki czujnikom bezdotykowym fizycz-ny kontakt między układem pomiaro-wym a powierzchnią kontrolowanego detalu nie jest konieczny. Ze względu na brak ruchomych elementów takie czuj-niki są zwykle znacznie szybsze i nieza-wodne niż ich dotykowe odpowiedniki, dlatego cieszą się dużym zaintereso-waniem nie tylko w tych specyficznych aplikacjach, lecz często również tam, gdzie do tej pory z powodzeniem stoso-wano czujniki stykowe.

W niniejszym artykule postaram się przybliżyć zasadę działania sensorów bezdotykowych najczęściej wykorzy-stywanych w automatyzacji procesów pomiarowych w przemyśle, ich właści-wości metrologiczne, ograniczenia oraz możliwości aplikacji.

WstępSzeroko pojęty sektor czujników bezdo-tykowych stosowanych w automatyce nie ogranicza się jedynie do urządzeń wyznaczających oraz monitorujących wymiary geometryczne przedmiotów. Spotyka się rozwiązania pozwalające m.in. na detekcję i zliczanie obiektów, ich pozycjonowanie, rozpoznawanie kształtów, kolorów, pomiar tempera-tury. Czujniki te dostarczają informacji nie tylko o istotnych cechach produk-tów na poszczególnych etapach ich wytwarzania, lecz także o parametrach

maszyn służących do ich produkcji i transportowania oraz o innych zacho-dzących procesach. Mają różne stop-nie skomplikowania – od najprostszych dwustanowych sensorów zbliżenio-wych, po czujniki wizyjne w systemach monitorujących jednocześnie wiele pa-rametrów.

Wszystko to, w połączeniu ze zwy-kle dużą paletą dostępnych wersji montażowych, gabarytowych, sposo-bów zasilania i standardów sygnałów wyjściowych, sprawia, że czujniki bez-dotykowe można spotkać przy moni-torowaniu niemalże każdego procesu. Najczęściej jednak występują w liniach produkcyjnych służących do montowa-nia lub pakowania wyrobów, gdzie za-mocowane na wsporniku lub na ramie-niu robota przemysłowego kontrolują określone cechy.

Podział czujnikówStandardowe czujniki bezdotykowe wy-korzystywane w automatyzacji proce-sów pomiarowych geometrii obiektów można, ze względu na sposób wykony-wania pomiarów, podzielić na:• czujniki odległości (dalmierze) – wy-

znaczające dystans dzielący sensor

Fot.

Mic

ro-E

psilo

n, L

euze

w praktyce przemysłowej często pojawia się potrzeba pomiaru geometrii

obiektów o złożonych kształtach (ew. trudno dostępnych), gorących,

miękkich, brudnych lub lepkich. pomiary takie są trudne, gdyż istnieje ryzyko

uszkodzenia przedmiotu lub wyposażenia pomiarowego, a czasem wręcz

są niewykonalne tradycyjnymi przyrządami. z pomocą przychodzą wówczas

czujniki bezdotykowe.

Przemysłowe bezdotykowe czujniki odległości w pomiarach wielkości geometrycznych

Fot. 1. Głowica triangulacyjna Micro-Epsilon optoNCDT


i powierzchnię mierzonego przed-miotu,

• kurtyny pomiarowe, czujniki szcze-linowe (widelcowe), mikrometry optyczne – określające pewien wy-miar obiektu na podstawie tego, jak dużą część wiązki pomiarowej przy-słonił między jej nadajnikiem a od-biornikiem; zazwyczaj stosowane do pomiaru średnic lub wysokości,

• długościomierze – do mierzenia dłu-gości (i prędkości) przesuwających się półwyrobów; wykorzystywane w takich procesach jak cięcie lub walcowanie arkuszy blach.Spośród wyżej wymienionych naj-

większą i jednocześnie najbardziej uni-wersalną grupą są czujniki odległości i to im poświęcona zostanie pozostała część niniejszego tekstu. Pomiary wyko-nywane przy ich użyciu są zwykle po-miarami pośrednimi. Uzyskiwana w ten sposób odległość pomiędzy sensorem a powierzchnią przedmiotów pozwa-la wyznaczyć inne parametry geome-tryczne. Zależnie od właściwości metro-logicznych, głowice pomiarowe można stosować m.in. do:• pomiaru wysokości (grubości), sze-

rokości lub średnic obiektów (w tym rozwijanych lub nawijanych rolek),

• pomiaru parametrów makrogeome-trii powierzchni, np. odchyłek okrą-głości, płaskości, bicia,

• pomiaru poziomu różnego rodzaju substancji (np. stopnia napełnienia zbiornika),

• pozycjonowania rozmaitych przed-miotów i urządzeń.

Możliwości pomiaroweMożliwości pomiarowe czujnika zależą nie tylko od jego właściwości metrolo-gicznych, lecz także od sposobu zamo-cowania. W najprostszym przypadku sensor umieszcza się „na sztywno” nad obiektami nieruchomymi lub przesuwa-jącymi się w kierunku prostopadłym do kierunku jego działania. Takie rozwią-zanie stosuje się z reguły do pomiarów wysokości (grubości) obiektów, wyzna-czanej jako różnica odległości: czujnik – podłoże, na którym znajduje się detal mierzony oraz czujnik – powierzchnia tego detalu.

W omawianym zastosowaniu ist-nieje ryzyko popełnienia błędu pomia-rowego wynikającego z występowania szczeliny pomiędzy mierzonym obiek-tem a powierzchnią, na której się on znajduje (jest to istotne zwłaszcza przy pomiarze grubości wiotkich przedmio-tów, np. pasów blachy). Rozwiązaniem

jest wówczas wzbogacenie układu po-miarowego o drugi czujnik umieszczony po przeciwnej stronie obiektu. Znając odległość między tymi sensorami oraz zmierzone przez nie dystanse do prze-ciwległych powierzchni detalu, wyzna-cza się poszukiwany wymiar.

Jeśli w ten sam układ (z pojedynczym czujnikiem) zostanie wkomponowany sensor pozwalający na wykonywanie pomiarów 2D (opisany w dalszej części artykułu), uzyskamy możliwość dodat-kowego pomiaru szerokości (a właści-wie całego profilu przedmiotu znajdują-cego się w zasięgu wiązki pomiarowej). Sprzęgnięcie sygnału z przetwornika z sygnałem mówiącym o przemieszcze-niu obiektów, przy odpowiednio szyb-kich układach pozwoli nawet na ska-nowanie ich geometrii. Podobne efekty daje głowica przemieszczająca się nad nieruchomymi przedmiotami.

Jednak największe możliwości po-miarowe otrzymuje się w wyniku zamo-cowania dalmierza na ramieniu robota przemysłowego. Pomiar jest wówczas realizowany wg wcześniej określonego programu, a czujnik może być ustawia-ny w niemal dowolnej pozycji, co po-zwala na wykonywanie pomiarów geo-metrii obiektów o złożonych kształtach (np. struktury nośnej nadwozia samo-chodu). Co ważne, robot wyposażony w głowicę pomiarową może nie tylko kontrolować coś, co zostało wykonane wcześniej, ale na bieżąco nadzorować i ewentualnie korygować swoją pracę.

Oferta rynku i tendencje rozwojuRynek oferuje wiele rozwiązań bezdoty-kowego pomiaru odległości. W praktyce najczęściej spotyka się czujniki:• fotoelektryczne (optyczne),• wiroprądowe (indukcyjne),• ultradźwiękowe,• pojemnościowe.

Sensory te, choć pozwalają na po-miar tego samego parametru, tj. odle-głości, nie zawsze mogą być stosowane zamiennie w tych samych aplikacjach. Z jednej strony wynika to z różnic w osiąganych wartościach parametrów metrologicznych, z drugiej natomiast z odmiennych ograniczeń narzucanych przez wykorzystanie takiej, a nie innej technologii. Ograniczeniem takim może być np. niewykrywanie obiektów wy-konanych z materiałów nieprzewodzą-cych, wrażliwość na pył znajdujący się w powietrzu, światło z otoczenia itp. Dlatego wybierając czujnik do określo-nego zadania należy zwracać uwagę nie tylko na aspekty metrologiczne, lecz także np. na otoczenie i materiał mie-rzonych obiektów.

Aby sprostać wciąż rosnącym ocze-kiwaniom odbiorców, producenci mu-szą stale ulepszać swoje wyroby. Głów-ne obserwowane obecnie tendencje roz-woju zmierzają do:• zmniejszenia gabarytów – nie jest

już zaskoczeniem, że w pełni funk-cjonalną głowicę pomiarową można zmieścić w pudełku od zapałek,

• rozszerzenia możliwości pomiaro-wych – poprzez zwiększanie zakresu, częstotliwości próbkowania oraz po-prawianie parametrów dokładnościo-wych i algorytmów przetwarzania tak, by lepiej radziły sobie z warun-kami środowiskowymi (kompensacja wpływu niektórych czynników),

• uproszczenia prac związanych z ob-sługą – produkty często są wyposa-żone w funkcję szybkiego nauczania w warunkach rzeczywistej pracy (wbudowany przycisk Teach-In), po-tencjometry regulacyjne, lampki sy-gnalizujące ich stan pracy, a nawet wyświetlacze; nierzadko ułatwie-niem są też protokoły zapewniające możliwość programowania z pozio-mu PC i przesyłu danych,

• zwiększenia odporności obudów – stopień ochrony IP67 lub IP68 jest już w wielu rodzinach produktów standardem; coraz częściej możliwa jest praca w środowisku agresywnym,

• urozmaicenia dostępnych wersji da-nego wyrobu pod kątem sposobu Fo

t. M

icro

-Eps

ilon,

Leu

ze

Fot. 2. Skaner profili 2D LES36 firmy Leuze

34

montażu, dopuszczeń do pracy w specyficznych aplikacjach (śro-dowisko wybuchowe, przemysł spo-żywczy itp.), standardów sygnałów wyjściowych i komunikacyjnych.Opisane powyżej zmiany w naj-

większym stopniu dotyczą sensorów optycznych.

Należy zauważyć, że bezdotykowe czujniki do pomiaru odległości są rozwi-nięciem czujników zbliżeniowych (tzn. takich, które informują jedynie o obec-ności pewnego przedmiotu bez poda-wania konkretnej wartości dystansu dzielącego go od sensora) i zazwyczaj mogą wypełniać też ich zadania. W za-leżności od stopnia integracji, sterow-niki tych czujników są zabudowywane wewnątrz głowic pomiarowych lub nie. W pierwszym przypadku głowica stano-wi kompletny przyrząd, w którym wszel-kie ustawienia funkcji pomiarowych, jak też ich monitorowanie realizuje się za pomocą przycisków znajdujących się na jej obudowie i wspomaganych niekiedy wspomnianymi już pokrętła-mi, lampkami sygnalizacyjnymi lub Fo

t. S

ick


Tab. 1. Właściwości przykładowych czujników triangulacyjnych

Producent Typ Rodzaj diody laserowej

Rodzaj detektora

Zakres pomiarowy

[mm]

Rozdzielczość [µm] Liniowość

Częstotliwość pomiarowa

[Hz]

Sygnały wyjściowe Średnica plamki

Balluff bod 26k-La02-C-06

czerwony, klasa 2 b.d. 45–85 20 <1 %

zakresu 40 0–10 V 0,8 mm

Balluff bod 66m-La14-S92

czerwony, klasa 2 b.d. 150–2000 1000–3000 b.d. 100

push-pull, pnp/npn,

no/nC; 0–10 V2–6 mm

Baumer seria oadm12 czerwony, klasa 2 b.d. od 16–26 do

16–120 2–120 <0,006 – <0,35 mm b.d. 0–10 V lub

4–20 ma 0,2–0,9 mm

Micro-Epsilon

seria optonCdt 1700 bL

niebieski, klasa 2 CCd od 40–60 do

1000–2000 1,5–100<0,08 – <0,1 % zakresu

2 500 0–10 V, –20 ma; rS-422 45 µm–2,5 mm

Micro-Epsilon

seria optonCdt 2220

czerwony, klasa 2 CCd od 24–26 do

130–330 0,03–3 <0,03 % zakresu 10 000 ±5 V; rS-422 35–1300 µm

Omron seria zX-Ld czerwony, klasa 2 pSd od 28–32 do

100–500 0,25–300<0,2 – <2 % zakresu

b.d.0–10 V,

4–20 ma; rS-232

b.d.

Panasonic Sunx seria hL-G1 czerwony,

klasa 2 CmoS od 26–34 do 60–180 0,5–8 <0,1 %

zakresu 5 000pnp, npn; 0–10 V,

4–20 ma0,1–1,5 mm

Panasonic Sunx seria hL-C2

czerwony, klasa 1, 2

lub 3CmoS od 9–11 do

95–125 0,01–0,25<0,02 lub <0,03 % zakresu

100 000 pnp lub npn; ±5 V, 4–20 ma 20–80 µm

Sick seria od hi czerwony CmoS od 26–34 do 100–400 4–75 <80 µm –

<6 mm 1 000 npn; 4–20 ma 0,5–3 mm

Sick seria od precision

czerwony, klasa 1 lub 2 CmoS od 24–26 do

300–700 0,2–10 <1,6 – <320 µm 10 000

pnp, npn; 10 V, 4–20 ma; rS-422

25 µm–3,7 mm

Wenglor ht66mGV80 podczerwony b.d. 350–850 300–8000 <1% zakresu 100 pnp no; 0–10 V 6–20 mm

Fot. 3. Czujnik laserowy TOF Sick serii DT


wyświetlaczami. Drugie rozwiązanie z kolei służy m.in. zmniejszeniu wy-miarów czujnika, co ułatwia pomiary np. w trudno dostępnych miejscach.

Czujniki fotoelektryczneSensory fotoelektryczne (inaczej foto-optyczne, optyczne, fotosensory) do wykrywania obiektów i pomiaru od-ległości wykorzystują wiązkę światła z zakresu widzialnego lub podczer-wonego, emitowaną zwykle przez laser albo diodę laserową pierwszej lub drugiej klasy ochrony (stąd alter-natywne określenie – czujniki lasero-we). Wiązka jest wysyłana z czujnika w kierunku powierzchni mierzonego przedmiotu (w wersji odbiciowej) lub elementu odblaskowego powiązanego z tym przedmiotem (w wariancie re-fleksyjnym), na którym następuje jej rozproszenie i częściowy powrót do czujnika (a właściwie do jego detek-tora). Znane są różne sposoby prze-twarzania światła rozproszonego na sygnał pomiarowy, co skutkuje pewną różnorodnością dostępnych rozwią-zań takich czujników. Niezależnie od zasady pracy sensora, obecnie sprze-dawane przemysłowe sensory optycz-ne są urządzeniami kompaktowymi. W jednej, zwykle prostopadłościennej obudowie o wymiarach rzędu kilku-dziesięciu milimetrów mieści się źró-dło światła, detektor, układy optyczne oraz mniej lub bardziej zaawansowana elektronika do pozyskiwania danych z detektora. W zależności od stopnia jej skomplikowania, na wyjściu z gło-wicy pomiarowej można otrzymać sy-gnał gotowy lub wymagający dalszej obróbki w sterowniku znajdującym się w oddzielnej obudowie.

Najczęściej występującym w za-stosowaniach przemysłowych mierzą-cym sensorem laserowym jest czuj-nik triangulacyjny, wykorzystujący do wyznaczenia odległości zasadę trian-gulacji optycznej. Część wiązki (wy-stępującej przeważnie w kolorze czer-wonym, choć spotyka się rozwiązania z laserem niebieskim lub podczerwo-nym) po rozproszeniu na powierzch-ni jest skupiana przez układ optycz-ny sensora w pewnym punkcie jego fotodetektora. Położenie tego punktu zależy od dystansu pomiędzy czujni-kiem a powierzchnią obiektu mierzo-nego i można na jego podstawie wy-znaczyć tę odległość.

W tab. 1 zestawiono wybrane pa-rametry kilku czujników triangulacyj-nych pochodzących od czołowych

producentów tego typu sprzętu, na-tomiast przykładową głowicę przed-stawiono na fot. 1. Możliwości sen-sorów różnią się zatem między sobą dość znacznie. Wersje z większym zakresem pomiarowym pozwala-ją na wykonywanie pomiarów obiek-tów bardziej zróżnicowanych wymia-rowo (ewentualnie na zdystansowa-nie głowicy od przedmiotu, aby ogra-niczyć ryzyko uszkodzenia), ale dzie-je się to kosztem parametrów związa-nych z dokładnością pomiaru.

Oprócz rozdzielczości, liniowości i powtarzalności (ten parametr pro-ducenci rzadko podają), dość istotna jest też wielkość plamki wyświetlanej na powierzchni (im jest ona mniej-sza, tym mniejsze szczegóły można mierzyć) oraz częstotliwość pomia-rowa określająca szybkość realizacji danego zadania przy użyciu konkret-nego czujnika.

Kolejny parametr wyszczególniony w tab. 1 to rodzaj detektora. Spoty-ka się głównie detektory PSD, CCD i CMOS. Detektor PSD przetwarza pozycję padającej na niego plamki na sygnał prądowy. Jest to szybkie rozwiązanie, ale niestety najbardziej wrażliwe na zmianę natężenia światła, a zatem koloru i powierzchni mierzo-nego detalu. Pod tym względem lepiej wypadają bardziej dokładne matryce światłoczułe CCD i CMOS.

Odmianą czujnika triangulacyjne-go o większych możliwościach jest skaner profili 2D. Zasada działania tego przyrządu jest identyczna, jak poprzednio opisanego, z tym, że za-miast projekcji punktu na powierzch-nię kontrolowanego detalu następu-je wyświetlanie linii o pewnej długo-ści. Dzięki temu po przejściu przez układ optyczny w fotodetektorze jest odwzorowywana odległość całej linii, a zatem kształt profilu, który ta linia tworzy na powierzchni (należy zwró-cić tu uwagę, że w pewnych przy-padkach nie jest możliwe odwzoro-wanie wszystkich szczegółów profi-lu). Pozwala to na wyznaczenie z jed-nego pomiaru większej liczby wymia-rów (m.in. wysokości, szerokości, głę-bokości, kąta oraz położenia obiek-tów). Dostępne obecnie na rynku ska-nery 2D często mają zaawansowane oprogramowanie pomiarowe pozwa-lające łatwo przygotować czujnik do określonego zadania. Oprogramowa-nie takie, oprócz pomiarów, umożli-wia prowadzenie różnego rodzaju sta-tystyk, wizualizację pracy urządzenia, Fo

t. S

ick

REK

LAM

A

Czujniki ze zintegrowanym konektorem M8 do siłowników z rowkiem typu T

Uproszczone okablowanie dzięki

bezpośredniemu podłączeniu

na obudowie

Samoblokujący się mechanizm

do montażu jedną ręką

Powierzchnia aktywna od frontu

obudowy zapewnia niezawodną

detekcję pozycji krańcowej

Szeroki wybór akcesoriów do różnych

typów siłowników

Wytrzymały konektor i pewne

mocowanie

Zapraszamy do odwiedzenia naszego stoiska na targach

AUTOMATICON 2013 w Warszawie Hala 3, stoisko G 14/H 13

ifm electronic sp. z o.o.ul. Kościuszki 175, 40-524 Katowice

tel.: +48 32 608 74 54faks: +48 32 608 74 55

e-mail: [email protected]: www.ifm.com/pl

36

tworzenie ze zmierzonych profili modeli trójwymiarowych możliwych do obróbki w programach 3D itp.

Właściwości wybranych skanerów przedstawiono w tab. 2. Niektóre z nich mają budowę kompaktową, inne modu-łową (sterownik w oddzielnej obudo-wie dla zmniejszenia wymiarów głowicy

pomiarowej). Wszystkie są wyposażo-ne w półprzewodnikowy laser czerwo-ny klasy 2M.

Innym sposobem pomiaru odległo-ści, również wykorzystującym świa-tło laserowe, jest pomiar czasu przelo-tu światła (ang. Time Of Flight – TOF). W sensorach opartych na tej metodzie

laser (pracujący w zakresie czerwo-nym lub podczerwonym) wysyła im-pulsy świetlne z określoną częstotliwo-ścią. Po odbiciu się od mierzonego de-talu (ewentualnie od specjalnego lustra powiązanego z detalem) impulsy te tra-fiają do detektora – fotodiody. Zmierzo-ny przez układ pomiarowy czas między Fo

t. B

aum

er


Tab. 2. Właściwości wybranych skanerów profili 2D

Producent TypZakres

pomiarowy pionowy [mm]

Rozdzielczość pionowa

Zakres pomiarowy

poziomy [mm]

Rozdzielczość pozioma Liniowość


[Hz]

Sygnały wyjściowe

Leuze seria LeS36 od 0–200 do 0–800 1–3 mm od 0–150 do

0–600 1–1,7 mm <1 % aktualnej wartości 100 pnp; 4–20 ma,

0–10 V; ethernet

Micro-Epsilon

seria scanControL

2700

od 90–115 do 350–450 4–15 µm od 0–23 do

0–112 640 punktów <50 – <200 µm 100 Firewire, ethernet,

rS-422

Micro-Epsilon

seria scanControL

2810

od 70–80 do 145–245 2–10 µm od 0–9,5 do

0–50 1024 punkty <30 – <200 µm 4 000

pnp, npn; 4–20 ma, 0–10 V;

Firewire, rS-232, rS-422

Omron seria zG2-wdS od 10,2–11 do 162–258 0,25–6 µm od 0–3 do 0–70 5–111 µm <0,1 % zakresu 200

pnp lub npn; 4–20 ma, 0–10 V;

uSb2.0, rS-232

Tab. 3. Właściwości wybranych sensorów TOF

Producent Typ Rodzaj lasera

Zakres pomiarowy

[m]

Rozdzielczość [mm] Liniowość


[Hz]

Średnica plamki [mm]

Sygnały wyjściowe

Balluff bod 63m-Lb04-S115

czerwony, klasa 2 0,2–6 1 b.d. 250 10 pnp no; 4–20 ma

Baumer oadm250 czerwony, klasa 2 0,2–4 1,3 <15 mm b.d. 5–20

push-pull; 4–20 ma lub

0–10 V

Datasensor seria S80 czerwony, klasa 2 0,3–4 lub 0,3–7 0,9 lub 0,4 <0,30 %

zakresu 500 b.d.

pnp no lub npn no; 4–20 ma; rS-485

Datasensor seria S80 – z reflektorem

czerwony, klasa 2

0,3–20,3 lub 0,3–100,3 0,6 lub 6 <0,15 mm 500 b.d.

pnp no lub npn no;

4–20 ma; rS-485

Di-Soric Lht 9-45 m10 p3iu-b4

czerwony, klasa 2 0,2–10 b.d. b.d. b.d. b.d. pnp no/nC;

0–10 V, 4–20 ma

Pepperl+ Fuchs Vdm28-15 czerwony,

klasa 2 0,2–15 1 b.d. b.d. b.d. push-pull; 4–20 ma; io-link

Sensopart Fr 92 iLa-pSL5 podczerwień, klasa 1 0,2–30 b.d. <60 mm b.d. b.d. pnp; 4–20 ma

Sick seria dt50 czerwony, klasa 2

od 0,2–4 do 0,2–10 1 b.d. b.d. b.d.

pnp lub npn; 0–10 V lub 4–20 ma

Sick dmL40-2 podczerwień, klasa 1 b.d. 1 b.d. b.d. b.d.

4–20 ma; rS-232, rS-422,

profibus

Wenglor y1ta100mht88 czerwony, klasa 2 0,1–10,1 1–12 <0,05 %

zakresu 100 5–20pnp, npn,

push-pull; 0–10 V, 4–20 ma; rS232


wyemitowaniem impulsu, a jego zare-jestrowaniem przez fotodiodę jest, przy znanej prędkości światła w powietrzu, podstawą do obliczenia dystansu dzie-lącego czujnik i obiekt mierzony.

Porównując parametry czujników TOF (tab. 3) z parametrami głowic triangulacyjnych (tab. 1) można stwier-dzić, że zwykle mają one gorsze wła-ściwości związane z dokładnością, ale osiągają znacznie większe zakresy po-miarowe (nawet rzędu tysięcy metrów). Wynika to z tego, że krótkotrwałe im-pulsy świetlne wysyłane przez lasery czujników TOF mają moc wielokrotnie wyższą od spotykanej w emitowanych w sposób ciągły wiązkach sensorów triangulacyjnych.

Zastosowanie wiązki laserowej jako źródła światła niesie ze sobą wiele ko-rzyści. Ponieważ światło lasera jest spójne i mocno skoncentrowane, sen-sory laserowe osiągają wysoką rozdziel-czość pomiaru i dodatkowo można nimi mierzyć małe przedmioty lub drobne szczegóły występujące w detalach. Mo-nochromatyczność wiązki sprawia, że w wielu przypadkach światło z otocze-nia nie wpływa znacząco na wyniki po-miaru (nie wolno jednak zupełnie lek-ceważyć tego czynnika, zwłaszcza, gdy warunki oświetlenia są zmienne).

Badany przedmiot może być wy-konany z dowolnego materiału. Jedy-nym ograniczeniem jest zbyt duży sto-pień pochłaniania lub przepuszczania

światła padającego z czujnika, zatem problemem mogą być np. przedmio-ty przezroczyste lub substancje sypkie. Warto zauważyć, że jak na osiągane do-kładności, sensory laserowe umożliwia-ją mierzenie z dużych odległości i cha-rakteryzują się szerokim zakresem po-miarowym oraz dużą szybkością działa-nia. Wymienione parametry są jeszcze lepsze w modelach dalmierzy z niebie-skim laserem (spotykanym tylko w gło-wicach triangulacyjnych). Wiązka emi-towana przez taki laser charakteryzu-je się krótszą długością fali, dzięki cze-mu generowana na powierzchni plamka może być jeszcze mniejsza, a to z kolei poprawia stabilność i dokładność wy-ników. Sensory z niebieskim światłem są szczególnie polecane do mierzenia przedmiotów rozgrzanych do czerwo-ności.

Ograniczenia czujników laserowych, oprócz już pośrednio przywołanych, to ich wrażliwość na pyły występują-ce na drodze wiązki. Zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu rozpraszają wiązkę i mogą doprowadzić do zmniej-szenia zakresu pomiarowego, obniże-nia dokładności, a dodatkowo mogą się osadzać na elementach optycznych czujnika, wymuszając ich częstsze czyszczenie. Oprócz tego sensory, któ-rych działanie jest oparte na triangula-cji laserowej, są czułe na zmiany kolo-ru lub chropowatości powierzchni mie-rzonych przedmiotów, ale często mają algorytmy kompensujące wpływ tych czynników. Trudności może też spra-wiać pomiar powierzchni bardzo gład-kich. Wiązka odbija się od nich w zasa-dzie bez rozproszenia, przez co nie ma możliwości skupienia pewnej jej części na detektorze (prawie w całości wra-ca do źródła). W takich przypadkach,

Fot.

Bau

mer

Tab. 4. Przegląd parametrów typowych czujników indukcyjnych

Producent Typ Zakres pomiarowy [mm] Rozdzielczość Liniowość Częstotliwość

pomiarowa [Hz]Sygnały

wyjściowe

Balluff baw003k 25–105 b.d. <1500 µm b.d. pnp; 0–10 V

Baumer seria iprm12 od 0,5–1,5 do 0–3 0,004–0,013 µm <50 – <150 µm b.d. 0–20 ma

Baumer iwrm30 0–16 10 µm <1600 µm b.d. 4–20 ma lub 0–10 V

ifm electronic im5142 1–26 b.d. <3 % zakresu b.d. 0–10 V

Micro-Epsilon seria eddynCdt 3300 od 0–0,4 do 0–80 0,005 % zakresu <0,2 % zakresu b.d.

0–5 V, 0–10 V, ±2,5 V, ±5 V,

±10 V, 4–20 ma

Omron seria zX-e od 0–0,5 do 0–7 1 µm <0,5 % zakresu 6 500 pnp lub npn; 4–20 ma, ±4V

Sunx seria Gp-X od 0–0,8 do 0–10 0,02 % zakresu <0,3 % zakresu 40 000 pnp, npn; rS-232

Wenglor iw045Cm65mG3 1,5–4,5 1 µm <1 % zakresu b.d. 0–10 V

Fot. 4. Przykładowe czujniki indukcyjne firmy Baumer

38

by móc po odbiciu trafić do detektora, powinna być ona kierowana pod pew-nym kątem do powierzchni mierzonego obiektu (istnieje grupa czujników o kon-strukcji przeznaczonej do takich zadań).

Czujniki wiroprądowe (indukcyjne)Czujniki wiroprądowe, popularnie zwane indukcyjnymi, są wyposażo-ne w oscylatory generujące prąd prze-mienny, który przepływając przez cew-kę sensora, wywołuje zmienne pole ma-gnetyczne. Jeśli w obszarze tego pola

znajdzie się przedmiot przewodzący, za-indukują się w nim prądy wirowe, któ-rych pole będzie skierowane przeciw-nie do pola wywołującego je. W kon-sekwencji doprowadzi to do obniżenia strumienia pola magnetycznego cew-ki i jej indukcyjności. Z kolei wielkość tych zmian będzie świadczyć o odległo-ści obiektu od czujnika i zostanie za-rejestrowana przez detektor oraz prze-kształcona na odpowiedni sygnał wyj-ściowy.

Najbardziej rozpowszechnione są rozwiązania z wyjściami dwustanowy-mi PNP lub NPN pozwalające na detek-cję obiektów z pewnej odległości, zatem służące do zadań typu zliczanie, infor-mowanie o przekroczeniu pewnej war-tości itp. Można spotkać produkty wy-posażone w wyjścia analogowe umoż-liwiające pomiar dystansu, choć nie są one tak popularne. Tab. 4 przedstawia właściwości kilku takich czujników. Są one znacznie mniej wszechstronne od głowic wykorzystujących wiązkę świetl-ną – mają małe zakresy pomiarowe. Osiągane parametry związane z dokład-nością pomiaru i szybkością ich wyko-nywania są dobre, jednak ze wzglę-du na kształt pola magnetycznego nie jest możliwe mierzenie tak drobnych szczegółów, jak przy użyciu czujników

triangulacyjnych. Dodatkowo wykrywa-ne są jedynie przedmioty przewodzą-ce prąd (i to z czułością zależną od ich przewodności i kształtu, co oznacza, że zakres pomiarowy jest funkcją rodzaju metalu i należy przy każdej jego zmia-nie przeprowadzać kalibrację).

Z tej ostatniej wady czasem pły-ną jednak zalety. Przede wszystkim sensory indukcyjne są niewrażliwe na zanieczyszczenia występujące w po-wietrzu (pod warunkiem, że nie są to pyły metaliczne), dobrze znoszą wilgot-ność i wysokie temperatury, zatem są szczególnie przydatne w trudnych wa-runkach przemysłowych. Poza tym po-między głowicą a detalem mierzonym mogą znajdować się inne przedmioty (jeśli tylko nie przewodzą prądu elek-trycznego), dlatego nakrycie obiektów kartonem lub oddzielenie ich kurtyną z tworzywa sztucznego nie przeszkadza w mierzeniu.

Sensory indukcyjne, w odróżnieniu od fotoelektrycznych, mają zazwyczaj obudowy cylindryczne o średnicy kilku-nastu i długości kilkudziesięciu milime-trów (fot. 4) z naciętym gwintem uła-twiającym montaż (właściwie za regułę można przyjąć, że czujniki o większych obudowach mają szersze zakresy po-miarowe). Dodatkowo mogą się w nich Fo

t. S

ick


13 – 15 listopada 2013

Targi Robotyzacji i Automatyzacji w Przemyśle

www.robotshow.pl

Targi Hydrauliki, Automatyki i Pneumatyki

www.hapexpo.pl

Spotkajmy Się na targach w SoSnowcu!

S o s n o w i e c

Agnieszka Gawędzka – Menedżer Projektutel. 32 788 75 11, fax: 32 788 75 25tel. kom. 515 030 324e-mail: [email protected]

tereny targowe: Expo Silesia

ul. Braci Mieroszewskich 12441-219 Sosnowiec

Tab. 5. Wybrane właściwości sensorów ultradźwiękowych

Producent Typ Zakres pomiarowy [mm]

Rozdzielczość [mm] Dokładność [%] Częstotliwość

pomiarowa [Hz] Kąt wiązki [°] Sygnały wyjściowe

Di-Soric uSti12 20–150 lub 20–200 b.d. b.d. 13 b.d. 4–20 ma lub

0–10 V

Leuze seria hrtu418m 50–300 lub 15–1000 1 2,5 5 6 4–20 ma lub

0–10 V

Senix seria tSpC od 4–910 do 305–15 240 0,086–0,3438 0,5 20 12

pnp, npn; 0–5 V, 0–10 V, 4–20 ma;

rS-232 lub rS-485

Sensopart seria umt30 od 0–350 do 0–6000 0,18 2 b.d. b.d. 4–20 ma lub

0–10 V

Turck seria Cp40 50–1000 lub 50–1800 b.d. b.d. 3 60 pnp; 0–20 ma lub

0–10 V

Wenglor umd123u035 100–1200 1,375 b.d. 7 12 pnp no/nC; 0–10 V; io-Link

Tab. 6. Zestawienie parametrów przykładowych czujników pojemnościowych

Producent Typ Zakres pomiarowy [mm] Rozdzielczość Liniowość Częstotliwość

pomiarowa [Hz]Minimalna średnica

Sygnały wyjściowe

Micro-Epsilon seria capanCdt 6019 od 0–0,2 do 0–10 < 0,01 %

zakresu 1 % zakresu 500 b.d. 0–10 V

Micro-Epsilon seria capanCdt 6500

od 0–0,05 do 0–10 0,0375–7,5 nm 0,05–5 µm 8 500 3–57 mm 4–20 ma lub

0–10 V; ethernet

Lion Precision Seria 190 i 290 od 0–0,01 do 0–12,5

0,0006–0,008 % zakresu 0,2 % zakresu 15 000 b.d. ±10 V

Fot. 5a. Czujnik ultradźwiękowy Sick UM30 w obudowie cylindrycznej


znajdować przyciski i lampki sygnaliza-cyjne pozwalające na ustawianie, kali-brację i monitorowanie ich stanu. Układ

przetwarzania sygnałów zazwyczaj sta-nowi oddzielny moduł.

Czujniki ultradźwiękoweZasada działania czujników ultradź-więkowych jest zbliżona do działania laserowych czujników TOF z tym, że nie mierzy się tu czasu przelotu wiąz-ki świetlnej o długości fali rzędu nano-metrów, lecz fali ultradźwiękowej, czy-li fali o długości wyrażanej w centyme-trach. Bardzo istotną cechą takiej fali jest odbijanie się właściwie od każde-go materiału, niezależnie od jego kolo-ru, chropowatości powierzchni i struk-tury. Dzięki temu, w przeciwieństwie do czujników optycznych, można nimi bez problemu wykonywać pomia-ry odległości od obiektów przezroczy-stych (szkło, płyny) lub sypkich, rów-nież w środowisku wilgotnym i zapylo-nym. Z tych względów sensory ultra-dźwiękowe często są wykorzystywa-ne przy monitorowaniu stanu napeł-nienia zbiorników z cieczami, silosów zbożowych (przeważnie czujniki mniej dokładne, o dużym zakresie pomiaro-wym) oraz w automatyzacji rozmaitych procesów, zwłaszcza gdy pojawia się potrzeba mierzenia albo wykrywania elementów przezroczystych lub o dużej

rozpiętości cech związanych z ich po-wierzchnią (zazwyczaj sensory dokład-niejsze, o węższym zakresie pomiaro-wym).

Przedstawione w tab. 5 wartości parametrów metrologicznych przy-kładowych produktów należących do omawianej grupy dalmierzy wskazują, że osiągają one dość duże zakresy po-miarowe, jednak nie nadają się do tak precyzyjnych pomiarów, jak czujniki triangulacyjne, lub indukcyjne. Niektóre z wyszczególnionych w tej tabeli para-metrów mogą być regulowane przyci-skiem lub pokrętłem na obudowie i/lub przy wykorzystaniu dostępnych interfej-sów komunikacyjnych. Dość ważnym parametrem czujników ultradźwięko-wych jest kąt rozchodzenia się wiąz-ki (od jego wartości zależy minimalna wielkość mierzonego przedmiotu).

Czujniki ultradźwiękowe (podobnie jak sensory indukcyjne) zazwyczaj mają obudowy cylindryczne (fot. 5a) z nacię-tym gwintem lub gładkie, choć wersje prostopadłościenne też nie należą do rzadkości (fot. 5b). W celu zmniejsze-nia wymiarów gabarytowych w niektó-rych rozwiązaniach przetwornik aku-styczny umieszcza się poza właściwą obudową sensora.

Fot.

Sic

k

13 – 15 listopada 2013

Targi Robotyzacji i Automatyzacji w Przemyśle

www.robotshow.pl

Targi Hydrauliki, Automatyki i Pneumatyki

www.hapexpo.pl

Spotkajmy Się na targach w SoSnowcu!

S o s n o w i e c

Agnieszka Gawędzka – Menedżer Projektutel. 32 788 75 11, fax: 32 788 75 25tel. kom. 515 030 324e-mail: [email protected]

tereny targowe: Expo Silesia

ul. Braci Mieroszewskich 12441-219 Sosnowiec

REKLAMA

Fot. 5b. Prostopadłościenny czujnik ultradźwiękowy UC4 firmy Sick

40

Czujniki pojemnościoweSensory pojemnościowe umożliwiają precyzyjny pomiar małych odległości od elementów wykonanych z dowolnego przewodnika (niektóre modele pozwa-lają na mierzenie detali nieprzewodzą-cych). Obiekt mierzony wraz z czujni-kiem tworzy okładki kondensatora, któ-rego pojemność zmienia się w zależno-ści od dystansu pomiędzy nimi. Zmia-ny te, przy stałej amplitudzie prądu przemiennego przepływającego między okładkami, wymuszają zmiany ampli-tudy napięcia, które, w przypadku ma-teriałów przewodzących, są proporcjo-nalne do odległości czujnik – przedmiot i po prostych przekształceniach stano-wią wyjściowy sygnał pomiarowy. Jeśli

w pomiarze bierze udział obiekt nie-przewodzący, sygnał musi być odpo-wiednio linearyzowany.

Czujniki pojemnościowe osiągają bar-dzo dobre wartości parametrów związa-nych z dokładnością pomiaru (tab. 6). Nadają się one np. do pomiarów wibra-cji, małych odkształceń, lub makroge-ometrii obiektów. Oczywiście nie można w nich osiągnąć „plamki” tak małej, jak w głowicach triangulacyjnych, dlatego szczegóły poddawane mierzeniu muszą być odpowiednio większe.

Największą wadą omawianych pro-duktów jest zależność ich czułości po-miarowej od właściwości dielektryka wypełniającego szczelinę pomiędzy czujnikiem a powierzchnią obiektu.

Przekłada się to na ich wrażliwość na wilgoć oraz zanieczyszczenia występu-jące w powietrzu itp.

Typowe głowice pojemnościowe (fot. 6) nie są kompletnymi przyrządami po-miarowymi, lecz współpracują z od-dzielnie zabudowanymi modułami ste-rowników. W zależności od wersji, mo-duły takie mogą obsługiwać od jednej do kilku głowic, umożliwiając m.in. re-gulację zakresu i częstotliwości pomia-rowej oraz zapewniając komunikację z dalszymi urządzeniami.

PodsumowanieDzięki bogatej ofercie rozwiązań bezdo-tykowych przetworników odległości, nie-mal do każdego zadania pomiarowego można znaleźć bezkontaktowy czujnik pozwalający na jego zautomatyzowanie. Wprowadzane udoskonalenia przełamu-ją kolejne bariery, sensory stają się co-raz bardziej niezawodne, a praca z nimi łatwiejsza. Jednak pewne ograniczenia będą istniały zawsze, dlatego wybierając rodzaj czujnika do określonego zastoso-wania, należy dokładnie przeanalizować jego specyfikę. W tabelarycznym porów-naniu (tab. 7) podsumowano typowe możliwości detekcyjne, odporność środo-wiskową oraz właściwości metrologiczne czujników przedstawionych w artykule.

Marcin KamińskiPrzemysłowy Instytut

Automatyki i Pomiarów PIAP Fot.

Mic

ro-E

psilo

n


Tab. 7. Porównanie wybranych typowych właściwości poszczególnych grup sensorów odległości

Rodzaj czujnika Triangulacyjny TOF Indukcyjny Ultradźwiękowy Pojemnościowy

Wykrywane materiały

przewodzące + + + + +

nieprzewodzące + + – + +–

przezroczyste +– +– – + +

błyszczące +– +– + + +

Sypkie – – – + –

różnokolorowe +– + + + +

o zmiennej chropowatości +– + + + +

Środowisko

wilgotność + + + + –

zapylenie +– +– + + –

zmienne oświetlenie +– +– + + +

hałas + + + +– +

Możliwości pomiarowe

zakres pomiarowy kilkanaście – kilkaset mm 1 – kilkaset m kilka –

kilkadziesiąt mm kilka m kilka mm

rozdzielczość kilka µm kilka mm kilka nm – kilka µm ok. 1 mm kilka nm

Częstotliwość pomiarów kilka khz kilkaset hz kilkanaście khz kilka hz kilka khz

Objaśnienie możliwości wykrywania/odporności (+) – wysoka (+–) – ograniczona, w zależności

od wersji (–) – słaba lub brak

Fot. 6. Sensory pojemnościowe serii capaNCDT firmy Micro-Epsilon


– Mimo faktu, że liniały optyczne cha-rakteryzują się wysoką precyzją, to jed-nak wzrost ich długości pociąga za sobą nieproporcjonalnie duży wzrost kosztów – mówi o swoich doświadcze-niach Andreas Schnöl, projektant urzą-dzeń w firmie Emco Maier z Salzbur-ga produkującej obrabiarki. – Intere-sującą alternatywą dla tego rozwiąza-nia są systemy magnetycznych enkode-rów liniowych, które aktualnie stosuje-my w produkowanych przez naszą fir-mę frezarkach uniwersalnych Emcomat FB-450 L oraz FB-600 L do monitoro-wania pozycji osi X, Y i Z. Dzięki rozdziel-czości od 1 µm do 10 µm ich dokład-ność jest w zupełności wystarczająca,

a koszt stanowi jedynie ułamek ceny li-niałów optycznych – dodaje.

Grupa Emco z siedzibą w Salzburgu to grupa europejskich dostawców dla sektora obrabiarek. Projektuje i produ-kuje zaawansowane rozwiązania tech-nologiczne dla przemysłu metalowe-go, np. tokarki i frezarki konwencjonal-ne, frezarki CNC, centra obróbcze CNC oraz wysokoobrotowe centra frezarskie.

Do grupy należą firmy Emco, Famup, Mecof oraz Magdeburg. Pod koniec 2011 r. grupa Emco stała się czę-ścią Kuhn-Holding. Zakłady produk-cyjne znajdują się także w Niemczech i Włoszech, a biura sprzedaży również w Niemczech, Włoszech, Republice Czeskiej, USA oraz na Tajwanie.

W opinii pracowników firmy Emco Maier z Salzburga czujniki odległości BML firmy Balluff to niezawodne i szyb-kie systemy pomiarowe o wysokiej pre-cyzji. Składają się z głowicy pomiarowej oraz zakodowanej taśmy magnetycznej. Ponieważ cały układ elektroniczny jest zamknięty w metalowej obudowie czuj-nika, system można także instalować w miejscach o ograniczonej przestrze-ni. Podczas pomiaru głowica przesuwa się w odległości do 0,35 mm nad po-wierzchnią taśmy z tworzywa sztuczne-go, która zawiera ułożone naprzemien-nie północne i południowe bieguny ma-gnetyczne z syntetycznie naniesionego materiału ferrytowego. Pomiar polega na zliczaniu odstępów między bieguna-mi magnetycznymi. Dane te są następ-nie przesyłane w postaci sinusoidalne-go sygnału analogowego lub cyfrowego

Systemy magnetycznych enkoderów

liniowych to alternatywa dla

liniałów optycznych. Tego typu

czujniki odległości BML firmy Balluff

zastosowała w swoich frezarkach

firma Emco Maier z Salzburga.

Magnetyczne enkodery liniowe we frezarce uniwersalnej

Rejestracja położenia: zamontowana pod pokrywą stacjonarna głowica odczytująca (po lewej stronie środkowej części zdjęcia) służy do bezkontaktowej rejestracji położenia osi za pomocą zakodowanej taśmy

Rejestracja położenia: widok szczegółowy

Fot.

Bal

luff

Czujniki do poMiarów BEzdoTykowyCh TeMAT nuMeRu

promocja

42

sygnału prostokątnego w standardzie RS-422 (w zależności od wersji czuj-nika). W ten sposób uzyskuje się pre-cyzyjną informację na temat odległości.

System jest bardzo odporny na za-nieczyszczenia, np. olejem lub pyłem, dzięki czemu doskonale sprawdza się w trudnych warunkach przemysłowych i zapylonym otoczeniu. Rozdzielczość można dowolnie konfigurować w za-kresie nawet do 1 µm. Dokładność sys-temu osiąga poziom 10–20 µm przy

dopuszczalnej prędkości przesuwu do 10 m/s, która w znacznym stopniu przekracza prędkość 5 m/s wymaga-ną dla tokarki. Pomimo bardzo dużych prędkości głowica pomiarowa może być ustawiona nad taśmą w odległości prze-kraczającej 0,35 mm (ok. 30 % szero-kości bieguna). Zmierzona wartość po-łożenia jest dostępna w systemie ste-rowania już po ułamku mikrosekundy, czyli w czasie rzeczywistym.

Precyzyjne toczenie i frezowanieModele Emcomat FB-450 L oraz Em-comat FB-600 L firmy Emco to dwie konwencjonalne frezarki uniwersalne o wszechstronnym zastosowaniu i bar-dzo przyjaznej dla użytkownika obsłu-dze, wyposażone w silnik główny o mocy 10 kW charakteryzujący się dużą dyna-miką oraz wysoką precyzją. Systemy te są wykorzystywane w produkcji jednost-kowej i małoseryjnej, a także do obrób-ki detali o prostych i skomplikowanych kształtach. Te sprawdzone w przemyśle maszyny doskonale nadają się do ce-lów szkoleniowych, ponieważ jako jed-ne z niewielu urządzeń dostępnych na rynku, obok standardowego osprzętu, są także wyposażone w specjalne ele-menty np. pokrętła.

Aby zapewnić precyzyjne pozycjono-wanie osi oraz umożliwić szybsze prze-suwy, maszyny wyposażono w obie-gową śrubę kulową oraz prowadnicę liniową, a także enkoder liniowy BML, które odpowiadają za rejestrację poło-żenia wszystkich trzech osi. Opuszcza-ne drzwiczki chronią przed przedosta-waniem się wiórów, a także zapewniają czystość i bezpieczeństwo podczas pra-cy oraz nieograniczony dostęp do obra-bianego elementu. Zastosowanie w ob-rabiarce systemu BML niesie ze sobą

wiele korzyści. Wysoka liniowość oraz rozdzielczość rzędu nawet 1 µm w po-łączeniu z dokładnością systemu (do ±10 µm) gwarantują niezwykle cichą pracę układu napędowego.

Zliczanie odstępów między biegunamiAby rejestrować informacje o przesunię-ciu, głowica pomiarowa jest prowadzona nad taśmą i nie ma z nią kontaktu. Ta-śmy magnetyczne w systemach BML fir-my Balluff są w pełni namagnesowane, co zapewnia całkowicie jednorodne pole magnetyczne. Precyzyjne określenie od-ległości polega na zliczaniu odstępów między biegunami magnetycznymi. Słu-żą do tego dwa czujniki pola magnetycz-nego, które wraz z kompletnym układem elektronicznym są umieszczone w gło-wicy pomiarowej. Aby możliwy był także pomiar przesunięcia niezależny od kie-runku, oba czujniki pola magnetycznego są ustawione tak, by generować sygna-ły przesunięcia wraz z ich przemiesz-czaniem się wzdłuż sekcji pomiarowej. Z tego względu czujniki te są zwykle umieszczone względem siebie w głowi-cy pomiarowej w odległości od pół do półtora okresu między biegunami ma-gnetycznymi. Aby uzyskać rozdzielczość systemu pomiarowego rzędu mikrome-trów, trzeba dokładnie określić bieżącą pozycję między biegunami. Za to za-danie jest odpowiedzialny interpolator wbudowany w głowicę pomiarową.

Łatwa obsługa i montażLiniały optyczne są zawsze wstępnie zmontowane i mają długość odpowied-nią dla danego zastosowania, natomiast taśma magnetyczna jest sprzedawana na szpuli i można ją dowolnie docinać na wymiar. Jest to niezwykle praktyczne

Andreas Schnöll, projektant urządzeń w firmie Emco Maier jest przekonany o korzyściach, jakie niesie enkoder liniowy z taśmą magnetyczną

W celu rejestrowania informacji o przesunięciu głowica pomiarowa jest prowadzona nad taśmą bezkontaktowo

TeMAT nuMeRu Czujniki do poMiarów BEzdoTykowyCh

Fot.

Bal

luff

promocja


rozwiązanie, ponieważ długość sekcji pomiarowych jest różna nie tylko w poszczególnych maszynach, lecz także dla osi X, Y i Z. Taśmy magnetyczne gwarantują więc większą elastyczność i znacznie upraszczają pro-wadzenie magazynu.

Systemy enkoderów liniowych z taśmami magne-tycznymi to układy bezkontaktowe. Nie ulegają zuży-ciu, a ich okres użytkowania jest niemal nieograniczo-ny. – Jeśli system nie zostanie umyślnie uszkodzony, będzie służył przez cały okres użytkowania maszyny – stwierdza Andreas Schnöll. Montaż jest prosty. Po przycięciu do odpowiedniego wymiaru konstruktorzy maszyn w firmie Emco przyklejają taśmę na właściwej osi, umieszczając ją w przygotowanym rowku. Pozo-staje już tylko zabezpieczenie przed uszkodzeniem za pomocą stalowej taśmy oraz mechaniczne przymoco-wanie końców.

Kolejnym ciekawym rozwiązaniem jest system ab-solutnego enkodera liniowego BML-S1H z taśmą ma-gnetyczną. Ponieważ układ ten zawsze sygnalizuje po-zycję bezwzględną, przebiegi referencyjne zostały cał-kowicie wyeliminowane. Obecnie układ firmy Bal-luff to prawdopodobnie najmniejszy na świecie sys-tem absolutnego magnetycznego enkodera liniowego. Dzięki dostępności wersji montowanej w kierunku po-przecznym lub wzdłużnym, urządzenie można zain-stalować nawet w skrajnie ograniczonej przestrzeni, a duża szybkość pomiarów oraz duża liniowość za-pewniają optymalizację uzyskiwania informacji o po-łożeniu oraz najlepszą jakość sterowania.

BALLUFF Sp. z o.o.ul. Muchoborska 16, 54-424 Wrocławtel. 71 338 49 29, fax 71 338 49 30


ProfinetProfibusDeviceNetEtherNet/IPEtherNet TCP/IPCC-LinkEtherCATIO-LinkUSBRS485, RS232

RFID firmy Balluff to technologie LF, HF oraz UHF. Nasze systemy RFID wyróżniają się największą różnorodnością komponentów, które mogą być zestawiane w całkowicie dowolny sposób. RFID firmy Balluff gwa-rantuje śledzenie wszystkich informacji oraz zapewnia największą możli-wą przejrzystość procesów. Osiągaj najwyższą efektywność – skorzystaj z 30 lat naszych doświadczeń w systemach RFID.

IDENTYFIKACJAPRZEMYSŁOWARFIDKomunikacja bezkontaktowa!

Telefon +48 71 338 49 29

www.balluff.pl

Systemy i usługi | Sieci przemysłowe i połączenia | Identyfikacja przemysłowa | Detekcja obiektów | Pomiar drogi i odległości | Pomiar ciśnienia i poziomu | Akcesoria

QQ Zintegrowany master IO-LinkQQ Cztery niezależne kanały do podłączenia głowicQQ Niewielka obudowa, prosta instalacja

Procesor BIS V do systemów LF oraz HF

Kompaktowy

REK

LAM

A

Tokarka uniwersalna FB-450 L tuż przed wysłaniem do klienta

Fot.

Bal

luff

44

TemaT numeru czujniki do pomiarów bezdotykowych

Pirometry stosowane są wszędzie tam, gdzie pomiar dotykowy jest trudny (ele-menty wirujące, pod napięciem, śro-dowisko agresywne, silne pole elektro-magnetyczne) lub czas życia czujników kontaktowych jest krótki (wysoka tem-peratura otoczenia, ścieranie). Prak-tycznie wszystkie gałęzie przemysłu ko-rzystają z dobrodziejstw pomiaru bez-dotykowego – pomiar taki jest bardzo szybki, nie zaburza środowiska pomia-rowego i zazwyczaj jest pomiarem do-kładnym. Jednak dokładność tego po-miaru zależy od bardzo wielu czynni-ków, z których nie zawsze użytkownicy pirometrów zdają sobie sprawę.

Niezaprzeczalnie największy wpływ na pomiar ma współczynnik emisyjno-ści badanego materiału. Parametr ten przyjmuje wartości w zakresie od 0 do 1 i zależy od składu materiału, stanu skupienia, rodzaju powierzchni, a tak-że od kąta obserwacji i długości fali pomiarowej pirometru użytego do po-miaru. Generalnie, im ten współczyn-nik bliższy jest 1, tym pomiar pirome-trem jest łatwiejszy i bardziej dokład-ny. Pomiary obiektów o współczynniku

poniżej 0,5 są trudne i zaleca się stoso-wanie w takim przypadku specjalizowa-nych pirometrów pod konkretne aplika-cje, albo kondycjonowanie powierzch-ni. Innym rozwiązaniem jest stworzenie specjalnych warunki pomiarowe. Przy niskim współczynniku emisyjności za-zwyczaj trzeba wziąć pod uwagę war-tość energii odbitej z otoczenia przez badany obiekt zwłaszcza jeśli tempera-tura otoczenia jest wyższa od tempera-tury samego obiektu. Praktycznie przyj-muje się, że w zakresie odchylenia pi-rometru do 30° od osi prostopadłej do powierzchni mierzonej, dokładność po-miaru mieści się w granicach błędu określonego w specyfikacji pirometru. Dla modeli dwubarwnych kąt ten może osiągnąć wartość 45°. Mimo dostęp-ności różnych tabel ze współczynnika-mi emisyjności dla typowych materia-łów i wybranych długości fal pomiaro-wych, czasami trudno jest znaleźć kon-kretny materiał i ustawić żądany współ-czynnik emisyjności. Można założyć, że dla większości materiałów niemetalicz-nych i powierzchni niebłyszczących/od-blaskowych współczynnik emisyjno-ści w paśmie 8–14 μm będzie zbliżony do 0,95. Błąd pomiaru spowodowany różnicą 10 % między współczynnikiem wpisanym w pirometrze a rzeczywistym współczynnikiem obiektu, w zależno-ści od temperatury obiektu dla różnych długości fal pomiarowych, przedstawio-ny jest na wykresie.

Analizując wykres można zauwa-żyć, że błąd pomiaru, ze względu na źle ustawiony współczynnik emisyjno-ści, będzie mniejszy przy wykorzystaniu pirometru o możliwie najkrótszej długo-ści fali pomiarowej. Limitem tutaj jest

zakres pomiarowy – standardowe pi-rometry krótkofalowe można kalibro-wać tylko do pomiaru wysokich tempe-ratur. Należy też pamiętać, że niektóre materiały (np. szkło, cienkie folie) najle-piej mierzy się pirometrami o określonej długości fali pomiarowej.

Kolejnym, dość częstym błędem po-miarów bezdotykowych jest złe określe-nie wielkości pola pomiarowego. Pro-blem ten dotyczy zwłaszcza pirometrów przenośnych wyposażonych w celownik laserowy, który czasami jest utożsamia-ny z polem pomiarowym. Pirometry jed-nobarwowe zawsze wskazują średnią temperaturę dla całego swojego pola pomiarowego określonego rozdzielczo-ścią optyczną. Rzadko pole pomiarowe można jednoznacznie zdefiniować pro-stą zależnością jako stosunek odległości od soczewki i średnicy pola dla tej od-ległości, np. 50:1, co oznacza średni-cę 1 cm przy odległości 50 cm. Współ-czynnik ten odnosi się do określonego zakresu odległości, a dokładna wiel-kość pola pomiarowego przedstawiana

dokładność bezdotykowego pomiaru temperatury

urządzenia do punktowego,

bezdotykowego pomiaru

temperatury, zwane powszechnie

pirometrami, cieszą się coraz

większą popularnością.

promocja

czujnik

bardzo dobrze minimalnie błędnie

obiekt większy od pola pomiaru

obiekt i pole pomiarutakie same

obiekt mniejszy od pola pomiaru

8 – 14 µm

5 µm

3.9 µm

2.2 µm

1 µm

500 1000 1500 2000 2500 3000 0

2%

4%

6%

8%

10%

Temperature in °C

Błąd pomiaru dla różnych długości fal pomiarowych przy 10% błędzie nastawy współczynnika emisyjności

Montaż pirometru


jest tylko w instrukcjach obsługi i kar-tach katalogowych. Warto pamiętać, że specyfikacje rozdzielczości optycz-nej sporządzane są zwykle przy zało-żeniu 90 % energii docierającej do de-tektora pirometru. Znaczy to mniej wię-cej tyle, że sam wynik wyliczany przez pirometr uwzględnia nieco większą po-wierzchnię niż wynika to ściśle ze spe-cyfikacji optycznej. Wybierając miejsce montażu warto kierować się przedsta-wionym schematem.

Zasada ta nie dotyczy pirometrów dwu- i wielobarwowych, które wskazu-ją najwyższą temperaturę w całym swo-im polu widzenia. Pirometry dwubar-wowe mają także inne zalety zmniej-szające błąd pomiaru, np. w przypad-ku zmiennego w trakcie procesu współ-czynnika emisyjności, wyższego za-pylenia atmosfery lub zabrudzenia so-czewki, ale to osobny temat. Mając na uwadze rozdzielczość optyczną trzeba też zachować ostrożność w pomiarach przez różnego typu otwory i wzierni-ki, zwłaszcza jeśli są one znacznie cie-plejsze od samego obiektu. Stosowanie chłodzonych rur wziernikowych nie za-wsze jest możliwe i opłacalne dlatego

sugeruje się zostawienie przynajmniej dwa razy większego otworu pomiarowe-go niż wynika to ze specyfikacji optycz-nej pirometru.

Mówiąc o dokładności pomiarów pirometrycznych warto wspomnieć

o modelach specjalnych, których nie-pewność pomiaru jest bardzo mała i któ-re mogą pełnić rolę pirometrów wzor-cowych. Przykładem takiego pirometru jest model Trirat firmy Raytek dostępny w wersji LT o zakresie -50..300 °C oraz MT o zakresie 200..800 °C. Niepew-ność pomiaru tego pirometru względem wzorcowego ciała doskonale czarnego przedstawia tabelka.

Należy też pamiętać, że podzespo-ły elektroniczne pirometrów ulega-ją starzeniu jak wszystkie inne i raz na dwa lata warto sprawdzić poprawność wskazań tych urządzeń w laboratorium.

Przedstawione aspekty dokładno-ści bezdotykowego pomiaru tempera-tury nie pokrywają w całości, ani na-wet w połowie tego zagadnienia. Wię-cej informacji można znaleźć w publika-cji IR Theory Booklet firmy Raytek, do pobrania ze strony www.irtech.pl.

IRTECH ul. Wyżynna 8 H, 30-617 Kraków

tel.: 12 267 37 74, 12 266 67 50 e-mail: [email protected]

www.irtech.pl

REKLAMA

Raytek T RIRAT LT

Temperatura Measurement uncertainty 2 s

-49,9 °C 0,11 K

-20,0 °C 0,08 K

0,0 °C 0,07 K

25,1 °C 0,07 K

50,1 °C 0,07 K

100,0 °C 0,08 K

150,0 °C 0,17 K

200,0 °C 0,18 K

250,0 °C 0,20 K

270,0 °C 0,21 K

Błąd pomiaru pirometru wzorcowego Trirat LT

46

TemaT numeru czujniki do pomiarów bezdotykowych

Oferta firmy Sels, która dostarcza klien-tom czujniki indukcyjne i pojemnościo-we od ponad 29 lat, została poszerzo-na o zaawansowane technicznie czuj-niki ultradźwiękowe amerykańskiej fir-my Senix. W krótkim czasie urządzenia te znalazły zastosowanie w wielu aplika-cjach, w których dotychczas raczej nie wykorzystywano czujników ultradźwię-kowych. Poniżej pozwolimy sobie przed-stawić przykładowe rozwiązania zapro-jektowane przez naszych inżynierów.

Jeden z największych producen-tów kostki brukowej w Polsce od dłuż-szego czasu poszukiwał ekonomiczne-go rozwiązania pomiaru poziomu kru-szywa w metalowych zbiornikach o wy-sokości 8 m. Problemem było nie tylko

zapylenie powstające podczas zasypu, ale również hałas spowodowany ude-rzeniami w metalowe ściany zbiorni-ka. Rozważane było zastosowanie czuj-nika radarowego, który prawdopodob-nie spełniłby oczekiwania, ale przy du-żej liczbie zbiorników inwestycja zrobiła się zbyt kosztowna. Bazując na naszym doświadczeniu, przeprowadziliśmy te-sty z wykorzystaniem czujnika ultradź-więkowego firmy Senix typu TSPC21S. W początkowej fazie istniały wątpliwo-ści co do stabilności pracy czujnika ul-tradźwiękowego oraz obawa przed za-nikami detekcji. Jednak wykorzystując możliwości programowe czujnika, oka-zało się, że doskonale sprawdził się on zarówno pod względem niezawodności,

jak i ciągłości detekcji oraz dokładności pomiaru poziomu kruszywa w zbiorniku.

Czujniki firmy Senix dzięki swoim parametrom technicznym – obudowa ze stali nierdzewnej, IP68 oraz temperatu-ra pracy od –40 do +70 °C, są w czo-łówce urządzeń instalowanych na ze-wnątrz obiektów.

W wyżej opisanej aplikacji udało się wyeliminować zakłócenia spowodowa-ne zapyleniem poprzez aktywację od-powiednich filtrów oraz wprowadze-nie niewielkiej zwłoki czasowej sygna-łu wyjściowego, natomiast wpływ nad-miernego hałasu przez wprowadzenie odpowiedniego uśredniania próbkowa-nego sygnału analogowego.

Wybór konkretnego modelu czujnika typu TSPC21S podyktowany był wyso-kością zbiorników. Czujniki te dokonu-ją detekcji i pomiaru w zbiornikach do 15 m.

Czujniki firmy Senix mają wiele do-datkowych funkcji, które są przydat-ne w bardziej skomplikowanych pro-cesach, gdzie wymagana jest archi-wizacja odczytów w czasie rzeczywi-stym, komunikacja Modbus RS-485 lub RS-232, analiza rozkładu błędów odczytu, aktywacja funkcji uzależnień czasowych czy też pełna uniwersal-ność konfiguracji wyjść z poziomu PC (wybór formatów wyjść: PNP/NPN,

promocja

Fot.

Sel

s

dokonując wyboru właściwego czujnika do detekcji i pomiaru poziomu materiałów

sypkich w zbiornikach, często stajemy przed problemem eliminacji wpływu

zakłóceń powstających w trakcie eksploatacji, a szczególnie podczas

ich zasypu. w wielu przypadkach klient decyduje się na zastosowanie

kosztownych rozwiązań, np. sond radarowych. okazuje się, że tego

typu urządzenia nie muszą być jedynym rozwiązaniem w środowisku

o dużym zapyleniu lub natężeniu decybeli. pewność detekcji może również

zapewnić dużo tańszy czujnik ultradźwiękowy! należy jednak zwrócić uwagę

na kilka aspektów decydujących o powodzeniu rozwiązania.

niezawodność pomiaru poziomu w trudnych warunkach środowiskowych


analogowe 0–10 V, 0–5 V, 4–20 mA). W ofercie firmy Senix dostępne są rów-nież specjalne czujniki serii LVL dedy-kowane do detekcji i pomiaru materia-łów agresywnych chemicznie. Obudowy tych czujników oraz ich czoło wykonane jest z tworzywa Kynar PVDF, odporne-go na szereg substancji chemicznych, dzięki czemu mogą być stosowane np.

w elektrociepłowniach czy oczyszczal-niach ścieków.

Kolejną rozwiązaną przez nas aplika-cją, w oparciu o czujniki ultradźwięko-we, jest detekcja poziomu płatków śnia-daniowych. W tym przypadku czujnik TSPC30S1, z maksymalną strefą dzia-łania 427 cm, dokonuje pomiaru pozio-mu niejednorodnego materiału, jakim są płatki. Dodatkowym elementem za-kłócającym pracę czujnika jest moment zasypu zbiornika. Również w tym przy-padku szerokie możliwości programowe czujnika pozwoliły na skuteczne rozwią-zanie problemu. Wprowadzając odpo-wiednio zwłokę czasową, czujnik igno-rował moment zasypu i przedstawiał re-alny poziom w zbiorniku bez potrzeby stosowania innych urządzeń. Dodatko-wo, wykorzystując komunikację RS-485 czujnika z panelem operatorskim otrzy-mujemy pełną wizualizację pracy wielu zbiorników, na których zostały zainstalo-wane czujniki ultradźwiękowe.

Serie czujników TSPC i LVL od mo-mentu wprowadzenia ich na rynek pol-ski cieszą się dużą popularnością i znaj-dują zastosowanie w wielu projektach.

Do mniej złożonych aplikacji pro-ponujemy klientom zastosowanie

prostszych wersji czujników firmy Micro Detectors lub Sensopart. Nasi inżynie-rowie, w oparciu o wieloletnie doświad-czenie, zaproponują optymalne rozwią-zania, które zadowolą wymagania sta-wiane zarówno przez konstruktorów maszyn, jak i przeznaczone do inwesty-cji przemysłowych.

Reasumując, czujniki ultradźwiękowe Senix oprócz typowych walorów pomia-rowych skupiają w sobie duże możliwo-ści programowe i predysponują je do pra-cy w trudnych warunkach środowisko-wych. W celu zapoznania się ze szczegó-łami oraz pełną ofertą firmy zapraszamy Państwa na stronę www.sels.pl.

inż. Adam OsipowskiSELS Sp. z o.o. sp.k.

www.sels.pl

Fot.

Sel

s

REKLAMA

48

AplikAcje

Firma Elmark Jędrzejewska z siedzi-bą w Olsztynie to wieloletni dystry-butor produktów Danfoss oraz part-ner handlowy. Dostawca komponentów automatyki i elektrotechniki do grupy Pfleiderer Grajewo ma na swoim koncie liczne wdrożenia energooszczędnych układów napędowych.

Przedsiębiorstwo płyt wiórowych Pfleiderer Grajewo to jeden z zakładów produkcyjnych grupy Pfleiderer Grajewo – czołowego producenta płyt drewno-pochodnych. Spółka ma ugruntowaną pozycję na rynkach Europy Środkowo- -Wschodniej. Najważniejszym odbior-cą jej produktów jest branża meblarska, do której trafia prawie 100 % sprzeda-ży. Zakład Pfleiderer Grajewo znaczną część produkcji eksportuje, głównie na rynki wschodnie. Spółki tej grupy spe-cjalizują się w produkcji płyt meblo-wych surowych, laminowanych i okle-janych, surowych i lakierowanych płyt

HDF, blatów kuchennych, folii finish, fil-mów oraz żywic dla meblarstwa. Nowo-czesne wzornictwo, szeroki wybór ele-mentów dekoracyjnych i przede wszyst-kim sprawdzona technologia produkcji gwarantują produkty o wysokiej jakości.

Aby sprostać wciąż rosnącym wy-maganiom technologicznym – przy za-chowaniu, a nawet zwiększeniu wydaj-ności – konieczne są nowe inwestycje w innowacyjne rozwiązania techniczne, pozwalające na ciągłą optymalizację produkcji i szukanie oszczędności. Dla-tego w zakładach grupy Pfleiderer stale podejmowane są inicjatywy, mające na celu modernizację linii produkcyjnych oraz zmniejszanie zużycia energii elek-trycznej i innych mediów. Niezwykle istotnym aspektem działalności grupy

jest także dbałość o środowisko natural-ne. Pfleiderer konsekwentnie podejmu-je szereg docenianych w branży przed-sięwzięć i inwestycji zgodnych z ideą zrównoważonego rozwoju. Firma uzy-skała certyfikat FSC (Forest Steward-ship Council) – jeden z najważniejszych w Europie dokumentów świadczących o proekologicznym zarządzaniu surow-cem drzewnym.

Ważniejsze inicjatywy firmy to mo-dernizacje w układach sterowania pra-cą trójfazowych silników asynchro-nicznych napędzających wentylato-ry. Wdrożono je w pierwszej połowie 2012 r. Wprowadzone zmiany uspraw-niły układy odpylania, które są niezwy-kle istotne w technologii przetwórstwa drzewnego. Ideą tych modyfikacji było

Firma Danfoss należy do liderów

branży napędowej, a nazwa

VLT od lat kojarzona jest

z przetwornicami częstotliwości

i softstartami o najlepszych

parametrach technicznych,

najwyższej niezawodności

i funkcjonalności. Urządzenia

te pracują na całym świecie.

Danfoss oferuje najbardziej

rozległą sieć doświadczonych

specjalistów i partnerów z zakresu

techniki napędowej.

Promocja

Fot.

Dan

foss

, P

fleid

erer

Modernizacja układów wentylatorowych procesów odpylania

VLT HVAC Drive FC100: nazwa VLT od lat określa przetwornice częstotliwości o najlepszych parametrach technicznych, najwyższej niezawodności i funkcjonalności

AplikAcje PrzeMysł Drzewny

pomiary Automatyka Robotyka nr 3/2013 49

uzyskanie większej wydajności proce-su lub jego optymalizacja dla zminima-lizowania zużycia energii. Modernizacje przeprowadzono poprzez zastosowanie przetwornic częstotliwości do sterowa-nia prędkością obrotową silników.

Szukano urządzeń renomowanych producentów, dedykowanych do ukła-dów wentylatorowych, z funkcjami zapewniającymi m.in. optymalizację sterowania, zabezpieczenie przetwor-nicy i napędu, monitorowanie zużycia energii. Do ważnych czynników wpły-wających na wybór oferty należały też dostępność serwisu w Polsce i pełne wsparcie techniczne producenta.

Po analizie oferty rynkowej zde-cydowano się na przetwornice serii VLT HVAC Drive FC100 firmy Danfoss. Poza spełnieniem wszystkich wymagań technicznych również oferta cenowa na przetwornice 55 kW i 75 kW okazała się bardzo atrakcyjna.

Jedna z modernizacji miała na celu podniesienie wydajności procesu od-pylania w urządzeniach stacji formują-cych (wentylator osiowy). Cel osiągnięto dzięki zastosowaniu falownika FC102 o mocy 55 kW w układzie napędowym, którego silnik przed modernizacją zasi-lany był przez układ rozruchowy gwiaz-da/trójkąt. Pozwoliło to na zwiększenie liczby obrotów silnika z 1440 obr./min do ok. 1550 obr./min. W efekcie znacz-nie wzrosła wydajność wentylatora, a co za tym idzie – całego układu odpylania.

Druga wdrożona aplikacja służy-ła zminimalizowaniu zużycia energii w układzie odpylania trzech skrawarek

pierścieniowych do zrębek drzewnych przez optymalizację pracy wentylato-rów. Przed modernizacją system odpy-lania pracował z wydajnością stałą, nie-zależną od konfiguracji pracy i chwilo-wego wykorzystania trzech maszyn. Po jej przeprowadzeniu wydajność wen-tylatorów wyciągowych jest regulowa-na w zależności od pracy poszczegól-nych skrawarek, a więc dopasowana do chwilowego zapotrzebowania. Dało to, w porównaniu ze stanem sprzed mo-dernizacji, nawet do 30 % oszczędno-ści energii elektrycznej zużywanej przez system odpylania. W tym przypad-ku wykorzystano przetwornicę FC102 o mocy 75 kW.

W kontekście omówionych moderni-zacji warto jeszcze wspomnieć o kilku bardzo istotnych, dodatkowych funk-cjach przetwornicy częstotliwości Dan-foss serii VLT HVAC Drive FC100.

Automatyczna optymalizacja zużycia energii AEOStandardowa funkcja zapewniająca optymalne magnesowanie silnika przy dowolnej prędkości i w każdych warun-kach obciążeniowych. Przy częściowym obciążeniu (poniżej nominalnego) AEO zapewnia dodatkowe oszczędności zu-życia energii rzędu 5–15 %.

Inteligentne zarządzanie chłodzeniem przetwornicy• Tryb temperatura otoczenia

do 50 °C – VLT HVAC Drive pracu-je niezawodnie z nominalnymi para-metrami w temperaturze do 50 °C,

zapewniając maksymalną spraw-ność oraz trwałość.

• Tryb zachowania czystości wewnątrz przetwornicy – wdmuchiwane przez wentylator chłodne powietrze prze-pływa wyłącznie przez radiator, ka-nał przelotu powietrza można łatwo czyścić bez konieczności ingerencji w podzespoły elektroniczne.

Kompensacja przepływuFunkcja kompensacji przepływu zapew-nia znaczącą redukcję zużycia energii i kosztów instalacji. Ma ona zastosowa-nie zarówno w układach pompowych, jak i układach wentylatorowych.

Przetwornice do Pfleiderer Grajewo dostarczyła firma Elmark Jędrzejewska z Olsztyna. Montażu i uruchomienia urządzeń dokonali we własnym zakre-sie doskonale wykwalifikowani pracow-nicy służb technicznych firmy Pfleiderer z Grajewa.

Więcej informacji na temat bogatej funkcjonalności i możliwych korzyści, jakie daje zastosowanie przetwornic częstotliwości firmy Danfoss, nie tylko w układach wentylatorowych i pompo-wych, znaleźć można na stronie produ-centa www.danfoss.pl/napedy.

ELMARK sp.j. Jędrzejewskaul. Lubelska 45, 10-410 Olsztyn

tel. 89 537 66 00e-mail: [email protected]

www.elmarkasp.plDanfoss VLT Drives Partner

www.danfoss.pl/napedyFot.

Dan

foss

, P

fleid

erer

Wdrożenie wykonane przez Elmark Jędrzejewska: napędy Danfoss w układzie odpylania przy produkcji płyt wiórowych w zakładzie Pfleiderer Grajewo SA

50

AplikAcje Przemysł WydobyWczy

W kwietniu 2012 r. spółka APS roz-poczęła realizację umowy zawartej z zakładem SKSM, polegającej na mo-dernizacji układów sterowania i auto-matyki instalacji produkcji kruszyw. Zakres umowy obejmował:• dostawę aparatury kontrolnej, po-

miarowej i okablowania;• częściowy demontaż istniejących

układów automatyki zabezpiecze-niowej i przeróbki w rozdzielniach SO-1, SO-2, SO-3, SO-4, SO-7, SO-8, R1/1, R1/2, R4/1, R4/2, R4/3, E1/1;

• realizację projektu elektrycznego układów sterowania, opomiarowa-nia oraz instalacji kamer przemysło-wych na terenie zakładu;

• montaż i okablowanie docelowych układów automatyki i sterowania zgodnie z wykonanym projektem;

• wykonanie instalacji kamer przemy-słowych (wraz z kamerami obroto-wymi w liczbie trzech sztuk i ste-rowaniem do nich, oraz dwanaście kamer stacjonarnych);

• wykonanie pomiarów kontrolnych po montażu całości instalacji;

• realizację systemu sterowania opar-tego na sterowniku Siemens ET 200S z pięcioma kasetami oddalo-nych wejść/wyjść oraz sterowniku Siemens S7-1200;

• realizację systemu wizualizacji pro-cesu technologicznego produkcji kruszyw drogowych, budowlanych oraz instalacji wydobycia kruszyw (kopalin) opartego na systemie Asix firmy Askom;

• realizację układów automatyki uru-chomieniowej (sekwencji urucha-miania) oraz zabezpieczeniowej;

• realizację systemu raportowania i rozliczenia energii elektrycznej za-kładu z podziałem na węzły techno-logiczne;

• realizację systemu raportowania o wielkości produkcji kruszyw (podłą-czenie sześciu wag taśmowych do systemu komputerowego za pomo-cą programu firmy Tamtron, w tym

podłączenie wagi części kopalnianej za pomocą anteny kierunkowej Wi-Fi Ubiquiti NanoBridge M5);

• uruchomienie, sprawdzenie i testy układów automatyki i sterowania całej instalacji technologicznej;

• szkolenie pracowników obsługi;• wykonanie dokumentacji powyko-

nawczej.Ze względu na konieczność zapew-

nienia ciągłości produkcji większość prac prowadzono przy pracującej in-stalacji, a zatrzymywanie jej części było możliwe tylko tymczasowo.

Sterowanie wszystkimi napędami przenośników, kruszarek, przesiewaczy czy pomp oraz zabezpieczenia i bloka-dy przed modernizacją odbywało się elektrycznie. Po wdrożeniu inwestycji przez spółkę APS układy sterowania i automatyka zabezpieczeniowa realizo-wane są przez sterownik PLC. Pozo-stawiono możliwość sterowania urzą-dzeniami z pulpitów lokalnych. Założe-niem jest jednak w pełni zintegrowane sterowanie z wykorzystaniem systemu komputerowego.

Automatyka instalacji SKSM Suwał-ki podzielona jest na węzły technolo-giczne. W jej skład wchodzą:

Jedną z większych inwestycji

zrealizowanych w 2012 r.

przez spółkę Automatyka-

-Pomiary -sterowanie (APs) była

modernizacja zakładu kruszyw

suwalskie Kopalnie surowców

mineralnych (sKsm) suwałki.

zmodernizowano układy sterowania

i automatyki, opomiarowania oraz

monitoringu i wizualizacji procesu

technologicznego produkcji kruszyw.

Modernizacja zakładu produkcjikruszyw sKsm suwałki

Promocja

Fot.

APS

Przenośnik PT-14A, wylot przesiewacza S-9 – część produkcyjna węzła kruszyw budowlanych

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

Przenośniki PT-13, PT-14, PT-15, PT-16, PT-17, PT-18 w SKSM Suwałki – część instalacji kruszyw budowlanych i przeładunku kruszyw drogowych

pomiary Automatyka Robotyka nr 3/2013 51

• węzeł kruszyw budowlanych – pro-dukcja kruszyw dedykowanych do przemysłu budowlanego,

• węzeł kruszyw drogowych – produk-cja kruszyw dedykowanych do bu-dowy dróg i autostrad,

• węzły przeładunkowe – wewnętrz-ne instalacje służące do transportu kruszyw na terenie zakładu,

• węzeł wydobywczy – instalacja części kopalnianej, w której skład wchodzi koparka kruszywa i część przerobowa z węzłem sortowni wstępnej, przygotowująca kruszywa do dalszej obróbki,

• węzeł wzbogacania kruszywa,• węzeł podbudowy.

Poszczególne węzły mogą być uru-chamiane na kilka sposobów. W przy-padku każdego z nich blokady i zabez-pieczenia technologiczne są aktywne. Załączenia można dokonać przez włą-czenie poszczególnych napędów lokal-nie bądź z poziomu systemu kompu-terowego. W niektórych przypadkach (np. węzeł kruszyw budowlanych) jest możliwe automatyczne (sekwencyj-ne) uruchomienie całego węzła. Ope-rator musi wówczas jedynie wcisnąć „Start„ sekwencji, po czym automa-tycznie załączane są kolejne urządze-nia wchodzące w skład węzła. W przy-padku, gdy dany węzeł ma kilka moż-liwości (dróg) uruchomienia, operator może wybrać urządzenia, które mają być uruchomione w sekwencji.

Zrealizowano również tryb remon-towy, w którym uruchomienie lokalnie

któregokolwiek z napędów powoduje, że zabezpieczenia i blokady są świa-domie wyłączane przez operatora. Tryb ten jest stosowany jedynie do spraw-dzania urządzenia po przeglądach lub remoncie.

Spółka APS oferuje kompleksowe usługi z dziedziny automatyki prze-mysłowej i branży elektrycznej, po-cząwszy od projektu, przez produkt, po wdrożenie i serwis. Firma świadczy również usługi pomiarowe i prowadzi bezpośrednią sprzedaż urządzeń au-tomatyki przemysłowej. APS SA zali-czane jest do grupy najbardziej pręż-nych w tej branży na terenie Polski.

Firma powstała w 1994 r. w wyniku restrukturyzacji Elektrociepłowni Biały-stok, która do dzisiaj jest jednym z jej głównych klientów. APS od szeregu lat wdraża tam nowoczesne systemy auto-matyki przemysłowej i prowadzi kom-pleksową eksploatację układów auto-matyki.

mgr inż. Tomasz SołbutAUTOMATYKA-POMIARY-STEROWANIE SA 15-257 Białystok, ul. A. Mickiewicza 95 F

tel. 85 748 34 00, 85 748 34 03fax 85 748 34 19Fo

t. A

PS

Maska technologiczna instalacji kruszyw budowlanych

REKLAMA

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

52

automatyka Sterowniki PLC

C elem artykułu jest przedstawie-nie możliwie dużej części zagad-

nień w formie przykładów. Większość z nich została opracowana i sprawdzo-na w środowisku CoDeSys, stosunko-wo wiernie implementującym zalece-nia normy IEC 61131-3. Jest ono do-stępne bezpłatnie, a do uruchomienia programów zaimplementowano tzw. software’owy sterownik czasu rzeczy-wistego przeznaczony do instalacji na komputerze klasy PC (którego wersja

demonstracyjna również jest dostępna za darmo). Więcej informacji oraz opro-gramowanie można znaleźć na stronie www.codesys.com.

Trochę historiiHistoria programowalnego sterownika logicznego sięga końca lat 60. ubiegłe-go wieku. Systemy sterowania w więk-szości bazowały wówczas na elemen-tach elektromechanicznych, tj. różnego rodzaju przekaźnikach (fot. 1). W prak-tyce oznaczało to nieraz długie ciągi szaf wypełnionych po brzegi przekaźni-kami i łączącymi je przewodami. Były to rozwiązania mało elastyczne i uciąż-liwe w utrzymaniu. W przypadku tych najbardziej złożonych trzeba było nieraz godzin, żeby znaleźć usterkę, której usu-nięcie zajmowało kilka minut. A uster-ki nie były rzadkością. W przekaźniko-wych układach sterowania występowa-ły takie problemy, jak różne czasy pro-pagacji poszczególnych elementów, drgania styków czy ich nierówne zuży-wanie się.

Taki stan rzeczy nie zadowalał inży-nierów z GM Hydramatic (działu Gene-ral Motors zajmującego się automatycz-nymi skrzyniami biegów). Aby to zmie-nić, opracowali oni i zaprezentowali wy-tyczne dla nowego rodzaju systemu ste-rowania. W odróżnieniu od tradycyj-nych układów przekaźnikowych miał się on cechować prostotą programowa-nia i możliwością łatwych zmian algo-rytmu sterowania, adekwatnie do zmie-niających się warunków pracy. Roz-wiązanie to miało być również bardziej

niezawodne, a w razie awarii umożli-wiać szybkie naprawy dzięki moduło-wej konstrukcji. Oczywiście układ ten musiał być też przystosowany do ciągłej pracy w warunkach przemysłowych.

Budowę prototypów zlecono czterem firmom: Allen-Bradley, Digital Equip-ment Corporation, Century Detroit oraz Bedford Associates. W tym czasie (to jest od 1968 r.) w tej ostatniej trwały już prace nad podobnym urządzeniem, nazwanym roboczo „084” (jako że był to 84. projekt tej firmy). Inżynierowie zaangażowani w ten projekt, między in-nymi Richard E. Morley (nazywany dzi-siaj ojcem sterowników programowal-nych), utworzyli firmę Modicon (skrót od MOdular DIgital CONtroller – mo-dułowy kontroler cyfrowy) i w 1969 r. na bazie modelu 084 zbudowali ste-rownik programowalny Modicon 084, który wygrał rywalizację (fot. 2). Praw-dziwym sukcesem okazał się jednak kolejny model opracowany w 1973 r. – Modicon 184. Dzisiaj marka Modicon jest własnością firmy Schneider Electric.

Określenie PLC (ang. Programma-ble Logic Controller, Programowalny Sterownik Logiczny) pojawiło się po raz pierwszy w 1971 r.; kiedy to fir-ma Allen-Bradley (obecnie część kon-cernu Rockwell Automation) użyła go w nazwie jednego ze swoich pierw-

Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą ieC 61131-3. Część 1

niniejszym artykułem rozpoczynamy

cykl poświęcony programowaniu

sterowników PLC. większość

producentów sterowników

oferuje dedykowane narzędzia

programistyczne, zawierające

często specyficzne rozwiązania.

Celem cyklu jest przedstawienie

zagadnienia w sposób możliwie

uniwersalny. Cykl artykułów

nie odnosi się do żadnego

konkretnego typu PLC, natomiast

wszędzie tam, gdzie jest potrzebne

podejście formalne, jest zgodny

z wymaganiami normy ieC 61131-3,

pełniącej rolę wyznacznika zarówno

dla programistów, jak i producentów

środowisk do programowania PLC.Fo

t.

arch

iwum

aut

ora

Fot. 1. Szafa sterownicza z przekaźnikami

Fot. 2. Modicon 084


szych urządzeń tego typu („Bulletin 1774 PLC”).

Sterowniki programowalne, począt-kowo stosowane w przemyśle samo-chodowym, bardzo szybko przyjęły się również w innych gałęziach przemy-słu. Co ciekawe, na niekorzyść sterow-nika programowalnego działało kojarze-nie go z komputerami, które w tamtych czasach pozostawiały wiele do życzenia w kwestii niezawodności.

W 1976 r. po raz pierwszy zastoso-wano sterowniki wyposażone w zdalne kasety wejść/wyjść, a rok później firma Allen-Bradley jako pierwsza zastosowa-ła w sterownikach mikroprocesor 8080 z wykorzystaniem dodatkowego kopro-cesora dla operacji bitowych. Rynek sterowników przeżył gwałtowny rozkwit w pierwszej połowie lat 80., wówczas japońscy producenci wprowadzili małe tanie sterowniki o rozbudowanych moż-liwościach. Kolejnym impulsem był roz-wój komputerów typu PC i powstanie oprogramowania typu SCADA przezna-czonego do sterowania nadrzędnego i zbierania danych.

Równolegle z rozwojem sterowni-ków programowalnych rozwijano też ich oprogramowanie. Pierwsze modele (np. wspomniany Modicon 084) programo-wane były jedynie w języku drabinko-wym (będącym dziedzictwem po sche-matach elektrycznych układów przekaź-nikowych), i to wyłącznie z użyciem pod-stawowych funkcji logicznych. Zastępo-wały w ten sposób przekaźnikowe sys-temy sterowania, ale nie rozszerzały ich możliwości. Potem zaczęto wzbogacać zbiór funkcji o proste operacje matema-tyczne, a później i inne, bardziej złożo-ne (regulatory PID, sterowanie silnikami, komunikację). Dzisiejsze sterowniki inte-grują w sobie funkcje procesowe, a na-wet zaawansowane funkcje sterowania ruchem (Motion Control). Pojawiły się też kolejne języki programowania, spe-cjalizowane do rozwiązywania określo-nych rodzajów problemów.

Podstawowe cechy sterowników programowalnych PLCPomimo dużej różnorodności konstruk-cji można określić uniwersalną struk-turę funkcjonalną cechującą wszystkie sterowniki programowalne (rys. 1). Ich głównym zadaniem jest przetwarzanie sygnałów ze sterowanego obiektu (ma-szyny czy procesu) oraz poleceń otrzy-manych z poziomu interfejsu operato-ra (HMI) lub z innego systemu za po-średnictwem magistrali komunikacyj-nej. Przetwarzanie danych zapisanych

w pamięci odbywa się w programie pracującym pod kontrolą systemu ope-racyjnego. Wypracowane wyniki są przekazywane do sterowanego obiek-tu za pomocą układów wykonawczych. Struktura funkcjonalna sterownika pro-gramowalnego została szczegółowo opisana w normie IEC 61131-1.

Realizacja sprzętowa zwykle wyglą-da tak, że za przetwarzanie sygnałów odpowiada centralna jednostka prze-twarzająca CPU (ang. Central Proces-sing Unit), w skład której wchodzi pro-cesor wraz z pamięcią, w której prze-chowywane jest oprogramowanie syste-mowe oraz program i dane użytkowni-ka. Programowanie sterownika (za po-mocą programatora lub komputera PC) umożliwia interfejs komunikacyjny. Po-łączenie sterownika z obiektem, któ-rym ma sterować, zapewnia układ wej-ściowy-wyjściowy, do którego mogą być podłączane czujniki (sensory) i urządze-nia wykonawcze (aktuatory) komuniku-jące się za pomocą sygnałów cyfrowych i analogowych. Podstawowe elementy mogą w razie potrzeby być uzupełnione o dodatkowe (na przykład interfejsy sie-ciowe, umożliwiające komunikację z in-nymi urządzeniami). Działanie wszyst-kich tych elementów zapewnia zasilacz.

Ze względu na budowę sterowni-ki programowalne można podzielić na

dwa zasadnicze typy: modułowe oraz kompaktowe. W sterownikach kompak-towych podstawowe elementy znajdują się w jednej obudowie, w sterownikach modułowych zrealizowane są w posta-ci odrębnych konstrukcyjnie elementów (np. moduł zasilacza, moduł procesora, moduły wejściowe i wyjściowe). Ste-rowniki kompaktowe mogą być rozsze-rzane o dodatkowe moduły, ale zwykle nie są one niezbędne do pracy (w od-różnieniu od sterowników modułowych, których uruchomienie, np. bez modułu zasilacza nie jest możliwe).

Kolejną cechą charakterystycz-ną dla sterowników programowalnych jest ściśle określony sposób działania. Po uruchomieniu następuje inicjaliza-cja i przejście do pracy cyklicznej. Po-jedynczy cykl (zwany potocznie ska-nem) obejmuje odczyt wejść, wykona-nie programu, zapis wyjść oraz diagno-stykę i komunikację (w tym z progra-matorem). Sygnały wejściowe i wyjścio-we nie są przetwarzane bezpośrednio (z pewnymi wyjątkami), ale zapisywa-ne w specjalnej pamięci zwanej obra-zem wejść i wyjść. Gwarantuje to nie-zmienność wejść w trakcie pojedyncze-go cyklu i jednoczesne wysterowanie wyjść po jego zakończeniu. Cykl pra-cy sterownika PLC został przedstawio-ny na rys. 2.Fo

t.

arch

iwum

aut

ora

Rys. 1. Struktura funkcjonalna sterownika PLC

54


Istotną cechą PLC jest sposób ich programowania. Wynika on po części ze sposobu działania sterownika (na przykład struktura pamięci z wyróżnio-nym obszarem wejść i wyjść), po czę-ści z konieczności zapewnienia przej-rzystości i względnej prostoty (co za-pewniają między innymi graficzne ję-zyki programowania). W warunkach

przemysłowych, gdzie duży nacisk kła-dzie się na niezawodność i szybkość usuwania awarii, możliwość szybkiej analizy i modyfikacji programu bywa niezwykle przydatna.

Norma IEC 61131Jak wspomniano, jedną z głównych zalet sterowników programowalnych, która zadecydowała o ich sukcesie ryn-kowym, była możliwość szybkiej i sto-sunkowo łatwej modyfikacji algorytmu sterowania realizowanego z ich uży-ciem. Jednak w przypadku konieczno-ści wymiany samego sterownika spra-wa się komplikowała. Przyczyniali się do tego producenci, z których każdy tworzył swoje własne narzędzia do pro-gramowania i diagnostyki, używając odmiennej składni języka i innego ze-stawu funkcji. Powodowało to trudno-ści przy wymianie sterownika na inny i znacząco ograniczało możliwości ła-twego przenoszenia programów pomię-dzy nimi.

Prace nad rozwiązaniem tego pro-blemu rozpoczęła w latach 90. ubie-głego wieku Międzynarodowa Komi-sja Elektrotechniczna (International Electrotechnical Commission, w skró-cie IEC). Jej rezultatem jest specyfika-cja własności funkcjonalnych i eksplo-atacyjnych sterowników programowal-nych zawarta w normie IEC 61131. Po-szczególne części tej normy wraz z opi-sem ich zawartości zestawiono w tab.1.

Model oprogramowania i przepływu danychSpośród wszystkich części normy IEC 61131 największe znaczenie dla spo-sobu programowania sterowników PLC ma część trzecia. Elementy oprogramo-wania w niej opisane oraz relacje mię-dzy nimi można zobrazować za pomocą tzw. modelu oprogramowania (rys. 3).

Najwyższy poziom tego mode-lu KONFIGURACJA (ang. CONFIGU-RATION), jest zbiorem wszystkich ele-mentów koniecznych do rozwiązania

Tab. 1. Standard IEC 61131

Oznaczenie Edycja Tytuł Streszczenie

ieC 61131-1 2.0 (2003-05) Programmable controllers – Part 1: General information

Zawiera ogólne definicje i typowe właściwości funkcjonalne sterowników programowalnych odróżniające je od innych systemów, takie jak cykliczne przetwarzanie programu w oparciu o obraz wejść i wyjść czy przydział czasu pracy na komunikację z programatorem.

ieC 61131-2 3.0 (2007-07)Programmable controllers – Part 2: equipment requirements and tests

Zawiera elektryczne, mechaniczne i funkcjonalne wymagania dla sterowników oraz ich urządzeń peryferyjnych wraz z opisem metod ich badania. opisuje warunki użytkowania, przechowywania i transportu. określa także warunki środowiskowe (temperatura, wilgotność powietrza itp.) oraz przedstawia klasyfikację sterowników i narzędzi programowania.

ieC 61131-3 2.0 (2003-01) Programmable controllers – Part 3: Programming languages

Stanowi opis formalny zharmonizowanego i zorientowanego przyszłościowo systemu opartego na modelu programowym i komunikacyjnym. Zawiera również ujednoliconą specyfikację języków programowania z ich podziałem na graficzne i tekstowe oraz specyfikację elementów konfiguracyjnych.

ieC/tr 61131-4 2.0 (2004-07) Programmable controllers – Part 4: User guidelines

Jest to rodzaj przewodnika dla użytkowników sterowników programowalnych, którego zadaniem jest wspomóc ich we wszystkich fazach projektowania systemu automatyki. Zawierapraktyczne informacje i wskazówki, zaczynając od analizy systemu i wyboru sprzętu, a kończąc na zastosowaniachi konserwacji.

ieC 61131-5 1.0 (2000-11) Programmable controllers – Part 5: Communications

Specyfikuje zasady komunikacji pomiędzy sterownikami programowalnymi oraz innymi urządzeniami, w tym usługi, które udostępnia sterownik i które powinny być mu udostępniane przez inne urządzenia.

ieC 61131-6 1.0 (2012-10) Programmable controllers – Part 6: Functional safety

określa wymagania dla sterowników programowalnych i powiązanych urządzeń peryferyjnych, które mają być zastosowane jako elementy systemu bezpieczeństwa.

ieC 61131-7 1.0 (2000-08)Programmable controllers – Part 7: Fuzzy control programming

Definiuje język do programowania aplikacji wykorzystujących sterowanie rozmyte (ang. Fuzzy Control).

ieC/tr 61131-8 2.0 (2003-09)

Programmable controllers – Part 8: Guidelines for the application and implementation of programming languages

Zawiera wskazówki dotyczące zastosowania i implementacji języków programowania opisanych w ieC 61131-3.

Rys. 2. Cykl pracy sterownika PLC


konkretnego problemu sterowania. W skład konfiguracji może wcho-dzić jeden lub więcej ZASOBÓW (ang. RESOURCE). Zasoby są elementami modelu, które przetwarzają ZADANIA (ang. TASK). Zadanie natomiast kon-troluje wykonywanie poszczególnych modułów programu nazywanych też JEDNOSTKAMI ORGANIZACYJNYMI PROGRAMU (ang. PROGRAM ORGA-NIZATION UNIT, w skrócie POU). Jed-nostką wywoływaną przez zadanie może być PROGRAM lub BLOK FUNK-CYJNY (ang. FUNCTION BLOCK, FB) utworzone z użyciem jednego z języ-ków programowania opisanego w nor-mie IEC 61131-3. Zadanie może być wykonywane cyklicznie lub po wystą-pieniu określonego zdarzenia. Wresz-cie w ramach programu wykonywane mogą być dowolne inne jednostki orga-nizacyjne, tj. oprócz wspomnianych już programów i bloków funkcyjnych także FUNKCJE (ang. FUNCTION, FC).

Podstawowym elementem służącym przechowywaniu danych jest w opisy-wanym modelu ZMIENNA (ang. VARIA-BLE). Zmienne (na rys. 3 oznaczo-ne pustymi prostokącikami) stanowią reprezentację danych na poziomie pro-gramu, bloku funkcyjnego lub funkcji, ale elementami modelu programowe-go są również ZMIENNE GLOBALNE (ang. GLOBAL VARIABLES), przecho-wujące dane wspólne w obrębie całej konfiguracji. ŚCIEŻKI DOSTĘPU (ang. ACCESS PATHS) umożliwiają natomiast udostępnianie tych danych (mechanizm ten został opisany szczegółowo w nor-mie IEC 61131-5).

Norma IEC 61131-3 rozróżnia rów-nież kilka sposobów wymiany danych między elementami konfiguracji oraz między konfiguracjami. W obrębie pojedynczego programu dane mogą być przekazywane przez bezpośrednie połączenie dwóch elementów progra-mu (rys. 4). Można to zrealizować na przykład łącząc wyjście jednego z nich z wejściem drugiego. Takie połączenie jest często przedstawiane w sposób jawny w graficznych językach progra-mowania.

Do wymiany danych pomiędzy pro-gramami, w obrębie jednej konfiguracji można natomiast wykorzystać zmienne globalne. Graficzną reprezentację takie-go przypadku przedstawia rys. 5. Dane będące wynikiem działania programu, bloku funkcyjnego lub funkcji przekazy-wane są do zmiennych globalnych, z któ-rych mogą być odczytane przez inny pro-gram, blok funkcyjny lub funkcję.

Tab. 1. Standard IEC 61131

Oznaczenie Edycja Tytuł Streszczenie

ieC 61131-1 2.0 (2003-05) Programmable controllers – Part 1: General information

Zawiera ogólne definicje i typowe właściwości funkcjonalne sterowników programowalnych odróżniające je od innych systemów, takie jak cykliczne przetwarzanie programu w oparciu o obraz wejść i wyjść czy przydział czasu pracy na komunikację z programatorem.

ieC 61131-2 3.0 (2007-07)Programmable controllers – Part 2: equipment requirements and tests

Zawiera elektryczne, mechaniczne i funkcjonalne wymagania dla sterowników oraz ich urządzeń peryferyjnych wraz z opisem metod ich badania. opisuje warunki użytkowania, przechowywania i transportu. określa także warunki środowiskowe (temperatura, wilgotność powietrza itp.) oraz przedstawia klasyfikację sterowników i narzędzi programowania.

ieC 61131-3 2.0 (2003-01) Programmable controllers – Part 3: Programming languages

Stanowi opis formalny zharmonizowanego i zorientowanego przyszłościowo systemu opartego na modelu programowym i komunikacyjnym. Zawiera również ujednoliconą specyfikację języków programowania z ich podziałem na graficzne i tekstowe oraz specyfikację elementów konfiguracyjnych.

ieC/tr 61131-4 2.0 (2004-07) Programmable controllers – Part 4: User guidelines

Jest to rodzaj przewodnika dla użytkowników sterowników programowalnych, którego zadaniem jest wspomóc ich we wszystkich fazach projektowania systemu automatyki. Zawierapraktyczne informacje i wskazówki, zaczynając od analizy systemu i wyboru sprzętu, a kończąc na zastosowaniachi konserwacji.

ieC 61131-5 1.0 (2000-11) Programmable controllers – Part 5: Communications

Specyfikuje zasady komunikacji pomiędzy sterownikami programowalnymi oraz innymi urządzeniami, w tym usługi, które udostępnia sterownik i które powinny być mu udostępniane przez inne urządzenia.

ieC 61131-6 1.0 (2012-10) Programmable controllers – Part 6: Functional safety

określa wymagania dla sterowników programowalnych i powiązanych urządzeń peryferyjnych, które mają być zastosowane jako elementy systemu bezpieczeństwa.

ieC 61131-7 1.0 (2000-08)Programmable controllers – Part 7: Fuzzy control programming

Definiuje język do programowania aplikacji wykorzystujących sterowanie rozmyte (ang. Fuzzy Control).

ieC/tr 61131-8 2.0 (2003-09)

Programmable controllers – Part 8: Guidelines for the application and implementation of programming languages

Zawiera wskazówki dotyczące zastosowania i implementacji języków programowania opisanych w ieC 61131-3.

Rys. 3. Model oprogramowania

Rys. 4. Wymiana danych w obrębie programu

Rys. 5. Wymiana danych za pomocą zmiennych globalnych

Rys. 6 Wymiana danych z użyciem bloków funkcyjnych

Rys. 7. Wymiana danych z użyciem ścieżek dostępu

56


Aby przesyłać dane pomiędzy elementami programów lub pomiędzy programami, w obrębie jednej lub kilku konfigura-cji, można użyć dedykowanych bloków funkcyjnych (oznaczo-nych na rys. 6 jako SEND i RCV). Zazwyczaj jeden z tych blo-ków odpowiedzialny jest za zapis, a drugi za odczyt danych. Bloki te opisane są szczegółowo w normie IEC 61131-5.

Dane do wymiany pomiędzy konfiguracjami mogą być udostępniane również za pomocą ścieżek dostępu wspomnia-nych wcześniej. W takim wypadku wartość w jednej z konfi-guracji przechowywana jest w zmiennej, która następnie jest udostępniana za pomocą ścieżki dostępu, co umożliwia jej odczyt w innej konfiguracji (za pomocą dedykowanego bloku funkcyjnego). Na rys. 7 przedstawiono taki mechanizm wy-miany (blok odpowiedzialny za odczyt jest na nim oznaczo-ny jako READ).

Narzędzia utworzone w oparciu o opisany model umoż-liwiają zastosowanie uporządkowanego podejścia podczas tworzenia konfiguracji i programu dla sterownika PLC. Proces ten można zacząć „od góry”, czyli od najbardziej ogólnych za-gadnień, rozbijając je następnie na coraz mniejsze elementy, lub „od dołu”, czyli od stworzenia elementarnych modułów,

które potem zostaną połączone w coraz bardziej skompliko-waną całość.

Słowa kluczowe, identyfikatory i inne elementy składniW zależności od zastosowanego narzędzia i języka programo-wania elementy modelu oprogramowania mogą być tworzo-ne w sposób graficzny lub tekstowy. Producenci sterowników,

Tab. 2. Podstawowe typy danych

Słowokluczowe

Rodzaj danych Rozmiar(w

bitach)

Zakreswartości

Wartośćdomyślna (początkowa)

BooL logiczny typ danych 1 0 (FALSe)1 (trUe)

0

Sint liczba całkowita ze znakiem 8 od -27 do 27-1 0

int liczba całkowita ze znakiem 16 od -215 do 215-1 0

Dint liczba całkowita ze znakiem 32 od -231 do 231-1 0

Lint liczba całkowita ze znakiem 64 od -263 do 263-1 0

USint liczba całkowita bez znaku 8 od 0 do 28-1 0

Uint liczba całkowita bez znaku 16 od 0 do 216-1 0

UDint liczba całkowita bez znaku 32 od 0 do 232-1 0

ULint liczba całkowita bez znaku 64 od 0 do 264-1 0

reAL liczba rzeczywista 32 wg normy ieC 60559 0.0

LreAL liczba rzeczywista 64 wg normy ieC 60559 0.0

tiMe czas trwania - zależny od implementacji t#0s

DAte data - zależny od implementacji D#0001-01-01

tiMe_oF_DAYtoD

czas - zależny od implementacji toD#00:00:00

DAte_AnD_tiMeDt

data i czas - zależny od implementacji Dt#0001-01-01-00:00:00

StrinG łańcuch znakówo długości 1 bajta każdy

8 nie dotyczy ¢¢(pusty łańcuch)

BYte łańcuch bitów 8 nie dotyczy 0

worD łańcuch bitów 16 nie dotyczy 0

DworD łańcuch bitów 32 nie dotyczy 0

LworD łańcuch bitów 64 nie dotyczy 0

wStrinG łańcuch znakówo długości 2 bajtów każdy

16 nie dotyczy ““(pusty łańcuch)

Rys. 8. Przykładowe okienko konfiguracyjne (CoDeSys)


tworząc aplikacje do ich programowania zgodnie z rynkowymi trendami, dążą do minimalizacji wpisywanego tekstu na rzecz okienek konfiguracyjnych czy też tzw. kreatorów (rys. 8). Nor-ma IEC 61131-3 pozwala jednak przedstawić cały wspo-mniany model w formie tekstowej. W tym celu określony jest zestaw tzw. słów kluczowych. Są to unikalne kombinacje li-ter, które nie mogą być wykorzystywane w żaden inny sposób (tylko jako wbudowane elementy składni języka). Poszczegól-ne słowa kluczowe będą sukcesywnie omawiane. W przykła-dach są one wyróżniane kolorem niebieskim.

Z kolei elementy tworzone przez programistę (takie jak zmienne czy bloki funkcyjne) mogą być nazywane z użyciem tzw. identyfikatorów. Identyfikator jest dowolnym ciągiem li-ter, cyfr oraz znaków podkreślenia, zaczynającym się literą lub znakiem podkreślenia i nie będący słowem kluczowym. Nor-ma określa, że przynajmniej sześć pierwszych znaków powinno być znaczące (tj. umożliwiać odróżnienie jednego identyfikato-ra od drugiego), a wielkość liter nie powinna być rozróżniana.

Aby umożliwić dokumentację tworzonego programu, w normie określa się również składnie komentarzy (elemen-tów służących do opisu programu, ale nie wpływających na jego działanie). Powinny być one ograniczone kombinacją znaków: „(*” i „*)”.

Przykład 1Poniżej przedstawiono deklarację zmiennej (struktura takiej deklaracji zostanie opisana dalej). Słowami kluczowymi są w niej: VAR, INT oraz END_VAR oznaczone na niebiesko, identyfikatorem ciąg „Nazwa_zmiennej_1”, natomiast ciągi znaków oznaczonych kolorem zielonym to komentarze igno-rowane w procesie kompilacji (przetwarzania programu do postaci wewnętrznych instrukcji sterownika).

VArnazwa_zmiennej_1 :int; (* Zmienna przykładowa *)(* nazwa_zmiennej_1 :BooL; *)enD_VAr

Jak widać na powyższym przykładzie komentarze, poza dokumentacją, mogą być również stosowane do wyłączania części kodu programu (np. w celach testowych lub diagno-stycznych).

Typy danychTypy danych określają sposób użycia pamięci przez dane w programie PLC. Określając typ przekazuje się kompilato-rowi informacje o wielkości, sposobie inicjacji a także opera-cjach, które można na danych tego typu wykonać co pozwa-la uniknąć wielu trudnych do wykrycia błędów. Typy danych można podzielić na podstawowe oraz pochodne. Typy pod-stawowe są wbudowane w środowisko programowania, nato-miast typy pochodne tworzone są przez programistę w opar-ciu o typy podstawowe. Norma IEC 61131-3 definiuje 21 podstawowych typów danych (tab. 2).

Typy pochodne powstają z rozwinięcia typów podstawo-wych lub innych typów pochodnych. W celu utworzenia no-wego typu używa się konstrukcji rozpoczynającej się słowem kluczowym TYPE i kończącej słowem kluczowym END_TYPE. Wewnątrz niej znajduje się formalny opis typu zależny od sposobu w jaki jest on tworzony. Najprostszym rodzajem typu pochodnego jest alias, czyli inna nazwa dla już istnieją-cego typu.

Przykład 2Użyjmy aliasu STR, aby zdefiniować krótszą nazwę dla typu STRING.

tYPe Str :StrinG;enD_tYPe

Innym rodzajem typu pochodnego jest typ wyliczenio-wy. Jak sama nazwa wskazuje, powstaje on przez wylicze-nie wszystkich możliwych wartości przyjmowanych przez ele-menty (zmienne) tego typu. Lista wartości oddzielonych prze-cinkami jest ujęta w nawiasy i może zawierać zarówno liczby, jak i identyfikatory literowe. Ta druga możliwość jest szczegól-nie przydatna, gdy chcemy poprawić przejrzystość programu.

Przykład 3Załóżmy, że sterujemy procesem mieszania dwóch skład-ników (nazwanych symbolicznie A i B). Są one dozowane z dwóch zbiorników do trzeciego, wyposażonego w miesza-dło. Układ ten przedstawia rys. 9. Pierwszym zadaniem bę-dzie utworzenie typu opisującego recepturę, która powinna zawierać proporcje składników, oraz czas i prędkość ich mie-szania (wolno, szybko lub bez mieszania).

Na początek utwórzmy typ MIXING_SPEED opisujący wa-rianty mieszania. Będzie on miał trzy możliwe wartości (NO – bez mieszania, SLOW – wolne mieszanie, FAST – szybkie mieszanie).

tYPe t_MiXinG_SPeeD :(no, SLow, FASt);enD_tYPe

Kolejnym wariantem typu pochodnego jest typ okrojony. Definiuje on podzbiór wartości innego typu określony za po-mocą dolnej i górnej granicy.

Przykład 4Teraz z kolei utwórzmy typ, który będzie określał proporcje składników wlewanych do zbiornika z poprzedniego przykła-du. Niech będą one wyrażone liczbą całkowitą w procentach. Nasz typ T_INGREDIENT_QTY będzie więc okrojeniem typu SINT do wartości z przedziału od 0 do 100.

Rys. 9. Zbiornik z mieszadłem

58


tYPe t_inGreDient_QtY :Sint (0..100);enD_tYPe

Typ pochodny może być również tablicą zawierającą ele-menty typu podstawowego lub innego typu pochodnego. Ta-blica jest zbiorem elementów jednego typu, identyfikowanych za pomocą kolejnych indeksów (numerycznych). Elementy te są najczęściej poukładane w kolejnych komórkach pamięci o rozmiarze określonym przez ich typ.

Przykład 5Utwórzmy typ T_NAME, który będzie umożliwiał przechowa-nie nazwy składającej się maksymalnie z 16 znaków (typu STR zdefiniowanego wcześniej).

tYPe t_nAMe :ArrAY [0..15] oF Str;enD_tYPe

Ostatnim rodzajem typu pochodnego jest tzw. typ struk-turalny. Struktura jest zbiorem elementów, z których każdy ma nazwę i typ. W odróżnieniu od tablicy elementy struktu-ry mogą być różnych typów (podstawowych i pochodnych), a identyfikowane są za pomocą nazw, a nie indeksów.

Przykład 6Utwórzmy typ T_RECIPE opisujący recepturę dla zbiornika z mieszadłem z wcześniejszych przykładów. Receptura za-wiera nazwę produktu (pole NAME typu T_NAME), prędkość oraz czas mieszania (pola M_SPEED typu T_MIXING_SPEED oraz M_TIME typu TIME) i proporcje składników (pola ING_A i ING_B typu T_INGREDIENT_LEVEL).

tYPe t_reCiPe :StrUCt nAMe :t_nAMe; inG_A :t_inGreDient_QtY; inG_B :t_inGreDient_QtY; M_SPeeD :t_MiXinG_SPeeD; M_tiMe :tiMe;enD_StrUCtenD_tYPe

LiterałyLiterały służą do reprezentacji wartości stałych wykorzysty-wanych bezpośrednio w programie na przykład jako parame-try wywołania funkcji lub bloków funkcyjnych albo w instruk-cjach przypisania czy formułach matematycznych. W odróż-nieniu od zmiennych o stałych wartościach, omówionych da-lej, nie są przechowywane w pamięci. Norma IEC 61131-3 określa trzy główne rodzaje literałów: liczbowe, znakowe oraz reprezentujące czas.

Literały liczbowe mogą reprezentować wartości logiczne, wartości dowolnego typu całkowitego w zapisie dziesiętnym, dwójkowym, ósemkowym lub szesnastkowym oraz liczby rze-czywiste (w tym również w zapisie naukowym). Aby zwięk-szyć przejrzystość zapisu dużych liczb można użyć do ich po-działu znaku podkreślenia ”_”. Można też „wymusić” konkret-ny typ literału, dzięki poprzedzeniu go prefiksem składającym się z nazwy typu oraz znaku ”#”.

Przykład 7

wartości logiczne 0 1 FALSe trUe

Liczby całkowite –87 0 87_321 +123

Liczby dwójkowe 2#0100_0011

Liczby ósemkowe 8#340

Liczby szesnastkowe 16#A3 16#ff

Liczby rzeczywiste 3.14 1.23e+4 1.23e4

Z określeniem typu BooL#0 Dint#0 Uint#16#9AF

Literały znakowe są natomiast ciągiem zera lub większej liczby znaków (dostępne znaki definiuje norma ISO/IEC 10646-1), przy czym znaki te mogą być zapisywane za pomocą jedne-go lub dwóch bajtów. W obydwu przypadkach mogą być za-stąpione przez kombinację znaku dolara ”$” i liczby szesnast-kowej. Literały powinny być ograniczone z obu stron znakiem ”´” (w przypadku znaków jednobajtowych) lub ””” (w przy-padku znaków dwu-bajtowych).

Przykład 8

Pusty łańcuch jednobajtowy ´

Jednobajtowy łańcuch o długości 1 ´A´´´´$0A´

Pusty łańcuch dwu-bajtowy ””

Dwubajtowy łańcuch o długości 1 ”A” ” ” ”$00C4”

Literały reprezentujące czas mogą określać czas trwania lub pewien punkt czasowy. Składają się one z prefiksu określają-cego typ, znaku ”#” oraz wartości zapisanej w formacie od-powiednim dla tego typu. Również w tym przypadku dla po-prawienia czytelności zapisu można użyć znaku podkreślenia.

Przykład 9

Czas trwania t#15ms t#-7.5h tiMe#4d_12h_8m_32s_1.2ms

Data D#2011-05-12 d#2011-05-12DAte#2011-05-12 date#2011-05-12

Czas toD#11:55:32.27 tod#11:55:32.27tiMe_oF_DAY#11:55:32.27 time_of_day#11:55:32.27

Data i czas Dt#2011-05-12-11:55:32.27 dt#2011-05-12-11:55:32.27DAte_AnD_tiMe#2011-05-12-11:55:32.27date_and_time#2011-05-12-11:55:32.27

ZmienneO ile typ określa sposób użycia pamięci (jej rozmiar, format danych i możliwe operacje), to zmienna jest identyfikatorem powiązanym z konkretnym obszarem pamięci i danymi w tym obszarze przechowywanymi. Innymi słowy zmienna identyfi-kuje dane i pozwala je modyfikować.

Norma IEC 61131-3 rozróżnia zmienne jednoelemento-we i wieloelementowe. Zmienna jednoelementowa reprezen-tuje pojedynczy element danych jednego z typów podstawo-wych, typu pochodnego wyliczeniowego, okrojonego lub typu będącego aliasem jednego z nich. Zmienne jednoelementowe dzielą się na reprezentowane bezpośrednio (ze wskazaniem


konkretnego miejsca w pamięci) i symboliczne. Zmiennymi wieloelementowymi są z kolei tablice i struktury.

Każda jednostka organizacyjna programu (POU) powinna zaczynać się co najmniej jednym blokiem deklaracji zmien-nych. Rozpoczyna się on jednym ze słów kluczowych zesta-wionych w tab. 3, a kończy słowem kluczowym END_VAR. Wewnątrz tej konstrukcji umieszczone powinny być deklaracje poszczególnych zmiennych oddzielone średnikami. W tab. 3 określono również, w jakiego typu POU mogą wystąpić po-szczególne bloki deklaracji (P – program, FB – blok funkcyjny, FC – funkcja). Wszystkie zmienne mają zasięg (miejsce w pro-gramie, w którym są widoczne) ograniczony do POU, w obrę-bie której zostały zadeklarowane z wyjątkiem zmiennych glo-balnych (deklarowanych w bloku rozpoczynającym się sło-wem kluczowym VAR_GLOBAL)

Deklaracje poszczególnych zmiennych składają się nato-miast z nazwy i typu. Mogą w nich występować również sło-wa kluczowe określające dodatkowe atrybuty zmiennych ze-stawione w tab. 4. Każda zmienna może w momencie dekla-racji zostać również zainicjowana (wyjątkiem są zmienne de-klarowane w bloku VAR_EXTERNAL).

Zmienne – jak już wspomniano – mogą być reprezentowa-ne w sposób bezpośredni (poprzez adres, bez użycia identyfi-katora). Reprezentację taką umożliwia specjalny symbol skła-dający się ze znaku procent ”%”, przedrostka określającego położenie oraz drugiego określającego rozmiar. Przedrostki te zestawiono w tab. 5. Poza reprezentacją bezpośrednią sym-boli tych można również użyć, aby wymusić konkretną loka-lizację zmiennej reprezentowanej symbolicznie. W tym celu po jej nazwie należy użyć słowa kluczowego AT i opisanego wcześniej symbolu. Zostanie to przedstawione na przykładzie.

Tab. 3. Słowa kluczowe wykorzystywane do tworzenia bloku deklaracji zmiennych

Słowo kluczowe Zastosowanie w deklaracji POU

VAr Zmienna wewnętrzna w PoU P, FB, FC

VAr_inPUt Zmienna dostarczana z zewnątrz, jej wartość nie może być zmieniana wewnątrz PoU P, FB, FC

VAr_oUtPUt Zmienna dostarczana przez PoU na zewnątrz P, FB, FC

VAr_in_oUt Zmienna dostarczana z zewnątrz i wyprowadzana na zewnątrz PoU, jej wartość może być zmieniana wewnątrz PoU

P, FB, FC

VAr_eXternAL Zmienna globalna dostarczana przez konfiguracje P, FB

VAr_GLoBAL Zmienna globalna P

VAr_ACCeSS Ścieżka dostępu P

VAr_teMP Zmienna tymczasowa (jej wartość nie jest przechowywana pomiędzy wywołaniami) P, FB

Tab. 4. Atrybuty zmiennych

Słowo kluczowe Znaczenie

retAin Zmienna o wartości podtrzymywanej w przypadku zatrzymania zasobu

non_retAin Zmienna o wartości niepodtrzymywanej w przypadku zatrzymania zasobu

ConStAnt Zmienna, której wartości nie można modyfikować

At Przypisanie lokalizacji

Tab. 5. Przedrostki określające położenie oraz rozmiar zmiennej

Przedrostek Znaczenie Typ domyślny

i Położenie – wejście

Q Położenie – wyjście

M Położenie – pamięć

X lub brak rozmiar – pojedynczy bit BooL

B rozmiar – bajt (8 bitów) BYte

w rozmiar – słowo (16 bitów) worD

D rozmiar – słowo podwójne (32 bity) DworD

L rozmiar – słowo poczwórne (64 bity) LworD

Przykład 10Utwórzmy blok deklaracji zmiennych, który będzie można zastosować w programie sterowania układem z poprzednich przykładów.

Przede wszystkim należy przechowywać w jakimś miej-scu receptury, opisane utworzonym wcześniej typem T_RE-CIPE. Zbudujmy w tym celu tablicę RECIPES zawierającą zbiór 10 receptur.

Następnie należy utworzyć interfejs operatora. Powinien on mieć możliwość wybrania receptury, zadania ilości pro-duktu do wymieszania i załączenia układu. Numer wybranej receptury będzie przechowywany w zmiennej RCP_N, przyj-mującej początkową wartość 1.

Z kolei do przechowywania zadanej ilości produktu (np. w litrach) utwórzmy zmienną VOL o początkowej wartości 500. Załączenie układu będzie realizowane przełącznikiem podłączonym do wejścia %IX0.0, a przypisanym do zmien-nej START.

Na koniec utwórzmy zmienne wejściowe reprezentujące aktualny przepływ obydwu zaworów FLOW_A i FLOW_B, zlo-kalizowane w obszarze wejść, odpowiednio: %IW i %IW4 (mogą być to np. sygnały analogowe z przepływomierzy) oraz zmienne wyjściowe sterujące zaworami VALVE_A i VALVE_B zlokalizowane w obszarze wyjść: %QX10.0 i %QX10.1.

60


Jednostki organizacyjne programuJak już wspomniano, bloki, z których składa się program w normie IEC 61131-3 nazywane są Jednostkami Organiza-cyjnymi Programu (ang. Program Organization Unit – POU). Według tej normy POU dzielą się na trzy rodzaje: progra-my, bloki funkcyjne oraz funkcje. Mogą być one dostarcza-ne przez producenta sterownika PLC lub tworzone samodziel-nie przez programistę. POU mogą się wywoływać wzajemnie, przy czym w programie i bloku funkcyjnym może być wywo-łana funkcja i inny blok funkcyjny, a w funkcji tylko funkcja (rys. 10). W odróżnieniu natomiast od elementów organiza-cyjnych programu obecnych w językach programowania dla komputerów PC (takich jak funkcje w C czy C++) jednostki POU nie mogą być wywoływane rekurencyjnie, tzn. nie mogą wywoływać same siebie.

Funkcja jest elementem programu, który pobiera dane wej-ściowe, przetwarza je i zwraca wynik (oraz ewentualnie dane wyjściowe), nie ma jednak pamięci stanu. Oznacza to, że przy tych samych wartościach wejściowych, w każdym wywołaniu da takie same wyniki, a jej zmienne lokalne nie przechowują swoich wartości pomiędzy wywołaniami. Konstrukcje funkcji przedstawiono poniżej.

Bloki funkcyjne mają konstrukcję zbliżoną do funkcji. Różnią się od nich tym, że nie zwracają wyniku i mają pamięć stanu. Powoduje to konieczność zarezerwowania pamięci dla każ-dego egzemplarza bloku funkcyjnego. W związku z tym blo-ki funkcyjne muszą być deklarowane tak jak zmienne, zanim będzie można ich użyć. Każdy egzemplarz (instancja) bloku funkcyjnego identyfikowany jest unikalną nazwą.

FUnCtion_BLoCk nazwa_Bloku_Funk. – nagłówek zawierający nazwę VAr_inPUt ... enD_VAr VAr_in_oUt ... enD_VAr VAr_oUtPUt ... enD_VAr VAr_eXternAL ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmien-nych tworzących interfejs

VAr ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmien-nych lokalnych

kod_Bloku_Funkcyjnego – ciało bloku funkcyjnegoenD_FUnCtion_BLoCk – zakończenie

Program jest jednostką organizacyjną, w której wykony-wane są główne operacje oraz z której wywoływane są blo-ki funkcyjne i funkcje. Struktura programu jest taka sama jak bloku funkcyjnego. Tworzy się go, używając słów kluczowych PROGRAM i END_PROGRAM.

Rys. 10. Możliwe wzajemne wywołania POU

FUnCtion nazwa_Funkcji: typ_wyniku – nagłówek zawierający nazwę oraz typ zwracanego wyniku VAr_inPUt ... enD_VAr VAr_in_oUt ... enD_VAr VAr_oUtPUt ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmiennych tworzących interfejs

VAr ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmiennych lokalnych

kod_Funkcji – ciało funkcji (jej kod w jednym z języków programowania)enD_FUnCtion – zakończenie

VAr reCiPeS :ArrAY [0..9] oF t_reCiPe; (* tablica z recepturami *)

rCP_n :Sint := 1; (* numer wybranej receptury *)

VoL :reAL := 500; (* Zadana ilość gotowego produktu (mieszanki) w litrach *)

StArt At %iX0.0 :BooL; (* Przełącznik startu *)

FLow_A At %iw2 :int; (* Przepływ przez zawór A w ml/s *)

FLow_B At %iw4 :int; (* Przepływ przez zawór B w ml/s *)

VALVe_A At %QX10.0 :BooL; (* Zawór A *)

VALVe_B At %QX10.1 :BooL; (* Zawór B *)

enD_VAr


Bloki funkcyjne mają konstrukcję zbliżoną do funkcji. Różnią się od nich tym, że nie zwracają wyniku i mają pamięć stanu. Powoduje to konieczność zarezerwowania pamięci dla każ-dego egzemplarza bloku funkcyjnego. W związku z tym blo-ki funkcyjne muszą być deklarowane tak jak zmienne, zanim będzie można ich użyć. Każdy egzemplarz (instancja) bloku funkcyjnego identyfikowany jest unikalną nazwą.

FUnCtion_BLoCk nazwa_Bloku_Funk. – nagłówek zawierający nazwę VAr_inPUt ... enD_VAr VAr_in_oUt ... enD_VAr VAr_oUtPUt ... enD_VAr VAr_eXternAL ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmien-nych tworzących interfejs

VAr ... enD_VAr

– opcjonalne deklaracje zmien-nych lokalnych

kod_Bloku_Funkcyjnego – ciało bloku funkcyjnegoenD_FUnCtion_BLoCk – zakończenie

Program jest jednostką organizacyjną, w której wykony-wane są główne operacje oraz z której wywoływane są blo-ki funkcyjne i funkcje. Struktura programu jest taka sama jak bloku funkcyjnego. Tworzy się go, używając słów kluczowych PROGRAM i END_PROGRAM.

Przykład 11Ponownie wykorzystamy układ ze zbiornikiem mieszającym opisany w poprzednich przykładach. Tym razem utworzymy szkielety POU sterujących pracą zaworów A i B. Szkielety te zawierały będą interfejs i zmienne lokalne, nie będą natomiast zawierać ciała POU (wyjątkiem będzie program), ponieważ nie został jeszcze omówiony żaden z języków programowania.

We wcześniejszym przykładzie utworzono zmienną RECI-PES przechowującą receptury, w których podane były pro-centowe zawartości składników A i B. Aby można było na ich podstawie sterować zaworami, trzeba je wpierw przekształ-cić na jednostki objętości.

Można to zrobić, korzystając ze wzoru

objętość_składnika [l] = objętość_gotowego_produktu [l] * Zawartość_składnika [%] / 100 [%].

Ta prosta kalkulacja nie wymaga przechowywania danych, a więc można ją zrealizować wewnątrz funkcji. Szkielet ta-kiej funkcji przedstawiono poniżej.

Funkcję rozpoczyna jej nazwa i typ zwracanej wartości.

W bloku zmiennych wejściowych zadeklarowano zmienną TVOL określającą ilość gotowego produktu i QTY odpowiada-jącą zawartości procentowej składnika. W bloku zmiennych wewnętrznych zadeklarowano zmienną lokalną TMP, której można użyć do przechowywania wyników pośrednich obli-czeń (ale tylko w czasie jednego wywołania funkcji).

Możemy teraz utworzyć POU sterujące pracą zaworu. Zakła-damy, że będzie on otwierany aż do czasu, gdy aktualnie podana objętość składnika zrówna się lub przekroczy objętość zadaną.

Aktualnie podaną objętość można obliczyć w sposób przy-bliżony, stosując wzór

objętość(t) [l] = objętość(t-1) [l] + ( Przepływ(t) [ml/s] / 1000 [ml/l] ) * interwał [s].

Przechowywanie aktualnej objętości wymaga pamięci we-wnętrznej, a więc należy zastosować blok funkcyjny.

FUnCtion_BLoCk VALVe_CtrLVAr_inPUt rSt :BooL; (* inicjacja bloku – zerowanie VoL_CV *) intV :reAL; (* Czas pomiędzy wywołaniami w sekundach *) VoL_SP :reAL; (* objętość zadana w litrach *) F_rAte :int; (* Przepływ w ml/s *)enD_VArVAr_oUtPUt VALVe :BooL; (* Sterowanie zaworem *)enD_VArVAr VoL_CV :reAL; (* objętość aktualna w litrach *)enD_VArVAr_teMP VoL_DiFF :reAL; rAte_LPS :reAL;enD_VAr...enD_FUnCtion_BLoCk

Szkielet bloku funkcyjnego rozpoczyna się nazwą. Na-stępnie zadeklarowano zmienne wejściowe: RST – sygnał inicjujący blok (zerujący sumę przepływu); INTV – czas po-między wywołaniami bloku (w sekundach) potrzebny do obliczenia objętości na podstawie przepływu chwilowego; VOL_SP – zadana objętość (w litrach) oraz F_RATE – prze-pływ chwilowy (zakładamy, że jest to sygnał analogowy z przepływomierza, np. w ml/s). W bloku deklaracji zmien-nych wyjściowych umieszczono jedynie zmienną VALVE od-powiadającą sygnałowi sterującemu zaworem. Zmienne wewnętrzne to VOL_CV, służąca do przechowywania sumy przepływów chwilowych (odpowiadającej aktualnej objęto-ści w litrach), oraz tymczasowe VOL_DIFF i RATE_LPS, bę-dące zmiennymi pomocniczymi do wykorzystania w oblicze-niach.

Na koniec utwórzmy szkielet programu, który będzie re-alizował sterowanie zaworami, wykorzystując utworzone wcześniej typy, zmienne oraz POU. Zakładamy przy tym, że program będzie wykonywany w zadaniu cyklicznym, wywo-ływanym co 100 ms.

Szkielet zawiera omówione już w większości wcześniej deklaracje zmiennych. Z nowych elementów pojawiła się zmienna VOL_A, która zostanie wykorzystana do przechowy-wania zadanej objętości składnika A oraz VA_CTRL i VB_CTRL będące instancjami bloku funkcyjnego VALVE_CTRL.

Na rys. 11 przedstawiono realizację programu w języku FBD. Język ten zostanie szczegółowo omówiony w następ-nym artykule. Tutaj został użyty jedynie, aby zademonstro-wać graficzne przedstawienie POU i ich połączeń.

W linii oznaczonej etykietą 0001 wywoływana jest funk-cja VOL_CALC. Na wejście TVOL (odpowiadające zadanej ilo-ści gotowej mieszanki) przekazywana jest wartość zmiennej VOL (zawierająca zadaną przez operatora ilość produktu), a na wejście QTY (zawartość składnika) przekazywana jest wartość pola ING_A receptury o numerze RCP_N. Obliczona w funkcji wartość (zadana objętość składnika A) jest zapisy-wana do zmiennej VOL_A.

W linii 0002 wywoływana jest instancja VA_CTRL bloku VALVE_CTRL, która poprzez wyjście VALVE steruje zaworem A (zmienna VALVE_A). Na jego wejście RST (kasujące) po-dawana jest negacja sygnału START (negacja oznaczona jest

FUnCtion VoL_CALC: reALVAr_inPUt tVoL :reAL; (* ilość gotowego produktu w litrach *) QtY :t_inGreDient_QtY; (* Procentowa zawartość składnika *)enD_VArVAr tMP :reAL;enD_VAr...enD_FUnCtion

ProGrAM MAinVAr reCiPeS :ArrAY [0..9] oF t_reCiPe; (* tablica z recepturami *)

rCP_n :Sint := 1; (* numer wybranej receptury *)

VoL :reAL := 500; (* Zadana ilość gotowego prod. w litrach *)

VoL_A :reAL;

VA_CtrL, VB_CtrL :VALVe_CtrL;

StArt At %iX0.0 :BooL; (* Przełącznik startu *)

FLow_A At %iw2 :int; (* Przepływ przez zawór A w ml/s *)

FLow_B At %iw4 :int; (* Przepływ przez zawór B w ml/s *)

VALVe_A At %QX10.0 :BooL; (* Zawór A *)

VALVe_B At %QX10.1 :BooL; (* Zawór B *)

enD_VAr

...

enD_ProGrAM

62


kółkiem). W ten sposób blok jest zerowany, dopóki układ nie zostanie uruchomiony. Na wejście INTV (interwał wywoływa-nia w sekundach) podana jest wartość 0,1 odpowiadająca cyklowi wykonywania programu (100 ms). Obliczona w po-przedniej linii wartość zmiennej VOL_A przekazywana jest do zmiennej wejściowej VOL_SP (jako zadana objętość). Od-czytana z przepływomierza wartość zmiennej FLOW_A kiero-wana jest natomiast do zmiennej wejściowej F_RATE (prze-pływ chwilowy).

W linii 0003 analogiczne operacje wykonywane są dla drugiego zaworu. Dla odmiany jednak wyjście funkcji VOL_CALC zostało połączone bezpośrednio z wejściem instancji VB_CTRL.

Podsumowanie

W artykule przedstawiono podstawowe elementy, z których składa się program dla sterownika PLC utworzony zgodnie z wymaganiami normy IEC 61131-3. Poprzedzone to zostało omówieniem podstaw teoretycznych, takich jak budowa mo-delu oprogramowania i sposoby komunikacji pomiędzy jego elementami. W kolejnych artykułach omówione zostaną gra-ficzne i tekstowe języki tej normy umożliwiające implementa-

cję jednostek organizacyjnych programu oraz pewne techniki programowania pozwalające na ich efektywne wykorzystanie.

mgr inż. Marcin Zawisza PAR

Rys. 11. Realizacja przykładowego programu

Skanery ręczne i stacjonarne z algorytmem iDMax®

niezawodne i wydajne przemysłowe systemy wizyjne

oprogramowanie PC dla najbardziej wymagających zastosowań

oferujemy wykonanie aplikacji wykorzystującej wszelkie możliwości kamer

Firma Inżynierska tadeusz Wędzonyul. Bronowicka 133, 30-121 krakówtel./fax: 12 637 95 55

[email protected]

REKLAMA


Wymagania stawiane osprzętowi do budowy sieci przemysło-wej to przede wszystkim odporność na wstrząsy, wibracje i wy-soką temperaturę. Przełączniki przemysłowe nie mogą mieć żadnych elementów ruchomych, a podzespoły, z których są wykonane, powinny być wysokiej jakości, aby zapewnić od-powiednio wysoki MTBF.

W przypadku osprzętu sieciowego niezawodność to nie tylko solidna obudowa i odporność na ekstremalne temperatury, ale również zdolność utrzymania sieci w ruchu nawet w przypad-ku jednoczesnego wystąpienia kilku awarii. Dlatego wymaga-nia w stosunku do komponentów przemysłowych są różne i za-leżą od tego, do jakiej aplikacji są przeznaczone i jakiego rodza-ju dane będą przesyłane.

Ostatnio coraz częstszym postulatem klientów odnośnie swit-chy przemysłowych jest również prędkość portów przełącznika. W aplikacjach, w których mamy do czynienia z dużą ilością da-nych (np. przesyłaniu obrazów), odbiorcy coraz chętniej sięgają po switche Gigabit. Zainteresowaniu temu sprzyja wzrastająca popularność osprzętu z portami Gigabit oraz coraz bardziej przy-stępna cena. Należy jednak pamiętać, że w automatyce prze-mysłowej często mamy do czynienia z pakietami wielkości kilku bajtów, podczas gdy minimalna długość ramki Fast Ethernet to 64 bajty, a dla Gigabit Ethernet już 512 bajtów. Może się więc okazać, że w niektórych aplikacjach zastosowanie znacznie szyb-szych przełączników nie przyniesie spodziewanych rezultatów.

Również w segmencie switchy zarządzalnych coraz więcej jest przełączników w pełni gigabitowych, np LNX-1212GN-T fir-my Antaira. Switche te, oprócz wzmocnionej konstrukcji, mają rozszerzoną funkcjonalność, która pozwala na budowanie deter-ministycznych sieci, odpornych na przerwanie łącza. Protoko-łem zapewniającym redundancję połączeń jest technologia re-dundantnego pierścienia. W przypadku przerwania pierścienia protokół wymusza natychmiastową rekonfigurację sieci i przej-ście na połączenia zapasowe w czasie krótszym niż 20 ms. W przełącznikach zarządzalnych firmy Antaira zaimplemento-wano większość dostępnych mechanizmów i protokołów zwięk-szających niezawodność przesyłu danych. Umożliwiają one two-rzenie wirtualnych sieci lokalnych VLAN, co pozwala na logicz-ny podział sieci, bez ingerencji w fizyczną infrastrukturę. IGMP

Przemysłowe switche firmy antaira

W ostatnich latach sieć ethernet stała się

najczęściej wybieranym standardem w szeroko

pojętej automatyce przemysłowej. Przemysłowe sieci

ethernet zapewniają stabilną i szybką komunikację

na poziomie urządzeń, np. między PLc i panelami Hmi,

oraz łączność na poziomie informacyjnym

między komputerami w przedsiębiorstwie.

NA NIC TE SZTUCZKI.TUTAJ POTRZEBNAJEST ANTAIRA.

w w w . a n t a i r a . p lFormerly Aaxeon Technologies

LNX-1212GN-SFP-T Zarządzalny switch światłowodowy

8 portów Gigabit combo + 4 porty 1000Base-X SFP Obsługa ramek Jumbo frame do 9K Bytes Redundantny Pierścień z czasem rekonguracji < 20ms MSTP/RSTP/STP (IEEE 802.1s/w/D) QoS, DOS/DDOS, DDM IGMP v2/v3 (IGMP snooping), ACL, 802.1x SNMP v1/v2c/v3, RMON, 802.1Q VLAN Konguracja przez konsolę Web, Telnet, CLI Obsługa protokołu LLDP Aluminiowa obudowa IP30 Gwarancja 5 lat

8 portów Gigabit combo + 4 porty 1000Base-X SFP 8 portów Gigabit combo + 4 porty 1000Base-X SFP Obsługa ramek Jumbo frame do 9K Bytes Redundantny Pierścień z czasem rekonguracji < 20ms MSTP/RSTP/STP (IEEE 802.1s/w/D) QoS, DOS/DDOS, DDM IGMP v2/v3 (IGMP snooping), ACL, 802.1x SNMP v1/v2c/v3, RMON, 802.1Q VLAN Konguracja przez konsolę Web, Telnet, CLI Obsługa protokołu LLDP Aluminiowa obudowa IP30 Gwarancja 5 lat

8 portów Gigabit combo + 4 porty 1000Base-X SFP 8 portów Gigabit combo + 4 porty 1000Base-X SFP Obsługa ramek Jumbo frame do 9K Bytes Redundantny Pierścień z czasem rekonguracji < 20ms MSTP/RSTP/STP (IEEE 802.1s/w/D) QoS, DOS/DDOS, DDM IGMP v2/v3 (IGMP snooping), ACL, 802.1x SNMP v1/v2c/v3, RMON, 802.1Q VLAN Konguracja przez konsolę Web, Telnet, CLI Obsługa protokołu LLDP Aluminiowa obudowa IP30 Gwarancja 5 lat

TEL.: +48 22 862 88 81 | E-MAIL: [email protected]

WIELOPORTOWY SWITCH ŚWIATŁOWODOWY

REKLAMA

Snooping zapewnia odpowiednie filtrowanie wiadomości mul-ticast, a QoS czuwa nad determinizmem przesyłanych danych.

LNX-1212GN-T został zaprojektowany w zgodzie z najnow-szym trendem do wyposażania switchy zarządzalnych w dużą liczbę slotów SFP. Switch ma aż dwanaście slotów SFP dzię-ki czemu wszystkie porty mogą być portami światłowodowymi lub RJ-45. Sloty SFP dają duże możliwości w doborze portów światłowodowych. Dla każdego portu indywidualnie wybierany jest typ światłowodu oraz dystans transmisji.

Dzięki wzrostowi popularności oraz coraz niższym cenom komponentów do budowy przemysłowej sieci Gigabit sprzęt ten nie jest już zarezerwowany tylko do budowy sieci szkieletowych. Switche oraz mediakonwertery Gigabit stosuje się nie tylko tam, gdzie potrzebna jest duża przepustowość łącza. W nowych in-stalacjach można się pokusić o nadmiarowe zainstalowanie ta-kich komponentów z uwagi na ich bardzo długą żywotność. Za-stosowanie switcha z dużą liczbą portów SFP pozwoli w przy-szłości na wprowadzanie dowolnych zmian w topologii sieci, po-nieważ parametry portu są zdeterminowane przez moduł, który można w każdej chwili wymienić.

Cezary KalistaANTAIRA Technologies Sp. z o.o.

www.antaira.pl

SyStemy komunikacji AutomAtykA

64

automatyka SyStemy komunikacji

Szybki i łatwy montaż bez użycia zaciskarkiPołączenie przewodu z wtyczką RJ45 Industrial wymaga tylko kilku prostych czynności. W dostarczanym zestawie znajduje się rysunek schematyczny ilu-strujący sposób podłączenia żył (ozna-czenia kolorów). Umożliwia to łatwą identyfikację poprawnej pozycji przewo-dów podczas wykonywania okablowania. Kolorystyka oznaczeń jest zgodna z EIA/TIA-568/A, B oraz dla 4-żyłowych aplika-cji sieci Fast Ethernet. Złącze HARTING RJ Industrial 10G RJ45 charakteryzuje

się solidnością wykonania, jednocześnie ma lekką konstrukcję, zoptymalizowaną pod kątem stosowania w gniazdach wie-loportowych. Opcjonalnie można uży-wać kolorowych oznaczników montowa-nych na wtyczkę. Oznacznik może zawie-rać chip RFID, pozwalający na rejestrację identyfikatorów kabli i parametrów. Dzię-ki tak wielu możliwościom użytkownicy uzyskują korzyści wynikające z szybkiego i bezpiecznego montażu w miejscu insta-lacji – oszczędność czasu wynosi nawet do 30 % w porównaniu ze stosowaniem standardowego złącza.

nowe wymagania technologii

ethernet i duże szybkości transmisji

wymuszają wprowadzenie nowych

rozwiązań. Wtyczki HaRtinG Rj

industrial 10G należą do nowej

generacji złączy: gwarantują

prędkość przesyłu danych dla

sieci ethernet 10 Gb, umożliwiają

łatwy montaż bez użycia zaciskarki

oraz charakteryzują się wysoką

niezawodnością.

HaRtinG Rj Industrial 10G

Promocja

Fot.

Har

ting

automatyka SyStemy komunikacji


Elastyczność zastosowaniaWtyczki RJ45 Industrial dostępne są w dwóch wersjach: kątowej oraz trady-cyjnej prostej. Modułowa budowa złą-cza kątowego umożliwia wybór i mon-taż strony podejścia w jednym z czte-rech kierunków. Wtyczki te charakteryzują się ła-twością stosowania dzięki przemyślanej konstrukcji. Zawiera-ją one trwałe i dobrze wykonane wypustki mo-cujące („języczki”), któ-re ułatwiają łączenie wtycz-ki z gniazdem oraz zapobiegają problemom spowodowanym wy-łamaniem wypustki.

Jakość wykonaniaWtyczki RJ45 Industrial wyko-nane są w technice zaci-sku IDC. Charaktery-zują się zaciskiem przewodu re-alizowa-

nym za pomocą dwóch

płaszczyzn styku, w przeciwieństwie

do powszechnie stoso-wanych na rynku połączeń

nożowych. Dzięki podwójnej płaszczyźnie styku wtyczki HAR-

TING RJ Industrial wykazują wyso-ką odporność na drgania, a dodatkowo mają wewnętrzne ekranowanie 360°.

Odpowiednie również do zastosowań zewnętrznychZłącza HARTING RJ Industrial 10G za-projektowano w dwóch wykonaniach – dla cztero- i ośmiożyłowej skręt-ki Ethernet. Możliwe jest stosowanie

p r z e w o d ó w typu linka oraz drut od

AWG 27 do AWG 22. Zaciski kablo-we gwarantują bezpieczne mocowanie w zakresie od 4,5 mm do 9 mm. Dzię-ki temu złącze pasuje do prawie wszyst-kich typów kabli używanych w sieciach biurowych i przemysłowych. Integra-cja złącza RJ45 Industrial z wszystki-mi obudowami od Han 3A do PushPull o klasie ochrony IP65/67 pozwala na stosowanie ich w wymagających środo-wiskach przemysłowych i aplikacjach zewnętrznych.

HARTING Polska Sp. z o.o.ul. Duńska 9

54-427 Wrocław tel. 71 352 81 71fax 71 350 42 [email protected]

Fot.

Har

ting

66

AutomAtykA urządzenia i systemy transportowe

Zmiana konfiguracji czy transport poza ściśle wyznaczone torowisko jest przy zastosowaniu tych tradycyjnych roz-wiązań praktycznie niewykonalny. Po-ciąga to za sobą konieczność bardzo kosztownej modyfikacji lub rozbudowy oprzyrządowania transportowego.

Oferowane przez firmę manulift roz-wiązania spełniają wymagania w za-kresie elastyczności produkcji, bezpie-czeństwa, wiążą się niskimi kosztami użytkowania i serwisowania, a ponad-to są łatwe w obsłudze.

Poniżej scharakteryzowano naj-bardziej popularne i innowacyjne roz-wiązania przeznaczone do transportu ponadgabarytowych i ciężkich ładun-ków. Wspólne cechy wszystkich roz-wiązań to:1. Możliwość jazdy po standardowych

drogach i posadzkach w zakładach przemysłowych bez konieczności ich modyfikacji, zabudowy w nich torowiska. Transport na oferowa-nych mobilnych platformach reali-zowany jest także w niskich halach, gdzie nie ma możliwości zamonto-wania suwnicy.

2. Swobodny ruch we wszystkich kie-runkach – jazda do przodu i do tyłu, skręt w lewo i w prawo, zawraca-nie w miejscu, tzw. ruch kraba czy

szczególnie przydatna w niektórych przypadkach jazda bokiem. Cechy te umożliwiają transport praktycznie w każdej aplikacji. Jeśli na planach i rysunkach platforma mieści się w drodze transportowej czy koryta-rzu, wyjątkowa ruchliwość transpor-terów gwarantuje realizację trans-portu również w rzeczywistości. Zmiana parametrów jazdy – prędko-ści, kierunku, nie wymaga zatrzymy-wania transportera i może nastąpić praktycznie natychmiast.

3. Najbardziej kompaktowa konstruk-cja na rynku – bez porównania mniejsze gabaryty w porównaniu z wózkiem widłowym, który potrze-buje dodatkowego miejsca do ma-newrów poza przestrzenią ładunku. Wyjątkowo niewielka wysokość plat-formy, nawet poniżej 300 mm, za-pewnia wygodę użytkowania, szcze-gólnie w połączeniu z systemem sa-moładowania platform.

4. Czysta technologia to hasło prze-wodnie producenta. Brak napędów spalinowych, płynów hydraulicznych i minimalna ilość smarów. Zamiast tego: nowoczesne mechatroniczne rozwiązania, bezszczotkowe silniki, które pozwoliły wyeliminować pneu-matyczne i hydrauliczne napędy bez

utraty mocy i zwartości, przy jed-noczesnej poprawie niezawodności i wydajności konstrukcji.

transport dużych ładunków

ważących od 10 do ponad 100 ton

od lat nastręczał firmom

produkcyjnym wiele problemów.

mało elastyczne i kosztowne

rozwiązania typu suwnice czy

transportery szynowe nie nadążają

już za wymogami nowoczesnych

zakładów produkcyjnych.

promocja

Fot.

man

ulift

Nowoczesne transportery, platformy i mobilne suwnice do ciężkich ładunków

Transporter 20 ton

Transporter niskopodłogowy 10 ton

Transporter niskopodłogowy ze zintegrowanym systemem unoszenia


5. Wyjątkowa estetyka i design – te ce-chy mogą iść w parze z zaawansowa-niem i funkcjonalnością konstrukcji.

6. Modułowość – platformy bazują na kilku krytycznych podstawowych komponentach, które są stosowa-ne we wszystkich modelach. Ozna-cza to brak błędów prototypowania. Rozwiązania są w pełni dopracowa-ne i zoptymalizowane. Dzięki modu-łowej konstrukcji czas przygotowa-nia i dostawy dedykowanych rozwią-zań do konkretnej aplikacji klienta skrócony został do minimum. Części zamienne dostępne z magazynu za-pewniają bezpieczeństwo użytkowa-nia i brak przestojów spowodowa-nych oczekiwaniem na ich dostawę.

Platformy SPMT (Self Propelled Modular Transporters) – samobieżne modułowe platformy transportoweDostępne w ofercie wyjątkowo niskie platformy umożliwiają elastyczne orga-nizowanie transportu w zakładzie pro-dukcyjnym. Zasilanie bateryjne i swo-boda poruszania w różnych kierunkach pozwalają np. na zmianę prędkości po-szczególnych stacji w linii produkcyjnej. Możliwe jest nawet opuszczenie ich, by wyizolować produkty, które wymaga-ją dodatkowej uwagi lub są wadliwe. Po wykonaniu odpowiednich zabiegów mogą wrócić na linię.

Platformy drugiej generacji serii TPP-Low mają niewielką wysokość – je-dynie 260 mm. Oznacza to wysokość jednego stopnia/kroku dla mężczyzn. Prędkość jest sterowana w zakresie od 0 do 40 m/min. Transportery mogą być

opcjonalnie wyposażone w układ pod-noszenia, pozwalający na samozaładu-nek platformy paletami z ładunkiem.

W tej grupie produktów znajdują się również:• specjalne platformy do zabudowy

oprzyrządowania produkcyjnego,• platformy do zabudowy systemów

ładowania Big-Bag,• platformy do zabudowy systemów

pakowania/paletyzacji.

Rozwiązania do transportu form i tłoczników, zwojów, formatekZoptymalizowane kosztowo rozwiązania pozwalające na transport ładunków za-równo wewnątrz hali, jak i poza jej ob-szarem. Autonomiczne zasilane bateryj-nie platformy umożliwiają pracę z dala od źródła zasilania/ładowania. Opcjo-nalne systemy samozaładunku spra-wiają, że rozwiązanie jest szczególnie atrakcyjne dla tłoczni, zakładów posia-dających duże wtryskarki i innych, któ-rych produkcja wymaga wymiany cięż-kich narzędzi lub użycia w procesie pro-dukcji materiałów i surowców o znacz-nej masie i/lub gabarytach.

Systemy szybkiej wymiany tłoczników form (QDC oraz QMC)manulift ma ogromne doświadczenie w dziedzinie budowy rozwiązań SMED (Single Minute Exchange of Die) do tłoczników i form wtryskowych. Różne dostępne konfiguracje systemów, w tym system z dwiema stacjami zmieniarek (transfer) i z systemem transportowym łączącym do siedmiu wtryskarek, pozwa-lającym na wymianę kilku 40-tonowych matryc w czasie krótszym niż 20 s.

System ma niezależne układy zmie-niarki i transportera, dzięki czemu moż-na wykorzystać transporter do przeno-szenia form i oddzielić obszar ich skła-dowania od obszaru pracy wtryskarek/pras.

Mobilne suwnice bramoweKlasyczne suwnice, stosowane po-wszechnie w fabrykach do przenosze-nia dużych elementów, mimo wielu za-let mają pewne ograniczenia i wady. Do transportu między halami konieczne jest zastosowanie dodatkowych elementów, np. ciężkich przyczep. W przypadku du-żych udźwigów nakłady inwestycyjne są znaczne. Do wzrostu kosztów przyczy-nia się także specjalna konstrukcja hali i fundamentów. Stanowi to szczegól-ny problem w przypadku modernizacji

zakładu. Idealnym rozwiązaniem są wówczas mobilne suwnice bramowe.

Zastosowanie analogicznych jak w przypadku platform napędów zapew-nia te same zalety funkcjonalne – swo-boda ruchów, sterowanie szybkością jaz-dy, zdalne sterowanie. Za pomocą jednej suwnicy można przetransportować też ładunek między halami. Suwnice tego typu nie wymagają dodatkowych nakła-dów na prace budowlane przy moderni-zacji zakładu. Do transportu długich ele-mentów można wykorzystać dwie i wię-cej suwnic pracujących w tandemie.

Suwnice dostarczane są z wyposa-żeniem o różnych konfiguracjach, z jed-nym lub wieloma wciągnikami pracu-jącymi na mostach lub bez możliwości przesuwu. Konstrukcja suwnicy może być wspierana dwiema, trzema lub większą liczbą podpór.

Możliwe jest również wykonanie suwnic w wersji ze sztywnym portalem. Ładunek unoszony jest ponad podłoże na wysokość 100 mm za pomocą stan-dardowych modułów razem z całą ramą suwnicy. Takie rozwiązanie pozwala uniknąć bujania podczas transportu ła-dunku, co zdecydowanie zwiększa bez-pieczeństwo. Innymi opcjami wykona-nia są: teleskopowa rama lub zmienna wysokość suwnicy.

Jacek Cabałamanulift Sp. z o.o.

www.manulift.com.pl

Fot.

man

ulift

Transporter zintegrowany z urządzeniem produkcyjnym

Mobilna suwnica i transporter 100 ton

68

AutomAtykA systemy komunikacji

Charakterystykę warto zacząć od proto-kołu Profibus, na którym bazuje Profi-net.

Profibus to szybki i niezawodny pro-tokół sieci przemysłowych. W war-stwie fizycznej mogą być stosowa-ne przewody miedziane (standard sze-regowy RS-485), jak i połączenia

światłowodowe. Protokół ten ma dwie podstawowe odmiany: Profibus DP (Decentralized Peripherals) – słu-ży głównie do komunikacji urządzeń rozproszonych z jednostką centralną, i wolniejszy Profibus PA (Process Auto-mation) – stosowany do komunikacji z urządzeniami wymagającymi znacz-nie mniejszej przepustowości. Profi-bus jest zamkniętym protokołem, a jego maksymalny zasięg to 1200 m.

Profinet (PROcess Field NETwork) jest to otwarty protokół komunikacyj-ny, który używa stosu TCP/IP i dzia-ła w czasie rzeczywistym (małe opóź-nienia), a w warstwie fizycznej korzy-sta z Ethernetu. Jest on stosowany w wielu gałęziach przemysłu. Dzie-li się na dwie główne klasy. Pierw-sza z nich to Profinet CBA (Compo-nent Based Automation) – komuni-kacja bezpośrednio między kompo-nentami urządzeń, używa TCP/IP, jeden cykl magistrali trwa od 50 ms do 100 ms. Druga klasa to Profinet IO – wymiana danych odbywa się między urządzeniami w czasie rzeczywistym, co w praktyce oznacza bardzo małe opóźnienia, czas cyklu trwa od 10 ms do nawet 1 ms (tak małe czasy wyni-kają z używania kanału czasu rzeczywi-stego). Maksymalny zasięg tego proto-kołu to 100 m.

Switch EDS-408A-PNFirma Moxa, wychodząc naprzeciw potrzebom integratorów systemów, opracowała trzy urządzenia dla opisa-nych protokołów. Jednym z nich jest switch klasy przemysłowej EDS-408A-PN. Przełącznik ten to dobrze znany EDS-408A, ale ze zmodyfikowanym firmwarem. Umożliwia on zarówno przesyłanie ramek Profinet, jak i pozo-stały ruch sieciowy. Wyposażony jest m.in. w funkcję tworzenia połączeń redundantnych (RSTP, Turbo Ring), QoS, VLAN bazujący na portach i ozna-czeniach ramek (IEEE 802.1Q), SNMP oraz możliwość ustawienia powiado-mień o zdarzeniach przez e-mail lub za pomocą przekaźnika alarmowego. Dzię-ki wspomnianej funkcji Turbo Ring ide-alnie nadaje się do zapewnienia redun-dancji w sieci Profinet. W przypadku EDS-408A-PN również czas ponow-nego uruchomienia po zaniku zasila-nia (tzw. cold start), wynoszący ok. 9 s, należy do jednych z najszybszych.

Brama MGate-5102-PBM-PNKolejnym nowym urządzeniem jest bra-ma komunikacyjna sprzęgająca Pro-finet z protokołem Profibus. Jest to sprzęt klasy przemysłowej, z licznymi opcjami, które znacznie ułatwiają kon-figurację i uruchomienie. Innowacyjną

Promocja

Fot.

Elm

ark

Aut

omat

yka

sieci przemysłowe bazujące na protokołach Profinet i Profibus stosuje się

w przemyśle już od dawna. Wykorzystywane są głównie w sterownikach

firmy siemens, ale również w urządzeniach innych producentów.

Protokoły te mają, jak inne rozwiązania, zarówno wady jak i zalety.

Łączenie sieci pracujących na bazie tych protokołów daje duże korzyści.

Z pomocą przychodzi firma moxa.

Integracja standardów PRoFiBus i PRoFinetUrządzenia Moxa wspomagają komunikację

Nowe produkty firmy Moxa: media konwerter i brama komunikacyjna MGate

Nowe switche dla Profinetu występują w dwóch wersjach: 5- i 8-portowej


funkcjonalnością w tym urządzeniu jest 3-stopniowa konfiguracja przyspiesza-jąca ustawienie bramy. W tradycyjnych rozwiązaniach proces konfiguracji prze-biegał następująco: 1. Uruchomienie oprogramowania

Step 7; 2. Zaznaczenie odpowiedniego modułu; 3. Zdefiniowanie każdego wejścia/wyj-

ścia (należy powtarzać kroki 2 i 3 dopóki nie zostaną skonfigurowane wszystkie wejścia/wyjścia);

4. Testowanie metodą prób i błędów.Ustawienie bramy MGate-5102 jest

zdecydowanie prostszym zadaniem. Kolejne kroki są tutaj następujące: 1. Skanowanie urządzeń przez przeglą-

darkę internetową i eksport pliku kon-figuracyjnego GSDML;

2. Otwarcie Step 7 i import pliku GSDML. Inne cechy tej bramy komunikacyjnej to m.in. możliwość

monitorowania statusu urządzenia, redundantne wejście zasi-lające, wysoka ochrona ESD oraz możliwość ustawienia alar-mów dotyczących zdefiniowanych zdarzeń i wysyłania ich przez e-mail lub sygnalizowania za pomocą przekaźnika alarmowego.

Mediakonwerter ICF-1280IAby rozszerzyć maksymalną długość linii Profibus, firma Moxa wprowadziła konwertery skrętka ekranowana – światłowód ICF-1180I oraz ICF-1280I. Są to profesjonalne przemysłowe urządzenia do łączenia sieci/węzłów Profibus znacznie odda-lonych od siebie lub po prostu służące do odizolowania ich galwanicznie. Konwertery ICF-1x80I umożliwiają transmisje na dystansie od 4 km (światłowód wielomodowy) do 45 km (światłowód jednomodowy). Funkcja Auto Baudrate Detection automatycznie dostosowuje jej prędkość do urządzenia, z któ-rym odbywa się komunikacja, co skraca czas uruchomienia. Profibus Fail Safe zapobiega przeniesieniu zakłóconych data-gramów do innych segmentów sieci. Łatwiej jest więc dia-gnozować źródło zakłóceń. Warto też wspomnieć o funkcji Fiber Inverse, dzięki której użytkownik może sam określić, czy jedynką logiczną na światłowodzie będzie stan On (świeci) czy Off (nie świeci).

Synergia rozwiązań firmy MoxaRozwiązania firmy Moxa stosowane razem przynoszą duże korzyści, zarówno w odniesieniu do już istniejących sieci, jak również tych, które dopiero powstają. Przykładowo, gdy zachodzi potrzeba nadzorowania wejść/wyjść rozproszonych, które komunikują się za pomocą sieci Profibus z jakiejkol-wiek lokalizacji w fabryce, bądź wglądu do nich z poziomu komputerów znajdujących się w biurach, dzięki protokołowi Profinet staje się to możliwe, a rozwiązanie stanowi właśnie brama MGate 5102-PBM-PN. Szybka konfiguracja znacznie ułatwia i przyśpiesza to zadanie.

Profinet ma stosunkowo niewielki maksymalny zasięg transmisji, przez co sygnał trzeba regenerować co najmniej raz na 100 m. Dodatkowo, gdy sieć ma dużo węzłów, wyma-ga zastosowania wielu switchy. EDS-408A-PN idealnie sprawdza się w roli węzła sieci, a protokół Turbo Ring pozwa-la stworzyć redundantną sieć.

Gdy w opisanych przykładach konieczna jest realizacja izo-lacji galwanicznej węzłów Profibus, utworzenie redundancji dla zwiększenia niezawodności lub po prostu połączenie odle-głych segmentów sieci, bardzo pomocny okazuje się konwer-ter ICF-1x80I.

Nowa seria urządzeń firmy Moxa to kompleksowe rozwiąza-nia do nowoczesnych i niezawodnych sieci przemysłowych.

Piotr GocłowskiELMARK Automatyka Sp. z o.o.

www.elmark.com.pl

Fot.

Elm

ark

Aut

omat

yka

REKLAMA

Firma Moxa oferuje sprzęt dla każdego poziomu automatyki

70

AutomAtykA Kontrola jaKości

Spółka OPTOSOFT od ponad dwudzie-stu lat tworzy i wdraża własne syste-my wizyjne na całym świecie. Od dzie-sięciu lat firma stosuje głównie kame-ry przemysłowe uEye niemieckiej firmy IDS, która od początku swej działalno-ści sprzedała 250 000 kamer. Cechy, które zadecydowały o wyborze kamer uEye, to doskonały obraz generowany przez kamery, szeroka oferta ze wzglę-du na rozdzielczość sensora, interfejs i obudowę, perfekcyjna jakość wykona-nia, bezawaryjność oraz niezwykle roz-budowany i przyjazny SDK (Software Development Kit).

Podstawowym kryterium podziału kamer IDS jest interfejs do komunika-cji z komputerem. Producent oferuje: USB 2.0, USB 3.0 oraz GigE z tech-nologią PoE (Power over Ethernet), które doskonale sprawdzają się w sys-temach wizyjnych, gdzie wykorzystuje się więcej kamer. Wbudowana tech-nologia PoE pozwala ograniczyć liczbę

połączeń w systemie wizyjnym, co ma wpływ na prostotę układu, upraszcza „utrzymanie ruchu” oraz obniża koszty materiałowe.

W jednym z obecnie realizowanych projektów dla przemysłu drukarskie-go OPTOSOFT wykorzystuje 16 kamer UI-5240CP-M-HQ właśnie z interfej-sem GigE. Kamery serii CP mają małą kompaktową obudowę o wymiarach 29,0 mm × 29,0 mm × 40,5 mm, masę 61 g oraz stopień ochrony IP30. Oprócz złącza RJ-45 są wyposażo-ne w 6-pinowe złącze Hirose, na któ-rym dostępne są: 1 wyjście, 1 wej-ście oraz zasilanie do kamery, będą-ce alternatywą zasilania przez PoE. Za-stosowany w projekcie model kamery został zbudowany na sensorze CMOS wielkości 1/2 cala o rozdzielczości 1280 × 1024 px, szybkość przesy-łania obrazu wynosi 50 fps (frames per second). Kamera wyposażona jest w migawkę typu Global Shutter. System

Systemy wizyjne we współczesnym

przemyśle odgrywają znaczącą

rolę w procesie weryfikacji

gotowych wyrobów lub kontroli

produkcji półproduktów.

Mają wpływ na jakość końcowego

wyrobu i skrócenie cyklu

wytwarzania produktu,

co przekłada się na bezpośrednie

obniżenie kosztów wykonania.

Promocja

Fot.

OP

TOSO

FT

kamery przemysłowe IDS w systemach wizyjnych oPtoSoFt


wizyjny OPTOSOFT po odczycie obrazów z 16 kamer składa je w jeden kompletny, następnie wyszukuje i ana-lizuje obiekty podlegające kontroli i podaje wyniki anali-zy, przy czym wszystkie operacje wykonywane są w cza-sie rzeczywistym. Oprogramowanie OPTOSOFT do ana-lizy obrazu wykorzystuje zaawansowane autorskie algo-rytmy, w których zaimplementowano najnowsze meto-dy statystyczne. Tworząc oprogramowanie do systemów wizyjnych, firma OPTOSOFT zwraca przede wszystkim uwagę na wysoką wydajność przetwarzania obrazu, ela-styczność (co umożliwia dodawanie nowych narzędzi w przyszłości), przyjazny interfejs użytkownika. Ważna jest również minimalizacja liczby parametrów konfigu-racyjnych, co upraszcza i przyśpiesza konfigurację oraz sprawia, że system jest przyjazny w użytkowaniu. Zasto-sowana architektura umożliwia zapewnienie zdalnej po-mocy przy rozwiązywaniu problemów oraz zdalne doda-wanie nowych narzędzi.

Producent kamer IDS zapewnia pełne wsparcie dla programistów, udostępniając bogaty SDK (Software De-velopment Kit). Można również skorzystać z bezpłatnego oprogramowania IDS, które pozwala na zarządzanie pa-rametrami kamery oraz wykonywanie prostych pomia-rów (ostrość, głębia itd.).

Firma OPTOSOFT, będąca oficjalnym dystrybutorem kamer IDS w Polsce, zaprasza do współpracy handlowej.

Marcin LizakOPTOSOFT sp. z o.o.

ul. Radzionkowska 1051-506 Wrocław

tel. 71 36999 50fax 71 36999 69

[email protected]://optosoft.plFo

t. O

PTO

SOFT

REK

LAM

A

OPTOSOFT sp. z o.o.ul. Radzionkowska 1051-506 Wrocławtel. + 48 71 369 99 50 fax +48 71 369 99 [email protected]://optosoft.pl

Przemysłowe kamery IDSserii CP z interfejsem GigE

GigE transfer 100 MB/s technologia PoE (Power Over Ethernet) sensory od 0.36 Mpx do 5 Mpx szybkość klatek od 14.1 fps do 100.2 fps mała, lekka, kompaktowa obudowa dwie linie I/O

Zastosowanie: przemysłowe systemy wizyjne endoskopy mikroskopy astrofotografia

ZAUFAJ ŚWIATOWEJ MARCE

http://optosoft.pl

It’s so easy!

72

Pomiary czujniki i systemy pomiarowe

Czujniki temperatury stosowane w warunkach iskrobezpiecznych zgodne z dyrektywą ateX nr 94/9/we

Firma Guenther od ponad 40 lat zajmuje się budową

elektrycznych czujników temperatury. na początku

2012 roku firma wprowadziła do swojej oferty

szeroką gamę specjalnych termometrów oporowych,

przeznaczonych do stosowania w tych wszystkich

gałęziach przemysłu, w których wymagane jest korzystanie

z przeciwwybuchowego sprzętu pomiarowego i kontrolnego.

Początkowo produkty firmy Guenther były dostarczane w przeważającej czę-ści firmom zajmującym się produkcją pieców przemysłowych, jednak w dość krótkim czasie producent rozszerzył swoją ofertę i nawiązał współpracę z przedstawicielami niemal wszystkich gałęzi przemysłu. Obecnie Guenther za-licza się do grupy największych dostaw-ców technologii pomiaru temperatury na świecie.

Funkcje, budowa i zastosowaniaCzujniki firmy Guenther z serii EX to ter-mometry oporowe. Przeliczają tempera-turę zarejestrowaną w punkcie pomiaru na wartości elektryczne (napięcie, opór). W połączeniu z odpowiednią aparatu-rą kontrolną służą one do pomiaru, re-

Fot.

Gue

nthe

r Po

lska

promocja


jestrowania i regulowania temperatu-ry w zakresie od –200 do +600 °C.

Termometry oporowe serii W1–W6 stosuje się w warunkach iskrobez-piecznych do pomiaru temperatu-ry zarówno w środowiskach cie-kłych, jak i gazowych. Czujniki tem-peratury z serii W1–W4 składają się z osłony wyposażonej w różnego ro-dzaju przyłącza procesowe, głowicy oraz wymiennego wkładu pomiarowe-go. Czujniki z serii W5 i W6 zawierają wkłady pomiarowe z głowicą przyłą-czeniową, różnego rodzaju przyłącza procesowe lub czujnik z prostą rurą ochronną, bądź izolowany mineralnie kabel ze złączami kablowymi.

Wszystkie obudowy ochronne (ele-menty stykowe ze środowiskiem po-miarowym) poddawane są próbom szczelności. W obudowie ochronnej wbudowane są czujniki temperatury Pt 100, zgodne z normą PN-EN 60751 w klasach tolerancji A lub B z przyłą-czami dwu-, trzy- lub czteroprzewo-dowymi. Możliwe jest także zastoso-wanie rozwiązań dwuobwodowych. Czujniki te spełniają wymogi grupy warunków wybuchowych II, katego-rie 1/2 G i/lub 2 G. Dlatego też sto-suje się je w przestrzeniach zagrożo-nych wybuchem strefy 1 środowisk gazowych. Rura ochronna o ścian-kach grubości 1 mm może być sto-sowana również w strefie 0. Guen-ther oferuje system modułowy pozwa-lający na zbudowanie czujnika z róż-norodnych elementów składowych,

a dostarczane czujniki temperatury dostosowane są do wymogów ATEX i indywidualnie do środowiska wska-zanego przez Klienta. Czujniki tej fir-my typu EX stosuje się w klasycznych gałęziach przemysłu chemicznego, petrochemicznego, w zakładach bu-dowy maszyn i instalacji przemysło-wych, jak również w przemyśle wydo-bycia ropy naftowej i gazu.

Certyfikowany zakład produkcyjnyWprowadzony w firmie Guenther w 2011 roku System Zarządzania Jakością zgodny z dyrektywą ATEX (ATmosphères EXplosibles) nr 94/9/WE stanowi wymóg dla produkcji homolo-gowanych czujników temperatury. Aby również w przyszłości spełniać wymo-gi nieustannie rozwijającego się prze-mysłu i stosowanych rozwiązań tech-nologicznych, firma stawia nie tylko na stały rozwój własnych produktów, ale i dostosowanie czujników do naj-różniejszych aplikacji. Dlatego też od 2013 roku planuje dalsze rozszerze-nie oferty o termopary i termometry oporowe przeznaczone do stosowania w warunkach iskrobezpiecznych – za-równo tych, w których istnieje praw-dopodobieństwo wystąpienia zagroże-nia wybuchem metanu, jak i pyłu wę-glowego.

GUENTHER Polska Sp. z o.o.www.guenther.com.pl

REK

LAM

A

Fot.

Gue

nthe

r Po

lska

74 Promocja

Fot.

Wik

a Po

lska

W przemyśle spożywczym temperatu-ra jest jednym z najczęściej mierzonych parametrów, odgrywa niezwykle istotną rolę w wielu procesach i wywiera zasad-niczy wpływ na jakość produktu końco-wego. Z tego względu przyrządy pomia-rowe, będące źródłem decydujących da-nych, są kluczowym aspektem jakościo-wym produkcji. Aktualnie mają one speł-niać trzy podstawowe wymagania: wy-soka precyzja pomiarów, odpowiedni standard higieniczny oraz skuteczne za-rządzanie jakością.

Nowe produkty WIKA przeznaczo-ne do pomiaru temperatury w urządze-niach wykorzystywanych w branży spo-żywczej zostały opracowane z uwzględ-nieniem wskazanych przez użytkowni-ków wymagań.

W przypadku przyrządów do mie-rzenia temperatury wymogi higieniczne można spełnić, stosując odpowiednie osłony termometryczne, które dodatko-wo wykluczają kontakt czujnika z po-datnymi na wszelkiego rodzaju zanie-czyszczenia artykułami spożywczymi. Wymienny wkład umożliwia kalibrację przyrządów pomiarowych na miejscu, bez ingerencji w proces produkcji. Jest to ważna zaleta w przypadku wymaga-jących zachowania sterylności procesów technologicznych. Dzięki temu operator urządzenia może, zgodnie z założenia-mi HACCP, regularnie przeprowadzać kalibrację systemu bez konieczności ponownego czyszczenia i sterylizacji.

Przyrządy pomiarowe należy regu-larnie kalibrować, aby zagwarantować trwałą wiarygodność i niezmienne war-tości pomiarowe. W tym celu przyrząd porównywany jest ze wzorcem; spraw-dzane jest, czy błąd pomiaru mieści się w zakresie tolerancji. Częstotliwość

kalibracji danego przyrządu pomiaro-wego zależy od tego, w jakim stopniu pomiar wpływa na jakość i bezpieczeń-stwo procesu technologicznego. Prze-rwy między poszczególnymi kalibracja-mi nie powinny trwać dłużej niż 2 lata. W odniesieniu do krytycznych procesów mogą być znacznie krótsze. W skraj-nych przypadkach przyrządy pomiaro-we podlegają sprawdzeniu po wyprodu-kowaniu każdej partii produktu.

Z tego względu czujniki temperatury WIKA zaprojektowano z myślą o prostej kalibracji na miejscu. Osłona pozostaje w środowisku procesu technologiczne-go, co pozwala uniknąć niepotrzebnych ingerencji w proces. Główkę przyłącze-niową trzeba wysunąć z osłony termo-metrycznej wraz z wkładem pomiaro-wym. Następnie należy skalibrować

bezpośrednio na miejscu w punkcie pomiarowym za pomocą odpowied-niego kalibratora temperatury firmy WIKA z suchym otworem pomiarowym. Umożliwia to kalibrację termometru rezystancyjnego (czujnik, przetwor-nik temperatury i przewód pomiarowy służący do sterowania łącznie z przy-łączami kablowymi) w ramach całego łańcucha pomiarowego, bez konieczno-ści odłączania przyłączy elektrycznych. Warunkiem działania takiego rozwiąza-nia jest odpowiednio zaprojektowany układ sterowania, pozwalający na kali-brację na miejscu. Jeśli ten warunek jest spełniony, przyrządy pomiarowe można kalibrować szybko i bez zbędnych na-kładów pracy bezpośrednio w urządze-niu. Dzięki temu użytkownik urządze-nia nie musi przeprowadzać oddzielnej

Optymalne połączenie pomiaru

temperatury i wykonania

higienicznego to cechy wyróżniające

nowe produkty WIKA.

Czystość, precyzja, wydajność

Kompaktowy termometr rezystancyjny do montażu z zastosowaniem spawania orbitalnego TR21-B (przekrój)

Pomiary CzujnIKI I systemy POmIArOWe


kalibracji przewodu elektrycznego i czuj-nika oraz przenosić każdego przyrządu pomiarowego z punktu pomiarowego do laboratorium kalibracyjnego. Pozwala to zaoszczędzić czas i ograniczyć licz-bę wymienianych czujników. Tego typu rozwiązanie zwiększa dostępność urzą-dzenia przy jednoczesnej minimalizacji poniesionych kosztów i zmniejszeniu liczby pracowników potrzebnych do przeprowadzenia kalibracji.

Do montowania czujników tempe-ratury w przewodach rurowych służy specjalna osłona, która spełnia wszel-kie wymagania stawiane sterylnym technologiom procesów przetwórczych. Osłonę należy zamontować w rurociągu z zastosowaniem spawania orbitalnego. Dzięki dokładnie wyznaczonej i staran-nie przygotowanej spoinie proces ten jest szybki i ekonomiczny. Instalacja przyrządu pomiarowego w rurociągu nie wymaga stosowania uszczelnień, które z konieczności miałyby styczność z wy-twarzanymi środkami spożywczymi.

Jednak najważniejszą cechą produk-tów spełniających standardy higienicz-ne jest nowa, opatentowana i pozba-wiona obszarów martwych konstrukcja elementów, które biorą bezpośredni udział w przebiegu procesów techno-logicznych. Dzięki wgłębieniu korpusu

rury do montażu tulei ochronnej czujni-ka wykluczono martwy obszar. Dotych-czas istniał on przy wywijaniu kołnie-rza wokół otworu w korpusie rurowym. Rozwiązanie to zapobiega odkładaniu produktu lub środków czyszczących w urządzeniu i w dużym stopniu uła-twia opróżnianie i czyszczenie systemu. Zwiększa to bezpieczeństwo przepro-wadzania tych czynności i minimalizu-je ryzyko zanieczyszczenia związane ze stosowaniem czujnika temperatury.

Osłona umożliwia montaż czujnika w samym środku przewodu rurowego lub w strumieniu przepływającego środka roboczego. Należy pamiętać o rozkładzie temperatury w płynnym produkcie – jest ona dużo wyższa w środku strumienia niż przy ścianach rury, nawet podczas silnego przepływu w rurze. W zależności od warunków przepływu i różnicy mię-dzy temperaturą otoczenia i temperaturą medium przepływającego w przewodzie rurowym jej odchylenia mogą przekro-czyć 5 K. Z tego względu tak ważny jest jej precyzyjny pomiar dokładnie w środ-ku strumienia. Optymalne wykorzystanie ciepła procesu i obniżenie zużycia ener-gii podczas ogrzewania produktu i czysz-czenia można uzyskać wyłącznie dzięki dokonywaniu bardzo dokładnego pomia-ru danych procesowych.

W wielu urządzeniach czyści się re-gularnie nie tylko te części, które mają styczność z produkowanymi artykuła-mi spożywczymi, ale również te, które nie mają z nimi kontaktu. W związku z tym czujniki temperatury powinny być tak zaprojektowane, aby ułatwić czysz-czenie elementów obudowy urządzenia. Ponadto obudowa musi spełniać wyso-kie wymagania higieniczne i mieć od-powiedni stopień ochrony IP. Łącze-nie przyrządów pomiarowych z innymi komponentami systemowymi i urządze-niami wykonanymi w standardzie hi-gienicznym umożliwia skuteczne czysz-czenie instalacji, chroniąc jednocześnie przed szkodliwym zanieczyszczeniem produktów spożywczych.

WnioskiZe względu na punkty pomiaru tempera-tury, które są wykonane przy uwzględnie-niu specjalnych wymagań higienicznych, należy już na etapie projektowania ma-szyny czy urządzenia pamiętać o włącze-niu do procesu przygotowawczego firmy oferującej odpowiednie rozwiązania do mierzenia temperatury. Tylko w taki spo-sób odbiorca zyskuje pewność, że projekt punktów pomiarowych urządzeń produk-cyjnych będzie zgodny z najnowszym sta-nem wiedzy. Ponadto zastosowanie naj-lepszych rozwiązań z zakresu techniki po-miaru i wykonanie w standardzie higie-nicznym zwiększy opłacalność i bezpie-czeństwo procesu technologicznego.

WIKA Polska spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp.k.

ul. Łęgska 29/35, 87-800 Włocławeke-mail: [email protected]

www.wikapolska.plFot.

Wik

a Po

lska

Porównanie: nowa osłona pozbawiona obszaru martwego do montażu z zastosowaniem spawania orbitalnego i osłona używana dotychczas

Systemy zaprojektowane w standardzie higienicznym umożliwiają dokładne czyszczenie urządzenia również z zewnątrz

76

Nowości systemy komunikacji

System ten składa się z niewymaga-jącej smarowania prowadnicy liniowej z możliwością prowadzenia przewo-dów wewnątrz profilu prowadzącego. Oznacza to, że drylin Q to pierwszy sys-tem z asortymentu 90 tysięcy produk-tów firmy igus, który w jednym ekono-micznym rozwiązaniu łączy funkcję pro-wadnicy liniowej z prowadzeniem prze-wodów. Nowy produkt znajdzie zasto-sowanie przede wszystkim w technolo-giach medycznych.

Najlepsze z kilku światówNowy system drylin Q funkcjonuje jak klasyczna prowadnica umieszczo-na na wałku.

Składa się z zamkniętej obudowy, któ-ra może być poruszana na nim linio-wo. Drylin Q nie ma jednak okrągłego wałka, lecz kwadratowy profil aluminio-wy, o krawędzi długości 7,5 mm. Dzię-ki temu, w przeciwieństwie do syste-

mów okrągłych, jest całkowi-cie zabezpieczo-ny przed obro-tem. Aluminio-wy profil jest dodatkowo pu-sty w środ-ku, dlatego można w nim

poprowadzić przewód ze sprężonym powietrzem, cieczą, przewód sygnało-wy lub zasilający. Takie hybrydowe roz-wiązanie, stosowane w aplikacjach mi-niaturowych, jak np. wyposażenie la-boratoryjne, gwarantuje oszczędność przestrzeni konstrukcyjnej na ułożenie przewodów.

Akcesoria i warianty do zaskakujących rozwiązańObudowa drylin Q jest obecnie dostęp-na w dwóch różnych wersjach, co za-pewnia oszczędność przestrzeni, a jed-nocześnie jest niedrogim rozwiązaniem w wykonaniu z tworzywa sztucznego,

na targach compamed 2012

firma igus zaprezentowała swój

nowy, lekki system liniowy drylin Q.

Dzięki specjalnej konstrukcji może

on wykonywać równocześnie

kilka zadań, których do tej pory

nie udało się realizować

za pomocą jednego komponentu.

Prowadnica liniowa i prowadzenie przewodów w jednymSystem kompaktowy i odpowiedni do małych ciężarów

Promocja

Fot.

igus

Z dużego zakresu akcesoriów drylin Q: proste i efektywne zaciski ręczne, które umożliwiają błyskawiczne ustawienie w odpowiedniej pozycji

Nowy, odporny na momenty skręcające oraz kompaktowy liniowy system prowadzący drylin Q. Obudowa łożyska (u góry) z tworzywa sztucznego może być mocowana za pomocą dwóch połączeń śrubowych lub w otworze o średnicy 22 mm. W aluminiowym profilu można bezpiecznie prowadzić przewody. Do szerokiego programu akcesoriów modułowego systemu drylin Q należy również opcja oprawy aluminiowej ze zintegrowanymi łożyskami z tworzywa sztucznego (na dole)


które można różnie mocować: za po-mocą dwóch połączeń śrubowych lub w otworze o średnicy 22 mm. Druga opcja to solidny wariant z metalowym kołnierzem, w którym bezsmarowne ślizgi z tworzywa sztucznego są zinte-growane w obudowie z aluminium. Mo-dułowy system uzupełniają liczne akce-soria systemu drylin Q: wsporniki koł-nierza, zaciski ręczne, krańcówki, ele-menty przyłączeniowe do prowadników przewodów, zestawy montażowe do chwytaków oraz poprzeczki z tworzy-wa sztucznego. Tak szeroki ich wybór umożliwia łatwe tworzenie trwałych

konstrukcji. Przykładem takiego roz-wiązania może być pipeta. Profil alu-miniowy prowadzony przez dwie obu-dowy z tworzywa sztucznego zawie-ra przewód do transportu cieczy. Na drugim końcu za pomocą specjalne-go elementu przyłączeniowego podłą-czono prowadnik przewodów igus z se-rii E2 micro, który zapewnia bezpieczne prowadzenie przewodu z cieczą. Dry-lin Q można również używać w kame-rach obsługiwanych manualnie, w apli-kacjach z zakresu przesuwu czujników czy też w zadaniach z dziedziny obsłu-gi manipulacyjnej lekkich elementów.

igus Sp. z o.o.ul. Nakielska 3, 01-106 Warszawa

tel. 22 863 57 70, fax 22 863 61 69e-mail: [email protected], www.igus.pl

.pl/moje-prowadnikiod24h

Działanie zielonych punktów dostrzegamy dopiero przy płaceniu rachunków za prąd: oszczędność 57%mocy napędowej poprzez zmniejszenie tarcia dzięki prowadnikom rolkowym. Teraz opcjonalnie jeszczewięcej prowadników od igus®. Zapytaj nas o próbki! Konfigurowane w minuty, dostarczone w godziny,stworzone na lata.

Prosimy nas odwiedzić: Automaticon – Hol, Stoisko E1

nowość!

nowość!

nowość!

nowość!

E2/000 E4.1 P4

Wydajne energetycznie-prowadniki:

Tel. 22 863 57 70 Faks 22 863 61 69 Pon. – Piątek 8.00 – 20.00, Sob. do 12.00 plastics for longer life®

PL-904-Energieeffiziente-ketten 170x125M_PL-904-Energieeffiziente-ketten 170x125M 13.02.13 11:11 Seite 1REKLAMA

Fot.

igus

Za pomocą zaledwie kilku akcesoriów, takich jak adaptery chwytaków, element przyłączeniowy do prowadnika przewodów i prowadnik przewodów E2 micro, można skonstruować prostą i trwałą pipetę

AutomAticoN 2013Zapraszamy do współpracy

i odwiedzenia naszego stoiska – Hol, stoisko E1.

78

Nowości Napędy pNeumatyczNe

Siłowniki serii DSBC gwarantują kon-struktorom i użytkownikom końcowym amortyzację pneumatyczną zachowu-jącą wszystkie swoje zalety, ale pozba-wioną trudności w zakresie instalacji i bez dodatkowych kosztów związa-nych z uruchomieniem czy eksploata-cją napędu.

Siłownik znormalizowany DSBC z systemem amortyzacji PPS to goto-we rozwiązanie do wielu zastosowań. Pracuje on automatycznie i w bez-pieczny, kontrolowany sposób wytraca energię na końcu skoku, stosownie do

prędkości, z jaką siłownik się porusza, oraz stosownie do obciążenia, jakie przenosi. Dzięki temu łatwiej jest speł-nić wymagania norm bezpieczeństwa i sporządzić instrukcje instalacji zgodne z Dyrektywą Maszynową.

Sercem systemu amortyzacji PPS fir-my Festo jest innowacyjna konstrukcja tłoka z nakładką amortyzującą. Znajdują się w niej specjalne kanaliki o przekro-ju półokrągłym i w kształcie V, biegnące przez całą lub tylko część jej długości. Taka konfiguracja umożliwia wypycha-nie pewnej objętości powietrza, propor-cjonalnej do inercji tłoka w momencie jego wsuwania się, do zamkniętej komo-ry w pokrywie końcowej. W ten sposób uzyskiwane jest płynne i powtarzalne zwalnianie ruchu na końcu skoku.

Oszczędność czasuSamonastawna amortyzacja PPS firmy Festo oznacza brak konieczności wielo-krotnego korygowania ustawień, wyma-ganego zazwyczaj podczas regulowania amortyzacji standardowych siłowników

pneumatycznych. System amortyzacji w siłownikach znormalizowanych DSBC ułatwia uruchomienie i oszczędza czas. Amortyzacja w położeniach końcowych jest dynamiczna i zarazem łagodna, a ręczna regulacja nie jest wymagana.

Stosowanie siłowników nowej serii DSBC przynosi korzyści również pro-jektantom. Mają oni do wyboru dużą liczbę modułowych wariantów umożli-wiających dostosowanie konfiguracji do specyficznych środowisk pracy i zasto-sowań, przy jednoczesnym zachowaniu efektywności ekonomicznej.

Seria siłowników DSBC to następ-ca sprawdzonych produktów DNC oraz DNCB. Dzięki wymiarom zgod-nym z wymogami ISO 15552 siłowni-ki DSBC mogą bez problemu zastąpić produkty starsze – z wykorzystaniem znacznie bardziej uproszczonego proce-su doboru komponentów.

Siłowniki DSBC są dostępne w sze-ściu średnicach tłoka (do 100 mm) i ze skokami do 2,8 m. Szeroki zakres warian-tów uszczelnień, zoptymalizowanych

promocja

Fot.

Fes

to

Firma Festo wprowadziła

do sprzedaży nową serię siłowników

znormalizowanych dSBc

z samonastawną amortyzacją ppS

dostępną w standardzie.

Bezproblemowa instalacjaNowy siłownik znormalizowany DSBC z inteligentnym systemem amortyzacji PPS

Festo Sp. z o.o.Janki k/Warszawyul. Mszczonowska 705-090 RaszynContact CenterTel. + 48 22 711 41 00Fax + 48 22 711 41 [email protected]

Nowy siłownik znormalizowany DSBCzgodny z ISO 15552

Nowy siłownik DSBC z systemem samonastawnej amortyzacji PPSw sposób optymalny dostosowuje się do zmian obciążeń i prędkości.

Amortyzacja PPS zrewolucjonizowała świat siłowników standardowych.Automatyczna - czysta - bezpieczna: dla szybszej instalacji i natychmiastowegorozruchu.

Mniej oznacza więcej! - sprawdź na www.festo.pl

Projekt1:Makieta 1 2013-02-21 13:17 Strona 1

Siłownik DSBC jest zawsze prawidłowo ustawiony, nawet podczas pracy synchronicznej oraz w sytuacjach, gdy dostęp jest utrudniony


pod ką-tem specy-

ficznych zastosowań, obejmuje twarde pierścienie zgarniające chroniące przed pyłem, uszczelnienia do pracy bezsma-rowej w środowiskach, w których np. tłoczyska są myte, uszczelnienia prze-znaczone do pracy w temperaturach do –40 °C lub odporne na wysokie tem-peratury do +150 °C, a także uszczel-nienia kwasoodporne.

Opcjonalne warianty udostępniają kwadratowe tłoczysko stanowiące zabez-pieczenie przed obrotem, opcje uszczel-nień przeznaczone do eksploatacji przy małych stałych prędkościach bez efektu ruchu skokowego lub dla uzyskania bar-dzo niskiego tarcia, głowicę zaciskową

i blokadę poło-żeń końcowych zapobiegające ruchom siłownika nawet w przypadku przerwy w dostawie po-wietrza, a także wersję do pracy w ob-szarach zagrożonych wybuchem wersję zgodną z ATEX 2G wraz z odpowiednią dokumentacją.

Strategia wspólnych części, stoso-wana przez Festo, pozwala obniżyć koszty logistyki i produkcji, w wyniku czego klient uzyskuje krótszy czas reali-zacji serii produkcyjnej oraz konkuren-cyjne ceny. Dodatkowo, w magazynach Festo znajduje się duża liczba siłowni-ków o standardowych skokach, które mogą być dostarczone następnego dnia. Siłowniki o skoku niestandardowym są

dostępne na zamówie-nie. Minimalizacja kosztów

jest możliwa dzięki zastosowa-niu opatentowanej konstrukcji tło-

ka, w której zastosowano innowacyjną technikę trójstopniowego formowania. Nowy tłok stanowi konstrukcyjnie jeden element, który składa się z uszczelnień, pierścienia prowadzącego oraz magne-su dla sygnalizacji położenia tłoka.

Więcej informacji na temat siłowni-ków DSBC można znaleźć na stronie internetowej www.festo.pl.

FESTO Sp. z o.o.Janki k. Warszawy

ul. Mszczonowska 7, 05-090 Raszyntel. 22 711 41 00, fax 22 711 41 02

www.festo.pl

Fot.

Fes

to

Festo Sp. z o.o.Janki k/Warszawyul. Mszczonowska 705-090 RaszynContact CenterTel. + 48 22 711 41 00Fax + 48 22 711 41 [email protected]

Nowy siłownik znormalizowany DSBCzgodny z ISO 15552

Nowy siłownik DSBC z systemem samonastawnej amortyzacji PPSw sposób optymalny dostosowuje się do zmian obciążeń i prędkości.

Amortyzacja PPS zrewolucjonizowała świat siłowników standardowych.Automatyczna - czysta - bezpieczna: dla szybszej instalacji i natychmiastowegorozruchu.

Mniej oznacza więcej! - sprawdź na www.festo.pl

Projekt1:Makieta 1 2013-02-21 13:17 Strona 1REKLAMA

Wariant siłownika ze szpilkami ściągającymi DSBG

Siłownik znormalizowany DSBC

80

Już na pierwszy rzut oka blokada AZM 300 znacząco różni się od urzą-dzeń tego typu oferowanych dotychczas na rynku. Innowacyjny system ryglo-wania w formie krzyża maltańskiego umożliwia aktywację blokady w trzech płaszczyznach. Dzięki temu rozwią-zaniu jedna i ta sama wersja blokady może być wykorzystywana w osłonach uchylnych z zawiasami po lewej lub prawej stronie oraz w osłonach prze-suwnych.

Inną zaletą prezentowanego rozwią-zania jest brak konieczności stosowania dodatkowych komponentów, takich jak

odboje lub zatrzaski. Funkcjonalności te są już zintegrowane z blokadą, co z pewnością docenią producenci ma-szyn i linii produkcyjnych.

AZM 300 ma także inną przydatną opcję – regulowanie siły zatrzasku, nie-związaną z bezpieczeństwem funkcję przytrzymywania drzwi, gdy blokada nie jest zaryglowana. Dzięki temu urzą-dzenie można łatwo dopasować do in-dywidualnych wymagań.

W nowej blokadzie innowacyjna jest nie tylko konstrukcja mechanicz-na. Również w zakresie elektroniki wykorzystano najnowsze technologie.

AZM 300 – blokada bezpieczeństwa z indywidualnym kodowaniem i regulacją siły zatrzasku

Na targach SPS IPC Drives 2012

grupa Schmersal zaprezentowała

niezwykle innowacyjną

elektromagnetyczną blokadę

bezpieczeństwa, której konstrukcję

oparto na nietypowej

zasadzie działania.

Promocja

Fot.

Sch

mer

sal-P

olsk

a

Nowości bezPIeCzeńStwo


Użytkownik może wybierać spośród dostępnych trzech rodzajów kodowania, a zintegrowany czujnik RFID wykrywa zastosowany rodzaj kodowania aktywatora.

W wersji podstawowej czujnik akceptuje każdy aktywator. Druga, kodowana wersja zadziała jedynie przy wykorzystaniu indywidualnie kodowanego akty-watora. Procedura parowania aktywatora z blokadą może być wielokrotnie powtarzana. Ostatnia dostępna wersja wymaga zastosowania aktywatora, z którym blokada została skojarzona przy pierwszym urucho-mieniu.

Użytkownik może wybrać wariant kodowania naj-bardziej odpowiedni do swojej aplikacji. Jest to duże udogodnienie. Jak wykazują badania, nieuprawniona manipulacja w systemie bezpieczeństwa nadal pozo-staje bardzo istotnym problemem. Stosowanie blokad z indywidualnie kodowanymi aktywatorami oczywi-ście nie wyklucza całkowicie takich działań, ale znacz-nie je utrudnia.

Nowa elektromagnetyczna blokada bezpie-czeństwa spełnia wymagania PLe wg normy PN-EN ISO 13849-1 oraz SIL 3. Przy projektowaniu wykorzystano m.in. konkretne wymagania zgłaszane przez producentów maszyn i linii pakujących, którzy poszukiwali kompaktowej blokady o szerokim wachla-rzu zastosowań, z możliwością użycia kodowanych aktywatorów i regulowaną siłą zatrzasku. Ponieważ potrzeby klientów z branży opakowań często są po-dobne do tych zgłaszanych przez odbiorców z bran-ży spożywczej, projektanci dostosowali nową bloka-dę do wysokich wymagań higienicznych. Obudowa urządzenia i aktywator zostały wykonane z elemen-tów o zaokrąglonych krawędziach, by uniemożliwić gromadzenie się na nich osadu. Dodatkowo blokada AZM 300 jest odporna na działanie większości deter-gentów, a dzięki wysokiemu stopniowi ochrony IP69K sprawdzi się w zastosowaniach, w których obowiązują wysokie wymagania higieniczne.

SCHMERSAL-POLSKA sp.j.ul. Baletowa 29

02-867 Warszawatel. 22 250 88 01www.schmersal.pl

www.schmersal.pl

NOWOŚĆ

n nastawiana siła przytrzymania aktywatoran może służyć jako ogranicznik ruchu osłonyn indywidualne kodowanie aktywatora,

z użyciem technologii RFIDn wysoka tolerancja niedopasowania osłonn konstrukcja odpowiednia dla aplikacji

higienicznych: odporność na działanie środków czyszczących

n stopień ochrony IP69K

Ochrona przed niebezpiecznym ruchem maszynBlokada elektromagnetyczna AZM 300

SCHMERSAL_PAR_105_295_MM_02_2013.indd 1 2013-02-21 15:14:37

REK

LAM

A

Zderzak

Czujnik RFID

Fot.

Sch

mer

sal-P

olsk

a

82

Nowości Komputery przemysłowe

APC 910 ma wytrzymałą konstrukcję i doskonale pracuje w systemie 24/7 w trudnych warunkach przemysło-wych. Serce tego potężnego kompu-tera tworzą procesory trzeciej genera-cji Intel Core i, reprezentujące osiągnię-cia najnowszej technologii. Proceso-ry serii i są wielordzeniowe i mają zin-tegrowaną jednostkę graficzną bezpo-średnio na procesorze. W porównaniu z poprzednią generacją wydajność jest większa o 20 %, przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia energii. Proceso-ry Core i3, Core i5 oraz Core i7, ma-jące do czterech rdzeni, w połączeniu z nowym QM77 Express Chipset za-pewniają najwyższy obecnie osiągal-ny poziom wydajności komputera prze-mysłowego. Duże wrażenie robi zinte-growana z procesorem karta graficzna HD Graphics 4000, zapewniająca też obsługę DirectX 11. Pozwala to na re-alizację nawet bardzo wymagających zadań graficznych, takich jak system

wizualizacji, bez konieczności stosowa-nia dodatkowej karty graficznej.

Pozostała część infrastruktury kom-putera również jest nastawiona na maksymalną wydajność obliczeniową i uzyskanie optymalnej przepustowości danych. APC 910 został wyposażony w kartę Serial ATA – CFast, która zastą-piła wcześniej używaną Compact Flash. Łączy ona formę karty Compact Flash z szybkim interfejsem SATA.

Za przednią obudową w APC 910 umieszczono łatwo dostępne gniazdo na kartę CFast. Dzięki temu można ją wykorzystywać jako wyjmowalną pa-mięć do transferu danych lub aktuali-zacji systemu.

W urządzeniu zastosowano no-watorski projekt systemu chłodzenia, z nowym radiatorem. Ulepszona jest konwekcja w bezwentylatorowym mo-delu APC 910. W systemach z wen-tylatorem strumień powietrza kiero-wany jest przez zintegrowane części

Komputer przemysłowy

Automation pC 910 (ApC 910)

ma szereg zalet, które sprawiają,

że znakomicie nadaje się

do realizacji większości zadań

automatyzacji. Dzięki wydajności

i elastyczności spełnione są

najszersze wymagania: użytkownicy

mogą wybierać między dowolną

wielkością kombinacji jednostki

głównej i wydajności Cpu,

z procesorem trzeciej generacji

serii Intel Core i.

promocja

Automation pC 910

Fot.

B&

R A

utom

atyk

a Pr

zem

ysło

wa

Przycisk zasilania

Przycisk reset

Gniazdo USB

Gniazdo kart CFast

Bateria

Gniazdo wentylatora

Zasobnik na kartę CFast

Diody statusowe: zasilanie, HDD, sieć, praca


chłodzące. W związku z tym, że procesory mają coraz mniejsze wymiary, ciepło jest wytwarzane na mniej-szych powierzchniach. W takim przypadku przewody ciepła są najlepszym sposobem zapewniającym jego optymalne odprowadzenie. Mają one postać rurek wy-pełnionych płynem, który wykorzystuje procesy paro-wania i kondensacji do efektywnego transferu dużej ilości ciepła poza tę małą przestrzeń. Przewody są bar-dzo lekkie i zajmują znikomą ilość miejsca w obudo-wie komputera. APC 910 bez wentylatora może uzy-skać taką wydajność jaka w komputerach przemysło-wych poprzednich generacji była możliwa do osiągnię-cia tylko w wersjach z wentylatorem.

APC 910 pracuje na systemach Linux lub Microsoft Windows Embedded Standard 7. Jest również dostęp-na wersja Windows 7 Premium, zapewniająca takie możliwości jak: wsparcie dla paneli wielodotykowych i interfejsy wielojęzyczne. Obydwa wymagają mniej-szej pamięci i kosztują mniej niż pełna wersja Profes-sional i Ultimate.

Wszechstronny box PC firmy B&R daje użytkow-nikom swobodę, jakiej potrzebują, by uzyskać jak największą wydajność urządzenia i systemu automa-tyzacji. APC 910 doskonale dostosowuje się do indy-widualnych wymagań klienta, czyniąc to rozwiązanie znakomitym wyborem do prawie każdej aplikacji.

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o.ul. Strzeszyńska 33, 60-479 Poznań

tel. 61 8460500e-mail: [email protected]

www.br-automation.com

Perfection in Automationwww.br-automation.com

www.br-automation.com/automationpc

Nadeszła generacja 3iii !

` Komputer przemysłowy B&R Automation PC z procesorami trzeciej generacji Intel® Core™ i3/i5/i7

` Praca bez wentylatora nawet w najwyższej klasie wydajności z procesorem Core™ i7

` Technologia Intel® Turbo Boost z 4 rdzeniami i wsparciem DirectX 11

` Bezkompromisowa jakość dla maksymalnej wydajności, która przetrwa najbardziej uciążliwe warunki przemysłowe

Jeszcze silniejsza – jeszcze szybsza – jeszcze mądrzejsza

Nadeszła generacja 3iii !

REK

LAM

A

Fot.

B&

R A

utom

atyk

a Pr

zem

ysło

wa

84

Nowości Prezentacja firmowa

Najważniejszą decyzją z punktu wi-dzenia rozwoju firmy było zwiększenie mocy produkcyjnych oraz rozszerze-nie działu badań i rozwoju. W związku z tym rozbudowano zakłady w Löhne. Powstał nowy budynek o łącznym me-trażu ok. 4000 m2 (fot. 1). Nowa po-wierzchnia mieści dział R&D (gdzie do-celowo ma pracować 50 osób), część działu produkcji i nowe magazyny. Tu-taj będą wytwarzane urządzenia elek-troniczne oraz będzie się odbywał mon-taż końcowy i testy urządzeń, które tra-fią później do nowych magazynów, umieszczonych w strefach zabezpieczo-nych przed wyładowaniami elektrosta-tycznymi. Warto wspomnieć, iż nowe, nowoczesne laboratorium .steute po-zwala na samodzielne przeprowadza-nie testów wytrzymałościowych, prób wodoszczelności, testów klimatycznych i innych. Dzięki temu znacznie skraca się czas wprowadzania nowych produk-tów na rynek. W związku z rozbudową siedziby głównej wzrosła też liczba pra-cowników – obecnie .steute zatrudnia w Niemczech ponad 300 osób.

Firma .steute uruchomiła także pro-dukcję w Chinach i w Brazylii. Tamtej-sze zakłady zaopatrywać będą głównie lokalne rynki, ale część produkcji urzą-dzeń trafi także do Europy i USA. Decy-zja o inwestycji w nowe zakłady produk-cyjne została podyktowana m.in. chęcią znacznego skrócenia terminów dostaw.

Następstwem wzrostu sprzedaży, ko-nieczności sprawowania lepszego nadzo-ru nad procesami biznesowymi oraz roz-woju sieci dystrybucyjnej było też wdro-żenie od 1 stycznia br. systemu informa-tycznego SAP, dostosowanego do wyma-gań firmy .steute. Obecnie trwa zmiana procedur handlowych na linii siedziba główna – dystrybutorzy. Obejmuje ona także kłopotliwy proces modyfikacji nu-merów identyfikacyjnych produktów.

Wdrażane zmiany pozwolą na utrzy-manie wysokich standardów handlo-wych oraz możliwie krótkich terminów dostaw, do których odbiorcy są przy-zwyczajeni od wielu lat.

Klienci powinni być także zadowo-leni z wciąż rozbudowywanego por-talu internetowego www.steute.com (w 2013 roku udostępniona będzie tak-że jego spolszczona wersja). Obecnie można w nim samodzielnie odszukać

wszelką dostępną dokumentację pro-duktów, obejmującą m.in. strony kata-logowe, DTR-ki, rysunki 3D CAD, certy-fikaty i/lub deklaracje zgodności. Ponie-waż zawartość jest oparta o aktualizo-wane bazy danych, znaczna część do-kumentacji jest generowana na bieżą-co, co gwarantuje jej zgodność ze sta-nem obecnym w momencie pobrania.

Swoją premierę w marcu tego roku ma też nowa wersja serwisu www.wy-laczniki-linkowe.pl, poświęconego wy-łącznikom linkowym i czujnikom zbie-gania taśmy przenośników. W porta-lu znalazły się także nowe urządzenia w wersji Extreme (w tym z certyfika-tem ATEX). Wkrótce klienci będą mo-gli także cieszyć się odświeżoną wer-sją serwisu www.wylaczniki-nozne.pl, poświęconego wyłącznikom nożnym – także tym w wykonaniach specjalnych bądź przeciwwybuchowych.

co nowego w firmie .steute?

Dla firmy .steute ostatni rok

był czasem ogromnych zmian

i nowych wyzwań. Dynamiczny

wzrost sprzedaży, zakończenie

przekształceń struktury działów

sprzedaży i marketingu,

sukcesywnie zwiększająca się liczba

oferowanych produktów – wszystko

to wymusiło szereg inwestycji.

Promocja

Fot.

.st

eute

Pol

ska

Fot. 1. Nowy budynek biurowo-produkcyjny

firmy .steute

Fot. 2. Wyłączniki bezprzewodowe LR (Long Range) i ULR (Ultra Long Range)

Fot. 3. Nowy wyłącznik linkowy i czujnik zbiegania taśmy serii ZS 91 S


Rok 2012 przyniósł też szereg nowości produkto-wych. Do najważniejszych z nich należy zaliczyć bez-przewodowe wyłączniki pozycyjne i przyciski (fot. 2) oraz czujniki, wykorzystujące nowy standard trans-misji radiowej o nazwie .steute Wireless, który bę-dzie stopniowo wypierał urządzenia EnOcean. Wy-łączniki pozycyjne są ponadto wyposażane w genera-tor elektrodynamiczny nowej generacji, jeszcze mniej-szy i trwalszy niż poprzednie wersje. Nowe technolo-gie pozwoliły na zwiększenie zasięgu transmisji. Te-raz wynosi nawet 800 m w terenie otwartym (wer-sja ULR – Ultra Long Range). Istotną nowością są też bezprzewodowe czujniki indukcyjne (fot. 4), ma-gnetyczne i optyczne. Wprowadzenie ich do oferty znacznie zwiększa liczbę możliwych aplikacji urzą-dzeń bezprzewodowych firmy .steute. Rozbudowywa-ne jest również portfolio dostępnych urządzeń radio-wych w wykonaniu przeciwwybuchowym.

Do sprzedaży trafiły zapowiadane od dłuższego czasu wyłączniki linkowe zatrzymania awaryjnego w wykona-niu Extreme, w tym popularne typoszeregi ZS 71 i ZS 80 oraz zupełna nowość w ofercie – typoszereg ZS 91 S (fot. 3). Szczególnie ten ostatni jest wart uwagi, ponie-waż będzie stopniowo zastępował dość popularne urzą-dzenia serii ZS 90 S, przeznaczone do pracy w najtrud-niejszych warunkach środowiskowych. Wszystkie ww. urządzenia charakteryzują się dużą odpornością na od-działywanie agresywnych mediów, wysokich i/lub ni-skich temperatur, mogą być też dostarczone w wersji o wysokim stopniu ochrony – maksymalnie IP69K.

Dział Extreme sukcesywnie wprowadza do sprze-daży różnego rodzaju wyłączniki i czujniki, które mogą pracować w szczególnych warunkach, zwłaszcza nara-żonych na niskie i bardzo wysokie temperatury, oddzia-ływanie wody morskiej i agresywnych mediów. Najnow-sze produkty z tego zakresu można znaleźć na stronach portalu www.steute.com w zakładce Extreme.

Więcej informacji na temat omówionych tu nowo-ści będzie można uzyskać podczas najbliższych tar-gów Automaticon w Warszawie. Serdecznie zaprasza-my do odwiedzenia naszego stoiska C5 w hali I.

Adam Więch.steute Polska

al. Wilanowska 321, 02-665 Warszawatel. 22 843 08 20, fax 22 843 30 52

e-mail: [email protected]; www.wylaczniki-linkowe.pl

www.wylaczniki-nozne.pl REK

LAM

A

Fot.

.st

eute

Pol

ska

Fot. 4. Bezprzewodowe czujniki indukcyjne

86

Nowości OprOgramOwanie

promocja

Fot.

LA

B-E

L

Dlaczego Windows?System Windows jest najbardziej popu-larnym i dostępnym systemem operacyj-nym, co czyni go, również dzięki przy-stępnej cenie i prostocie obsługi, głów-ną platformą użytkową. Firma LAB-EL, uwzględniając potrzeby i preferencje klientów, dostosowała swoje oprogra-mowanie do wymagań tego właśnie sys-temu. Niemniej, na zamówienie możli-we jest przygotowanie części serwerowej LBX dla systemu Linux lub Unix.

Skąd w nazwie „X”?Nazwa programu nawiązuje do ozna-czeń typów produkowanych przyrzą-dów. Wszystkie zawierają litery „LB”, pochodzące od LAB-EL. Literą „X” oznaczana jest niewiadoma w równa-niach, nieznana do momentu rozwiąza-nia zadania. Przystępując do tworzenia programu, producenci nie wiedzieli, jak rynek zareaguje na tę nową propozycję, nie znali wyniku. Dzisiaj już wiedzą; równanie z niewiadomą „X” zostało rozwiąza-ne: „X = sukces”.

Kto jest użytkownikiem?LBX jest programem uniwersalnym do ob-sługi aparatury pomia-rowej i obejmuje całą ofertę firmy LAB-EL.

Użytkownicy systemów monitoringu temperatury i wilgotności, opartych na przyrządach produkowanych przez fir-mę LAB-EL, mają możliwość skonfigu-rowania go wg własnych potrzeb i wy-magań. Program z powodzeniem sto-sowany jest w magazynach, hurtow-niach, zakładach produkcyjnych bran-ży spożywczej i farmaceutycznej, mu-zeach, obiektach zabytkowych, sakral-nych, archiwach, czyli krótko mówiąc, we wszystkich pomieszczeniach, w któ-rych muszą być monitorowane warunki środowiskowe zgodnie z obowiązujący-mi przepisami i systemami jakości oraz zasadami zdrowego rozsądku.

Jak pracuje LBX?Program LBX może być instalowany na komputerze z dowolnym systemem ope-racyjnym typu Windows (włącznie z Win-dows 8) jako tzw. serwer lub klient. Ser-wer to komputer, na którym tworzona jest baza danych pomiarowych, gene-rowane są stany alarmowe, do którego podłączone są urządzenia pomiarowe i wykonawcze. Klient to dowolny kom-

puter podłączony do sieci lokalnej lub zewnętrznej, skonfigurowany tak, aby mógł służyć do korzysta-nia z zasobów serwera oraz, przy odpowiednich uprawnieniach użytkow-nika, zarządzania nimi.

Przyrządy pomiarowe i tzw. koncentra-tory (wielowejściowe urządzenia, posia-dające pamięć, przeznaczone do akwi-zycji danych, które następnie pobierane są przez serwer do bazy danych) mogą być podłączone do serwera bezpośred-nio poprzez porty szeregowe COM, USB, pośrednio przez sieć komputerową LAN lub drogą radiową poprzez modemy, np. GSM. Urządzenia wykonawcze, np. prze-kaźniki, modemy telefoniczne i komór-kowe, są również podłączone do ser-wera. Standardy sygnałów stosowanych i akceptowanych przez LBX to sygnały analogowe: prądowe 0/4...20 mA, napię-ciowe 0/2...10 V, sygnały binarne, sygna-ły temperaturowe z czujników termistoro-wych oraz sygnały cyfrowe S300 (cyfro-wa pętla prądowa), które są najczęściej używane. LBX obsługuje także sygna-ły w standardzie Modbus RTU (przez RS-232, RS-485, USB) lub Modbus TCP (przez sieć LAN).

LBX a inne systemy SCADAOprogramowanie LBX ma wszystkie wła-ściwości systemów SCADA. Daje możli-wość tworzenia własnych ekranów syn-optycznych (ekrany użytkownika) poprzez wykorzystanie tzw. obiektów dynamicz-nych. Zmienne pomiarowe można prze-rzucić np. na plan pomieszczenia i dzię-ki temu uzyskać obraz typu one look, wizualizujący proces. System obsługu-je standardy Modbus i inne specjalizo-wane standardy stosowane w automaty-ce i w metrologii, co rozszerza możliwości systemu o obsługę urządzeń spoza oferty

Oprogramowanie LBX, oprócz

opisywanych już w prasie

technicznej możliwości odnośnie

współpracy z urządzeniami

komunikującymi się w standardzie

modbus rTU, jest również

znakomitym narzędziem

wspomagającym akwizycję

i wizualizację danych pomiarowych.

LBX – idziemy do przodu!

Termohigrometr z wyświetlaczem LCD

Przykładowe „okna robocze” programu LBX


LAB-EL. LBX daje możliwości oprogramo-wania SCADA za wielokrotnie niższą cenę.

Czy LBX może współpracować z innymi systemami?Zasadniczo LBX współpracuje z inny-mi systemami. Odczytuje dane z urzą-dzeń, a także udostępnia własne dane dla innych systemów i urządzeń. Pro-gram obsługuje np. urządzenia wyposa-żone w interfejsy systemu Modbus RTU oraz Modbus TCP dowolnych producen-tów, odwołując się do rejestrów urzą-dzeń. Dodatkowo, posiada wbudowany serwer Modbus TCP, który odpowiada na zapytania z urządzeń master. In-nym sposobem odczytu bieżących danych z programu jest wykorzy-stanie standardu DDE. Przez LBX mogą być udo-stępniane dane archiwal-ne. Korzystając ze sterow-ników ODBC, program zapi-suje zebrane dane w przyja-zny dla użytkownika sposób i do właściwie dowolnej bazy danych. Można także wyko-rzystać wbudowany w LBX serwer WWW, dzięki czemu dostęp do danych uzysku-je się za pomocą wszystkich

urządzeń wyposażonych w przeglądarkę z jakimkolwiek systemem operacyjnym (w tym z przenośnych tabletów i smart-fonów).

Zasady licencjonowaniaOprogramowanie LBX użytkowane jest na zasadach umów licencyjnych. Każdy użytkownik otrzymuje tzw. klucze licen-cyjne oraz numer licencji. Klucz, oprócz numeru licencji, zawiera liczbę czujników pomiarowych zainstalowanych w syste-mie. Dołączenie dodatkowego czujnika do systemu wymaga rozszerzenia licencji

poprzez zmianę klucza. Klucze gene-rowane są okresowo lub bez ograniczenia terminu waż-ności. Użytkownik posia-dający licencję bez ogra-niczenia terminu ważności może przez dwa lata pobie-rać i instalować nowe wer-sje oprogramowania LBX. Po upływie tego czasu sys-tem domaga się odnowie-

nia praw do aktualizacji, któ-rej koszt wynosi tylko 20 %

początkowej wartości licencji.

Czy cena jest adekwatna do możli-wości?Cena systemu jest niewspółmiernie niska w stosunku do osiąganych efektów, wyni-kających z ochrony bardzo dużych zaso-bów materialnych, np. składowanych w magazynach farmaceutyków lub pro-duktów spożywczych.

Co dalej?W 2002 r. powstała pierwsza wersja 1.1.1. Obecnie jest już wersja 1.7.66. W programie wprowadzane są na bieżąco zmiany, poprawki oraz dodatkowe funk-cje do obsługi kolejnych urządzeń i reali-zacji nowych algorytmów przetwarzania danych. Wszelkie mankamenty, pojawia-jące się w konkretnych konfiguracjach, są w trybie natychmiastowym usuwane. Ponadto system rozwija się dzięki uwa-gom i propozycjom zgłaszanych przez użytkowników. Firma LAB-EL zaprasza do zapozna-nia się ze szczegółowym opisem progra-mu, który zamieszczono na stronie www.label.pl/po/lbx_program.html.

Andrzej Łobzowski Wojciech Szkolnikowski

LAB-EL Elektronika Laboratoryjna

Fot.

LA

B-E

L

Uniwersalny sterownik-regulator cyfrowy

Urządzenia i systemy do monitorowania parametrów klimatu oraz sterowania procesami przemysłowymi

LAB-EL oferuje:• aparaturę kontrolno-pomiarową do pomiarów, rejestracji,

sygnalizacji przekroczeń wartości progowych, sterowania i regulacji:– wilgotności– temperatury– ciśnienia– i innych wielkości fizycznych procesów przemysłowych;

• oprogramowanie użytkowe;• serwis, instalacje, szkolenia dotyczące oferowanych

przyrządów i systemów; • usługi wzorcowania przyrządów pomiarowych; • usługi badania mikroklimatu pomieszczeń;• doradztwo techniczne i ekspertyzy dotyczące aparatury

i oprogramowania;• opracowywanie dokumentacji projektowej i walidacja

urządzeń pomiarowych zgodnie z wymaganiami systemów jakości ISO, HACCP, GAMP.

REKLAMA

88

Wydarzenia zapowiedzi

5 marca 2012 r. (wtorek) godz. 1100

„Badania w zakresie robotów prowa-dzone w Katedrze Robotyki i Mecha-troniki AGH” – prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl, Kierownik Katedry Robotyki i Mecha-troniki AGH

Podczas seminarium przedsta-wione zostaną konstrukcje robotów medycznych oraz inspekcyjnych wyko-nane w okresie ostatnich 3 lat w Kate-drze Robotyki i Mechatroniki AGH. W zakresie robotów medycznych przed-stawiony zostanie robot do reedu-kacji chodu oraz robot do manipu-lacji wewnątrz komórkowej. W zakresie robotów inspekcyjnych robot do inspekcji zbiorników z wodą oraz robot latający.

20 marca 2013 r. (środa) godz. 1200 EXPO XXI, sala „B-1”

„Jaka jest odpowiedzialność za pro-dukt wprowadzany na rynek oraz do użytkowania?” – mgr inż. Stefan Kosztowski, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Wystąpienie poświęcone jest odpo-wiedzialności za produkt podmiotów uczestniczących w jego dostawach na rynek i do użytkowania. Odpowiedzial-ność w tym ujęciu stanowi element gwarancji bezpieczeństwa i jakości pro-duktu.

21 marca 2013 r. (czwartek) godz. 1200 EXPO XXI, sala „B-1”

„Nowe możliwości badań klimatycz-nych w Laboratorium Badań Urządzeń Przemysłowych w PIAP” – mgr inż. Krzysztof Trzcinka, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Referat przedstawia rozszerzone możliwości wykonywania badań klima-tycznych w Laboratorium Badań Urzą-dzeń Przemysłowych (LBUP). Dzięki pomyślnie zakończonej modernizacji komory klimatycznej Votsch typu VSKZ 05/160 o objętości probierczej 12 m3. Aktualnie w laboratorium LBUP można wykonywać badania urządzeń o dużych gabarytach w zakresie temperatury od –50 °C do +70 °C, i wilgotności RH w zakresie od 10 % do 95 %.

„Zrobotyzowane spawanie z wyko-rzystaniem zewnętrznej osi robota (wersje z 1 i 2 robotami)” – mgr inż. Marek Petz, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

W wersji z jednym robotem IRB1600 współpracuje pozycjoner IRBP R300 (firmy ABB). Do spawania zastosowano źródło spawalnicze firmy Fronius typ TPS3200 z nową tech-nologią spawania – CMT (Cold Metal Transfer).

Nowe, cztery znacznie bardziej złożone stanowiska spawania mają, przy jednym pozycjonerze, pracujące jednocześnie dwa roboty (również firmy ABB). Ponieważ spawanie odbywa się również w czasie obrotu pozycjonera, konieczna jest precyzyjna koordynacja pracy tych trzech urządzeń – dwóch robotów i pozycjonera – przez jeden układ sterowania.

Praca obu stanowisk będzie pokazana na filmie.

9 kwietnia 2013 r. (wtorek) godz. 1100

Wybrane przykłady wdrożeń przemysłowych PIAP„Zrobotyzowane gniazdo montażu tłumików do zaworów elektropneumatycznych”– mgr inż. Bogusław Rybałtowski, mgr inż. Marek Petz, mgr inż. Marek Grabiński,

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

W gnieździe montażu robot IRB140 (produkcji ABB), wyposażony w podwójny chwytak, przenosi zaworki pobrane z transportera linii do dwóch stanowisk produkcyjnych. W pierwszym stanowisku tłumiki, dostarczane podajnikiem wibracyjnym, są wciskane do swojego gniazda. W drugim stanowisku przy pomocy specjalnej nagrzewnicy zaciskany jest mały kołek pełniący funkcję blokady. Po tej operacji robot przenosi zmontowany zaworek z tłumikiem na transporter wyjściowy.

Praca gniazda będzie pokazana na filmie.

Zrobotyzowane stanowisko do spawania chłodnicy powietrza typu MDB i MLB – mgr inż. Piotr Kostrzewa, mgr. inż. Robert Matejek, mgr inż. Paweł Stańdo, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Przedmiotem prezentacji jest półautomatyczne stanowisko do spawania samochodowych chłodnic powietrza. Operacji spawania poddawane są trzy komponenty składające się na wyrób końcowy: rdzeń chłodnicy oraz zbiorniki boczne (wejściowy i wyjściowy).

23 kwietnia 2013 r. (wtorek) godz. 1100

„Innowacyjne technologie jako podstawa sukcesu polskiej firmy produkcyjnej na przykładzie RADWAG Wagi Elektroniczne” – mgr inż. Jacek Pilecki, mgr inż. Tomasz Misiewicz, inż. Hubert Stanios, RADWAG

Referat będzie krótko przedstawiał informacje dotyczące historii istnienia firmy RADWAG Wagi Elektroniczne.

Nowości w dziedzinie automatyki, robotyki i przemysłowej techniki pomiarowej

Seminaria naukowe PiaP Semestr XL „wiosna 2013”

Fot.

Firm

a


Fot.

Firm

a

Zaprezentowany zostanie profil produkcyjny firmy i pozycja na rynku producentów przyrządów pomiarowych do pomiaru masy. Bardziej obszernie przedstawione będą zagadnienia techniczne oraz technologie związane z realizacją zadań konstruktorskich oraz produkcyjnych.

7 maja 2013 r. (wtorek) godz. 1100

„Retoryka w wystąpieniach publicznych” – prof. Małgorzata Marcjanik, Kierownik Zakładu Retoryki Dziennikarskiej Instytutu Dziennikarstwa, Uniwersytet Warszawski.

Przedmiotem referatu jest sztuka publicznego mówienia. Omówione zostaną praktyczne zasady przygotowywania wystąpień publicznych. Poruszony zostanie grzecznościowy aspekt publicznego mówienia. Cel referatu to przedstawienie słuchaczom zasad sprawnego posługiwania się mową po to, by wywierać wpływ na ludzi.

21 maja 2013 r. (wtorek) godz. 1100

„Międzynarodowe targi przemysłowe HANNOVER MESSE 2013 oraz CEBIT’2013 – przegląd wybranych nowości technicznych” – zespół autorów z Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP

Na podstawie materiałów i informacji uzyskanych

na Międzynarodowych Targach Przemysłowych HANNOVER MESSE 2013 oraz CEBIT’ 2013 zespół pracowników omówi wybrane urządzenia.

4 czerwca 2013 r. (wtorek) godz. 1100

Sesja dotycząca problematyki robotowej, organizowana wspólnie przez Komitet Robotyki Polskiego Stowarzyszenia Pomiarów, Automatyki i Robotyki POLSPAR i PIAP

„Mobilna platforma inspekcyjna do monitorowania stref zagrożonych wybuchem kategorii M1 w kopalniach węgla kamiennego” – mgr inż. Maciej Cader, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Podczas seminarium zostanie przedstawiona koncepcja Mobilnej Platformy Inspekcyjnej MPI z napędem elektrycznym do stref zagrożonych wybuchem w kopalniach węgla realizowana w ramach Programu Badań Stosowanych. Efektem tego projektu będzie kołowy pojazd mobilny wyposażony w czujniki do pomiaru parametrów fizykochemicznych atmosfery kopalnianej, kamery działające w paśmie widzialnym i podczerwieni, akumulatory i napędy elektryczne zabezpieczone podwójnym zabezpieczeniem kategorii M1. MPI zostanie poddana badaniom w celu uzyskania m.in. certyfikatów budowy przeciwwybuchowej oraz

certyfikatu ATEX. Zostaną omówione założenia, wymagania oraz koncepcja realizacji projektu MPI.

„Penetratory MUPS, CHOMIK i KRET – urządzenia przeznaczone do eksploracji powierzchni ciał Układu Słonecznego” – dr Karol Seweryn, dr inż. Jerzy Grygorczuk, mgr inż. Łukasz Wiśniewski., dr inż. Roman Wawrzaszek, Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk

Niniejszy referat obejmuje swoją tematyką zagadnienia związane z opracowaniem i budową mechanizmów pracujących w warunkach kosmicznych, w szczególności penetratorów pozwalających na automatyczne pobieranie próbek regolitu planetarnego jak również dokonywanie pomiarów in-situ. W referacie dokonano syntetycznego przedstawienia penetratorów młotkowych opracowanych w Centrum Badań Kosmicznych PAN: MUPUS dla misji Rosetta, CHOMIK dla misji Phobos-Grunt oraz prototyp urządzenia KRET.

„Specjalistyczny osprzęt dodatkowy pojazdów bezzałogowych dla misji związanych z bezpieczeństwem i obronnością” – mgr inż. Grzegorz Kowalski, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

W trakcie wystąpienia zostaną zaprezentowane prace badawczo-rozwojowe prowadzone w Ośrodku Systemów Bezpieczeństwa PIAP, związane z zaprojektowaniem i wytworzeniem demonstratorów urządzeń i narzędzi, stanowiących osprzęt dodatkowy dla lądowych i powietrznych pojazdów bezzałogowych. Osprzęt ten rozszerza zakres czynności możliwych do wykonania przez bezzałogowe pojazdy lądowe i powietrzne.

dr inż. Jadwiga Konopa Sekretarz naukowy seminariów


tel. 22 874 02 05 e-mail: [email protected]

Seminaria, z wyjątkiem sesji w dniach 20 i 21 marca, odbywają się w Centrum Konferencyjnym Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów w Warszawie, Al. Jerozolimskie 202.

Sesje w dniach 20 i 21 marca należą do seminariów towarzyszących Międzynarodowym Targom AUTOMATICON 2013 Automatyka Pomiary Elektronika i odbywają się w Warszawie przy ul. Prądzyńskiego 12/14, w Warszawskim Centrum EXPO XXI, w sali B-1.

Sekretarz naukowy seminariów – dr inż. Jadwiga Konopa tel. 87 40 205; e-mail: [email protected].

Sekretariat seminariów – tel. 87 40 066; faks. 87 40 220; adres: 02-486 Warszawa Al. Jerozolimskie 202.

Streszczenia referatów znajdują się na stronie www.piap.pl ® działalność naukowa ® seminaria

90

Polecane książki

Piotr Lesiak, Piotr Bojarczak

Przetwarzanie i analiza obrazów w wybranych badaniach defektoskopowychKsiążka ukazała się w serii monograficz-nej Biblioteka Problemów Eksploatacji. Zasadnicza treść poprzedzona jest wy-kazem ważniejszych symboli i oznaczeń oraz wprowadzeniem. Została ona po-dzielona na wstęp, 6 rozdziałów i pod-sumowanie. Tematyka rozdziałów to: cy-frowa prezentacja obrazów wad, podsta-wy ich przetwarzania, analiza obrazów, wybrane algorytmy do różnych technik badań defektoskopowych oraz przykła-dy algorytmów dla klasyfikacji obrazów. Tekst jest bogato ilustrowany rysunka-mi i tabelami, a wykaz literatury obej-muje 200 pozycji, w tym 30 zacytowa-nych prac autorów.

Recenzentami tej monografii byli wybitni specjaliści: prof. Witold Malina z Politechniki Gdańskiej i Akademii Ma-rynarki Wojennej w Gdyni, autor wie-lu prac z dziedziny przetwarzania, roz-poznawania i klasyfikacji obrazów oraz prof. Andrzej Skorupa z Akademii Górni-czo Hutniczej, przewodniczący Polskie-go Towarzystwa Badań Nieniszczących.

Książka dotyczy zastosowania teorii przetwarzania i analizy obrazów, dziedzi-ny rozwijanej burzliwie od lat 90. XX w. Jej autorzy: profesor Piotr Lesiak i dr Piotr Bojarczak są pracownikami Wydziału Transportu i Elektrotechniki Politechniki Radomskiej, przekształconej w Uniwer-sytet Techniczno-Humanistyczny w Ra-domiu. Jako pierwsi w kraju zastosowa-li tę tematykę w badaniach defektosko-powych. Opisane przykłady algorytmów przetwarzania i klasyfikacji obrazów wad, zaczerpnięte z prac badawczych autorów, zostały zweryfikowane doświadczalnie.

Ogromny rozwój systemów kompute-rowych pozwala obecnie na opracowy-wanie coraz to doskonalszych systemów defektoskopowych, w których „punkt ciężkości” przesunął się ze sfery oprzy-rządowania na oprogramowanie. Dzięki zastosowaniu algorytmów przetwarzania obrazów wad oraz ich zobrazowania na płaszczyźnie (2D) i w przestrzeni (3D),

uzyskano bardziej precyzyjne informacje dotyczące zarówno kształtu, rozmiaru jak i położenia wad w badanym obiek-cie. Jednak specyficzny rodzaj obrazów występujących w defektoskopii (najczę-ściej o niewielkiej rozdzielczości) spra-wia, że w wielu przypadkach tradycyj-ne przetwarzanie obrazów zawodzi i ko-nieczne jest opracowanie nowych me-tod, bądź modyfikacja już istniejących. Dlatego też bogata literatura dotycząca szeroko pojętych metod przetwarzania i analizy obrazów, okazuje się nie w peł-ni przydatna w defektoskopii.

W książce przedstawiono całość za-gadnień przetwarzania obrazów w bada-niach defektoskopowych, poczynając od problemów podstawowych, dotyczących ich prezentacji, jak próbkowanie i kwan-towanie (z optymalizacją siatki skanin-gowej), przez filtrowanie przestrzenne, częstotliwościowe i morfologiczne oraz wykorzystujących sieci neuronowe, któ-re redukują szumy, a kończąc na róż-nych metodach segmentacji pozwalają-cych na wyodrębnienie wad z tła anali-zowanego obrazu.

Autorzy odwołują się do komercyjnych systemów defektoskopowych nowej gene-racji – ze zobrazowaniem 2D i 3D, opar-tych o metody: ultradźwiękową, wiroprą-dową, radiograficzną i wizualną. Pokazu-ją zalety badań symulacyjnych, z których te systemy korzystają. Interesujące dla siebie informacje mogą tu znaleźć oso-by bezpośrednio związane z wykonywa-niem badań defektoskopowych, szczegól-nie w zakresie rozwiązań softwarowych, stosowanych przez światowych produ-centów do analizy obrazów wad w naj-nowszych systemach defektoskopowych.

Odrębnymi zagadnieniami przedsta-wionymi w monografii są metody analizy obrazów klasyfikujące wady na podstawie ich cech charakterystycznych zdefiniowa-nych przez tzw. deskryptory. Umożliwia to zakwalifikowanie wady jako niebez-piecznej, bądź nie stanowiącej zagrożenia

eksploatacyjnego. Do tego celu wykorzy-stano szerokie spektrum zarówno pro-stych algorytmów bazujących na funk-cjach podobieństwa, jak również „inteli-gentne” klasyfikatory działające na bazie analizy skupień oraz sieci neuronowych.

Skuteczność zaprezentowanych me-tod defektoskopowych autorzy przete-stowali na licznych przykładach obej-mujących m.in. wykrywanie wad w szy-nach i podkładach kolejowych, spoinach oraz odlewach. Jest to atut książki, gdyż prezentuje ona ścisłe powiązanie przed-stawionych algorytmów z praktycznymi sposobami ich wykorzystania w bada-niach defektoskopowych.

Uzyskane przez autorów wyniki badań stanowią zachętę do dalszych aplikacji i doskonalenia. Jednak różne rodzaje, a nawet egzemplarze obiektów z wykry-tymi obrazami wad, wymagają indywi-dualnego podejścia. Zmusza to użytkow-ników gotowych systemów badawczych z fabrycznym oprogramowaniem, do projektowania w oprogramowaniu opty-malnych ścieżek przetwarzania i analizy wad. Ta książka może im w tym pomóc.

Czytelnikami tej monografii może być kadra inżynieryjno-techniczna zajmują-ca się badaniami defektoskopowymi, jak i studenci odpowiednich kierunków technicznych. Książkę należy polecić konstruktorom opracowującym i wdra-żającym nowe rozwiązania aparatury de-fektoskopowej.

Monografii stanowi unikalną pozy-cję wypełniającą lukę na rynku wydaw-niczym i to nie tylko krajowym. Warta jest wydania również w wersji angielskiej.

Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji (Państwowy In-stytut Badawczy), Radom 2012, 185 s., 12 tab., 105 rys., bibl. 200 poz.

Zygmunt Lech Warsza Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów

PIAP Polskie Towarzystwo Metrologiczne

92

Nauka

Producenci osprzętu automatyki, wychodząc naprze-ciw powyższym przeciwnościom, oferują urządzenia ko-munikujące się bezprzewodowo [3]. Najczęściej wykorzy-stywanym standardem jest ZigBee (wywodzący się z roz-wiązań przemysłowych), wykorzystywany m.in. przez fir-mę CONTROL4. Dostępne są też inne rozwiązania, jak Z-Wave z osprzętem firmy FIBAR czy DUWI. Jednak-że koszt tych rozwiązań jest stosunkowo wysoki, co ogra-nicza obszar ich zastosowań. Istnieje potrzeba zapropono-wania prostego i niedrogiego systemu sterowania oświetle-niem w budynku mieszkalnym. Jedno z możliwych rozwią-zań, wykorzystujące moduły radiowe kosztujące ok. 20 zł za sztukę, przedstawiono w referacie.

2. Struktura systemu sterowania

Proponowaną strukturę systemu sterowania przedstawio-no na rys. 1.

System składa się ze stacji bazowej oraz terminali wyko-nawczych. Jako urządzenia wykonawcze zastosowano trój-kolorowe diody LED mocy.

Jednostka sterująca, którą może być komputer lub pa-nel operatorski, pełni funkcję intuicyjnego interfejsu użyt-kownika. Umożliwia ona m.in.:– odczyt i zmianę stanów wszystkich punktów oświetle-

niowych, – dodawanie i usuwanie punktów oświetleniowych,– podstawową diagnostykę systemu, zarówno w zakre-

sie transmisji bezprzewodowej, jak i stanu poszczegól-nych terminali.Stacja bazowa połączona jest z jednostką sterującą

przez jeden z przewodowych interfejsów komunikacyjnych. Dostępne są złącza: USB oraz RS-232. Zadaniem stacji bazowej jest realizacja transmisji bezprzewodowej z ter-

Zastosowanie niedrogich modułów bezprzewodowych do sterowania oświetleniem

Leszek Jarzębowicz, Marek Kuciński

Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Streszczenie: W artykule zaprezentowano niedrogi system zdalnego sterowania oświetleniem w budynku. Dokonano krót-kiego przeglądu dostępnych na rynku, gotowych rozwiązań. Zaproponowano własną strukturę sterowania wykorzystując tanie moduły bezprzewodowe. Przedstawiono projekt najistot-niejszych elementów systemu. Omówiono sposób oprogramo-wania modułów oraz nadrzędną aplikację sterującą. Artykuł zawiera ocenę systemu, z uwzględnieniem możliwości mody-fikacji i usprawnień.

Słowa kluczowe: inteligentny budynek, moduły bezprzewo-dowe, pasmo 868 MHz, sterowanie radiowe, sterowanie oświe-tleniem

Łączność bezprzewodowa jest coraz szerzej wykorzy-stywana. Jednym z jej rozwijających się zastoso-

wań jest szeroko rozumiana automatyka budynków. Ocze-kiwania użytkowników w zakresie funkcjonalności rosną, lecz w większości zastosowań bardzo istotnym czynnikiem jest również cena. Oferta gotowych rozwiązań systemów automatyki budynkowej jest szeroka, lecz brakuje w niej rozwiązań prostych, w cenie przystępnej dla amatorów. Niedrogie uniwersalne moduły radiowe, które dostępne są na polskim rynku, umożliwiają opracowanie własne-go, bardzo taniego bezprzewodowego systemu automaty-ki. Projekt takiego systemu, przeznaczonego do sterowa-nia oświetleniem w budynku mieszkalnym, opisano w ar-tykule.

1. Automatyka budynków

Największą popularnością w obszarze automatyki budynko-wej cieszą się obecnie rozwiązania przewodowe. Wymagają one jednak przystosowanej instalacji elektrycznej, zawie-rającej dodatkowe przewody transmisyjne (najczęściej 2). Niewątpliwą zaletą tych rozwiązań jest ugruntowana pozy-cja na rynku, której skutkiem jest szeroka oferta modu-łów zgodnych z takimi standardami, jak EIB, LCN czy Lonworks [1].

Częstym problemem jest implementacja systemów prze-wodowych w już istniejących budynkach. Duży koszt zwią-zany z wymianą instalacji, na zgodną z systemami auto-matyki budynkowej, zazwyczaj nie jest rekompensowany przez korzyści z poczynionej modernizacji. Wybrani pro-ducenci oferują moduły komunikujące się przez standar-dową sieć zasilającą 230 V, ale są to rozwiązania droższe i mające ograniczoną funkcjonalność [2].

Rys. 1. Struktura systemu sterowaniaFig. 1. Control system diagram


minalami wykonawczymi. Stacja ta pełni rolę bramki mię-dzy urządzeniem nadrzędnym przyłączonym przewodowo, a zdalnymi terminalami komunikującymi się z wykorzysta-niem transmisji radiowej.

Terminale wykonawcze sterują oświetleniem zgodnie z po-leceniami przesyłanymi drogą radiową. Wykonane są w po-staci zunifikowanych modułów.

3. Projekt modułów systemu

3.1. ZałożeniaW efekcie analizy wymagań stawianych przed elementami sytemu, poczyniono następujące założenia projektowe:– możliwość sterowania trzema diodami LED mocy (lub

jedną trójkolorową) przez każdy terminal,– wykorzystanie gotowych modułów transmisji bezprze-

wodowej,– utrzymanie niskiego kosztu systemu,– transmisja dwukierunkowa z wykorzystaniem protoko-

łu master–slave oraz z potwierdzaniem rozkazów,– otwarta struktura systemu umożliwiająca jego rozwój

w przyszłości,– wykorzystanie popularnych interfejsów komunikacji

przewodowej do połączenia stacji bazowej z jednost-ką sterującą.

3.2. Rozwiązania sprzętoweBazując na wymienionych założeniach dokonano wyboru ele-mentów składowych modułu systemu.

Za komunikację radiową odpowiada moduł RFM-23B firmy Hope RF [4]. W sprzedaży dostępne są moduły pra-cujące w pasmach częstotliwości: 433 MHz, 868 MHz oraz 2,4 GHz. Wszystkie te pasma są ogólnodostępne dla ama-torskiej komunikacji bezprzewodowej. Na korzystanie z nich nie jest wymagana licencja pod warunkiem nieprzekrocze-nia odpowiedniej wartości mocy wypromieniowanej. Do pro-jektu wybrano moduły na pasmo 868 MHz, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, aby wykorzystać moduły na pozostałe pasma. Z pewnością będzie miało to wpływ na maksymalny zasięg komunikacji. Musi on być jednak wyznaczony empi-rycznie w konkretnym środowisku. Zmiana pasma wymaga jedynie nieznacznych poprawek w oprogramowaniu modułów.

W stadium prototypu wykorzystano taki sam obwód dru-kowany do budowy stacji bazowej oraz terminali wykonaw-czych. Układy te różnią się między sobą zamontowanymi elementami (interfejsy komunikacyjne, obsługa dołączonych wyjść itp.). Pozwoliło to skrócić czas wymagany na zapro-jektowanie elementów systemu.

3.3. Stacja bazowaSchemat blokowy stacji bazowej został przedstawiony na rys. 2. Przyjęta struktura pozwala na łatwe późniejsze mody-fikacje poszczególnych segmentów.

Jako jednostkę obliczeniową i sterującą w prototypie mo-dułu stacji bazowej wybrano mikrokontroler STM32F103 z rdzeniem ARM Cortex-M3 [5]. Wybór został podyktowa-ny jego szerokimi możliwościami komunikacyjnymi oraz wy-soką wydajnością obliczeniową, zapewniającą duże możliwo-ści rozwoju systemu, przy stosunkowo niskiej cenie. Nie bez znaczenia jest także dostępność literatury pomocniczej oraz wsparcia ze strony polsko- i angielskojęzycznych grup dys-kusyjnych. W obecnej wersji projektu nie wszystkie możli-

wości mikrokontrolera zostały wykorzystane. W kolejnych rewizjach urządzeń planowane jest wykorzystanie wbudo-wanego kontrolera USB, co pozwoliłoby wyeliminować ze-wnętrzny moduł konwertera USB–UART, oraz implemen-tacja szyfrowania całej transmisji w celu zwiększenia pozio-mu bezpieczeństwa.

Komunikacja z jednostką sterującą możliwa jest przez dwa przewodowe kanały transmisyjne. Pierwszy wykorzy-stuje obecny od wielu lat na rynku standard RS-232. Jego implementacja w urządzeniu pozwala wykorzystać szero-ko dostępne rozwiązania, jak na przykład dotykowe panele operatorskie czy miniaturowe komputery. Zapewnia to rów-nież współpracę ze sprzętem starszego typu, którego cena na rynku wtórnym jest niska. Drugim kanałem transmisyjnym jest nowocześniejsza magistrala USB. Dzięki wykorzystaniu tego standardu możliwe jest bezproblemowe podłączenie urządzenia do typowego komputera domowego. Obecnie co-raz częściej komputer staje się domowym centrum rozrywki i sterowania, nierzadko udostępniając możliwość monitorin-gu i kontroli systemu alarmowego czy podgląd obrazu z ka-mer monitoringu. Uzupełnienie tej funkcjonalności o możli-wość sterowania urządzeniami wykonawczymi poszerza za-kres jego zastosowań.

Zasilanie układu może być realizowane na dwa sposoby. Wybór podyktowany jest miejscem instalacji oraz typem urządzenia nadrzędnego. W przypadku zastosowania urzą-dzenia z interfejsem RS-232 (np. panel operatorski), nie-zbędne jest zewnętrzne źródło zasilania. Dzięki zastosowa-niu przetwornicy obniżającej, opartej na układzie MC34063, dopuszczalny zakres napięć wejściowych jest bardzo szero-ki i wynosi od 6 V do 40 V. Maksymalny pobór prądu nie przekracza 100 mA. Umożliwia to zastosowanie niedrogiego zasilacza wtyczkowego. W przypadku wykorzystania inter-fejsu USB, zasilanie stacji bazowej odbywa się bezpośrednio z portu komunikacyjnego.

Jakość zasilania, rozumiana jako niski poziom tętnień, jest kluczowym czynnikiem warunkującym wysoką niezawodność transmisji radiowej. Niezbędne jest umieszczenie filtru w bez-pośredniej bliskości miejsca montażu modułu łączności bez-przewodowej. Niezastosowanie się do tego wymagania skut-kuje trudnymi do zdiagnozowania (niezgodnymi z kartą ka-talogową) zachowaniami modułu.

3.4. Terminal wykonawczy

Struktura terminala wykonawczego jest znacznie mniej skom-plikowana niż stacji bazowej, co przedstawiono na rys. 3.

Jako jednostkę obliczeniową, w prototypie terminala wy-konawczego, zastosowano mikrokontroler identyczny jak

Rys. 2. Schemat blokowy stacji bazowejFig. 2. Base station diagram

94

Nauka

w stacji bazowej. Podyktowane to zostało łatwością opra-cowania oprogramowania dla obydwu urządzeń. Wykonanie projektu części sprzętowej zostało dzięki temu również zna-cząco uproszczone.

W terminalu wykonawczym możliwe jest także wyko-rzystanie znacznie tańszego mikrokontrolera z tej samej ro-dziny, np. STM32F100. Nie pociąga to za sobą ograniczeń w funkcjonalności systemu, ponieważ realizacja zadań posta-wionych przed terminalem wykonawczym nie wymaga dużej mocy obliczeniowej.

Zasilanie modułu terminala wykonawczego jest ściśle zwią-zane z dołączonym urządzeniem wykonawczym. W prezen-towanym rozwiązaniu użyto zasilacz o napięciu wyjściowym wynoszącym 12 V, dostosowanym do wykorzystanych diod LED. Terminal umożliwia również przyłączenie innych ukła-dów wykonawczych o napięciu pracy 12 V lub 24 V. Przy-kładowym zastosowaniem są systemy oświetlenia oparte na żarówkach halogenowych lub żarówkach LED. Przystosowa-nie układu do takiej konfiguracji polega na zastosowaniu in-nych tranzystorów wykonawczych w obwodach wyjściowych.

Dla umożliwienia identyfikacji modułów systemu wykorzy-stano sprzętowe ustawianie adresu za pomocą zworek SMT (ang. Surface Mount Technology).

4. Oprogramowanie modułów systemu

4.1. Algorytm programuProgram modułu stacji bazowej realizuje funkcję bramki pośredniczącej między interfejsem przewodowym a bezprze-wodowym, dlatego nie zamieszczono opisu jego działania.

Algorytm działania programu terminala wykonawczego przedstawiono na rys. 4. Program rozpoczyna się od konfigu-racji zegarów, portów wejścia/wyjścia oraz interfejsów komu-nikacyjnych. Następnie nawiązywana jest komunikacja z mo-dułem bezprzewodowym oraz jego konfiguracja.

W głównej pętli program oczekuje na rozkazy nadsyła-ne drogą radiową. Po wykryciu sygnału odbierany jest pa-kiet oraz sprawdzana jest jego poprawność. Zaimplemento-wany został prosty algorytm sprawdzający strukturę nade-słanego rozkazu oraz poprawność żądanych wartości. Po po-myślnym sprawdzeniu poprawności, przesłany rozkaz zostaje wykonany. Wszystkie otrzymane pakiety: zarówno te o po-prawnej ramce, jak i z te błędami, są potwierdzane. Infor-macja zwrotna jest kluczowa dla sterownika nadrzędnego do oceny poprawności działania wszystkich terminali oraz wi-zualizacji stanu. Błędy w transmisji mogą być spowodowa-

ne zbyt dużą odległością pomiędzy stacją bazową a termina-lem, dużymi zaburzeniami elektromagnetycznymi lub uszko-dzeniem samych modułów.

4.2.Obsługa modułu bezprzewodowego

Komunikacja z modułem bezprzewodowym RFM23B [4] odbywa się z użyciem wbudowanego w mikrokontroler ste-rujący sprzętowego interfejsu SPI. Znacznie upraszcza to jego obsługę w porównaniu do wykorzystania rozwiązania pro-gramowego.

Inicjalizacja modułu rozpoczyna się od wyłączenia wszyst-kich źródeł przerwań. Następnie konfigurowane są wbudo-wane w moduł wyprowadzenia GPIO. Kolejnym krokiem jest ustawienie parametrów związanych z przesyłem radio-wym: pasma filtru selektywnego, dewiacji czy szybkości ada-ptacji zegara. Dalszym etapem jest wybór parametrów syn-chronizacji ramki. Ich poprawna konfiguracja jest niezbędna w celu poprawnego rozpoznawania pakietów przez moduł. Możliwe jest również włączenie sprzętowej adresacji modu-łów, jednak w przedstawionym projekcie wykorzystano bar-dziej elastyczne rozwiązanie programowe (mogące obsługi-wać np. adresy grupowe).

Szybkość transmisji została ustawiona na 9600 bodów, co jest wartością wystarczającą dla prezentowanego zasto-sowania. Moc wyjściową nadajnika ustawiono na +3 dBm.

Rys. 3. Schemat blokowy terminala wykonawczegoFig. 3. Terminal-node diagram

Rys. 4. Algorytm programu terminala wykonawczegoFig. 4. System terminal program algorithm


Zapewniło to poprawną transmisję w warunkach przepro-wadzania testów (mieszkanie w kamienicy o ceglanych mu-rach i powierzchni 70 m2). Moduły zostały zestrojone na 868 MHz. Transmisja odbywa się z wykorzystaniem wbu-dowanego bufora FIFO (ang. First In First Out). Wybra-no modulację FSK (ang. Frequency Shift Keying) z kodo-waniem Manchester oraz wybielaniem przesyłu (ang. whi-tening).

4.3. Wykorzystanie panelu operatorskiegoJako przykładowe urządzenie nadrzędne wykorzystano doty-kowy siedmiocalowy panel operatorski Advantech WOP-2070V. Widok aplikacji sterującej punktami oświetleniowy-mi przedstawiono na rys. 5.

Aplikacja umożliwia załączanie i wyłączanie poszczegól-nych punktów oświetleniowych, które zostały naniesione na szkic sytuacyjny mieszkania.

5. Podsumowanie

Zaprezentowany system został wykonany oraz przetestowa-ny z pozytywnym wynikiem. Umożliwia on zdalne stero-wanie punktami oświetleniowymi za pomocą panelu opera-torskiego. Zachowano otwartą strukturę umożliwiającą roz-budowę systemu w przyszłości. Dalszy rozwój będzie doty-czył w szczególności wykorzystania sensorów zbierających informacje od środowiska (przyciski, czujniki zmierzchowe i ruchu) oraz szyfrowania danych.

Koszt elementów systemu składającego się ze stacji bazo-wej oraz trzech terminali wykonawczych wyniósł ok. 230 zł. Kwotę tę można zmniejszyć przez zastosowanie tańszych mikrokontrolerów w terminalach wykonawczych oraz wy-eliminowanie konwertera UART–RS-232 na rzecz interfej-su wbudowanego w układ w stacji bazowej.

Głównym problemem podczas uruchamiania systemu była trudna do zdiagnozowania niestabilność przesyłu ra-diowego. Jej powodem były zaburzenia pracy modułów ra-diowych pochodzące od napięcia zasilającego. Rozwiąza-niem problemu było dołączenie kondensatora elektrolitycz-nego o pojemności 1 μF tuż przy wyprowadzeniach zasila-jących modułu.

Przedstawiony system jest nieskomplikowany, co jest efek-tem położenia głównego nacisku na niski koszt kompletnego rozwiązania. Specjalizowane systemy wykorzystujące modu-

ły bezprzewodowe wykorzystujące np. standard ZigBee ofe-rują np. znacznie dłuższy czas pracy przy zasilaniu bateryj-nym oraz większy zasięg związany z zaimplementowaną to-pologią siatki (ang. mesh).

Bibliografia

1. Wang S., Intelligent Buildings and Building Automa-tion, Spon Press, USA 2010.

2. Anatory J., Theethayi N., Broadband Power-line Com-munication Systems – Theory and Applications, WIT Press, UK 2010.

3. Elahi A., Gschwender A., ZigBee Wireless Sensor and Control Network, Prentice Hall, USA, 2009.

4. Hope Microelectronics: RFM22B/23B ISM Transceiver Module. www.hoperf.com, 2006.

5. STMicroelectronics: RM0008 Reference Manual for STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM-32F105xx and STM32F107xx www.st.com, 2009.

Application of low-cost wireless modules in home lighting automation

Abstract: The paper presents a low-cost remote control of house lighting system. A short overview on the market ready-to-use solu-tions is included. Proposed control structure, using low-cost wire-less modules is described. A project of the most important ele-ments of the system is described. Software development pro-cess is presented. Article is summarized by the assessment of the system with an indication of possible modifications and impro-vements.

Keywords: home automation, wireless modules, 868 MHz band, radio control, lighting control

inż. Marek Kuciński

Ukończył z wyróżnieniem pierwszy sto-pień studiów inżynierskich na kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Elek-trotechniki i Automatyki Politechniki Gdań-skiej w 2012 r. Obecnie kontynuuje studia na drugim stopniu. Zainteresowania: sys-temy mikroprocesorowe i wbudowane. e-mail: [email protected]

dr inż. Leszek Jarzębowicz

Adiunkt na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej. Zain-teresowania badawcze koncentrują się głównie na trakcyjnych układach napędo-wych i diagnostyce pojazdów oraz infra-struktury elektrotrakcyjnej. e-mail: [email protected]

Rys. 5. Widok okna programu urządzenia nadrzędnegoFig. 5. Master device program window

96

Nauka

Wielorobotowa rekonfigurowalna forma mocującaobrabiane detale – program sterujący

Włodzimierz Kasprzak∗, Wojciech Szynkiewicz∗, Teresa Zielińska∗∗, Cezary Zieliński∗, Piotr Trojanek∗,Tomasz Winiarski∗, Tomasz Kornuta∗, Michał Walęcki∗

∗Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej, Politechnika Warszawska,∗∗Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska

Streszczenie: Formy mocujące muszą być idealnie dopasowanedo detali, które mają podpierać. Nawet mała modyfikacja kształtuw projekcie detalu powoduje, że kosztowna forma staje się bezu-żyteczna. Stąd duże zainteresowanie przemysłu formami rekonfi-gurowalnymi. Zastąpienie tradycyjnych form przez wiele robotówstanowiących ruchome podpory wymaga zaprojektowania specjal-nego układu sterowania takim systemem oraz dedykowanej metodyprogramowania umożliwiającej szybką rekonfigurację tego syste-mu. W pierwszej części artykułu przedstawiono problemy związanez konstrukcją form podpierających oraz zaprezentowano strukturęukładu sterowania systemu wielorobotowego, natomiast w częścidrugiej skoncentrowano się na programie planującym działania po-szczególnych robotów. Artykuł przedstawia sposób programowaniarekonfigurowalnej formy. Programowanie w tym przypadku polegana zaplanowaniu czynności wykonywanych przez roboty podpiera-jące. Plan układany jest automatycznie z wykorzystaniem sposoburozwiązywania problemów wymagających spełnienia ograniczeń.Program planujący bierze pod uwagę ograniczenia fizyczne, geo-metryczne oraz te związane z upływem czasu. Dane wejściowe dlaprogramu planującego są tożsame z rysunkami CAD detali oraz da-ne CAM sposobu ich obróbki. Na podstawie tych danych powstajeplan rozstawienia głowic, ruchów manipulatorów oraz translokacjibaz mobilnych. Układ sterowania na podstawie otrzymanego planusteruje zachowaniem robotów, umożliwiając maszynie CNC wier-cenie otworów bądź frezowanie. Eksperymenty przeprowadzonew fabryce wykazały, że zaprojektowany system usztywnia detal natyle, aby wynik obróbki mechanicznej był zadowalający. Jeżeli liczbaróżnych detali podlegających obróbce jest znaczna, to zaprojekto-wany system stanowi względnie tanią alternatywę dla wytworzeniai późniejszego magazynowania wielu form.

Słowa kluczowe: rekonfigurowalne formy mocujące, systemy wie-lorobotowe, planowanie działań

P rojektowanie systemów mocujących i optymalizacjarozmieszczenia ich elementów są przedmiotem inten-

sywnych badań [1–3, 14, 17]. W literaturze można znaleźćwiele strategii optymalizacji systemu mocującego dla róż-nych wskaźników jakości oraz ograniczeń wykorzystywa-nych do wyznaczania lokalizacji poszczególnych elemen-tów mocujących. Dla podatnych, cienkościennych detali,takich jak arkusze blach, do obliczania odkształceń stosu-je się modele w postaci elementów skończonych. Menas-sa i De Vries [11] do wyznaczenia lokalizacji elementówmocowania zastosowali optymalizację wskaźnika jakościw postaci funkcji odkształceń w węzłach siatki elementówskończonych. Zmiennymi projektowymi są w tym przy-padku lokalizacje trzech elementów bazujących obrabiany

detal (ang. locators) na głównej (poziomej) powierzchniodniesienia, zgodnie z wymaganiami reguły projektowej„3-2-1” [11]. Cai i in. [3] zaproponowali regułę „N-2-1”rozmieszczania elementów systemu mocującego, zamiastkonwencjonalnej reguły „3-2-1”, w celu unieruchomieniai minimalizacji odkształceń podatnych paneli metalowych.W wyniku rozwiązania zadania optymalizacji za pomo-cą technik programowania nieliniowego otrzymuje się Nnajlepszych punktów lokalizacji podpór, dla których sumakwadratów odkształceń normalnych do powierzchni paneluw węzłach jest minimalna. Wykorzystali oni model paneluw postaci elementów skończonych z kwadratową interpola-cją między węzłami, ograniczając możliwość ruchu węzłówbędących w kontakcie z główną płaszczyzną odniesieniatylko do tej płaszczyzny.

Literatura poświęcona problematyce planowania ruchurobotów jest bardzo obszerna [5, 9, 10]. Generalnie strategieplanowania ruchu można podzielić na dwie grupy: metodykombinatoryczne i metody heurystyczne. W kombinato-rycznych metodach planowania ruchu jest konstruowanajawna reprezentacja wolnej przestrzeni konfiguracyjnej ro-bota [4, 5, 9]. Wśród metod kombinatorycznych wyróżniasię dwa podejścia: dekompozycję komórkową i konstrukcjęmapy drogowej. Pierwsze z nich polega na podziale wolnej(bezkolizyjnej) przestrzeni konfiguracyjnej na dające się ła-two opisać komórki. Dla tych komórek jest tworzony grafsąsiedztwa, którego spójne składowe odpowiadają spójnymskładowym wolnej przestrzeni konfiguracyjnej. Drugie po-dejście polega na konstrukcji zbioru krzywych w domknięciuwolnej przestrzeni. Krzywe te mają wspólne wierzchołki,w wyniku czego powstaje graf nazywany mapą drogową.Kombinatoryczne algorytmy planowania ruchu są algoryt-mami zupełnymi, które gwarantują znalezienie rozwiązania,o ile ono istnieje, lub zgłoszenie braku rozwiązania w prze-ciwnym przypadku. Jednakże, złożoność obliczeniowa tychalgorytmów rośnie wykładniczo z liczbą stopni swobody.Przekształcenie opisu przeszkód z przestrzeni roboczej naopis w przestrzeni konfiguracyjnej również wymaga dużychnakładów obliczeniowych. Dlatego już dla robotów o licz-bie stopni swobody większej niż 3 i środowisk z dużą liczbąprzeszkód, złożoność obliczeniowa algorytmów kombinato-rycznych jest zbyt wysoka, aby można byłoby korzystaćz nich w większości praktycznych zastosowań.

Uniknięcie konieczności budowy jawnej reprezentacjiprzestrzeni konfiguracyjnej oraz możliwości zastosowaniaw praktyce były przyczyną powstania i szybkiego rozwojualgorytmów heurystycznych. Wśród metod heurystycznych

0/2012 Pomiary Automatyka Robotyka 1

NAUKA

występują dwa główne podejścia: próbkowanie przestrzenikonfiguracyjnej i przybliżona dekompozycja komórkowa.Najefektywniejszymi strategiami planowania ruchu robo-tów wykorzystującymi próbkowanie są obecnie tzw. metodyprobabilistycznych map drogowych (ang. Probabilistic Ro-admap Methods – PRMs) [7], Rapidly-exploring RandomTrees (RRTs) [8] oraz ich warianty [6]. Podstawową ideątych metod jest iteracyjne tworzenie grafu, którego zbiórwęzłów jest skończonym zbiorem losowo generowanych pró-bek (konfiguracji), zaś zbiór łuków jest skończonym zbiorembezkolizyjnych ścieżek łączących te konfiguracje. Konfigura-cje i ścieżki są sprawdzane, czy odpowiadają bezkolizyjnympozycjom i ruchom robota. Graf ten stanowi przybliżo-ną reprezentację wolnej przestrzeni konfiguracyjnej, zaśplanowanie ruchu polega poszukiwaniu ścieżki w grafiełączącej konfigurację początkową i końcową. Większośćmetod bazujących na próbkowaniu jest probabilistyczniezupełna, czyli prawdopodobieństwo znalezienia rozwiązaniadąży do jedności, gdy czas obliczeń dąży do nieskończo-ności. Jedną z podstawowych wad metod bazujących napróbkowaniu jest drastyczny spadek wydajności w przy-padku poszukiwania ścieżki przechodzącej przez wąskieprzejście [10].

Planowanie ruchu robota może również być sformułowa-ne jako zadanie optymalizacji nieliniowej. Zaproponowanowiele podejść do rozwiązania tego zadania m.in. [12, 15,18]. W [18] autorzy zaproponowali sformułowanie ogólnegoproblemu planowania ruchu w postaci zadania wariacyj-nego i podali numeryczny algorytm rozwiązujący to za-danie. Podobnie w pracy [15] problem planowania ruchudla zamkniętych łańcuchów kinematycznych jest formuło-wany jako zadanie poszukiwania ekstremum warunkowe-go funkcjonału. Po sprowadzeniu problemu wariacyjnegodo zadania optymalizacji nieliniowej, do jego rozwiązaniawykorzystano efektywny algorytm programowania nieli-niowego IPOPT bazujący na prymalno-dualnej metodziepunktu wewnętrznego. Technikę kierunku najszybszegospadku gradientu funkcjonału zwaną CHOMP (CovariantHamiltonian Optimization for Motion Planning) wykorzy-stano do planowania ruchu manipulatora o 7 stopniachswobody [12].

Niestety, powyżej opisane metody planowania ruchówrobotów nie są efektywne w przypadku rozwiązania proble-mu, z którym mamy tu do czynienia. Naszym zadaniemjest określenie sposobu przestawiania robotów mającychza zadnie podparcie obrabianego detalu (cienkiej blachy)w celu takiego jej usztywnienia, aby wykonywane operacjeobróbki mechanicznej mogły być przeprowadzone w zado-walający sposób. Ponieważ roboty poruszają się po planszyz trzpieniami, liczba możliwych kombinacji ruchów bazy jestograniczona. Należy więc skojarzyć dyskretne ruchy bazymobilnej z ciągłymi ruchami manipulatora prowadzący-mi do umiejscowienia głowicy podpierającej we właściwymmiejscu. Istotne jest wzajemne usytuowanie głowic robotówbiorących udział w realizacji zadania. Głowice nie mogąbyć usytuowane ani zbyt blisko siebie ani zbyt daleko, a cowięcej muszą być w odpowiedniej odległości od krawędziobrabianego detalu. Wszystko, co zostało tu powiedziane,można sformułować w kategoriach ograniczeń narzuconychna pozycje głowic, manipulatorów i baz mobilnych. Stąd do

rozwiązania tego problemu zastosowano znaną ze sztucznejinteligencji metodę rozwiązywania zadań z ograniczeniami– CSP (Constraint Satisfaction Problem).

1. Wymagania i struktura PlaneraDetalem podlegającym obróbce mechanicznej jest cien-ka blacha formowana przestrzennie na podstawie danychuzyskanych z programu CAD. Obróbka polega na frezo-waniu bądź wierceniu. Okolice obszaru obróbki muszą byćusztywnione podczas tej operacji, a więc głowice robotówpodtrzymujących muszą znajdować się blisko siebie i miejscadokonywania obróbki mechanicznej. Do wiercenia otwo-rów na małych obszarach wystarczy statyczna konfiguracjalokalizacji głowic, ale w czasie wiercenia otworów wzdłużdługiego konturu i podczas frezowania głowice muszą byćszybko przemieszczane, tak aby śledzić posuw narzędziamaszyny CNC. Sztywność panelu wymagana dla danegoprocesu obróbki uzyskiwana jest, gdy spełniony jest pewienzestaw ograniczeń względnego położenia narzędzia i głowic.Położenie narzędzia wynika z wymagań technologicznych,natomiast ustawienie głowic w czasie musi być dostosowanedo tych wymagań. Dla każdego robota, głowica podpie-rająca umieszczana jest w przestrzeni ograniczonej przezprzestrzeń roboczą manipulatora i aktualne położenie bazymobilnej. Bazy mobilne mogą być umieszczane tylko w dys-kretnych miejscach na ławie, wyznaczanych położeniamitrzpieni. Natomiast przestrzeń roboczą manipulatora moż-na uznać za ciągłą. Ponadto prędkość ruchu poszczególnychczęści robota nie może przekraczać możliwości odpowied-nich silników napędowych. Dla ludzkiego eksperta próbaręcznej generacji planu działania dla zestawu składającegosię tylko z dwóch robotów jest bardzo skomplikowanym za-daniem, gdyż kształty paneli są zazwyczaj skomplikowane,a ponadto należy uwzględniać prędkość ruchu narzędziaoraz unikać kolizji między robotami. Gdy robotów jest wię-cej, zadanie staje się dla człowieka zbyt trudne. Dlategoopracowano specjalny program służący do automatycznegogenerowania planu działań poszczególnych części systemu.Program Planera [16] tworzy off-line plan działań agentówskładających się na system sterujący na podstawie infor-macji o kształcie panelu uzyskanej programu projektowegoCAD oraz programu niezbędnych czynności technologicz-nych (CAM). Planer składa się z trzech głównych części(rys. 1):1) modułu analizy danych CAD/CAM dla obrabianego

detalu i procesu wytwórczego,

2) generatora ścieżki, którego struktura jest niezależnaod rodzaju detalu i robota (potrójny planer CSP –program rozwiązujący dyskretny problem spełnieniaograniczeń, [16]); jest to algorytm przeszukiwania prze-strzeni rozwiązań wykonujący sprawdzanie oddzielniezdefiniowanych ograniczeń, w tym przypadku ograniczeńgeometrycznych zależnych od możliwości technicznychrobotów i stosujący lokalnie zdefiniowane preferencjewyboru kolejnych operacji robotów,

3) planer czasowy zależny od danych CAD/CAM i możli-wości ruchowych robotów.

2 Pomiary Automatyka Robotyka 0/2012


NAUKA

występują dwa główne podejścia: próbkowanie przestrzenikonfiguracyjnej i przybliżona dekompozycja komórkowa.Najefektywniejszymi strategiami planowania ruchu robo-tów wykorzystującymi próbkowanie są obecnie tzw. metodyprobabilistycznych map drogowych (ang. Probabilistic Ro-admap Methods – PRMs) [7], Rapidly-exploring RandomTrees (RRTs) [8] oraz ich warianty [6]. Podstawową ideątych metod jest iteracyjne tworzenie grafu, którego zbiórwęzłów jest skończonym zbiorem losowo generowanych pró-bek (konfiguracji), zaś zbiór łuków jest skończonym zbiorembezkolizyjnych ścieżek łączących te konfiguracje. Konfigura-cje i ścieżki są sprawdzane, czy odpowiadają bezkolizyjnympozycjom i ruchom robota. Graf ten stanowi przybliżo-ną reprezentację wolnej przestrzeni konfiguracyjnej, zaśplanowanie ruchu polega poszukiwaniu ścieżki w grafiełączącej konfigurację początkową i końcową. Większośćmetod bazujących na próbkowaniu jest probabilistyczniezupełna, czyli prawdopodobieństwo znalezienia rozwiązaniadąży do jedności, gdy czas obliczeń dąży do nieskończo-ności. Jedną z podstawowych wad metod bazujących napróbkowaniu jest drastyczny spadek wydajności w przy-padku poszukiwania ścieżki przechodzącej przez wąskieprzejście [10].

Planowanie ruchu robota może również być sformułowa-ne jako zadanie optymalizacji nieliniowej. Zaproponowanowiele podejść do rozwiązania tego zadania m.in. [12, 15,18]. W [18] autorzy zaproponowali sformułowanie ogólnegoproblemu planowania ruchu w postaci zadania wariacyj-nego i podali numeryczny algorytm rozwiązujący to za-danie. Podobnie w pracy [15] problem planowania ruchudla zamkniętych łańcuchów kinematycznych jest formuło-wany jako zadanie poszukiwania ekstremum warunkowe-go funkcjonału. Po sprowadzeniu problemu wariacyjnegodo zadania optymalizacji nieliniowej, do jego rozwiązaniawykorzystano efektywny algorytm programowania nieli-niowego IPOPT bazujący na prymalno-dualnej metodziepunktu wewnętrznego. Technikę kierunku najszybszegospadku gradientu funkcjonału zwaną CHOMP (CovariantHamiltonian Optimization for Motion Planning) wykorzy-stano do planowania ruchu manipulatora o 7 stopniachswobody [12].

Niestety, powyżej opisane metody planowania ruchówrobotów nie są efektywne w przypadku rozwiązania proble-mu, z którym mamy tu do czynienia. Naszym zadaniemjest określenie sposobu przestawiania robotów mającychza zadnie podparcie obrabianego detalu (cienkiej blachy)w celu takiego jej usztywnienia, aby wykonywane operacjeobróbki mechanicznej mogły być przeprowadzone w zado-walający sposób. Ponieważ roboty poruszają się po planszyz trzpieniami, liczba możliwych kombinacji ruchów bazy jestograniczona. Należy więc skojarzyć dyskretne ruchy bazymobilnej z ciągłymi ruchami manipulatora prowadzący-mi do umiejscowienia głowicy podpierającej we właściwymmiejscu. Istotne jest wzajemne usytuowanie głowic robotówbiorących udział w realizacji zadania. Głowice nie mogąbyć usytuowane ani zbyt blisko siebie ani zbyt daleko, a cowięcej muszą być w odpowiedniej odległości od krawędziobrabianego detalu. Wszystko, co zostało tu powiedziane,można sformułować w kategoriach ograniczeń narzuconychna pozycje głowic, manipulatorów i baz mobilnych. Stąd do

rozwiązania tego problemu zastosowano znaną ze sztucznejinteligencji metodę rozwiązywania zadań z ograniczeniami– CSP (Constraint Satisfaction Problem).

1. Wymagania i struktura PlaneraDetalem podlegającym obróbce mechanicznej jest cien-ka blacha formowana przestrzennie na podstawie danychuzyskanych z programu CAD. Obróbka polega na frezo-waniu bądź wierceniu. Okolice obszaru obróbki muszą byćusztywnione podczas tej operacji, a więc głowice robotówpodtrzymujących muszą znajdować się blisko siebie i miejscadokonywania obróbki mechanicznej. Do wiercenia otwo-rów na małych obszarach wystarczy statyczna konfiguracjalokalizacji głowic, ale w czasie wiercenia otworów wzdłużdługiego konturu i podczas frezowania głowice muszą byćszybko przemieszczane, tak aby śledzić posuw narzędziamaszyny CNC. Sztywność panelu wymagana dla danegoprocesu obróbki uzyskiwana jest, gdy spełniony jest pewienzestaw ograniczeń względnego położenia narzędzia i głowic.Położenie narzędzia wynika z wymagań technologicznych,natomiast ustawienie głowic w czasie musi być dostosowanedo tych wymagań. Dla każdego robota, głowica podpie-rająca umieszczana jest w przestrzeni ograniczonej przezprzestrzeń roboczą manipulatora i aktualne położenie bazymobilnej. Bazy mobilne mogą być umieszczane tylko w dys-kretnych miejscach na ławie, wyznaczanych położeniamitrzpieni. Natomiast przestrzeń roboczą manipulatora moż-na uznać za ciągłą. Ponadto prędkość ruchu poszczególnychczęści robota nie może przekraczać możliwości odpowied-nich silników napędowych. Dla ludzkiego eksperta próbaręcznej generacji planu działania dla zestawu składającegosię tylko z dwóch robotów jest bardzo skomplikowanym za-daniem, gdyż kształty paneli są zazwyczaj skomplikowane,a ponadto należy uwzględniać prędkość ruchu narzędziaoraz unikać kolizji między robotami. Gdy robotów jest wię-cej, zadanie staje się dla człowieka zbyt trudne. Dlategoopracowano specjalny program służący do automatycznegogenerowania planu działań poszczególnych części systemu.Program Planera [16] tworzy off-line plan działań agentówskładających się na system sterujący na podstawie infor-macji o kształcie panelu uzyskanej programu projektowegoCAD oraz programu niezbędnych czynności technologicz-nych (CAM). Planer składa się z trzech głównych części(rys. 1):1) modułu analizy danych CAD/CAM dla obrabianego

detalu i procesu wytwórczego,

2) generatora ścieżki, którego struktura jest niezależnaod rodzaju detalu i robota (potrójny planer CSP –program rozwiązujący dyskretny problem spełnieniaograniczeń, [16]); jest to algorytm przeszukiwania prze-strzeni rozwiązań wykonujący sprawdzanie oddzielniezdefiniowanych ograniczeń, w tym przypadku ograniczeńgeometrycznych zależnych od możliwości technicznychrobotów i stosujący lokalnie zdefiniowane preferencjewyboru kolejnych operacji robotów,

3) planer czasowy zależny od danych CAD/CAM i możli-wości ruchowych robotów.


98

Nauka NAUKA

Rys. 1. Struktura PlaneraFig. 1. The structure of the planner program

2. Potrójny CSPAnaliza detalu jest wykonywana jednokrotnie dla okre-ślonego detalu. Jej celem jest dekompozycja trajektoriinarzędzia CNC na segmenty. Problem planowania ścieżkiprzekształcany jest w dyskretny problem spełniania ograni-czeń (CSP) [13]. Klasyczny algorytm CSP jest definiowanyza pomocą przestrzeni stanów oraz grafu ograniczeń. Stanskłada się z wartości przypisanych do skończonego zbio-ru zmiennych o skończonych dziedzinach. Rozwiązaniemproblemu CSP jest każdy kompletny stan (tzn. taki, dlaktórego wszystkie zmienne mają przypisane wartości) speł-niający ograniczenia. W omawianym przypadku planerścieżki składa się z modułu sterującego sprawującego ogól-ny nadzór nad torem ruchu i harmonogramem czasowym.Trzy hierarchicznie ułożone moduły, zwane Head-CSP,Base-CSP i PKM-CSP, wykonują etapy planowania ścieżki,odpowiadające trzem częściom składowym robota, i im-plementują tzw. potrójne przeszukiwanie CSP. Wszystkiemoduły korzystają z przyrostowego algorytmu przeszukiwa-nia przestrzeni stanów (strategia w głąb z powrotami), abyznaleźć odpowiednie ścieżki stanów głowicy, ścieżki stanówbazy i manipulatora (patrz przykład na rys. 2 i rys. 3). Pla-ner ścieżki bada tylko ograniczenia fizyczne i geometryczne.Stąd plan, jeśli zostanie wyznaczony, spełnia wszystkie zna-ne ograniczenia, choć niekoniecznie musi być optymalny.Może się zdarzyć, że w pewnym punkcie (na pewnym od-cinku) wykonanie planu on-line musi zostać przerwane.Dzieje się tak, gdy nie istnieje jeden plan dla całego detalu,a proces obróbki musi być podzielony na kilka części.

3. Ograniczenia i preferencje PlaneraDla konkretnego problemu planowania musimy dodać wie-dzę z zakresu dziedziny w postaci:– zbioru ograniczeń (relacji) zmiennych CSP,

– kodu funkcji generujących następny węzeł w drzewiewyszukiwania (tu można uwzględnić lokalne preferencjewyboru przypisania wartości zmiennej),

– jednej funkcji reprezentującej kryterium stopu (jest onospełnione wtedy, gdy znaleziono pełne rozwiązanie lubw przeciwnym razie po przejrzeniu wszystkich alternatywzwracane jest najlepsze rozwiązanie częściowe).

Przykłady zastosowania możliwych preferencji przy wy-borze przypisania wartości zmiennym CSP zawiera rys. 4i rys. 5.

Rys. 2. Ilustracja prostego planu dla ścieżki: plan dla głowicy przywierceniu otworów wzdłuż konturu

Fig. 2. Illustration of a simple path plan: a head plan for drillingholes along a contour line

Dla współpracujących agentów mobilnych należy przy-jąć następujące ograniczenia:1) ograniczenia geometryczne pomiędzy agentami i kon-

turem obrabianego detalu: wyrażające konieczne wy-magania fizyczne dotyczące odpowiedniego podparciadla danego detalu i procesu obróbki (np. minimalnai maksymalna dopuszczalna odległość od głowicy dokonturu, maksymalna dopuszczalna odległość międzydwoma kolejnymi pozycjami, w których znajdują sięgłowice),


NAUKA

Rys. 3. Ilustracja planu dla prostej ścieżki: plan dla bazy mobilnejFig. 3. Illustration of a simple path plan: a corresponding base plan

Rys. 4. Ilustracja preferencji rozmieszczania głowic wzdłużsegmentu liniowego konturu

Fig. 4. Illustration of head positioning preferences at a contour’sline segment

2) obszar roboczy manipulatora: służący do szybkiegookreślenia osiągalnych pozycji głowicy (np. minimalnai maksymalna odległość między osią pionową przecho-dzącą przez środek bazy mobilnej i środek głowicy),

3) ograniczenia geometryczne pomiędzy bazami mobilnymii manipulatorami: potrzebne do uniknięcia kolizji międzyrobotami podczas zmian pozycji baz mobilnych,

4) rozwiązanie odwrotnego zagadnienia kinematyki dla ma-nipulatora – używane podczas definiowania możliwychstanów PKM dla kolejnych pozycji głowicy.

4. Plan czasowyKompletny plan określający ścieżkę (dla obu współpracują-cych robotów) musi być zweryfikowany przez moduł planeraczasu, ponieważ wszystkie działania określone w planie mu-szą być wykonane we właściwych momentach i w określonejkolejności, zgodnie ze scenariuszem dla narzędzia maszynyCNC (np. rys. 6). Plan czasowy jest wyznaczany w takisposób, że rzutuje sekwencje operacji na oś czasu, w zgodziez modelem dynamiki części składowych robotów.

Rys. 5. Ilustracja preferencji rozmieszczania głowic przywierzchołku

Fig. 5. Illustration of head positioning preferences at a corner

Rys. 6. Ilustracja podstawowej sekwencji czasowej dla ustawieńgłowic

Fig. 6. Illustration of fundamental time sequence for head settings

5. ImplementacjaProgram planera został zaimplementowany w językuMATLAB i ma cechy programu obiektowego. Generowanyprzez niego plan przekazywany jest do wykonania koordy-natorowi systemu wieloagentowego w postaci pliku XML.W takim pliku podane są kolejne pozycje i konfiguracjewszystkich trzech części każdego robota oraz przedzia-ły czasowe, w których mają te pozycje być zajmowane,a także kiedy mają być wykonywane operacje przejścia donastępnej pozycji.



NAUKA

Rys. 1. Struktura PlaneraFig. 1. The structure of the planner program

2. Potrójny CSPAnaliza detalu jest wykonywana jednokrotnie dla okre-ślonego detalu. Jej celem jest dekompozycja trajektoriinarzędzia CNC na segmenty. Problem planowania ścieżkiprzekształcany jest w dyskretny problem spełniania ograni-czeń (CSP) [13]. Klasyczny algorytm CSP jest definiowanyza pomocą przestrzeni stanów oraz grafu ograniczeń. Stanskłada się z wartości przypisanych do skończonego zbio-ru zmiennych o skończonych dziedzinach. Rozwiązaniemproblemu CSP jest każdy kompletny stan (tzn. taki, dlaktórego wszystkie zmienne mają przypisane wartości) speł-niający ograniczenia. W omawianym przypadku planerścieżki składa się z modułu sterującego sprawującego ogól-ny nadzór nad torem ruchu i harmonogramem czasowym.Trzy hierarchicznie ułożone moduły, zwane Head-CSP,Base-CSP i PKM-CSP, wykonują etapy planowania ścieżki,odpowiadające trzem częściom składowym robota, i im-plementują tzw. potrójne przeszukiwanie CSP. Wszystkiemoduły korzystają z przyrostowego algorytmu przeszukiwa-nia przestrzeni stanów (strategia w głąb z powrotami), abyznaleźć odpowiednie ścieżki stanów głowicy, ścieżki stanówbazy i manipulatora (patrz przykład na rys. 2 i rys. 3). Pla-ner ścieżki bada tylko ograniczenia fizyczne i geometryczne.Stąd plan, jeśli zostanie wyznaczony, spełnia wszystkie zna-ne ograniczenia, choć niekoniecznie musi być optymalny.Może się zdarzyć, że w pewnym punkcie (na pewnym od-cinku) wykonanie planu on-line musi zostać przerwane.Dzieje się tak, gdy nie istnieje jeden plan dla całego detalu,a proces obróbki musi być podzielony na kilka części.

3. Ograniczenia i preferencje PlaneraDla konkretnego problemu planowania musimy dodać wie-dzę z zakresu dziedziny w postaci:– zbioru ograniczeń (relacji) zmiennych CSP,

– kodu funkcji generujących następny węzeł w drzewiewyszukiwania (tu można uwzględnić lokalne preferencjewyboru przypisania wartości zmiennej),

– jednej funkcji reprezentującej kryterium stopu (jest onospełnione wtedy, gdy znaleziono pełne rozwiązanie lubw przeciwnym razie po przejrzeniu wszystkich alternatywzwracane jest najlepsze rozwiązanie częściowe).

Przykłady zastosowania możliwych preferencji przy wy-borze przypisania wartości zmiennym CSP zawiera rys. 4i rys. 5.

Rys. 2. Ilustracja prostego planu dla ścieżki: plan dla głowicy przywierceniu otworów wzdłuż konturu

Fig. 2. Illustration of a simple path plan: a head plan for drillingholes along a contour line

Dla współpracujących agentów mobilnych należy przy-jąć następujące ograniczenia:1) ograniczenia geometryczne pomiędzy agentami i kon-

turem obrabianego detalu: wyrażające konieczne wy-magania fizyczne dotyczące odpowiedniego podparciadla danego detalu i procesu obróbki (np. minimalnai maksymalna dopuszczalna odległość od głowicy dokonturu, maksymalna dopuszczalna odległość międzydwoma kolejnymi pozycjami, w których znajdują sięgłowice),


NAUKA

Rys. 3. Ilustracja planu dla prostej ścieżki: plan dla bazy mobilnejFig. 3. Illustration of a simple path plan: a corresponding base plan

Rys. 4. Ilustracja preferencji rozmieszczania głowic wzdłużsegmentu liniowego konturu

Fig. 4. Illustration of head positioning preferences at a contour’sline segment

2) obszar roboczy manipulatora: służący do szybkiegookreślenia osiągalnych pozycji głowicy (np. minimalnai maksymalna odległość między osią pionową przecho-dzącą przez środek bazy mobilnej i środek głowicy),

3) ograniczenia geometryczne pomiędzy bazami mobilnymii manipulatorami: potrzebne do uniknięcia kolizji międzyrobotami podczas zmian pozycji baz mobilnych,

4) rozwiązanie odwrotnego zagadnienia kinematyki dla ma-nipulatora – używane podczas definiowania możliwychstanów PKM dla kolejnych pozycji głowicy.

4. Plan czasowyKompletny plan określający ścieżkę (dla obu współpracują-cych robotów) musi być zweryfikowany przez moduł planeraczasu, ponieważ wszystkie działania określone w planie mu-szą być wykonane we właściwych momentach i w określonejkolejności, zgodnie ze scenariuszem dla narzędzia maszynyCNC (np. rys. 6). Plan czasowy jest wyznaczany w takisposób, że rzutuje sekwencje operacji na oś czasu, w zgodziez modelem dynamiki części składowych robotów.

Rys. 5. Ilustracja preferencji rozmieszczania głowic przywierzchołku

Fig. 5. Illustration of head positioning preferences at a corner

Rys. 6. Ilustracja podstawowej sekwencji czasowej dla ustawieńgłowic

Fig. 6. Illustration of fundamental time sequence for head settings

5. ImplementacjaProgram planera został zaimplementowany w językuMATLAB i ma cechy programu obiektowego. Generowanyprzez niego plan przekazywany jest do wykonania koordy-natorowi systemu wieloagentowego w postaci pliku XML.W takim pliku podane są kolejne pozycje i konfiguracjewszystkich trzech części każdego robota oraz przedzia-ły czasowe, w których mają te pozycje być zajmowane,a także kiedy mają być wykonywane operacje przejścia donastępnej pozycji.


100

Nauka NAUKA

Rys. 7 ilustruje wykonanie planu w postaci sekwencjipięciu operacji manipulatora, potrzebnych do wykonaniapojedynczego bezkolizyjnego przejścia między kolejnymipozycjami głowicy i trzech operacji bazy obrotowej robo-ta, potrzebnych dla przejścia do nowej pozycji podparcia.W przypadku PKM podstawowa sekwencja operacji składasię z: 1) obniżenia głowicy o kilka centymetrów, 2) cofnię-cia głowicy nad obszar bazy, 3) obrotu kompensującegoramienia PKM względem bazy, gdy baza zostanie obróco-na, 4) wysunięcia głowicy znad obszaru bazy pod blachę,5) podniesienia głowicy do zetknięcia się z blachą. W przy-padku bazy podstawowa sekwencja operacji to: 1) odczepie-nie dwóch elementów dokujących od trzpieni i podniesienieswobodnych nóg, 2) obrót na trzeciej nodze, 3) opuszczenieswobodnych nóg i zakleszczenie na trzpieniach.

6. PodsumowaniePrzeprowadzono szereg eksperymentów, aby ocenić funk-cjonowanie sposobu automatycznego generowania planów.Uruchamiano kompletne sekwencje ruchów zawartych w wy-generowanym planie. Celem eksperymentów była ocenafunkcjonowania algorytmu planowania. Zrealizowane se-kwencje działań robotów doprowadziły do zadowalającejobróbki przykładowych detali. Podobne trajektorie byłyużywane zarówno do wiercenia, jak i frezowania, gdyż więk-szość detali wymaga otworów wzdłuż konturu podparcia.

PodziękowaniaBadania w ramach projektu SwarmItFIX były finansowa-ne w ramach 7. Programu Ramowego (wspólny projekt214678). Partnerami w ramach projektu były następująceinstytucje: University of Genova (Włochy), Piaggio Ae-ro Industries (Włochy), Exechon (Szwecja), ZTS VVUKosice a.s. (Słowacja), Centrum Badawcze Fiata (Wło-chy) i Politechnika Warszawska (Polska). Publikacja tajest finansowana ze środków statutowych Politechniki War-szawskiej.

Bibliografia1. Bi Z., Zhang W. (2001), Flexible Fixture Design and

Automation: Review, issues and future directions. Int.J. of Production Research 39(13), 2867–2894.

2. Boyle I., Rong Y., Brown D. (2011), A review andanalysis of current computer-aided fixture design ap-proaches. Robotics and Computer-Integrated Manufac-turing 27, 1–12.

3. Cai W., Hu S., Yuan J. (1996), Deformable sheetmetal fixturing: principles, algorithms, and simulations.T ASME, J. Manufacturing Sci. Eng. 118(3), 318–324.

4. Canny J. (1993), Computing roadmaps of general semi-algebraic sets. The Computer Journal 36(5), 504–514.

5. Choset H., Lynch K., Hutchinson S., Kantor G.,Burgard W., Kavraki L., Thrun S. (2005), Principlesof Robot Motion: Theory, Algorithms, and Implemen-tations. MIT Press.

6. Jaillet L., Cortes J., Simeon T. (2010), Sampling-based path planning on configuration-space costmaps.IEEE Transactions on Robotics 26(4), 635–646.

7. Kavraki L. E., Svestka P., Latombe J.-C., Over-mars M. H. (1996), Probabilistic roadmaps for pathplanning in high-dimensional configuration spaces.

(a)

(b)

Rys. 7. Ilustracja sekwencji operacji manipulatora i bazy mobilnejdla wykonania pojedynczego przejścia pomiędzy dwomakolejnymi stanami podpierania blachy przez jednegorobota: (a) 5 operacji manipulatora PKM, (b) 3 operacjebazy mobilnej

Fig. 7. Illustration of operation sequences of the manipulator andmobile bases required for the transition between twoconsecutive supporting states of a given robot: (a) 5operations of the PKM, (b) 3 operations of the mobile base

IEEE Transactions on Robotics and Automation12(4), 566–580.

8. Kuffner J. J., LaValle S. M. (2000), RRT-Connect:An efficient approach to single-query path planning.In: IEEE International Conference on Robotics and


NAUKA












(a)

(b)






NAUKA












(a)

(b)






NAUKA

Automation, 995–1001, San Francisco, USA.9. Latombe J.-C. (1991). Robot motion planning. Kluwer,

Boston,MA.10. LaValle S. (2006), Planning Algorithms. Cambridge

University Press, Cambridge, U.K.11. Menassa R., Vries W. D. (1991), Optimization methods

applied to selecting support positions in fixture design.ASME J. of Engineering for Industry 113(4), 412–418.

12. Ratliff N., Zucker M., Bagnell J. A., Srinivasa S.(2009), CHOMP: Gradient Optimization Techniquesfor Efficient Motion Planning. In: IEEE InternationalConference on Robotics and Automation (ICRA).

13. Russell S., Norvig P. (1995), Artificial Intelligence:A Modern Approach. Prentice Hall, Upper Saddle River,N.J.

14. Sela M. N., Gaudry O., Dombre E., Benhabib B.(1997), A reconfigurable modular fixturing system forthin-walled flexible objects. Int. J. of Adv. Manufactu-ring Technology 13(9), 611–617.

15. Szynkiewicz W., Błaszczyk J. (2011), Optimization-based approach to path planning for closed-chain robotsystems. International Journal of Applied Mathematicsand Computer Science 21(4), 659–670.

16. Szynkiewicz W., Zielińska T., Kasprzak W. (2010),Robotized machining of big work pieces: Localization ofsupporting heads. Frontiers of Mechanical Engineeringin China 5(4), 357–369.

17. Youcef-Toumi K., Liu W., Asada H. (1988),Computer-Aided Analysis of Reconfigurable Fixturesand Sheet Metal Parts for Robotics Drilling. Robo-tics and Computer-Integrated Manufacturing 4(3–4),387–393.

18. Zefran M., Kumar V. (1997), A variational calculusframework for motion planning. In: IEEE InternationalConference on Robotics and Automation ICRA,415–420.

Multi-Robot Based Reconfigurable Fixture – PlanGeneration

Abstract: Machining fixtures must fit exactly the work piece tosupport it appropriately. Even slight change in the design of the workpiece renders the costly fixture useless. Substitution of traditionalfixtures by a programmable multi-robot system supporting a workpiece requires a specific control system and a specific programmingmethod enabling its quick reconfiguration. The first part of the paperintroduced the fixturing problem and presented the control system ofthe designed multi-robot fixture, while the second part presents theplaner deciding where and when the supports should be located. Anovel approach to task planning (programming) of the reconfigurablefixture system has been developed. Its solution is based on methodsof solving the constraint satisfaction problem. The planner takesinto account physical, geometrical, and time-related constraints.Reconfigurable fixture programming is performed by supplying CADdefinition of the work piece. Out of this data the positions of therobots and the locations of the supporting heads are automaticallygenerated. This proved to be an effective programming method.The control system on the basis of the thus obtained plan effectivelycontrols the behaviours of the supporting robots in both drillingand milling operations. The shop-floor experiments with the system

showed that the generated plans cause the work piece to be heldstiffly enough for both milling and drilling operations performed bythe CNC machine. If the number of diverse work piece shapes islarge the reconfigurable fixture is a cost-effective alternative to thenecessary multitude of traditional fixtures.

Keywords: reconfigurable fixtures, robotic fixtureless assemblies,multi-robot systems, task planning

prof. dr hab. inż. Cezary Zieliński

Jest profesorem na Wydziale Elektronikii Technik Informacyjnych Politechniki War-szawskiej. W latach 2002-2005 sprawowałna tym wydziale funkcję prodziekana ds.nauki i współpracy międzynarodowej, 2005-2008 zastępcy dyrektora Instytutu Automa-tyki i Informatyki Stosowanej (IAiIS) ds. na-ukowych, a od 2008 pełni funkcję dyrektoratego instytutu. Od roku 1996 jest kierowni-kiem Zespołu Robotyki w IAiIS. Od 2007 ro-ku jest członkiem Komitetu Automatyki i Robotyki Polskiej AkademiiNauk. Od 2008 roku współpracuje z Przemysłowym Instytutem Au-tomatyki i Pomiarów. Jego zainteresowania badawcze koncentrująsię na zagadnieniach związanych z programowaniem i sterowaniemrobotów.e-mail: [email protected]

mgr inż. Tomasz Kornuta

Absolwent Wydziału Elektroniki i TechnikInformacyjnych Politechniki Warszawskiej.W 2003 roku uzyskał tytuł inżyniera, w 2005tytuł magistra inżyniera. Od 2008 roku pra-cuje na etacie asystenta w Instytucie Auto-matyki i Informatyki Stosowanej (IAiIS), a od2009 roku pełni funkcję Kierownika Labo-ratorium Podstaw Robotyki. Od 2005 rokuw ramach doktoratu prowadzi badania zwią-zane z projektowaniem systemów robotycznych wykorzystującychparadygmat aktywnego czucia do analizy otoczenia. Jego głów-ne zainteresowania naukowe obejmują wykorzystanie informacjiwizyjnej w robotyce.e-mail: [email protected]

dr inż. Tomasz Winiarski

Jest adiunktem w Instytucie Automatykii Informatyki Stosowanej Politechniki War-szawskiej. Sprawuje funkcje kierownika la-boratorium robotyki w macierzystym instytu-cie, a także opiekuna studenckiego koła na-ukowego Bionik, które współtworzył i z któ-rym organizował imprezy popularyzującerobotykę oraz realizował granty badawcze.W 2010 r. otrzymał za osiągnięcia nauko-we nagrodę indywidualną drugiego stopniarektora PW, w 2011 r. wyróżnienie w kon-kursie innowator mazowsza, a także pierwszą nagrodę w konkursiemłodzi innowacyjni. Jego zainteresowania naukowe dotyczą z jed-nej strony konstrukcji i nawigacji robotów mobilnych dedykowanychdo zadań usługowych, z drugiej strony specyfikacji i implementacji


NAUKA
























NAUKA












(a)

(b)






NAUKA












(a)

(b)






NAUKA























NAUKA























102

Nauka

NAUKA

zadań manipulatorów i chwytaków ze szczególnym uwzględnie-niem hybrydowego sterowania pozycyjno-siłowego oraz sterowaniaimpedancyjnego.e-mail: [email protected]

mgr inż. Piotr Trojanek

Jest doktorantem oraz pracuje jako kon-struktor w Instytucie Automatyki i Informa-tyki Stosowanej Politechniki Warszawskiej.Swoje doświadczenie zdobywał pracującnad układami sterowania robotów mobil-nych. Obecnie prowadzi badania dotyczącesystemów wieloagentowych oraz zastoso-wań metod inżynierii oprogramowania w ro-botyce. Od lat związany ze studenckim ko-łem naukowym Bionik.e-mail: [email protected]

dr inż. Wojciech Szynkiewicz

Jest adiunktem na Wydziale Elektronikii Technik Informacyjnych Politechniki War-szawskiej. W latach 1999-2003 był zastęp-cą dyrektora i sekretarzem rady nauko-wej Centrum Automatyki i Technik Decy-zyjnych. Jego zainteresowania badawczedotyczą problematyki planowania ruchu ro-botów mobilnych i manipulatorów, a takżemanipulacji robotów.e-mail: [email protected]

prof. nzw. dr hab. inż. Włodzimierz Kasprzak

Jest pracownikiem naukowo-dydaktycznymPolitechniki Warszawskiej od 1997 r. W la-tach 1988-1996 prowadził badania nauko-we w Niemczech i Japonii w zakresie wizjikomputerowej i analizy sygnałów. Z zawo-du jest inż. informatyki, w 2002 r. uzyskałstopień doktora habilitowanego ze specjal-nością Automatyka i Robotyka, od 2005 r.jest profesorem nadzwyczajnym w Politech-nice Warszawskiej. Specjalizuje sie w za-

gadnieniach rozpoznawania obrazów i sygnałów mowy oraz metodsztucznej inteligencji. Jest autorem ponad 100 prac naukowych z tejdziedziny, w tym 3 książek.e-mail: [email protected]

prof. dr hab. inż. Teresa Zielińska

Profesor, pracownik Wydziału Mechanicz-nego Energetyki i Lotnictwa PolitechnikiWarszawskiej. W latach 2002-2008 kierow-nik Zakładu Teorii Maszyn i Robotów na tymWydziale, od 2008 pełni funkcję prodzieka-na ds. ogólnych. Jest Sekretarzem Gene-ralnym International Federation for the Pro-motion of Mechanism and Machine Scien-ce (IFToMM), oraz opiekunem międzyna-rodowych studiów European Master on Ad-vanced Robotics (EMARO) programu Erasmus Mundus. CzłonekKomitetu Automatyki i Robotyki Polskiej Akademii Nauk. Jej zainte-resowania badawcze koncentrują się na zagadnieniach związanychz maszynami kroczącymi, z planowaniem i sterowaniem ruchu ro-botów oraz z biorobotyką.e-mail: [email protected]

mgr inż. Michał Walęcki

W latach 2004–2010 studiował na Wydzia-le Elektroniki i Technik Informacyjnych PW,uzyskując tytuł magistra inżyniera ze spe-cjalnością Elektronika i Inżynieria Kompute-rowa. W 2010 rozpoczął studia doktoranc-kie w Instytucie Automatyki i InformatykiStosowanej PW. Uczestniczył w wielu pro-jektach związanych z robotyką – zarównonaukowych, jak i komercyjnych. W latach2010-2011 pracował w IAiIS PW na stanowisku Konstruktora, obec-nie od 2011 zajmuje stanowisko asystenta. Jego zainteresowanianaukowe obejmują zagadnienia związane z planowaniem i mo-dyfikacją on-line trajektorii manipulatora. Interesuje się równieżspecjalizowanymi konstrukcjami robotyki mobilnej oraz sprzętowymisterownikami do zadań robotycznych.e-mail: [email protected]


NAUKA














NAUKA














Ilość miejsc

ograniczonaPartnerzy:

Regionalne Seminaria / Szkolenia dla Służb Utrzymania Ruchu

Jeżeli jesteś zainteresowany uczestnictwem w Seminarium, zaprezentowaniem produktu

lub nowego rozwiązania napisz do nas: [email protected]

Energoelektronika.pl tel. (+48) 22 70 35 291

28.03.2013 - Stalowa Wola18.04.2013 - Wałbrzych23.05.2013 - Rzeszów20.06.2013 - Trójmiasto10.10.2013 - Bydgoszcz 04.12.2013 - Warszawa

QR CODEWygenerowano na www.qr-online.pl

REKLAMA

Zobacz więcej

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ app Store | Google Play


Streszczenie: W pierwszym z serii artykułów przedstawiono zarys zasady działania oraz wybrane pojęcia związane z tema-tyką Globalnych Systemów Nawigacji Satelitarnej (ang. Global Navigation Satellite System – GNSS) a następnie krótkie zesta-wienie podstawowych parametrów w kontekście tanich odbior-ników przeznaczonych do integracji we własnych aplikacjach. Przedstawiono przegląd istotnych parametrów i funkcjonalności dostępnych na rynku odbiorników ze wskazaniem potencjalnych „pułapek”, jakie mogą czyhać na projektanta. Autorzy w kolej-nych artykułach dokonają przeglądu dostępnych na rynku odbiorników typu „OEM low-cost” oraz przedstawią wyniki prze-prowadzonych badań stacjonarnych oraz mobilnych dla różnych aplikacji.

Słowa kluczowe: GPS, GLONASS, GALILEO, EGNOS, nawi-gacja, błędy pomiarowe

końcem 2012 r. dostępne dla użytkownika są tylko dwa globalne i w pełni operacyjne systemy nawi-

gacji satelitarnej: amerykański GPS (ang. Global Posi-tioning System) oraz rosyjski GLONASS (ros. Global-naja Nawigacjonnaja Sputnikowaja Sistema). Wyczeki-wane, szczególnie przez europejskich konsumentów, uru-chomienie europejskiego systemu nawigacji satelitarnej GALILEO jest ciągle przekładane – przewiduje się osią-gnięcie jego pełnej, globalnej operacyjności (z zakła-danym kompletem satelitów na orbitach) dopiero na lata 2018–2019. Są to tylko prognozy, a biorąc pod uwagę doskwierający również w branży kosmicznej kryzys finan-sowy, a także dotychczasowe problemy z wdrożeniem sys-temu, to z dużym prawdopodobieństwem można spo-dziewać się kolejnych przesunięć pełnego uruchomienia systemu. Chiński system nawigacji satelitarnej Beidou („Wielka Niedźwiedzica”) jak dotąd ma tylko znaczenie regionalne (teren Azji centralnej oraz region zachodniego Pacyfiku), chociaż chińskie aspiracje sięgają wyżej – pla-nuje się przekształcenie Beidou w system globalny o nazwie Compass.

Warto wspomnieć, że rozwijane są również inne regionalne systemy nawigacji satelitarnej, np. indyjski IRNSS (ang. Indian Regional Navigational Satel-lite System).

Osobną kategorią, często błędnie interpretowaną jako alternatywne np. do systemu GPS są systemy wspo-

magające SBAS (ang. Satellite-Based Augmentation System), takie jak europejski EGNOS (ang. European Geostationary Navigation Overlay Service) czy bliźniaczy amerykański WAAS (ang. Wide Area Augmentation System). Wykorzystanie ich pozwala w zasadzie tylko zwiększyć dokładność wskazań odbiorników GPS (na terenie Polski poprawa nie jest spektakularna) oraz szyb-ciej poinformować użytkownika systemu o poważnej awarii lub utracie deklarowanych parametrów, niż gdyby to miało miejsce autonomicznie, bez odbioru sygnałów SBAS.

Na rys. 1 przedstawiono orientacyjne obszary Ziemi, dla których funkcjonują dedykowane systemy augmenta-cyjne SBAS.

1. Wprowadzenie

Podstawy teoretyczne działania GNSS są szczegółowo opisane w licznej literaturze, dlatego w artykule sku-piono się wyłącznie na subiektywnym wyborze najistot-niejszych aspektów z punktu widzenia praktyki inżynier-skiej. Wśród wielu dostępnych opracowań brak jest zwię-złej syntezy najważniejszych zagadnień, opracowanej pod kątem konkretnych wymagań użytkownika przemysło-wego.

W trakcie prac projektowych, bazując na wymaga-niach użytkownika, projektant traktuje odbiornik GNSS jako typowy układ scalony o określonej funkcjonalności i parametrach, które w mniejszym lub większym stopniu

Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej Wprowadzenie do systemów GNSS

Arkadiusz Perski*, Artur Wieczyński*, Konrad Bożek**, Sławomir Kapelko**, Sebastian Pawłowski**

*Ośrodek Systemów Bezpieczeństwa, **Ośrodek Systemów Mobilnych, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Warszawa

Rys. 1. Projektowane i działające systemy SBAS oraz zasięg ich działania

Fig. 1. Planned and operating SBAS systems and their coverage

ww

w.e

gnos

-por

tal.e

u

104

NAukA

są mu znane. Najczęściej jednak posiadana wiedza ograni-czona jest do znajomości tylko najbardziej ogólnych infor-macji bez zagłębiania się w szczegóły związane działaniem systemu i jest to zupełnie naturalne.

Autorzy, dokonując subiektywnego przeglądu najbar-dziej istotnych od strony aplikacyjnej zagadnień, wskazują miejsca szczególnie ważne, które potencjalnie mogą stać się źródłem problemów eksploatacyjnych.

W kolejnych artykułach autorzy przedstawią wyniki badań statycznych i mobilnych dla serii popularnych odbiorników GNSS pracujących w różnych konfigura-cjach. Zostaną również zaprezentowane praktyczne wska-zówki nt. możliwości użycia kilku alternatywnych sys-temów zwiększających dokładność określania pozycji.

2. Wyznaczanie pozycji w systemach stadiometrycznych

Zarówno GPS jak i GLONASS są systemami stadiome-trycznymi, tj. systemami, w których pozycja odbior-nika wyznaczana jest na podstawie znajomości punktu przecięcia się sfer o znanych promieniach. Promienie te są wyznaczane na podstawie czasu propagacji sygnału. Pozycja środków sfer wyznaczana jest we wspólnym ukła-dzie odniesienia na podstawie parametrów transmitowa-nych przez satelity w specjalnych depeszach nawigacyj-nych.

Do wyznaczenia pozycji obiektu w przestrzennym układzie współrzędnych wymagane jest (zgodnie z defi-nicją) określenie odległości obiektu tylko od trzech zna-nych punktów. Z inżynierskiego punktu widzenia reali-zacja pomiaru czasu na wymaganym poziomie dokładności w odbiorniku (czyli przy pomocy zegarów atomowych tej samej klasy, co używane w satelitach) jest w teorii moż-liwa, ale praktycznie nierealizowalna ze względów zarówno ekonomicznych, jak i zbyt dużych wymiarów gabaryto-wych takiego odbiornika. Stąd też w odbiornikach sto-suje się proste i tanie zegary zbudowane na oscylatorach kwarcowych. O ile odbiornik w depeszy nawigacyjnej otrzy-muje dokładną informację o błędzie zegarów atomo-wych umieszczonych na sate-litach i może to uwzględnić w dalszych obliczeniach, o tyle dalekie od doskonałości wska-zanie zegara kwarcowego na odbiorniku generuje nieznany z góry błąd, który bezpo-średnio przekłada się na błędy określania pozycji. Rozwiąza-niem tego problemu jest wyko-rzystanie do obliczeń war-tości jeszcze jednej odległości od satelity, co pozwala osza-cować błąd zegara odbiornika i finalnie precyzyjniej okre-ślić nieznane z góry położenie odbiornika. A zatem pod-czas uruchamiania odbiornika

typu kodowego (zasada działania oparta na analizie prze-sunięcia dwóch kodów: odebranego i repliki wygenerowanej w odbiorniku), wymagana jest na tyle dobra widoczność nieba, aby odbiornik w tym czasie mógł w sposób nieprze-rwany odbierać sygnały od co najmniej czterech satelitów.

3. GPS, GLONASS, EGNOS – najważniejsze różnice

3.1. GPS a GLONASS3.1.1. Parametry orbitNajważniejsze różnice systemów GNSS w kontekście para-metrów orbit przedstawiono poglądowo na rys. 2. Zacho-wano przy tym odpowiednie proporcje.

Każdy satelita GPS wykonuje dwa pełne okrążenia po swojej orbicie w ciągu doby gwiazdowej (równej około 23 h 56 min 4 s). Doba gwiazdowa jest to czas równy okresowi w jakim obraca się Ziemia dookoła własnej osi względem gwiazd. Jest on krótszy niż używana w życiu codziennym doba słoneczna, co wynika z wpływu ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca.

Reasumując, każdego dnia użytkownik w danej loka-lizacji będzie widział niemal dokładnie taką samą kon-stelację satelitów GPS, ale będzie ona występowała ok. 4 minuty wcześniej niż dnia poprzedniego (w praktyce mogą wystąpić również nieznaczne zakłócenia ruchu orbi-talnego satelitów).

Z praktycznego punktu widzenia może mieć to wpływ na jakość określenia pozycji, gdyż najtrudniejsze do eli-minacji, a istotne jeśli chodzi o wielkości, są błędy okre-ślenia odległości wynikające z odbić/ugięcia sygnału (ang. multipath errors) o przeszkody terenowe takie jak wysokie budynki, maszty. Z uwagi na opisaną powyżej cykliczność będą się one regularnie powtarzać.

Parametry orbit satelitów konstelacji GLONASS zostały tak dobrane, że każdy satelita dokonuje w ciągu 8 dób gwiazdowych pełne 17 obrotów na swojej orbicie. Jeśli

chodzi o inklinację orbit sate-litów GPS i GLONASS, to są to odpowiednio: 55° i 64,8°. Inklinacja w systemach GNSS jest to kąt między płaszczyzną orbity a płaszczyzną równika Ziemi. W praktyce większy kąt zapewnia lepsze ułożenie geo-metryczne konstelacji sate-litów widziane przez obser-watora na Ziemi na wyższych szerokościach geograficznych na półkuli północnej i połu-dniowej, co poprawia jakość określania pozycji (zespół tzw. parametrów DOP – ang. Dilu-tion of Precision). Zaprojekto-wanie dla systemu GLONASS orbit o większej inklinacji było intencjonalne i podyktowane zapewnieniem lepszej dostęp-ności sygnałów GLONASS również na północnych rubie-żach ZSRR, a później Rosji.

Rys. 2. Parametry orbit systemów GNSSFig. 2. Parameters of GNSS w

ww

.wik

iped

ia.o

rg


1.1.1. Ruch satelitów po orbitachNa podstawie znajomości parametrów orbity oraz praw Keplera można wyznaczyć prędkość satelity GPS porusza-jącego się na orbicie. Wynosi ona około 4 km/s względem środka Ziemi. Jednak z uwagi na fakt, że cała konstelacja satelitów GPS porusza się zgodnie z kierunkiem ruchu Ziemi, to z punktu widzenia obserwatora znajdującego się na jej powierzchni, satelity GPS poruszają się znacznie wolniej, około 1 km/s. Ruch satelity z taką prędkością daje już zauważalne zmiany częstotliwości sygnału odbieranego przez odbiornik (związane z prawem Dopplera), co z kolei wpływa na proces inicjalizacji odbiornika (określany często z ang. jako acquisition process), powodując jego wydłu-żenie.

3.2. EGNOSW przeciwieństwie do systemów GPS i GLONASS, sate-lity systemu EGNOS są rozmieszczone na orbicie geosta-cjonarnej.

Pod koniec 2012 roki można było odbierać sygnały na terenie Polski z 3 satelitów EGNOS, przy czym użyteczną dla typowego użytkownika informację nadają tylko sate-lity oznaczone jako Inmarsat-3-F2/AOR-E (15,5° W) oraz Inmarsat-F-F2 (25° E). W odbiornikach GNSS wspierają-cych odbiór SBAS są one widziane jako satelity oznaczone odpowiednio: PRN #120 i PRN #126. Trzeci z satelitów EGNOS: Artemis (21,5° E), widziany jako PRN #124 nadaje od 22 marca 2012 r. tylko sygnały testowe.

Niestety, umiejscowienie satelitów EGNOS na orbicie geostacjonarnej powoduje, że na terenie Polski są one widoczne nisko nad horyzontem. Nawet niewielkie budynki czy inne przeszkody terenowe mogą w znacznym stopniu utrudnić, a nawet uniemożliwić odbiór sygnałów nadawa-nych przez satelity SBAS.

Zewnętrzny okrąg na rys. 3 to linia horyzontu obserwatora, kolejne wewnętrzne okręgi wskazują na kąt elewacji (wysokość topocentryczną) 30° i 60°. Miejsce przecięcia osi układu to zenit nieboskłonu widziany w miejscu obserwacji.

W takich sytuacjach alternatywą może być stosowanie innego niż satelitarny kanału transmisyjnego dla poprawek SBAS, np. z wykorzystaniem Internetu – co oferuje usługa EGNOS SISNeT. Pomimo że od ponad dziesięciu lat SISNeT jest w fazie pełnej operacyjności, to nie cieszy się znaczną popularnością.

Projektanci SBAS, szczęśliwie dla użytkownika, zapro-jektowali te systemy w sposób umożliwiający odbiór sygnałów przez odbiornik bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń. Dodatkowym ułatwieniem jest zgodność parametrów systemów przeznaczonych dla róż-nych obszarów świata, tak więc odbiornik wspierający europejski EGNOS będzie także wspierał np. amerykański WAAS.

W zasadzie wszystkie obecnie dostępne na rynku odbiorniki GNSS oferują taką funkcjonalność, niemniej trzeba być ostrożnym i z rozmysłem decydować o włą-czeniu sygnałów SBAS do procesu wyznaczania pozycji. Więcej na ten temat zostanie przedstawione również w kolejnych artykułach tej serii.

3.3. Stosowane kody oraz częstotliwości Aktualnie satelity konstelacji GPS wykorzystują dwie podstawowe częstotliwości, na których transmitowane są depesze nawigacyjne. Są to pasma częstotliwości oznaczone jako L1 (częstotliwość środkowa: 1575,42 MHz) oraz L2 (1227,60 MHz). Dla aplikacji typu „Safety of Life” prze-widuje się kolejne modernizacje satelitów pozwalające na transmisję sygnałów na dodatkowym paśmie częstotliwości L5 (1176,45 MHz).

Dzięki temu, że zakodowane sygnały na wszystkich uży-wanych częstotliwościach są ze sobą bardzo dobrze zsyn-chronizowane w czasie, istnieje możliwość wyznaczenia sto-sownej poprawki jonosferycznej uwzględniającej zmienne opóźnienie przejścia sygnału przez jonosferę. Taka metoda wyznaczania poprawki daje znacznie lepsze rezultaty niż stosowanie opracowanych modeli jonosfery. Inną alter-natywą jest korzystanie z sygnałów EGNOS. Odbiorniki wieloczęstotliwościowe (L1/L2 lub L1/L2/L5) są zatem w tym względzie zdecydowanie lepsze niż tanie i popularne odbiorniki odbierające tylko sygnały w paśmie L1, niestety również wiele droższe.

Z uwagi na fakt, że system GLONASS wykorzystuje inny niż GPS sposób modulacji sygnałów (FDMA vs. CDMA), schemat używanych częstotliwości jest nieco inny. Podstawowe pasma częstotliwości systemu GLONASS to: L1 (1602 MHz) oraz L2 (1246 MHz). Przewiduje się jednak stopniową unifikację części systemu GLONASS dostępnej dla użytkownika cywilnego z systemem GPS (faza projek-towa ma się rozpocząć w latach 2013–2015), co pozwoli uprościć architekturę odbiorników wielosystemowych.

Jako ciekawostkę można dodać, że właściciel systemu GPS ma możliwość natychmiastowego wykrywania, loka-lizacji i raportowania wybuchów nuklearnych w atmos-ferze i w bliskim kosmosie. Wykorzystuje się do tego zain-stalowane na satelitach detektory pracujące w paśmie L3 (1381,05 MHz), a globalna dystrybucja satelitów GPS daje podgląd bieżącej sytuacji w praktycznie dowolnym zakątku świata.

Podstawowym kodem używanym w depeszach nawi-gacyjnych GPS jest kod C/A (ang. Coarse-Acquisition). Struktura kodu jest ogólnie znana, a obecnym jego prze-

Rys. 3. Rozmieszczenie satelitów EGNOS widziane przez użyt-kownika na terenie Warszawy

Fig. 3. Distribution of EGNOS satellites visible to the user in Warsaw

ww

w.w

ikip

edia

.org

106

NAukA

znaczeniem jest określanie pozycji i czasu przez odbiorniki z segmentu cywilnego. Jego specjalnie dobrana charakte-rystyka umożliwia określanie pozycji z gorszą dokładno-ścią niż z wykorzystaniem kodu wojskowego P(Y), chociaż odbiorniki wojskowe odbierają również kod C/A, gdyż jest to im niezbędne do wstępnego określenia zgrubnej pozycji. Stopniowo wprowadzany jest również nowy kod cywilny oznaczony jako L2C, a od 2014 r. również L1C.

System GLONASS wykorzystuje dwa kody: kod stan-dardowej precyzji (SP) oraz kod określany jako utajony wysokiej precyzji (HP).

3.4. Systemy odniesieniaAspektem, na który użytkownik w swoich aplikacjach powinien zwrócić szczególną uwagę jest fakt użycia róż-nych systemów (układów) odniesienia stosowanych natywnie w GPS i w GLONASS.

Układ odniesienia to zbiór parametrów i ich fizyczna realizacja, opisujących kształt Ziemi (tj. przyjęcie para-metrów dla elipsoidy odniesienia) jak również właściwości jej pola grawitacyjnego. GPS wykorzystuje system odnie-sienia „World Geodetic System 1984” (WGS-84), nato-miast GLONASS system PZ-90. Różnica w typowych aplikacjach nie będzie istotna, gdyż długość wektora (sta-nowiącego różnicę między systemami) oceniana jest w nie-których źródłach na mniej niż wartość błędu określania pozycji. Jednak w aplikacjach wymagających szczególnej precyzji (co nie jest domeną odbiorników „low-cost”, które są przedmiotem opisu w niniejszej serii) może się to okazać decydujące.

To, co jest istotne z punktu widzenia typowego użyt-kownika przemysłowego, to zwrócenie uwagi na odpo-wiednie skonfigurowanie parametrów pracy odbiornika w sposób, dzięki któremu obliczone pozycje będą wyra-żone w odniesieniu do oczekiwanego systemu odnie-sienia.

3.5. Dostępność sygnałów w otoczeniu wysokich przeszkód

Środowisko wielkomiejskie jest szczególnie nieprzyjazne dla procesu wyznaczania pozycji w odbiornikach GNSS. Szczególnie wyraźnie widać to w momencie inicjalizacji odbiornika, który od dawna nie był włączony, lub też od momentu ostatniego włączenia przemieścił się na znaczny dystans. Faza inicjalizacji wymaga nieprzerwanej widocz-ności sygnału w celu odebrania depeszy nawigacyjnej od przynajmniej czterech satelitów. Wystarczy na chwilę tylko zablokować odbiór sygnałów, aby znacząco utrudnić inicja-lizację odbiornika. Taka sytuacja może się często zdarzać, jeśli odbiornik pracuje w okolicach wysokich budynków (zakłócenia transmisji związane z refrakcją sygnału lub wyjściem satelity z pola widzenia odbiornika), lub prze-słaniania widoczności nieboskłonu (co typowo zdarza się w sytuacji, gdy odbiornik jest w ruchu).

Powyższe zakłócenia skutkują wydłużeniem czasu startu określanego parametrem TTFF (ang. Time To First Fix). Z chwilą gdy odbiornik ustali dokładny czas, odbierze komplet informacji na temat precyzyjnych efe-meryd satelitów widocznych w danym miejscu i czasie oraz określi swoją pozycję, odporność na wymienione wyżej

zakłócenia wzrasta. Odbiornik przechodzi wtedy w tryb śledzenia satelitów (ang. tracking process).

Częściowym rozwiązaniem powyższych niedogodności może być użycie odbiorników wyposażonych w funkcję A-GPS (ang. Assisted-GPS), która wykorzystując infra-strukturę naziemną (np. sieć telefonii komórkowej) dostarczy kanałem np. GPRS wymagane informacje uła-twiające „start” odbiornika. Jest to opcja bardzo często spotykana w telefonach komórkowych wyposażonych w odbiorniki GNSS.

Zasadne zatem wydaje się być stosowanie wielosystemo-wych odbiorników GNSS. Im więcej dostępnych w trudnej lokalizacji satelitów, tym łatwiej i tym dokładniej można określić pozycję.

Należy zwrócić uwagę na jeden ważny od strony realiza-cyjnej fakt: na typowych dla Polski szerokościach geogra-ficznych najbardziej „uczęszczanym” przez satelity GNSS obszarem nieba jest fragment południowego nieboskłonu.

Wynika to z założonej inklinacji orbit GNSS (55° dla GPS i 64,8° dla GLONASS) i skutkuje tym, że powyżej tych szerokości geograficznych trajektorie satelitów będą-cych najbliżej obserwatora nie będą nigdy przecinały jego pozycji od strony północnej.

Określenie czasu propagacji sygnałów z satelitów znaj-dujących się nisko nad horyzontem jest obarczone więk-szymi błędami, co wynika z faktu, że nim zostaną ode-brane, muszą przejść przez „grubszą” warstwę atmosfery. Na skutek tego trudniej jest określić jej wpływ na czas propagacji. Pewnym rozwiązaniem jest wykluczanie z roz-wiązania nawigacyjnego sygnałów pochodzących od sate-litów znajdujących się poniżej określonej wysokości kąta elewacji (wysokości topocentrycznej), np. 5–10°, pomimo że są one dostępne dla odbiornika.

Parametr definiujący wysokość topocentryczną nad horyzontem, poniżej której satelity będą wykluczane z roz-wiązania, nosi nazwę „Elevation Mask”. Zobrazowane jest to na rys. 4, gdzie wyraźnie widać, że trajektorie „nasłu-chiwanych” przez odbiornik satelitów nigdy nie schodzą do poziomu horyzontu, są „odcinane” na 10°.

Rys. 4. Trajektoria satelitów GPS widziana w Rozewiu w okresie 24 h

Fig. 4. Trajectory of GPS satellites at Rozewie through 24 h ob-servation period w

ynik

i sym

ulac

ji w

ykon

anyc

h pr

zez

auto

rów

art

ykuł

u w

pro

gram

ie T

rimbl

e Pla

nnin

g, v

2.9

0.

alm

anac

h w

ażny

na

dzie

ń 06.1

2.2

012


Reasumując, dobierając na terytorium Europy miejsce pod antenę GNSS bardziej istotne jest zapewnienie dobrej widoczności nieboskłonu od strony południowej niż pół-nocnej.

3.6. Wpływ geometrii konstelacji satelitów na błędy określania pozycji

Inny, ważny aspekt to algorytm wyboru konkretnego zestawu satelitów (wykorzystywanych do obliczania roz-wiązania nawigacyjnego), uwzględniający ich geometryczne rozmieszczenie na nieboskłonie i wpływający na wartość DOP. Warto dodać, że jest to parametr aktualny dla każ-dego systemu GNSS, nie tylko GPS czy GLONASS.

Jego wartości są niemianowane, rozróżnia się kilka typów parametru DOP, takich jak PDOP, HDOP i VDOP (odpowiednio odnoszące się do jakości pozycji w 3D, pozycji widzianej na płaszczyźnie oraz w ujęciu pio-nowym), a im mniejsza jest obliczona przez odbiornik ich wartość, tym lepiej. Obliczone wartości są wprost poda-wane dla użytkownika jako część komunikatu $GxGSA w formacie NMEA0183 i mogą stanowić miarę jakości parametrów rozwiązania nawigacyjnego.

Najbardziej korzystna, jeśli chodzi o błędy wynika-jące z geometrycznego rozmieszczenia na niebie satelitów jest sytuacja, w której odbiornik oblicza pozycję na pod-stawie trzech równomiernie rozmieszczonych nisko nad horyzontem satelitów oraz czwartego znajdującego się w zenicie. Odbiorniki starają się samodzielnie wybrać opty-malny zestaw z aktualnie im dostępnych satelitów, nie-mniej niektóre odbiorniki pozwalają również na wybranie do obliczania pozycji sygnałów od konkretnych satelitów.

Bezpośrednim skutkiem wpływu układu geometrycz-nego satelitów na jakość pozycji jest większy błąd okre-ślania wysokości elipsoidalnej (tj. odległości od elipsoidy odniesienia w danym punkcie) niż długości czy szero-kości geograficznej. Wynika to z tego, że odbiornik może

odbierać sygnały tylko z satelitów znajdujących się nad nim, ale już nie pod nim, co byłoby bardzo korzystne.

Wykorzystanie wielosystemowych odbiorników GNSS ma jeszcze inną, choć drobną, zaletę w kontekście budżetu błędów wynikających z niekorzystnej geometrii konste-lacji GNSS. Dla porównania na rys. 5 przedstawiono 24-godzinną trajektorię systemu GLONASS w tej samej lokalizacji w Rozewiu. Wyraźnie widać tutaj, że sytuacja jest korzystniejsza, gdyż obserwator będzie miał szansę odbioru sygnałów GNSS z kilku satelitów GLONASS znajdujących się w zenicie lub nawet bardziej na północ niż jego pozycja, co nie będzie możliwe w sytuacji użycia wyłącznie konstelacji GPS.

Przy doskonałej widoczności nieboskłonu warto jednak przemyśleć konieczność użycia systemu GLONASS. Ma on znacznie gorsze parametry dokładności określania pozycji, jeśli porównamy go do GPS, co może pogarszać wynikową dokładność określania pozycji.

Wyniki badań porównawczych zostaną zaprezentowane w kolejnych artykułach z tego cyklu.

4. Istotne parametry odbiorników GNSS

Poniżej autorzy dokonali subiektywnego wyboru najbar-dziej istotnych parametrów odbiorników, przed analizą których staje każdy projektant aplikacji. Do zestawu para-metrów wybrano tylko te najważniejsze z punktu widzenia wieloletniej praktyki inżynierskiej, a zamieszczone suge-stie są wynikiem zebranych doświadczeń podczas prac w projektach międzynarodowych, w których uczestni-czyli pracownicy Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP.

4.1. Wspierane systemy GNSSMinimalne kryterium wyboru to obsługa systemu GPS wraz z wyłączalną opcją wsparcia przez odpowiedni dla danego obszaru system SBAS (WAAS/EGNOS/MSAS).

W sytuacji, gdy rozważany jest odbiornik wielosyste-mowy, należy zwrócić uwagę na kilka spraw:– wsparcie przez SBAS jest realizowane tylko dla systemu

GPS – nie istnieje obecnie w pełni operacyjny, sateli-tarny system dystrybucji poprawek dla GLONASS (choć jest projektowany w tym celu rosyjski system SDCM),

– oprogramowanie wewnętrzne odbiornika nie zawsze pozwala na jednoczesne korzystanie ze wszystkich sys-temów (np. razem GPS+GLONASS),

– użycie sygnałów z wielu systemów jednocześnie wydaje się słuszne tylko w ściśle określonych warunkach śro-dowiskowych, w których przyjdzie najczęściej pracować projektowanej aplikacji,

– warto rozważyć użycie odbiornika GALILEO-ready, gdyż platformy sprzętowe obecnie już na to pozwa-lają, a stosowny firmware zostanie udostępniony przez producentów z chwilą pełnego uruchomienia sys-temu GALILEO.Na koniec uwaga ogólna: przy wyborze odbiornika

warto wybrać układ umożliwiający aktualizację oprogra-mowania firmware przy pomocy komunikacji z użyciem tylko zwykłego portu szeregowego bez konieczności inge-rencji na czas aktualizacji w konfigurację sprzętową odbior-nika. Aktualizacje firmware są publikowane regularnie na

Rys. 5. Trajektoria satelitów GLONASS widziana w Rozewiu w okre-sie 24 h

Fig. 5. Trajectory of GLONASS satellites at Rozewie through 24 h observation period

wyn

iki s

ymul

acji

wyk

onan

ych

prze

z au

toró

w a

rtyk

ułu

w p

rogr

amie

Trim

ble

Pla

nnin

g, v

2.9

0.

alm

anac

h w

ażny

na

dzie

ń 06.1

2.2

012

108

NAukA

stronach producentów odbiorników w formie odpowiednio przygotowanych plików binarnych.

4.2. Fizyczne porty danychDo standardu należy wyposażenie odbiornika w przy-najmniej jeden sprzętowy port szeregowy RS-232 wraz z opcjonalnym innym portem, jak USB czy SPI. Warto zwrócić uwagę na rozwiązania z dwoma niezależnie konfi-gurowalnymi portami RS-232, co może być przydatne, jeśli projektant zechce poprawić jakość pozycji poprzez użycie np. DGPS (ang. Differential GPS), np. serwisu KODGIS z ogólnopolskiej sieci Aktywna Sieć Geodezyjna EUPOS (ASG EUPOS).

W zasadzie każdy nowoczesny odbiornik wyposa-żony jest w przydatne wyjście „1 PPS” (CMOS), które może posłużyć do precyzyjnej synchronizacji czasowej innych układów. Niektóre odbiorniki mają również dodat-kowe wyjście „Timepulse” z programowo regulowanym w zakresie np. do 1 kHz sygnałem.

4.3. Liczba śledzonych kanałów Im więcej równolegle śledzonych kanałów, tym lepiej, gdyż oznacza to, że odbiornik jest zdolny do śledzenia jednocze-śnie większej liczby satelitów.

Obecne odbiorniki typu „low-cost” umożliwiają śle-dzenie minimum 12–16 kanałów, chociaż spotyka się rów-nież odbiorniki „zintegrowane”, potrafiące jednocześnie analizować dane z 32 kanałów.

Na rys. 6 przedstawiono symulację widoczności sate-litów konstelacji GPS i GLONASS nad Warszawą w dniu 6 grudnia 2012 r. przy parametrze „Elevation Mask” usta-wionym na 10°.

Jak widać, aby skorzystać z dobrodziejstw pełnej kon-stelacji dostępnej w tym terminie, należy mieć odbiornik minimum dwudziestokanałowy.

Wraz z rozbudową systemów GNSS liczba satelitów umieszczonych na orbitach będzie się zwiększać, więc warto już teraz pomyśleć o rozwiązaniach co najmniej kil-kudziesięciokanałowych.

4.4. Liczba dostępnych korelatorów Niektórzy producenci odbiorników deklarują w notach katalogowych liczbę użytych korelatorów, co w pewnym

sensie może wskazywać na stopień zaawansowania techno-logicznego układu, szczególnie istotnego w procesie inicja-lizacji pomiarów.

W trakcie „zimnego” startu odbiornika GNSS nie jest mu znana ani jego pozycja geograficzna, ani bieżący czas. Nie może zatem ustalić nawet pobieżnie, jakiego zestawu satelitów może się w danym momencie spo-dziewać. Wymaga to zatem zsynchronizowania się odbior-nika z sekwencjami kodowymi C/A transmitowanymi przez satelity znajdujące się aktualnie w zasięgu odbioru. Dodatkowym problemem jest fakt, że satelity poruszają się ze znacznymi prędkościami względem obserwatora naziemnego, co powoduje zmiany częstotliwości obserwo-wane przez odbiornik. Konkludując, układy korelatorów w odbiorniku próbują uchwycić odbierane sygnały GNSS, uwzględniając zmiany wynikające z przesunięcia kodu dla danego satelity względem jego repliki odtworzonej w odbiorniku (co reprezentuje czas propagacji sygnału) oraz zmian częstotliwości (wynikającej z ruchu ze znacz-nymi prędkościami względem odbiornika).

Powstaje zatem pewien „obszar poszukiwań” w domenie czasu i częstotliwości dla różnych kodów C/A przypisanych do każdego satelity. Oczywiście, zdeko-dowanie nawet jednej pełnej ramki od jednego satelity znacznie ułatwia dalsze poszukiwania.

Większa liczba korelatorów na pokładzie układu oznacza zmniejszenie jednostkowego obszaru poszukiwań kodu C/A, co w konsekwencji prowadzi do skrócenia czasu wyznaczenia pierwszej pozycji.

Postęp w dziedzinie rozwoju elektroniki jest tutaj szczególnie widoczny, gdyż nowoczesne odbiorniki GNSS dosłownie deklasują te starszej konstrukcji.

4.5. Funkcjonalność A-GPSWersja usługi Assisted-GPS realizowanej bezpośrednio przez odbiornik znacząco skraca czas do wyznaczenia pierwszej pozycji, ale niestety wymaga załadowania z zewnętrznego źródła do odbiornika zestawu informacji „startowych”, które pomogą mu z grubsza określić poło-żenie, aktualny czas oraz zestaw satelitów, jakiego może się spodziewać. W aplikacjach stacjonarnych, gdzie dostępne jest permanentne połączenie internetowe, można pokusić się o implementację dedykowanych rozwiązań, stosunkowo długoterminowych, które działają podobnie do klasycznego A-GPS (np. µBlox AssistNow).

4.6. Funkcjonalność RAIMRAIM (ang. Receiver Autonomous Integrity Monito-ring) pozwala wykryć zakłócenia systemu GNSS pocho-dzące od konkretnego satelity i mające wpływ na obli-czaną pozycję odbiornika. Wykorzystywana jest istniejąca w tym przypadku nadmiarowość zmierzonych odległości od satelitów do odbiornika, co pozwala na sprawdzenie wielu ich kombinacji, które przy prawidłowej funkcjonal-ności GNSS powinny dawać bardzo zbliżone rezultaty dla tej samej pozycji anteny odbiornika. W przypadku, gdy użycie sygnału od wadliwego satelity daje nieprawidłowe wskazanie obliczonej pozycji, odbiornik z RAIM może wykluczyć go automatycznie z zestawu analizowanych sygnałów GNSS.

Rys. 6. Symulacja liczby widocznych satelitów GPS i GLONASS nad Warszawą w dniu 06 grudnia 2012 r.

Fig. 6. Simulation of the number of visible GPS and GLONASS

wyn

iki s

ymul

acji

wyk

onan

ych

prze

z au

toró

w a

rtyk

ułu

w p

rogr

amie

Trim

ble

Pla

nnin

g, v

2.9

0.

alm

anac

h w

ażny

na

dzie

ń 06.1

2.2

012


4.7. Funkcjonalność DGPSW przypadku, gdy dysponujemy źródłem aktualnych dla danej lokalizacji poprawek kodowych (typowo dla odbior-ników z półki „low-cost”), można je wykorzystać do zwiększenia dokładności wskazań GNSS. Poprawki te są z reguły automatycznie wykrywane przez odbiornik, dzięki czemu przechodzi on w tryb różnicowy dając dokładniejsze wskazania. Informacja o stanie pracy odbiornika jest rów-nież zamieszczana w ramkach NMEA0183

4.8. Miary dokładności odbiornikówW praktyce inżynierskiej bardzo często spotykamy się z podstawowym pytaniem: który odbiornik jest dokład-niejszy?

Powinny na nie odpowiedzieć noty katalogowe danych odbiorników. Niestety, producenci często podają dekla-rowane wartości błędów dla różnych definicji określenia błędu. Prawidłowa interpretacja tych definicji jest wyma-gana, aby ocenić dokładność określania pozycji i tym samym przydatność danego odbiornika pracującego w kon-kretnym reżimie stosownie do wymogów konkretnej apli-kacji.

Może się tak zdarzyć, że odbiornik o dokładności, dla której wartość błędu wyrażona w RMS ma określoną war-tość, jest dokładniejszy niż odbiornik, którego dokładność obarczona jest błędem o wartości mniejszej, ale wyrażonej w CEP.

Sytuacja komplikuje się jeszcze o tyle, że natura sys-temów GNSS powoduje, iż błędy wyznaczenia szerokości i długości geograficznej w układzie globalnym sprowadzone do układu lokalnego mają różne wartości dla komponentu północ-południe niż dla komponentu wschód-zachód (ich rzeczywisty rozkład przypomina elipsę).

Najczęściej spotykaną definicją błędów w kontek-ście GNSS jest błąd CEP (ang. Circular Error Pro-bable), który mówi o długości promienia okręgu o środku w miejscu posadowienia anteny, w którym to znajdzie się 50 % wyznaczonych na płaszczyźnie pozycji.

Wartość tego błędu może w praktyce okazać się bardzo niemiaro-dajna, gdyż co prawda mamy 50 % prawdopodobieństwo wyzna-czenia pozycji wewnątrz określonego okręgu, ale z drugiej strony nic nie wiemy o pozostałych 50 % wyznaczonych pozycji, które mogą znajdować się również wielokrotnie dalej.

Lepszą informację o dokładności układu uzyskamy znając wartości błędu DRMS (ang. Distance Root Mean Square), gdyż definiuje on dokładność średniokwadratową (dla rozkładu błędu zbliżonego do rozkładu normalnego odpowiada to 63–68 % wyznaczonych pozycji), czy też 2DRMS (ang. Twice the Distance Root Mean Square) – dla 95–98 % wyznaczonych pozycji.

Jak już wspomniano, składowa wysokości jest okre-ślana przez systemy GNSS z największym błędem. Dla-tego wszystkie miary błędów uwzględniające trzeci wymiar mają wyraźnie wyższe wartości niż ma to miejsce dla płaszczyzny. Najczęściej spotykane definicje błędów 3D to:− MRSE (ang. Mean Radial Sperical Error), mówiący

o promieniu sfery dla ok. 61 % prawdopodobieństwa

określenia w niej pozycji (w przypadku błędu o rozkła-dzie zbliżonym do rozkładu normalnego),

− SEP (ang. Spherical Error Probable), z 50 % praw-dopodobieństwem określone pozycje znajdują się wewnątrz sfery.

Reasumując, jeżeli noty katalogowe mówią, że trzy odbiorniki mają taką samą wartość błędu na płaszczyźnie wyrażoną w metrach, ale każda z nich wyraża ten błąd odpowiednio dla CEP, DRMS, 2DRMS, to trzeci odbiornik jest z nich najbardziej dokładny.

Należy rozróżnić pojęcie dokładności od pojęcia precyzji. Uży-wane są często zamiennie, ale oznaczają co innego. Bardziej zainteresowanych Czytelników autorzy odsyłają do artykułu „Accuracy versus Precision. A Primer on GPS Truth” zamieszczo-nego w numerze 05/2010 miesięcznika GPS World.

To, co najistotniejsze w kontekście deklarowanych w notach katalogowych dokładności odbiorników, można określić jednym zdaniem: są prawdziwe ale w warunkach idealnych, raczej rzadko spotykanych w rzeczywistości.

Przygotowane staranniej noty mają adnotacje, w któ-rych – przykładowo – producent informuje, że prezento-wane wartości zostały zmierzone przy widoczności nieba pozbawionej przeszkód terenowych, z profesjonalną anteną o charakterystyce redukującej szkodliwe odbicia sygnału, czy też przy wystarczająco silnym sygnale dla każdego z obserwowanych satelitów.

Ich spełnienie wymaga przygotowania specjalnego sta-nowiska testowego, najlepiej na dachu budynku przewyż-szającego wszystkie inne budynki w najbliższym jego oto-czeniu oraz użycia anteny o specjalnej charakterystyce pozwalającej na znaczące tłumienie sygnałów odbitych od pobliskich obiektów (tzw. anten typu „choke-ring”). Anteny takie ważą 5–10 kg, mają średnicę rzędu 40 cm oraz kosztują kilka tysięcy EUR, tak więc należą one do segmentu rynku przeznaczonego dla innych odbiorników GNSS niż prezentowane w tej serii artykułów.

Jak przedstawiono powyżej, bardzo trudno jest znaleźć takie warunki odbioru sygnałów GNSS w typowych aplika-cjach, dlatego też można śmiało wnioskować:− w realnych warunkach należy spodziewać się o wiele

gorszych parametrów niż zadeklarowane przez produ-centa,

− rzeczywiste warunki użytkowania powodują silnie losowe zmiany dokładności określanych pozycji,

− rodzaj użytej anteny ma istotny wpływ na rzeczywiste parametry odbiorników.

4.9. Formaty danych wyjściowychWyróżnić można tutaj dwa rodzaje formatów: zunifiko-wany format danych określony standardem NMEA 0183 oraz formaty natywne, zdefiniowane niezależnie przez danego producenta odbiornika.

4.9.1. Protokół NMEA 0183Standard NMEA 0183 definiuje format wszystkich ramek danych (wiadomości o predefiniowanym formacie i struk-turze), jakie odbiornik GNSS może wysyłać do aplikacji

wyn

iki s

ymul

acji

wyk

onan

ych

prze

z au

toró

w a

rtyk

ułu

w p

rogr

amie

Trim

ble

Pla

nnin

g, v

2.9

0.

alm

anac

h w

ażny

na

dzie

ń 06.1

2.2

012

110

NAukA

użytkownika. Są to ciągi znaków ASCII, o z góry usta-lonej strukturze, pozwalające użytkownikowi bezpo-średnio odczytywać wszystkie niezbędne informacje, jak np. pozycja geograficzna, czas/data, prędkość itp. Na prze-strzeni ostatnich 20 lat format wielokrotnie ewaluował, jednak zostały zachowane w nim w niezmienionej formie wszystkie najbardziej uniwersalne ramki wiadomości.

Pewne problemy mogą pojawiać się w sytuacji użycia odbiorników wielosystemowych, dla których tzw. „NMEA talker”, czyli prefiks każdej wiadomości domyślnie zmienia się w zależności od tego, w jakiej aktualnie konfiguracji odbiornik pracuje. Dla systemu GPS przewidziano prefiks wiadomości $GP, dla GLONASS – $GL, dla GALILEO – $GA czy też finalnie $GN, kiedy to pozycja ustalana jest na podstawie informacji z wielu systemów naraz. Może to powodować problemy z kompatybilnością oprogramowania, szczególnie wśród starszych jego wersji, gdyż ramki danych mogą w tej sytuacji być zupełnie nierozpoznawane.

4.9.2. Protokoły natywneKażdy z producentów opracował swój własny protokół natywny, oferujący rozszerzony zakres transmitowanych informacji. Ponadto, transmisja z wykorzystaniem wła-snego protokołu daje dostęp do wielu dodatkowych para-metrów konfiguracyjnych, jak również umożliwia transfer danych z wielokrotnie większą prędkością w porównaniu do NMEA0183, gdzie domyślne ustawienia to 4800 bps 8-n-1.

4.10. Częstość określania pozycjiWspółczesne odbiorniki oferują tzw. „update rate” co naj-mniej na poziomie jednego zestawu ramek na sekundę. W niektórych sytuacjach, szczególnie w aplikacjach mobil-nych może okazać się to zbyt małą wartością. Z drugiej jednak strony, w aplikacjach zasilanych bateryjnie możli-wość ustawienia rzadszego, cyklicznego raportowania (czy też raportowania „na żądanie”) jest wręcz wymagana.

Warto wiedzieć, że odbiorniki w trakcie procesu akwi-zycji sygnału satelitów (inicjalizowania pomiarów), zuży-wają najwięcej energii, później złożoność obliczeniowa wewnętrznych algorytmów jest mniejsza oraz możliwe jest wyłączenie części wewnętrznych modułów odbiornika. Finalnie spada też pobór energii.

4.11. Parametr TTFF – Time To First FixJest to bardzo istotny parametr dla kryteriów wyboru wła-ściwego dla danej aplikacji układu GNSS, gdyż definiuje on czas potrzebny odbiornikowi do określenia pierwszej pozycji. Można tutaj wskazać trzy scenariusze, dla których wartość TTFF zmienia się radykalnie, zaprezentowane w kolejności od najdłuższego do najkrótszego:− Cold start/Factory start – to najbardziej niekorzystny

scenariusz, w którym zakłada się, że odbiornik jest pozbawiony jakichkolwiek informacji o czasie, pozycji, konstelacji satelitów i dostępnych informacji o ich orbi-tach;

− Warm start/Normal start – odbiornik ma w miarę dokładną informację o bieżącym czasie (maksy-malny błąd rzędu kilkunastu sekund); zakłada też, że jego pozycja nie różni się bardziej niż o 100–200 km od ostatnio zmierzonej, a prędkość jego ruchu nie jest znaczna oraz, że nie upłynęło więcej niż kilka godzin

od ostatniej aktualizacji pozycji, a więc informacje o konstelacji satelitów są w miarę aktualne;

− Hot start – odbiornik ma wszystkie niezbędne infor-macje, jest to w zasadzie czas niezbędny do odświe-żenia informacji o aktualnej pozycji.

Wartość TTFF, szczególnie dla scenariusza Cold Start może zostać znacząco zredukowana z użyciem usługi A-GPS.

4.12. Pozostałe parametryWiększość producentów podaje również cały szereg innych parametrów, jak czułość układu dla różnych scenariuszy, wartości maksymalnych prędkości, wysokości czy przyspie-szenia w jakich odbiornik będzie pracował. Są to jednak wartości albo zbliżone dla wszystkich producentów albo nieistotne z punktu widzenia typowych aplikacji, w któ-rych zastosowania mają tanie odbiorniki przeznaczone dla rynku masowego, co powoduje, że ich analiza nie jest kry-tyczna z punktu widzenia projektanta takich aplikacji.

5. Podsumowanie

W artykule starano się przedstawić najbardziej istotne informacje mogące być wskazówkami dla selekcji naj-lepszego układu dla danej aplikacji. Subiektywny wybór zagadnień oraz autorska ocena istoty przedstawionych parametrów i funkcjonalności jest tylko pewną formą pomocy i nie zwalnia Czytelnika przed pogłębieniem wiedzy w temacie we własnym zakresie.

W następnych artykułach z tej serii ukażą się wyniki badań stacjonarnych i mobilnych dla kilku konfiguracji odbiorników GNSS przeprowadzone dla różnych scena-riuszy zbliżonych do rzeczywistości spotykanej w prak-tyce inżynierskiej.

Na koniec niniejszej serii zostaną również omówione metody poprawy dokładności odbiorników z wykorzysta-niem darmowych jak i płatnych narzędzi oraz usług.

Bibliografia

1. Kupper A., Location-based services. Fundamental and operation, John Willey & Sons, Ltd, 2005, West Susex 2005.

2. El-Rabbany A., Introduction to GPS, The Global Positionis System, Aretch House Mobile Communica-tion Series, Norwood, 2002.

3. User Guide for EGNOS application developers, ESA, ED. 1.1, 07/30/2009

4. Inside GNSS, January/February 20125. GPS World, May 20126. www.wikipedia.org.

GNSS receivers in engineering practice Introduction to Global Navigation Satellite Systems

Abstract: In this article, the first of a series, we have outlined the principles of operation and selected concepts related to the theme of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and a brief com-pendium of the basic parameters of low-cost GNSS receivers ava-ilable for integration into typical applications. The article begins


mgr inż. Arkadiusz Perski

W PIAP od 2001 roku. Zajmuje się reali-zacją międzynarodowych projektów badawczych w obszarach nawigacji oraz komunikacji satelitarnej. Swoje zainte-resowania naukowe koncentruje wokół tematyki Globalnych Systemów Nawi-gacji Satelitarnej oraz ich zastosowań w wybranych obszarach techniki. e-mail: [email protected]

dr inż. Artur Wieczyński

Kierownik Laboratorium Technik Satelitar-nych PIAP, koordynator i uczestnik wielu międzynarodowych projektów badaw-czych w dziedzinie komunikacji sateli-tarnej, sterowania, monitorowania i nawi-gacji. e-mail: [email protected]

with an easy-to-read and non-technical description of the most basic principles of operation and limitations of GNSS systems so that the reader can familiarise themselves with these con-cepts. This is followed by a brief overview of the relevant para-meters and functionality of GNSS receivers currently available on the market along with some of the potential ‘pitfalls’ which might be waiting for application designers. The authors in subsequent articles in this series will review ‘low-cost OEM’ receivers currently available on the market and will present the results of both statio-nary and mobile testing for different applications.

Keywords: GPS, GLONASS, GALILEO, EGNOS, measuring errors, low-cost GNSS receivers

mgr inż. Konrad Bożek

Absolwent Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej w specjalności Radiokomunikacja i Radio-lokacja. Od 2003 r. pracownik PIAP, twórca wielu rozwiązań z obszaru radio-komunikacji i techniki antenowej imple-mentowanych w systemach mobilnych.. e-mail: [email protected]

mgr inż. Sławomir Kapelko

Ukończył Wydział Elektroniki Politech-niki Warszawskiej, w PIAP zatrudniony od 2003 roku. Elektronik, programista, projektant systemów wbudowanych. Jego zainteresowania to szeroko pojęta robotyka. Autor wielu opracowań plat-form mobilnych do zastosowań cywil-nych i specjalnych, wykorzystywanych m.in. w badaniach GNSS. e-mail: [email protected]

mgr inż. Sebastian Pawłowski

Pracownik PIAP od 2001 roku. Od wielu lat prowadzi i uczestniczy w projektach związanych z robotyką mobilną do zasto-sowań antyterrorystycznych i militarnych. Swoje zainteresowania skupia między innymi wokół budowy platform badaw-czych dla systemów GNSS. e-mail: [email protected]

112

Nauka

Streszczenie: W artykule przedstawiono budowę opracowa-nego tomografu wiroprądowego wysokiej rozdzielczości do badania obiektów o kształcie zbliżonym do cylindrycznego. W tomografie zastosowano specjalizowany miernik przesu-nięcia fazowego oraz nowoczesny mikrokontroler o architek-turze ARM. Wyniki zrealizowanych badań wykazały, że filtry liniowe (np. filtr Butterwortha) nie umożliwiają poprawy jakości sygnału pomiarowego w tomografie wiroprądowym. W artykule przytoczono wytyczne do opracowania filtracji nieliniowej mini-malizującej wpływ zakłóceń impulsowych na wyniki pomiaru.

Słowa kluczowe: badania nieniszczące, tomografia wiroprą-dowa

adania tomograficzne elementów konstrukcyjnych są intensywnie rozwijanym obszarem badań nieniszczą-

cych. Główną zaletą tego typu badań jest możliwość uzy-skania szczegółowej informacji o charakterze i kształcie nie-ciągłości w badanym elemencie. Jednak stosowana powszechnie tomografia z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego niesie ze sobą wiele zagrożeń typowych dla techniki rentgenowskiej. W rezultacie technika ta jest kosztowna i trudna do stosowania w warunkach przemy-słowych.

1. Wprowadzenie

Niedogodności związane z tomografią rentgenowską powodują konieczność poszukiwania innych rozwiązań umożliwiających badania tomograficzne. Jedną z takich metod jest tomografia wiroprądowa.

Główną zaletą tomografii wiroprądowej jest jej cał-kowite bezpieczeństwo. W tomografii wiroprądowej pro-mieniowanie rentgenowskie zastąpione jest polem magne-tycznym o częstotliwości akustycznej. Z tego względu metodami tomografii wiroprądowej można badać ele-menty metalowe wykonane zarówno z materiałów fer-romagnetycznych, jak i niemagnetycznych [1]. W rezul-tacie metoda ta może znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle. Główną barierą upowszechnienia się tomo-grafii wiroprądowej jest brak wiedzy, zarówno w zakresie metod przetwarzania sygnału pomiarowego, jak i algo-rytmów analizy tego sygnału z wykorzystaniem prze-kształcenia tomograficznego odwrotnego [2].

2. Konstrukcja tomografu wiroprądowego

Zasadę działania tomografu wiroprądowego do badania obiektów cylindrycznych przedstawiono na rys. 1. Cylin-dryczny obiekt badany (1) umieszczony jest między dwoma cylindrycznymi cewkami (2): sterującą i pomia-rową. W trakcie pomiaru obiekt badany (1) jest obra-cany wokół własnej osi za pomocą mechanizmu obro-towego (3) oraz przemieszczany wraz ze stolikiem liniowym (4).

W rezultacie, w realizowanym automatycznie cyklu pomiarowym, uzyskiwana jest informacja zarówno o amplitudzie sygnału mierzonego na cewce pomia-rowej, jak i o przesunięciu fazowym tego sygnału względem sygnału sterującego. Zarówno zmiany prze-sunięcia fazowego, jak i zmiany wartości amplitudy są konsekwencją przejścia strumienia magnetycznego przez badany element i wpływu na ten strumień prądów wiro-wych indukowanych w elemencie. Ze względu na prze-mieszczanie się obiektu i jego obrót wokół własnej osi, zestaw wyników pomiarów parametrów sygnału w cewce pomiarowej umożliwia odtworzenie informacji o kształcie

Układ tomografu wiroprądowego wysokiej rozdzielczości oraz możliwości filtracji

sygnału pomiarowegoJacek Salach, Roman Szewczyk

Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska

Rys. 1. Idea zasady działania tomografu wiroprądowego do ba-dania obiektów cylindrycznych: 1 – cylindryczny obiekt badany, 2 – cewki cylindryczne: sterująca i pomiarowa, 3 – mechanizm obrotowy, 4 – stolik liniowy

Fig. 1. Idea of operation of eddy current tomography: 1 – cylin-drical tested element, 2 – cylindrical coils: driving and me-asuring, 3 – rotation move mechanism, 4 – linear move mechanism


i budowie wewnętrznej badanego elementu. Należy pod-kreślić, że opracowany tomograf umożliwia pomiary z rozdzielczością przestrzenną znacznie wyższą niż w roz-wiązaniach prezentowanych do tej pory [3].

Na rys. 2 zaprezentowano schemat blokowy opraco-wanego stanowiska tomografu wiroprądowego. Napię-ciowy generator sinusoidalny o stabilnej częstotliwości f = 1 kHz i stabilnej wartości amplitudy, steruje prze-twornikiem napięcie-prąd, połączonym z cewką steru-jąca. W rezultacie cewka sterująca wytwarza sinuso-idalnie zmienne pole magnetyczne o natężeniu propor-cjonalnym do wartości prądu w tej cewce. W tym polu umieszczony jest badany obiekt. Po przeciwnej stronie obiektu badanego (co jest widoczne także na rys. 1) umieszczona jest cewka pomiarowa, która jest podłą-czona do wejścia wzmacniacza o dużej stabilności i linio-wości wzmocnienia. Następnie sygnał pomiarowy jest fil-trowany, co znacznie zmniejsza poziom zakłóceń. Po fil-tracji pasmowo-przepustowej, mierzona jest amplituda sygnału pomiarowego oraz jego przesunięcie fazowe względem sygnału sterującego przetwornik napięcie-prąd. Procesem pomiaru steruje mikrokontroler ARM 1114 z rodziny Cortex [4]. Mikrokontroler ten steruje także modułami sterującymi silnikami krokowymi odpowie-dzialnymi za ruch obrotowy i przesuniecie liniowe. Uzy-skane dane pomiarowe przesyłane są do komputera PC z wykorzystaniem portu szeregowego RS-232. W kompu-terze PC dane są gromadzone, przetwarzane i archiwizo-wane z wykorzystaniem oprogramowania LabVIEW.

Z aparaturowego punktu widzenia najtrudniejszy do zrealizowania jest pomiar przesunięcia fazowego sygnału z cewki pomiarowej względem sygnału z generatora sinu-soidalnego. Na rys. 3 przedstawiono schemat blokowy opracowanego miernika przesunięcia fazowego z wykorzy-staniem generatora o częstotliwości 100 MHz, współpra-cującego z mikrokontrolerem ARM1114.

W zastosowanym rozwiązaniu, na początku toru pomiarowego, sygnały mierzone są podawane na wej-ście komparatorów, co umożliwia ich przetworzenie na sygnały prostokątne. Następnie wyznaczane jest przesu-nięcie fazowe jako opóźnienie czasowe w przypadku, gdy sygnały z komparatorów są zgodne oraz gdy są różne. Zgodność wartości sygnałów określana jest za pomocą bramki XOR. W opracowanym mierniku przesunięcia fazowego wykorzystano licznik ośmiobitowy. Kolejne bity licznika realizowane są za pomocą szesnastobito-wego licznika wbudowanego w strukturę mikrokontro-lera ARM1114. Jednak należy podkreślić, że częstotli-wość zliczania tym licznikiem ograniczona jest do 5 MHz, co spowodowało konieczność zastosowania rozwiązania przedstawionego na rys. 3.

3. Wyniki badań obiektu modelowego

W ramach pracy zrealizowano pomiar charakterystyk tomograficznych wałka z podcięciem o długości 250 mm (rys. 4). Podcięcie o szerokości 8 mm symuluje niecią-głość obiektu. Wałek został wykonany z ferromagne-

tycznej stali konstrukcyjnej typu 45.

Na rys. 5 przedstawiono wyniki pomiaru amplitudy na uzwojeniu pomiarowym. Natomiast wyniki pomiarów tangensa kąta przesu-nięcia fazowego f sygnału uzyska-nego na wyjściu cewki pomiarowej względem sygnału podawanego na cewkę sterującą podano na rys. 6.

W trakcie realizowanych pomiarów tomograficznych, pełny obrót obiektu zamykał się w 100 krokach, czyli każdy krok odpo-wiadał obrotowi mierzonego wałka

Badany element

Moduł ruchu obrotowego

Moduł ruchu liniowego

Cewka sterująca

Generator sinusoidalny

Przetwornik napięcie - prąd

Cewkapomiarowa

Wzmacniaczprecyzyjny

Filtr pasmowo-przepustowy

Miernikprzesunięciafazowego

Woltomierzprecyzyjny

Komputer PCMikrokontrolerARM 1114

Rys. 2. Schemat blokowy opracowanego stanowiska tomografu wiroprądowego

Fig. 2. Schematic block diagram of eddy-current tomograph

XOR

Komparator

Mikrokontroler ARM 1114

Komparator

AND

Generator 100 MHz

XOR Licznik 8 bitowy

CTR tH/ tL RESET DATA0..6 DATA7

Sygnał wzorcowyz generatora

Sygnał z filtra(pomiarowy)

Wyjścielicznika8 bitów

Rys. 3. Schemat blokowy opracowanego miernika przesunięcia fazowego

Fig. 3. Schematic block diagram of developed phase shift meter

Rys. 4. Wałek z podcięciem wykorzy-stywany jako obiekt testowy

Fig. 4. Cylinder with the grove used as testing element

114

Nauka

o 3,6o. Natomiast krok przesunięcia liniowego wynosił 1 mm.

Na podstawie uzyskanych wyników pomiarowych moż-liwe jest odtworzenie kształtu obiektu mierzonego z wy-korzystaniem tomograficznego przekształcenia odwrotne-go. Przekształcenie to, bazując na elektromagnetycznych równaniach Maxwella, umożliwia odtworzenie rozkładu zarówno przenikalności magnetycznej m, jak i rezystywno-ści materiału r [5]. W prosty sposób umożliwia to detek-cję nieciągłości [6].

Jednak równania Maxwella, konieczne do wyznaczenia tomograficznego przekształcenia odwrotnego, nie mają po-staci jawnej. Z tego względu rozkład przenikalności ma-gnetycznej m i rezystywności materiału r wyznaczany jest w trakcie procesu optymalizacji gradientowej, wykorzystu-jąc najczęściej metody bazujące na algorytmie Newtona.

4. Filtracja sygnału pomiarowego

Z metrologicznego punktu widzenia na dokładność wyników przekształcenia tomograficznego wpływają zarówno niepewność pomiaru sygnału na cewce detek-cyjnej, jak również dokładność optymalizacyjnych obli-czeń numerycznych. Głównym źródłem poprawy jakości obliczeń numerycznych jest wzrost szybkości nowo opra-cowywanych komputerów. Natomiast minimalizacja zakłóceń sygnału pomiarowego odbywa się poprzez fil-tracje sygnału, zarówno analogową jak i cyfrową.

Do analizy zakłóceń sygnału pomiarowego wykorzy-stano 30 pomiarów zrealizowanych w trakcie pełnego

obrotu mierzonego obiektu w ustalonej pozycji na osi przesunięcia liniowego w opracowanym układzie tomo-graficznym. Następnie, traktując średnią z 30 pomiarów jako charakterystykę wzorcową, podjęto próbę zastoso-wania dolnoprzepustowego filtru liniowego Butterwortha i-tego rzędu, w którym częstotliwość graniczną fg zmie-niano proporcjonalnie do częstotliwości f0 próbkowania sygnału pomiarowego. Do oceny jakości filtru wyko-rzystano parametr k, będący sumą kwadratów różnic między sygnałem wzorcowym (średnią) a filtrowanymi sygnałami pomiarowymi. Wyniki tych badań podano na rys. 7.

Jak wynika z rys. 7 zastosowanie liniowego, dolno-

Rys. 6. Wyniki pomiarów tangensa kąta przesunięcia fazowego f sygnału uzyskanego na uzwojeniu cewki pomiarowej względem sygnału podawa-nego na cewkę sterująca w funkcji obrotu (oś x) i przesunięcia liniowego (oś y)

Fig. 6. Results of measurements of tangent of angle be-tween signal on measuring coil and signal given on driving coil as a function of rotation (x axis) and linear movement (y axis)

Rys. 7. Zmiany parametru k w wyniku filtracji z zastosowaniem dolnoprzepustowego filtru Butterwortha i-tego rzędu o częstotliwości granicznej fg

Fig. 7. Changes of parameter k due to filtration with low pass Butterworth filter (i – order of filter, fg – cut off frequency)

Rys. 5. Wyniki pomiarów amplitudy napięcia na uzwo-jeniu pomiarowym w funkcji obrotu (oś x) i prze-sunięcia liniowego (oś y)

Fig. 5. Results of measurements of amplitude o volt-age on measuring coil as a function of rotation (x axis) and linear movement (y axis)

1,85E-04

1,95E-04

2,05E-04

2,15E-04

2,25E-04

0,50,60,70,80,91

i=1

23

fg/(2·f0)

k


przepustowego filtru Butterwortha, niezależnie od i-tego rzędu filtru i od jego częstotliwości granicznej, nie pro-wadzi do poprawy jakości sygnału pomiarowego. Wynika to z ograniczeń rozdzielczości przestrzennej sygnału pomiarowego w tomografie wiroprądowym.

Pomimo braku możliwości zastosowania filtrów linio-wych do filtracji sygnału w tomografie wiroprądowym stwierdzono, że niektóre punkty pomiarowe są obar-czone błędami grubymi, wynikającymi z impulsowych zakłóceń pojawiających się w otoczeniu układu pomia-rowego. Punty te identyfikowano i korygowano wykorzy-stując jako kryterium różnicę między wartością uzyskaną w danym punkcie, a interpolacją (wielomianami trzeciego stopnia) oczekiwanej wartości tego pomiaru z wykorzy-staniem otaczających go punktów.

5. Podsumowanie

Przedstawiona konstrukcja tomografu wiroprądowego do pomiaru elementów walcowych umożliwia realizację pomiarów z rozdzielczością przestrzenną znacznie wyższą niż w dotychczas prezentowanych rozwiązaniach [1]. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów zrealizowa-nych dla ferromagnetycznego wałka z podcięciem, wyko-nanego ze stali konstrukcyjnej, które potwierdziły prawi-dłowość konstrukcji.

Przedstawione wyniki badań wykazały, że filtry liniowe, jak filtr Butterwortha, nie umożliwiają poprawy jakości sygnału pomiarowego w tomografie wiroprą-dowym. Natomiast zastosowanie filtracji nieliniowej, wykorzystującej interpolację wielomianami trzeciego stopnia, umożliwia minimalizację wpływu zakłóceń impulsowych na wyniki pomiaru.

Bibliografia

1. Soleimani M., Tamburrino A., Shape reconstruction in magnetic induction tomography using multifre-quency data, “International Journal of Informaton and Systems Sciences”, Vol. 2, No. 3, 2006, 343–353.

2. Premel D., Mohammad-Djafari A., Eddy current tomography in cylindrical geometry, “IEEE Transac-tions on Magnetics”, Vol. 31, No. 3, 1995, 2000–2003.

3. Soleimani M., Simultaneous reconstruction of perme-ability and conductivity in magnetic induction tom-ography, “Journal of Electromagnetic Waves and Applications”, Vol. 23, No. 5–6. 2009, 785–798.

4. Sawicki M., Wujek P., Mikrokontrolery LPC1100, BTC 2011.

5. Tamburrino A., Rubinacci G., Fast methods for quantitative eddy-current tomography of conduc-tive materials, “IEEE Transactions on Magnetics”, Vol. 42, No. 8, 2006, 2017–2028.

6. Ioan D., Rebican M., Numerical model for eddy-current testing of ferromagnetic steel parts, “IEEE Transactions on Magnetics”, Vol. 38, No. 2, 2002, 629–632.

High resolution eddy current tomography setup and possibilities of its signal filtering

Abstract: Paper presents developed, high resolution eddy cur-rent tomography setup for testing of cylindrical objects. In devel-oped tomograph, specialized phase shift measuring system was applied together with ARM microcontroller. Experimental results indicated, that linear filters (such as Butterworth filter) don’t enable increasing of signal quality. Paper presents guidelines for development of non-linear filter for removing pulse disrup-tions in measuring signal.

Keywords: non-destructive testing, eddy current tomography

dr inż. Jacek Salach

Od 2005 r. pracownik Instytu-tu Metrologii i Inżynierii Biomedy-cznej Politechniki Warszawskiej. Zaangażowany w prace związane z badaniem wpływu momentu skręcającego na właściwości magnet-yczne materiałów, opracowaniem sen-sorów mechatronicznych, miernict-wem elektrycznym oraz metodami badań nieniszczących. e-mail: [email protected]

prof. nzw. dr hab. inż. Roman Szewczyk

Od 2000 r. pracownik Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów oraz Instytutu Metrologii i Inżynierii Biome-dycznej Politechniki Warszawskiej. Zaangażowany w prace związane z modelowaniem zjawisk magnetome-chanicznych, opracowaniem sensorów mechatronicznych, miernictwem elek-trycznym oraz prognozowaniem rozwoju technologii (technological foresight).e-mail: [email protected]

116

Nauka

Streszczenie: W pracy zaprezentowano metodę umożliwiającą automatyczny transfer ekranów synoptycznych systemu SCADA do urządzeń pracujących pod kontrolą systemu operacyjnego Android. Omówiono metody transferu danych czasu rzeczywi-stego z oprogramowania SCADA do docelowej platformy pro-gramowej oraz metodę transferu danych z serwerów OPC DA. Opisano zasadę przenoszenia informacji o obiektach i ich wła-ściwościach, a w szczególności parametrach dotyczących ani-macji, z pakietu Proficy iFIX do oprogramowania w systemie Android realizowanego w języku Java. Przedstawiono przykład ekranu synoptycznego przeniesionego ze środowiska kompu-tera PC do telefonu komórkowego.

Słowa kluczowe: SCADA, ekran synoptyczny, Android, urzą-dzenia mobilne

1. Wprowadzenie

System operacyjny Android, dedykowany urządzeniom przenośnym, notuje ponad 250 % rocznego przyrostu aktywnych urządzeń. Szacuje się, iż pracuje już 300 milio-nów urządzeń, dziennie aktywowanych jest 850 000 nowych, a liczba dostępnych, w znacznym stopniu bez-płatnie, aplikacji wynosi około 450 000 [1]. Wśród takie-go bogactwa sprzętu oraz oprogramowania w stosunko-wo niewielkim stopniu poruszana jest tematyka możliwo-ści zastosowania urządzeń z systemem Android w syste-mach sterowania. Istniejących rozwiązaniach w zakresie monitorowania procesów urządzenia mobilne są stosowane w roli prze-glądarki internetowej lub wymagają określonego typu urządzenia docelowego. Pierwsze rozwiązanie jest wyko-rzystywane w pakiecie iFIX WebSpace. Przykładem dru-giego podejścia jest aplikacja ProficySCADA dla tabletu iPAD [2]. Warto również wspomnieć o próbach zastosowania urządzeń z systemem Android do bezpośredniego ste-rowania. W pracy [3] przedstawiono aplikację, w której telefon komórkowy steruje w czasie rzeczywistym labo-ratoryjnym modelem testującym algorytmy hamowania w trybie zapobiegającym zakleszczeniu (ABS Antilock Breaking System). Interesującym może okazać się opraco-wanie metody zapewniającej automatyczny transfer ekra-nów synoptycznych pakietu SCADA na dowolne urządze-

nie pracujące pod kontrolą systemu operacyjnego Android, w sposób umożliwiający ich lokalne przetwarzanie. Automatyczny transfer ekranów synoptycznych wyma-ga rozwiązania następujących zagadnień:– opracowania metody transferu danych czasu rzeczy-

wistego z pakietu SCADA do urządzenia z systemem Android,

– automatycznego transferu obiektów graficznych wraz z ich właściwościami z ekranów synoptycznych SCADA do urządzenia mobilnego.Jako pakiet SCADA wybrano Proficy HMI/SCADA

iFIX. W środowisku tym tworzono wyjściowe ekrany syn-optyczne. Również pakiet iFIX był źródłem danych czasu rzeczywistego dla animowanych, na docelowym urządzeniu mobilnym ekranów synoptycznych.

2. Transfer danych czasu rzeczywistego

Jako przykładowe rozwiązania, ilustrujące zagadnienie transferu danych czasu rzeczywistego, zaimplementowa-no dwa scenariusze. Pierwszy opiera się na wykorzysta-niu połączenia z zastosowaniem komunikacji z protoko-łem TCP/IP. Rozwiązanie drugie zostało przystosowane do pracy zgodnej ze standardem OPC. Protokół TCP/IP w opisywanym rozwiązaniu realizu-je wymianę danych w architekturze klient-serwer. Zgod-nie z tym podziałem można klarownie wyróżnić dwie od-rębne i niezależne od siebie części projektu. Rolę serwera TCP/IP pełnić może pakiet SCADA, zaś klienta – urzą-dzenie z systemem Android (rys. 1).

Transfer ekranów synoptycznych pakietu SCADA na urządzenia przenośne

Dorian Chrzanowski*, Krzysztof Kołek**, Jakub Sotwin***

*Nokia Siemens Networks **AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział EAIiIB, Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej

***Motorola Solutions Systems Polska

Rys. 1. Konfiguracja z dedykowanym protokołemFig. 1. Dedicated protocol configuration


W celu wymiany informacji opracowano dedykowane skrypty komunikacyjne. Po stronie serwera są realizowane skrypty typu „picture script”, przygotowane w języku Visu-al Basic for Application. Zastosowano tu kontrolkę ActiveX realizującą funkcje silnika TCP/IP, pracującą w roli serwe-ra. Realizacja klienta TCP/IP działającego pod Androidem możliwa jest przez wykorzystanie wbudowanych klas języ-ka Java [4]. Drugi prezentowany sposób komunikacji bazuje na stan-dardzie OPC DA. W kontekście urządzeń automatyki jest to rozwiązanie zdecydowanie najbardziej uniwersalne. Jego zastosowanie umożliwia komunikację nie tylko z pakieta-mi SCADA, ale również z większością obecnie dostępnych urządzeń automatyki, typowo oferujących funkcjonalność serwera OPC DA. Niestety, system Android nie ma opro-gramowania wspierającego standard OPC. Niedogodność ta została rozwiązana dzięki opracowaniu programowego mo-stu między serwerem OPC i komunikacją realizowaną za pomocą protokołu TCP/IP (rys. 2).

Z racji braku możliwości uruchomienia bezpośrednio na telefonie z systemem Android natywnego klienta OPC DA (tj. klienta dedykowanego dla tego systemu), umożliwiające-go programowy dostęp do danych czasu rzeczywistego, ko-munikacja między urządzeniem mobilnym a komputerem osobistym odbywa się za pomocą protokołu TCP/IP. Ponie-waż zarówno klient, jak i serwer napisane są w języku Java i całość procesu komunikacji odbywa się z wykorzystaniem wbudowanych klas, do obsługi protokołu TCP/IP nie są po-trzebne zewnętrzne biblioteki. Rolą mostu OPC«TCP/IP jest tłumaczenie zapytań otrzymywanych w postaci ramek TCP/IP na inne zapytania, które tym razem przekazywane są do serwera OPC. Most pracuje jednocześnie w roli serwe-ra TCP/IP oraz klienta OPC, tunelując ruch między urzą-dzeniem mobilnym i serwerem OPC.

Warto wspomnieć o kolejnej możliwości transferu danych między pakietami SCADA i programami systemu Andro-id. Podejście wykorzystuje specyfikację OPC Unified Archi-tecture (OPC UA), w której binarny format komunikatów specyfikacji OPC DA został zastąpiony tekstowym transfe-rem realizowanym za pomocą protokołu SOAP. Specyfikacja OPC UA jest stosunkowo nowa i większość pakietów SCADA nie realizuje funkcji serwerów OPC UA. W tym przypadku transfer danych wymaga opracowania programowego mostu SCADA«OPC UA. Most może pracować analogicznie do konfiguracji przedstawionej na rys. 2, gdy zamiast serwera TCP/IP zastosowany zostanie serwer OPC UA, a po stronie

systemu Android uruchomione zostanie odpowiednie opro-gramowanie klienta. Zaletą tego podejścia jest wykorzystywa-nie wyłącznie standaryzowanych elementów. Istotnymi wada-mi, które przesądziły o zaniechaniu tej ścieżki, są: trudności implementacyjne serwera oraz klienta OPC UA oraz zwięk-szenie transferowanych danych, związane z przesyłaniem tek-stowych komunikatów XML za pomocą protokołu SOAP. Zwiększenie transferu danych może okazać się czynnikiem szczególnie istotnym w przypadku urządzeń mobilnych zasi-lanych bateryjnie, ponieważ znacząco rzutuje na czas pracy.

3. Transfer obiektów graficznych

Metoda przenoszenia ekranów synoptycznych z syste-mu SCADA do urządzeń mobilnych jest przedstawiona na rys. 3. Proces składa się z dwóch etapów:– pobranie danych dotyczących ekranu synoptycznego, za-

pisanie ich do pliku konfiguracyjnego i odtworzeniu ekra-nu na urządzeniu z systemem operacyjnym Android,

– animowanie obiektów odtworzonego ekranu zgodnie z da-nymi czasu rzeczywistego pobieranymi na bieżącą z sys-temu SCADA.

Po pierwsze, niezbędne jest pobranie danych dotyczą-cych wszystkich wyświetlanych obiektów ekranu synoptycz-nego (właściwości obiektów). Obiekty ekranów synoptycz-nych niektórych pakietów SCADA, w tym wykorzystywa-nego pakietu iFIX, tworzą hierarchię drzewa – korzeniem ekranu synoptycznego jest obiekt o nazwie „Picture”, który zawiera właściwości ogólne ekranu synoptycznego (np. kolor tła, wymiary ekranu). Gałęziami dla tego obiektu są wszyst-kie inne wyświetlane elementy ekranu synoptycznego (np. teksty, figury geometryczne, przyciski, kontrolki, wykresy). Każdy z elementów zawiera pewien zbiór parametrów, które definiują sposób wyświetlania obiektów (rozmiar, kolor, spo-

Rys. 2. Przepływ danych w konfiguracji z mostem OPC / TCP/IPFig. 2. OPC / TCP/IP bridge data flow

Rys. 3. Metoda transferu ekranów synoptycznychFig. 3. SCADA screen transfer method

118

Nauka

sób wypełnienia). Dodatkowo, jeśli obiekt jest animowany, w hierarchii drzewiastej obiekt ma także „dzieci”. Obiekty te, nazywane dalej animacjami, zawierają strukturę danych opi-sującą zachowanie się animowanych obiektów w zależności od wartości zmiennej animującej obiekt. Przykładowe animacje to: zmiana koloru obiektu, przemieszczanie się poziome/pio-nowe, skalowanie obiektu wzdłuż/wszerz, wypełnianie obiek-tu kolorem oraz tekst reprezentujący wartość zmiennej. Aby możliwe było odtworzenie ekranu synoptycznego na urządze-niu z systemem operacyjnym Android, niezbędne jest zebra-nie pewnego podzbioru właściwości wszystkich wymienio-nych obiektów. W tym celu napisano skrypt w języku Visual Basic for Applications, wykorzystując fakt, że obiekty ekra-ny synoptycznego tworzą strukturę drzewa. Począwszy od „korzenia”, skrypt przegląda właściwości obiektu i zapisuje je do pliku. Następnie sprawdzane jest, czy dany obiekt ma „dzieci”. Jeśli tak, procedura pobierania niezbędnych właści-wości jest w sposób rekurencyjny powtarzana dla każdego z „dzieci”. Wszystkie pobrane dane zapisywane są do pliku ze znacznikami XML. Wybór takiego formatu pliku podykto-wany był dwoma powodami [5]: – Hierarchię drzewa można opisać w pliku XML (format

XML sam zachowuje hierarchię drzewa).– Istnieje wiele parserów plików XML dla języka Java,

co znacznie ułatwia czytanie ich na urządzeniu z syste-mem Android. Parsery realizują analizę znakowych pli-ków XML skutkującą uzyskaniem struktur z danymi opi-sanymi w tych plikach. Zagadnienie to jest istotne, gdyż ekrany synoptyczne mogą zawierać wiele elementów na jednym ekranie synoptycznym, każde opisane przez kilka-dziesiąt właściwości.Plik XML, ze wszystkimi obiektami ekranu synoptycz-

nego oraz ich właściwościami, zostaje przesłany do urzą-dzenia z systemem operacyjnym Android. Warto podkre-ślić, iż transfer ten wykonywany jest jednorazowo. Przy po-mocy aplikacji napisanej w języku Java odtwarzamy ekran synoptyczny na ekranie urządzenia mobilnego. Aby było to możliwe, niezbędne jest odczytanie wszystkich danych za-pisanych w pliku konfiguracyjnym ze znacznikami XML. W tym celu użyto parsera „DOM Parser” [6]. Nazwę pli-ku konfiguracyjnego oraz inne ustawienia (częstotliwość odświeżania danych, rodzaj komunikacji między pakietem SCADA a urządzeniem mobilnym) definiuje użytkownik z poziomu aplikacji. Na podstawie właściwości obiektów zapisanych w pliku konfiguracyjnym, na urządzeniu mobil-nym odtwarzany jest graficzny odpowiednik ekranu synop-tycznego pakietu SCADA.

Proces tworzenia pliku konfiguracyjnego oraz jego par-sowanie następuje jednokrotnie i deklaruje wszystkie obiek-ty ekranu synoptycznego. Jednakże, w celu przedstawienia zmian stanu obiektów w pakiecie SCADA, w aplikacji uru-chamiany jest wątek odpowiedzialny za odświeżanie danych animujących wybrane obiekty. W wątku tym, z zadaną przez użytkownika częstotliwością, uruchamiana jest procedura pobrania z pakietu SCADA aktualnych wartości zmiennych niezbędnych do animowania obiektów. Dostęp do danych pa-kietu SCADA realizowany jest za pomocą metod opisanych w punkcie 3. Nazwy zmiennych potrzebnych do animowania obiektów są zapisane w pliku konfiguracyjnym. Po odświe-żeniu wartości animujących, aplikacja generuje odpowied-nik ekranu synoptycznego na ekranie urządzenia mobilnego.

4. Przykład

Na rys. 4 przedstawiono ekran utworzony w środowisku Proficy iFIX (rys. 4 a) oraz odpowiadający mu ekran utwo-rzony na telefonie komórkowym (rys. 4 b).

Na podstawie zawartości ekranu synoptycznego SCADA, za pomocą skryptów VBA, utworzono plik XML. Plik ten jest podstawą pracy aplikacji Java tworzącej graficzny ekran w telefonie komórkowym. Do transferu danych wykorzysta-no opisany most OPC«TCP/IP.

Na obu ekranach widoczne jest dobre, choć nie identycz-ne, odwzorowanie szczegółów. Mogą być dwa źródła takiej niejednoznaczności. Pierwszym jest przeskalowanie ekranu związane ze zmianą rozdzielczości. Drugą może być brak do-stępu (producent nie udostępnia tych danych) do algoryt-mów rysowania poszczególnych obiektów graficznych pakietu SCADA. Dostępne są informacje o wartościach właściwości, ale ich interpretacji trzeba się wielokrotnie domyślać.

Warto w tym kontekście również wspomnieć o niekom-pletności opracowanych algorytmów przenoszenia i odtwa-rzania ekranów. W wyjściowym środowisku deweloperskim występują dziesiątki typów obiektów, każdy z dziesiątkami parametrów. Wierne odtworzenie każdej kombinacji byłoby pracą iście syzyfową. W opisywanym oprogramowaniu sku-piono się na modułowości – zaimplementowano stosowane obiekty oraz ich właściwości, pozostawiając miejsce na im-plementację pozostałych.

a)

b)

Rys. 4. Przykładowy ekran synoptyczny: a) na komputerze PC b) na telefonie komórkowym

Fig. 4. Example SCADA screen a) at PC screen b) at mobile phone display


5. Wnioski

Przedstawione podejście wykorzystuje środowisko deweloper-skie pakietu SCADA do tworzenia ekranów synoptycznych, dla których docelową platformą nie jest komputer PC, lecz mobilne urządzenie pracujące pod kontrolą systemu Andro-id. Utworzony ekran może pracować również w środowisku PC, a ekran na urządzeniu mobilnym będzie jego graficz-ną kopią. Jedynymi operacjami wymaganymi do przeniesie-nia ekranu system SCADA do środowiska Android są: uru-chomienie skryptu VBA generującego plik XML opisujący obiekty ekranu oraz przeniesienie tego pliku na urządzenie docelowe. Opisane oprogramowanie dla urządzenia docelowe-go wygeneruje ekwiwalenty do systemu SCADA ekran oraz przeprowadzi animację bazującą na odczytywanych z serwe-ra OPC DA danych.

Przedstawione rozwiązanie ma dodatkowo dwie zalety wynikające z otwartego formatu opisu danych w postaci pli-ków XML.

Ponieważ struktura graficznego ekranu na urządzeniu mobilnym jest całkowicie określona w pliku XML, użyt-kownik urządzenia może samodzielnie modyfikować wygląd graficzny edytując plik XML. W szczególności możliwe jest zaprojektowania własnych ekranów synoptycznych nieposia-dających swojego rodowodu w środowisku deweloperskim SCADA. Metoda taka nie jest obca programistom pracują-cym w środowisku Android – podobną strukturę ma jeden ze sposobów tworzenia interfejsu GUI aplikacji.

Również źródło danych dla animowanych ekranów może zostać zmienione. Zmieniając wpisy pliku XML oraz wyko-rzystując przedstawiony most OPC«TCP/IP można uzy-skać dane czasu rzeczywistego z dowolnego serwera OPC.

Wydaje się, iż zaprezentowane podejście, przynajmniej w kontekście automatyki, może z urządzeń z systemem Android uczynić urządzenia prawdziwie przenośne i uży-teczne.

Bibliografia

1. http://thenextweb.com/mwc/2012/02/27/android-growing-250-year-on-year-with-over-300-million-total-devices-worldwide/.

2. https://itunes.apple.com/app/proficyscada/id525792142?mt=8&ls=1.

3. Kołek K., Zastosowanie systemu Android jako plat-formy czasu rzeczywistego, materiały konferencyjne, Systemy Czasu Rzeczywistego, 10–12 września 2012, Kraków.

4. Ableson W.F., Sn R., King C., Android w akcji, Helion, Gliwice, 2011.

5. W3school. XML Tutorial. [Online] http://www.w3schools.com/xml/

6. How to read XML file in Java – (DOM Parser). [Online] http://www.mkyong.com/java/how-to-read-xml-file-in-java-dom-parser/.

Transfer of SCADA screens to mobile devices

Abstract: The paper presents the method that can be applied to automatic transfer of SCADA screens to mobile devices equipped with Android operating system. The real-time data transfer methods to Android devices are given. In particular the data transfer method from OPC DA servers is shown. It is described the data flow that collects all properties, including animation setups, of the SCADA screens and creates graphically equivalent screen at a device running Android OS Java application. The example of a SCADA screen ported to the mobile phone is given.

Keywords: SCADA, SCADA screen, Android, mobile device

mgr inż. Dorian Chrzanowski

Absolwent Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krako-wie w 2012 r. Pracę magisterską zre-alizował na stypendium naukowym w Antwerpii, Belgia, we współpracy z uczelnią Karel de Grote-Hogeschool. Od września 2012 r. pracownik Nokia Siemens Networks w Krakowie. Zain-teresowany systemami SCADA, syste-mami zarządzania i przetwarzania da-nych. e-mail: [email protected]

dr inż. Krzysztof Kołek

Absolwent Wydziału Elektrotechni-ki, Automatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Od 1989 r. zatrudniony w Katedrze Auto-matyki. W 1996 r. otrzymał tytuł dokto-ra nauk technicznych. Specjalizuje się w zagadnieniach sterowania w czasie rzeczywistym oraz w zastosowania re-konfigurowalnych układów cyfrowych.e-mail: [email protected]

mgr inż. Jakub Sotwin

Ukończył studia na kierunku Automa-tyka i Robotyka na Wydziale Elektro-techniki, Automatyki i Elektroniki Aka-demii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Studiował także na Uniwersytecie Pa-pieskim Jana Pawla II w Krakowie oraz Karel de Grote Hogeschool w Antwer-pii. Obecnie zatrudniony w Motorola Solutions Systems w Krakowie. Inte-resuje się aplikacjami mobilnymi oraz rozwiązaniami radiokomunikacyjnymi.e-mail: [email protected]

120

Forum młodych

pisywane w artykule urządzenia – Strefowy Zespół Monitorujący wraz z Sygnalizatorem Gazów

Medycznych znajdują szerokie zastosowanie w placów-kach opieki medycznej. Ich zadaniem jest bieżące monito-rowanie poziomu ciśnienia w instalacjach sprężonych ga-zów medycznych oraz ciśnienia bezwzględnego próżni. Obszar pracy kontrolera to m.in. sale operacyjne, oddzia-ły OIOM, sale ogólnej opieki medycznej.

1. Założenia projektowe

Podstawowym założeniem dla urządzenia medycznego, oprócz realizowania założonych funkcji, jest przede wszyst-kim bezpieczeństwo dla pacjenta i użytkownika oraz nieza-wodność jego działania. Każdy tego typu wyrób zanim tra-fi do użytkownika (placówki opieki medycznej) przechodzi szereg specjalistycznych badań laboratoryjnych potwier-dzających zgodność wyrobu z wymaganiami Dyrektywy Medycznej 93/42/EEC oraz wynikającymi z niej norma-mi zharmonizowanymi.

W ogólnym zarysie omawiany kontroler i sygnalizator winny spełniać m.in. następujące założenia projektowe:– przeznaczenie do pracy ciągłej;– dźwiękowa i optyczna sygnalizacja przekroczenia

progów alarmowych;– optyczna sygnalizacja prawidłowej pracy;– sygnalizacja utraty komunikacji między Strefowym

Zespołem Monitorującym (SZM) a Sygnalizatorem Gazów Medycznych (SGM);

– reprezentacja na wyświetlaczu LCD wartości ciśnienia poszczególnych gazów medycznych i próżni;

– automatyczne wykrywanie podłączenia i odłączenia czujnika gazu lub jego uszkodzenia.

1.1. Rozwinięcie i modyfikacja istniejącego systemu

Aktualnie produkowane przez spółkę Instal Technika Medyczna Sp. z o.o. wyroby medyczne, tj. Strefowy

Zespół Monitorujący (SZM) oraz Sygnalizator Gazów Medycznych (SGM) są zgodne z wymaganiami Dyrektywy Medycznej 93/42/EEC oraz posiadają certyfikat EC Jednostki Notyfikowanej TÜV Rheinland LGA Products GmbH (Nr 0197) i doskonale spełniają swoje zadanie w placówkach ochrony zdrowia na terenie całej Polski. Spółka podjęła jednak decyzję o unowocześnieniu dotych-czasowych rozwiązań technicznych bazujących na ukła-dach analogowo-cyfrowych, by wdrożyć na rynek wersję wyrobów opartą w całości na technice cyfrowej. Do skła-du zespołu opracowującego nowe projekty urządzeń zo-stałem włączony jako osoba, której powierzono zadanie opracowania oprogramowania dla współpracujących ze sobą Strefowego Zespołu Monitorującego i Sygnalizatora Gazów Medycznych.

2. Strefowy Zespół Monitorujący – ogólna charakterystyka

Konstrukcja płyty głównej Strefowego Zespołu Monitoru-jącego (SZM) jest oparta na mikrokontrolerze firmy Atmel. Dodatkowo moduł SZM został wyposażony w dwuwierszo-wy wyświetlacz alfanumeryczny informujący o aktualnym poziomie ciśnienia gazów i próżni. Informacje te podawa-ne są na wyświetlaczu oddzielnie dla każdego gazu, sto-sowana jednostka to kPa. Sześć niezależnych wejść SZM pozwala na przyłączenie czujników ciśnienia i zrealizowanie pomiaru. Dodatkowo płyta przystosowana jest do pracy ze starszymi – analogowymi wersjami sygnalizatorów (SGM). Sam sygnalizator to moduł z matrycą diodową o maksy-malnych wymiarach 3 × 6. Wykonanie matrycy sygnaliza-tora jest zgodne z założonym wariantem, który zależy od liczby i rodzaju obsługiwanych gazów. Układ sygnalizatora również zbudowany jest na mikrokontrolerze firmy Atmel. Oba moduły komunikują się ze sobą za pomocą interfejsu UART. Układy elektroniczne obu płyt zostały w całości opracowane przez zespół projektowy firmy Instal Techni-ka Medyczna Sp. z o.o.

2.1. Sposób sygnalizacjiStrefowy Zespół Monitorujący (SZM) jest zaprojektowa-ny do bieżącego monitorowania stanów ciśnienia w instala-cji gazów medycznych i próżni. SZM przetwarza sygnały z czujników i steruje pracą Sygnalizatora Gazów Medycz-nych (SGM). Zgodnie z wymaganiami odpowiednich norm konieczna jest sygnalizacja trzech poziomów ciśnienia: niskiego, normalnego i wysokiego. Zgodność z wymaga-niami normy uzyskano stosując w tym celu sygnalizację

Kontroler i sygnalizator ciśnienia gazów medycznych i próżni

Grzegorz PiecuchKoło Naukowe Automatyków i Robotyków ROBO, Politechnika Rzeszowska

Streszczenie: W artykule przedstawiono działania związane z opracowaniem oprogramowania dla zaprojektowanych układów elektronicznych kontrolera ciśnienia oraz układu sygnalizatora gazów medycznych, które w komplecie stanowią wyrób medyczny.

Słowa kluczowe: kontroler, sygnalizator, gazy medyczne, system monitorujący, opieka medyczna

Pomiary Automatyka robotyka nr 3/2013 121

optyczną, zbudowaną na diodach LED, oraz sygnalizację akustyczną. Stan alar-mowy (niski lub wysoki) sygnalizowa-ny jest przez zaświecenie odpowiedniej diody LED z częstotliwością 1 Hz i jed-noczesną emisją sygnału dźwiękowego. Podczas normalnego stanu pracy dla danego gazu i próżni diody zielone emi-

tują światło ciągłe, a sygnał dźwię-kowy pozostaje nieaktywny.

W przypadku pojawienia się choćby chwilowego przejścia w stan alarmowy, układ sygnalizuje stan awarii. Po ustąpieniu przyczyny alarmu, układ automatycznie wraca do normalnego stanu pracy. Chwi-lowy zanik napięcia zasilania skut-kuje uruchomieniem funkcji Auto-testu, po którym następuje ponow-ne załączenie układu. Zastosowa-nie histerezy dla progów przełącza-nia stanów zapobiega niebezpiecz-nym zmianom alarmów w przy-padku oscylacji poziomu ciśnienia w granicach krytycznych. Działa-nie układu jest w pełni zautoma-tyzowane, a matryca sygnalizato-ra (SGM) działa na zasadzie mul-tipleksacji.

Sygnalizator wyposażony jest w dwa przyciski: Autotest i Ka-suj. Wybranie opcji Autotest skut-kuje wznowieniem pracy układu, w czasie którego przeprowadzana jest autodiagnoza układu, a wszyst-

kie zmienne przyjmują wartości domyślne. Stan Autotestu trwa 3 s i dodatkowo jest sygnalizowany naprzemiennym zaświecaniem diod czerwonych i zielonych oraz sygnałem akustycznym. Po upływie 3 s układ wraca do stanu pra-cy aktywnej.

Rys. 1. Strefowy Zespół Monitorujący Fig. 1. Zone Monitoring Unit

Rys. 2. Sygnalizator Gazów MedycznychFig. 2. Signalling device

Rys. 3. Funkcja klawisza Kasuj – fragment algorytmu Fig. 3. Function of Cancel Key – part of the algorithm

122

Forum młodych

Funkcja Kasuj znajduje zastosowa-nie w przypadku uaktywnienia się alarmu związanego z nieprawidło-wym ciśnieniem któregokolwiek gazu medycznego lub próżni. Jej użycie spowoduje wyłączenie tylko sygna-łu dźwiękowego na czas 15 min, a sygnalizacja optyczna pozostaje w dalszym ciągu aktywna. W tym czasie personel medyczny powinien zlokalizować przyczynę wystąpienia awarii. Jeśli w tym samym czasie nastąpi kolejne wzbudzenie alarmu z przyczyn innych niż pierwotnie, następuje automatyczne włączenie sygnału dźwiękowego. Analogicznie układ zachowa się w przypadku nie usunięcia usterki w ciągu 15 min.

Obrazuje to uproszczony fragment algorytmu (rys. 3).

Oprogramowanie zostało napi-sane w taki sposób, aby umożliwić podłączenie dowolnej liczby czujni-ków, nie więcej jednak niż sześciu. Kontroler sam wykrywa ich obec-ność i uaktywnia odpowiednią pozy-cję na wyświetlaczu LCD. W przy-padku uszkodzenia (odłączenia) czujnika następuje wygaszenie na wyświetlaczu odpowiedniego pola, a układ wchodzi w stan sygnaliza-cji awarii, zaświecając równocześnie diody stanu niskiego i wysokiego dla danego gazu, bez użycia sygna-łu dźwiękowego. Dzięki temu roz-wiązaniu, personel medyczny może szybko zlokalizować problem tech-niczny związany z konkretnym czuj-nikiem.

Algorytm przedstawiony na rys. 4 jest fragmentem oprogramo-wania SZM – pokazuje on jednak w uproszczeniu, w jaki sposób prze-biega rozpoznanie stanu ciśnienia danego gazu. Na początku dokonu-je się pomiaru wartości na wyjściu czujnika ciśnienia, następnie zgod-nie z charakterystyką wyjściową ob-licza się warość ciśnienia w kPa. Je-śli wartość ciśnienie jest w normie wysyłany jest odpowiedni komuni-kat do SGM, a następnie wykonywa-

Rys. 4. Uproszczony fragment algorytmu rozpoznania stanu ciś-nienia dla jednego gazu

Fig. 4. A simplified algorithm for the diagnosis of a gas pressure

Rys. 5. Przykładowa konfiguracja Strefowego Zespołu Moni- torującego wraz z Sygnalizato-rami Gazów Medycznych

Fig. 5. Sample configuration of Zone Monitoring Unit with Signalling Devices of Medical Gases


ny jest kolejny pomiar. Jeśli ciśnienie spadło poniżej nor-my, wzrosło powyżej normy lub kontroler nie wykrył obec-ności czujnika bądź ten czujnik został uszkodzony, to usta-wiany jest odpowiedni numer stanu i wysyłana jest ade-kwatna do tego stanu informacja na SGM. Proces ten do-tyczy odczytów z 6 czujników i algorytm (rys. 4) jest wy-konywany dla każdego gazu osobno.

Dodatkowo w programach sterujących pracą kontrole-ra i sygnalizatora zaimplementowano funkcję sprawdzania poprawności komunikacji. Jeśli z jakiejkolwiek przyczyny nastąpi jej przerwanie (np. uszkodzenie przewodów), sy-gnalizator zgłosi awarię zaświecając wszystkie diody odpo-wiadające zarówno za stany niskie i wysokie.

Do kontrolera możliwe jest przyłączenie trzech sygnali-zatorów zewnętrznych: cyfrowych i analogowych w dowol-

nej konfiguracji. Dzięki temu oprócz sygnalizatora wbu-dowanego bezpośrednio w SZM, dodatkowe sygnalizatory można rozmieszczać w znacznej odległości od macierzyste-go Strefowego Zespołu Monitorującego.

3. Badania laboratoryjne

Wyroby medyczne SZM oraz SGM przeszły szereg spe-cjalistycznych badań pod kątem zgodności z wymagania-mi określonymi przez normy zharmonizowane z Dyrekty-wą Medyczną 93/42/EEC. Badania wykonano w akredy-towanym Laboratorium Badań Kompatybilności Elektro-magnetycznej w Instytucie Technik Innowacyjnych EMAG w Katowicach (rys. 6).

Urządzenia poddano m.in. próbie odporności na punk-towe wyładowania elektrostatyczne o napięciu rzędu 2 kV do 8 kV, jak również bardzo wymagającym bada-niom odporności na emitowane pole elektromagnety-czne o częstotliwości radiowej z przedziału od 80 MHz do 2,5 GHz oraz elektromagnetycznych zaburzeń prze-wodzonych i promieniowanych odpowiednio w zakresach: 0,15–30 MHz i 30–1000 MHz. Badania zakończyły się wyni-kiem pozytywnym, a zaimplementowane oprogramowanie przez cały czas trwania testów poprawnie realizowało zadane funkcje programowe, gwarantując odporność na wywoływane zakłócenia. Opisane w artykule wyroby medy-

czne zostały poddane procesowi certyfikacji w jednostce no-tyfikowanej TÜV Rheinland i uzyskały znak zgodności CE.

Bibliografia

1. Francuz T., Język C dla mikrokontrolerów AVR. Od podstaw do zaawansowanych aplikacji. Helion, 2011.

2. Świder Z., Sterowniki mikroprocesorowe. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 2002.

Rys. 6. Stanowisko badań (w komorze semibezodbiciowej)Fig. 6. Standpoint of research

Grzegorz Piecuch

Student kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Rzeszowskiej, prezes Koła Naukowego Automatyków i Robotyków ROBO.


Controller and signalling device of pressure medical gases and vacuum

Abstract: This article talk about the device which has widely used in health care settings. Its task is to monitor the current level of pressure in the compressed medical gases systems and abso-lute pressure of vacuum. Controllers work area are for example: operating rooms, intensive care units and the general health care.

Keywords: controller, signaling device, medical gases, control and signaling pressure, health care

124

Forum młodych

Koło Naukowe Automatyków i Robotyków ROBO, działają-ce przy Katedrze Informatyki i Automatyki Politechniki Rze-szowskiej, organizuje Ogólnopolskie Zawody Robotów RO-BO~motion, które odbędą się 27 kwietnia 2013 r. w sie-dzibie uczelni. Głównym celem zawodów jest popularyza-cja nauki i zaawansowanych technologii z dziedziny roboty-ki, automatyki, elektroniki i informatyki, zarówno wśród stu-dentów i młodzieży szkolnej, jak również wśród osób profe-sjonalnie związanych z tymi dziedzinami. To pierwsze tego typu wydarzenie organizowane na terenie województwa pod-karpackiego przyciągnie do Rzeszowa najlepszych zawodni-ków w kraju, którzy będą mieli okazję rywalizować aż w 11 konkurencjach, co czyni Zawody ROBO~motion największy-mi pod tym względem w Polsce. Planowane konkurencje to: Line Follower Proffesional (roboty turbinowe), Line Follower

Amator (roboty bez turbin), Line Follower z przeszkodami, Sumo, Minisumo, Microsumo, Nanosumo, LEGO Sumo, Mi-nisumo Deathmatch, Micromouse, Freestyle. Konkurencje dla robotów typu sumo polegają na wypchnięciu przeciwni-ka poza zdefiniowany obszar walki – podzielone są na kate-gorie w zależności od wymiarów i wagi robotów. Zadaniem robotów typu Line Follower będzie pokonanie wyznaczonej na planszy trasy w jak najkrótszym czasie, z kolei sprytem będą musiały wykazać się roboty poruszające się w labiryn-cie (one również jak najszybciej będą musiały odnaleźć dro-gę będącą rozwiązaniem labiryntu). W konkurencji Freesty-le zawodnicy mają wolną rękę – przedstawiane są roboty niekonwencjonalne, często są to obiekty latające, kroczące czy manipulatory. Warunek najważniejszy – wszystkie robo-ty muszą być autonomiczne.

W ramach wydarzenia planuje się przeprowadzenie rów-nież ciekawych warsztatów. Moc atrakcji i emocji gwaran-towana!

Organizatorzy zapraszają Zawody oraz do odwiedzenia strony internetowej zawodów i profilu na Facebooku.

www.robomotion.rzeszow.plwww.facebook.com/rzeszowrobomotion

Ogólnopolskie Zawody Robotów roBo~motion

Fani walki robotów zagoszczą 27 kwietnia br.

w Rzeszowie. Na największe zawody zapraszają

studenci Politechniki Rzeszowskiej


Szanowni Państwo,Pomimo niezwykłego zalewu informacji z Internetu, branżowe imprezy wystawiennicze wciąż cieszą się dużym powodzeniem. Pozornie jest to zaskakujące, ale po bliższej analizie wszystko okazuje się proste i zrozumiałe.

W obecnej sytuacji gospodarczej, producenci i usługodawcy muszą bardzo intensywnie poszukiwać klientów i starać się za-znaczyć swoją obecność w ich świadomości. Jak wynika z ba-dań Polskiej Izby Przemysłu Targowego, udział w imprezach targowych jest nadal najtańszą metodą pozyskiwania klientów. Nie oznacza to, że bezpośrednio na targach podpisuje się po-ważne umowy, ale często odbywa się to właśnie w wyniku kon-taktu nawiązanego podczas targów.

Co oczywiste, czym lepsza impreza, tym lepszy efekt. Od razu nasuwa się pytanie, jak określić, czy impreza targowa jest dobra czy nie. Odpowiedź jest dość prosta.

Dobra impreza to taka, na której prezentowany jest pełny za-kres tematyczny związany z daną branżą, a jednocześnie tema-tyka stanowi spójną całość. W naszym kraju jest sporo imprez spełniających te warunki, dotyczących zarówno sfery konsump-cyjnej, jak i dóbr inwestycyjnych. Niewątpliwie najlepszą impre-zą w branży automatyki i elektroniki przemysłowej są Między-narodowe Targi Automatyki i Pomiarów AUTOMATICON®.

Na tegorocznych targach już po raz dziewiętnasty spotkają się prawie wszystkie znaczące w tej branży firmy. Jak co roku bę-dzie sporo firm zagranicznych, i to zarówno występujących po-przez polskie oddziały, jak i wystawców niemających w naszym

kraju swoich przedstawicielstw. Podczas targów będzie można zapoznać się z najnowszymi osiągnięciami – od komponentów, jak pojedyncze czujniki lub przetworniki, poprzez aparaturę po-miarową, sterowniki, regulatory, aż do skomplikowanych syste-mów sterowania mogących nadzorować pracę całych fabryk. Podobnie w sferze automatyki prezentowane będą różnego ro-dzaju urządzenia – od manipulatorów przeznaczonych do reali-zacji prostych zadań, do skomplikowanych, wysokowydajnych robotów przemysłowych. Nie zabraknie również firm inżynier-skich oferujących projektowanie i wdrażanie nowoczesnych roz-wiązań w przedsiębiorstwach.

Wizyta na targach zapewne będzie dla gości bardzo szybkim i kompleksowym sposobem zdobycia informacji o sposobie za-spokojenia potrzeb inwestycyjnych w swoim przedsiębiorstwie. Jednocześnie udział w targach dla obu stron (wystawców i go-ści) jest niepowtarzalną okazją do nawiązania osobistych kon-taktów i budowy zaufania, czego jak na razie nie oferują nam kontakty wirtualne.

Serdecznie zapraszam do odwiedzenia XIX Międzynarodo-wych Targów Automatyki i Pomiarów AUTOMATICON®. Do zo-baczenia 19 marca w EXPO XXI!

dr inż. Jacek FrontczakKomisarz Targów

Międzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów

AUTOMATICON 2013Automatyka Pomiary Elektronika19–22 marca 2013, EXPO XXI, Warszawa

zAProszEniE komisArzA tArgów AUTOMATICON 2013

Hala I Wejście(Entrance)

H3

H1

H4 HolWejście

Wejście

Wejście

(dawniej hala 2)

WEJ

ŚCIA

Z H

OLU

(Ent

ranc

es)

nowa / new

D32 D30 D28 D26 D24D22 D20 D18 D16D14 D12 D10 D8 D6 D4 D2

D29 D27 D25 D23 D21 D19 D17 D15 D13 D11 D9 D7 D5 D3 D1

B30 B28 B26 B22B24 B20 B18 B1 B14 B12 B1 B8 B6 B4

B27 B23B25 B21 B19 B17 B15 B13 B11 B9 B7 B5 B3 B1

A28 A24A26 A22 A20 A18 A16 A14 A12 A10 A8 A6 A4A A4 A2

A31 A27 A25 A23A29 A21 A19 A17 A15 A13 A11 A9 A7 A5 A3

C27 C25 C23 C21 C19 C17 C15 C13 C11 C9 C7 C5 C3 C1

C32 C30 C28 C26 C24 C22 C20 C18 C16 C14 C12 C10 C8 C6 C4

C2

B2

A1

A1A

A30

B32

B34

B36

C29

Lista wystawców i plan rozmieszczenia stoisk

126

AB INDUSTYRY B-10/C-7AB-MICRO Sp. z o.o. C-4/D-1ABATRONIC P-8ABC ELEKTRONIK J-6ADC-ELTEK K-16AEA TECHNIQUE N-15AFAG Automation AG K-5AKSEL – EMGR J-13ALFACO D-30ALF-SENSOR K-22ALTER S.A. F-20ALTRAM C-8AM TECHNOLOGIES K-20AMB TECHNIC J-22AMBEX SONY H-9AMG L-19AMTEST Poland Sp. z o.o. M-2/N-3ANALYTICS INTERNATIONAL A-1aANIRO Grupa Handlowa F-1APAR D-12APATOR CONTROL Sp. z o.o. A-20/B-19APEX DYNAMICS H-12APRA OPTINET Sp. z o.o. K-14APS S.A. G-15ARTRONIC Sp. J. L-3ASE Sp. z o.o. A-22/B-21;A-25ASKOM Sp. z o.o. L-8ASM J-5ASTAT Sp. z o.o. C-3 ATEQ PL C-18AUMA Polska F-18AUTOMATECH Sp. z o.o. J-5AUTOMATIC SYSTEM S.C. P-6Automatyka, Podzespoły, Aplikacje E-6AUTOMATYKA SERWIS H-6AUTOMATYKAONLINE E-5AVICON M-5B&L INTERNATIONAL N-10B&R C-16/D-13BALLUFF C-22/D-17BALTEC Maschinenbau AG K-5BAUMER D-8BEATRONIC Polska J-23BECKHOFF B-18/C-17BELIMO Siłowniki S.A. K-8BENEDICT J-5BERGER F-3BIALL Sp. z o.o. G-18BIBUS MENOS Sp. z o.o. C-25BOSCH REXROTH B-4BRADY F-17BRUEL & KJAER P-12BÜRKERT CONTROMATIC GmbH D-6CANTONI GROUP A-21CAPTRON ELECTRONIC GmbH K-7CES Sp. z o.o. C-6C.H. ERBSLOH Polska K-17ZEIA CHIP H-21COGNEX Poland M-11COMAU Poland C-10/D-7COMPART AUTOMATION H-10

CONEC Polska M-10/N-7CONRAD ELECTRONIC L-14CONTRA Sp. z o.o. K-2CONTRANS TI M-14CONTROL ENGINEERING Polska E-3CP TRADE A-9CRI JOLANTA B-23CSI S.C. F-10CZAKI THERMO-PRODUCT C-12/D-9CZAPKO A-6DACPOL B-8; B-5DEMERO Sp. J.

(dawniej STOEBER Polska) J-4/K-3DOMAT CONTROL SYSTEM N-4/P-5DOTECH L-21DRUT-PLAST P-10EAE ELEKTRONIK E-15EATON ELECTRIC Sp. z o.o. ParkingECOZAM Sp. z o.o. A-12/B-11ELDAR H-1Elektro.info E-8ELEKTRO-AUTOMATIC S.C. D-19ELEKTRONIK E-6ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA E-6ELEKTROSYSTEMY E-12ELESA+GANTER Polska C-23ELFA DISTRELEC C-15ELFAN B-34ELHURT Sp. z o.o. F-6ELMARK Automatyka C-26ELTRON C-24; ParkingELTRON-KABEL S.J. M-19ELZA EUROPE Sp. z o.o. H-24EM TEST GmbH J-9EMERSON INDUSTRIAL A-13EMOTRON J-5ENERGOELEKTRONIKA.PL E-9ENSTO POL J-15EQ SYSTEM Sp. z o.o. M-4ESSEMTEC Poland B-28EVOLTEC N-17EX-CON Sp. z o.o. G-2F&F K-18

FANOX B-34FANUC ROBOTICS C-14/D-11FARNELL ELEMENT14 H-14/J-11FDS SYSTEM Sp. z o.o. E-13FERYSTER D-22FESTO Sp. z o.o. B-2/C-2FIBOX Sp. z o.o. K-21GAZOPOMIAR H-15GEORGIN M-15GERDINS CABLE SYSTEM K-11GIGAVAC M-18GUENTHER Polska D-21HAFNER L-18HAMAMATSU PHOTONICS M-8HARMONIC DRIVE AG G-4HARTING Polska Sp. z o.o. F-9HBM E-14HEISSLUFTTECHNIK N-12HellermannTyton B-24HELMAR E-11HELUKABEL Polska B-6HIGH PURITY P-11

AUTOMATICON 2013 listA wystAwców i PlAn rozmiEszczEniA stoisk

Nazwa Firmy StoiSko Nazwa Firmy StoiSko Nazwa Firmy StoiSko

Recepc

ja

E1

E7

E6

E5

E4

E2E3

E8 E9

E10

@

Hol

Wejście(Entrance)

H3

H1

H4 HolWejście

Wejście

Wejście

(dawniej hala 2)nowa / new

E17

E1

3E1

1E1

2E14

E15

E16


HIT-KODY-KRESKOWE H-19HIWIN GmbH H-26/J-25HUMMEL AG J-14IBEMATIC G-20ifm electronic G-14/H-13IGE+XAO Polska D-20IGUS Sp. z o.o. E-1ILME F-16/G-17IMACO N-11IMPOL-1 Sp. Jawna J-2INDUPROGRESS A-4aINDUSOFT Polska C-13INEE Sp. z o.o. L-16INELTRO HALMER ELEC. L-1INFORMIK J-19INS-TOM N-1INTEC Sp. z o.o. G-11INTEGROTECH Sp. z o.o. L-17INTELIGENTNY BUDYNEK E-3INTROL A-31INVENTIA Sp. z o.o. C-4/D-1Inżynieria & Utrzymanie Ruchu

Zakładów Przemysłowych E-3IP&S G-19item Polska Sp. z o.o. M-1ITM L-23JABEL J-10JP INTERNATIONAL M-20JULMAR K-5

JUMO Sp. z o.o. D-23KACPEREK MECHANIKA L-15KAMERY IR L-11KELLER GmbH F-8KERNEL SISTEMI SRL C-30/D-27KEYENCE INTERNATIONAL L-2KISTLER D-24KONTRON K-6KROHNE Polska H-18/J-17KUBLER Sp. z o.o. B-26KUKA J-1LABEM F-15LABIMED ELECTRONICS K-15LABOR-ASTER J-8LANEX S.A. K-25LAPP KABEL Sp. z o.o. G-6/H-5LC ELEKTRONIK F-11LIMATHERM SENSOR Sp. z o.o. D-10LINGARO Sp. z o.o. M-12/N-9LUCAS-NUELLE GmbH N-14/P-15LUMEL S.A. A-1MARITEX D-29MAUS ELECTRONICS Sp. z o.o. E-16MBB S.C. D-28MEDSON S.C. K-18 aMERAZET S.A. F-8MERCATOR F-4MERCON A-24ZACH METALCHEM Sp. z o.o. D-14

METAL WORK Polska B-22/C-21METRONIC AKP D-3METTLER TOLEDO G-16MIARY I WAGI B-3miControl GmbH M-16MICRODIS Electronics F-3MICROS Sp. J. F-2 MICROSYS spol. S.r.o. H-28MITSUBISHI ELECTRIC B-14/C-11MOUSER ELECTRONICS E-16MPL GROUP F-19MULTIPROJEKT J-20/K-19MURRELEKTRONIK Sp. z o.o. A-28MVM Sp. z o.o. Biuro TargówNAPĘDY I STEROWANIE E-7NATIONAL INSTRUMENTS F-7NDN M-6NEOPTA ELECTRONICS K-13NEOTECH Sp. z o.o. M-17NETZSCH G-1NEWTECH ENGINEERING C-1NIVELCO Poland Sp. z o.o. D-2NOTECH SERVICES P-1NOWIMEX C-20OEM AUTOMATIC B-12OLYMPUS Polska A-30OMC ENVAG J-12OMRON ELECTRONICS B-20/C-19ORION TEST SYSTEMS L-10


Wejście(Entrance)

H3

H1

H4 HolWejście

Wejście

Wejście

(dawniej hala 2)nowa / new Hala III

WEJ

ŚCIA

Z H

OLU

(En

tran

ces)

J2

K1

K2

F2

J1

F1 F3 F5 F7 F9 F11 F13 F15 F17 F19

F4 F6 F8 F10 F12 F14 F16 F18 F20

F22G3 G5 G7 G9 G11 G13 G15 G17 G19 G21

G23

H2 H4 H6 H10 H12 H14 H16 H18 H20 H22 H24 H26 H28

J3 J5 J7 J9 J11 J13 J15 J17 J19 J21 J23 J25

J27

J4 J6 J8 J10 J12 J14 J16 J18 J20 J22 J24

J26

K3 K5 K7 K9

K25

K4 K6 K8 K10 K12 K14 K16 K18 K18A K20

K11 K13 K15 K17 K19 K21 K23

K22

G2 G4 G6 G8 G10 G12 G14 G16 G18

G20

H1 H3 H5 H7 H9 H11 H13 H15 H17 H19

H8

H2

1

G1

128

PAKT ELECTRONICS N-6/P-7Miesięcznik PAR E-4PARAMETER AB Sp. z o.o. P-4PARKER HANNIFIN A-5PARTEX F-13PB TECHNIK Sp. z o.o. F-12PENTAIR - SCHROFF H-22/J-21PEPPERL+FUCHS A-15PERFECT DISPLAYS H-2/J-3PeZeT.eu G-23PF ELECTRONIC Sp. z o.o. A-19PFANNENBERG N-8/P-9PHOENIX CONTACT C-28/D-25PIAB Polska Sp. z o.o. G-5PIAP A-10/B-9PIAP OBRUSN A-10/B-9PILZ B-27POKÓJ S.E. A-29POLNA S.A. J-24POL-SVER Sp. z o.o. P-2POLYCO A-4POSITAL GmbH L-9CPP PREMA S.A. L-12PRODUS S.A. H-7PRO-FACE Europe B.V. J-7Przedsiębiorstwo CHEMISTIK M-3PRZEGLĄD MECHANICZNY E-2PULSAR M-13RECTUS Polska Sp. z o.o. D-15RELPOL S.A. D-4RENEX C-9RENISHAW Sp. z o.o. G-13ROCKWELL AUTOMATION B-16ROHDE & SCHWARZ J-18ROSE Systemtechnik N-13

ROTORK F-5S+S REGELTECHNIK G-10SABUR A-2/B-1SAMSON Sp. z o.o. G-12/H-11SCANDITRON N-16/P-17SCHMERSAL - Polska D-18SCHUNK K-9SDS AUTOMATYKA C-32SEM B-32SEMICON Sp. z o.o. F-14SENGA M-7SIBA Polska Sp. z o.o. H-4SIEMENS A-18/B-17SIGMA CE Sp. z o.o. G-8/H-7SIMEX Sp. z o.o. G-3SITI-POL Sp. z o.o. G-21SKAMER-ACM A-7SKF Polska S.A. K-1SMART MOTOR DEVICES L-13SOS electronic K-10Spajanie Materiałów Konstrukcyjnych B-36GÜNTHER SPELSBERG H-16SPRINGMASTERS D-32STÄUBLI L-4STEROWNIKI.PL C-29STEUTE Polska C-5STOLTRONIC Polska A-23SWAGELOK H-20T&M SOLUTIONS F-7TECHNICAL P-13TECHNOKABEL L-6Technologia i Automatyzacja Montażu E-2TECHNOPOMIAR G-9TECHSPEED N-5TELCO Poland Sp. z o.o. D-5

TELSONIC AG K-5TEL-STER A-27TEMERTECH D-16TERM G-7TERMO-PRECYZJA Sp. J. A-11TESPOL Sp. z o.o. K-23TEST-THERM Sp. z o.o. J-26TEWS ELEKTRONIK GmbH M-9TME A-3TR AUTOMATYKA D-26TREND CONTROL SYSTEM J-16TUBES INTERNATIONAL K-12TURCK A-14/B-13TWT AUTOMATYKA J-27UNISYSTEM H-8VANTORO K-4VERITECH F-7VIGO SYSTEM S.A. F-22W2 L-5WAGO ELWAG A-26/B-25WALDMANN ParkingWAMEX Sp. z o.o. B-30WDP Kwartalnik E-7WEIDMÜLLER Sp. z o.o. A-16/B-15WENGLOR SENSORIC N-2/P-3WIELAND ELECTRIC A-17WIKA Polska A-8/B-7WIKPOL Sp. z o.o. C-14/D-11WOBIT L-7WORLD FIMA Biuro TargówWÜRTH ELEKTRONIK H-3Wydawnictwo SIGMA – NOT

Sp. z o.o. E-10ZELTECH MECHATRONIKA E-17ZPAS GROUP C-27

AUTOMATICON 2013 listA wystAwców i PlAn rozmiEszczEniA stoisk


Hala IV WEJŚCIE

WEJŚCIE

WEJ

ŚCIE

Recepcja

L3L5 L1L7L23

M1

N1

P1

P2P4P6P8P10P12

M2M4M6M16 M14 M12 M8

N3N5N9

M10

N7N11

M5 M3M7M9

P3P5P7P9

N2N4N6N8N10N12N14N16

L21 L19 L17 L15 L13 L11 L9

L2L4L6L18 L16 L14 L12 L10 L8

P17 P15 P13 P11

M19 M17 M15 M13 M11

N13

M20 M18

N15N17

Wejście(Entrance)

H3

H1

H4 HolWejście

Wejście

Wejście

(dawniej hala 2)nowa / new


Seminaria

sala

B-1

sala

A

20 marca – środa

1000 –1045 Systematyczne podejście do diagnostyki sieci PROFIBUS DP/PA. Najczęściej spotykane źródła zakłóceń/awarii, metody ich lokalizacji, narzędzia do skutecznej diagno-styki, możliwe działania profilaktyczne.

Artur Szymiczek – INTEX Sp. z o.o.1100 –1145 Budowa niezawodnych sieci PROFIBUS z wykorzysta-

niem systemu COMbricks. Pierwszy system dla infra-struktury sieci PROFIBUS integrujący funkcje: wzmac-niacza, redundancje, konwersję mediów, ciągłą i zdalną diagnostykę, asset management.

Artur Szymiczek – INTEX Sp. z o.o.1310 –1400 Wręczenie nagród w konkursie Produkt Roku 2012

magazynu Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych.

1420 –1500 Wręczenie nagród w konkursie Najlepszy Dostawca IT dla przemysłu 2012 redakcji MSI Polska.

1530 –1640 Wręczenie nagród w konkursie Produkt Roku 2012 magazynu Control Engineering Polska.

20 marca – środa

1000 –1045 Ineltro Halmer Electronics wraz z Novatel Wireless – liderem M2M – szeroka gama modułów i platform inte-gracyjnych. Nowe urządzenia telemetryczne i produkty OBDII.

Novatel Wireless a leader in M2M – A wide range of modules and integrated platforms. New Telemetry devices and OBDII products.

Christian Galle – EMEA Sales Director M2M, Novatel Wireless

1100 –1145 Ineltro Halmer Electronics wraz z connectBlue – specja-listą w przemysłowych modułach Bluetooth i WLAN.

Najnowsza moduły Bluetooth Low Energy i adaptery zastępujące połączenie kablowe.

ConnectBlue – specialist in industrial Bluetooth and WLAN modules.

Newest Bluetooth Low Energy modules and rugged adapters.

Leo Nieminen – Area Sales Manager CE, connectBlue1200 –1245 Jaka jest odpowiedzialność za produkt wprowadzany na

rynek oraz do użytkowania? Stefan Kosztowski – PIAP. 1300 –1345 Programowalne przetworniki ciśnienia firmy BAUMER. Mirosław Kraśniewicz, Konrad Adamczewski

– BAUMER Sp. z o.o.1400 –1445 Nowe procedury badania odporności EMC na zabu-

rzenia różnicowe w zakresie 2KHz-150KHz, dla linii zasilania AC, pochodzących od falowników i zasilaczy.

Grzegorz Modrykamień – EM TEST GmbH1500 –1545 Inteligentne czujniki 3D. Michał Aftewicz – PARAMETER AB Sp. z o.o.

21 marca – czwartek

1100 –1145 Profesjonalna telemetria GSM/GPRS i zdalna lokalizacja GPS – nowości firmy Inventia.

Jerzy Białousz, Zbigniew Betkier – INVENTIA Sp. z o.o.

1200 –1345 Systemy komunikacji bezprzewo-dowej. Low PowerRF, Bluetooth, WIFI, 6LoWPAN i WMBUS.

Mariusz Kaczor, Krzysztof Kardach – CONTRANS TI Sp. z o.o.

1400 –1445 Nanokrystaliczne materiały magne-tyczne w rozwiązaniach dla zielonej energii.

Mariusz Kaczor, Krzysztof Kardach – CONTRANS TI Sp. z o.o.

21 marca – czwartek

1000 –1045 Zawory regulacyjne dla specyficz-nych warunków pracy. POLNA S.A.

1100 –1145 Profinet, Powerlink and CANOpen – solutions for industrial networks.

Christian Bornschein – Port, Jan Mazan – JPEmbedded S.C.

1200 –1220 Nowe możliwości badań klimatycz-nych w Laboratorium Badań Urzą-dzeń Przemysłowych w PIAP.

Krzysztof Trzcinka – PIAP1225 –1245 Zrobotyzowane spawanie z wyko-

rzystaniem zewnętrznej osi robota (wersje z 1 i 2 robotami) Marek Petz – PIAP

1300 –1345 Pomiar poziomu – metody i urzą-dzenia.

Mirosław Kraśniewicz, Konrad Adamczewski – BAUMER Sp. z o.o.

1400 –1545 Współpraca programu MATLAB i Simulink ze sterownikami PLC.

Paweł Bytnar, Miłosz Augustyński – Oprogramowanie Naukowo-Tech-niczne

Seminaria AutomAticon 2013

Indeks fIrm

130

Antaira Technologies sp. z o.o.tel. 22 862 88 81www.antaira.pl 63

AutomatykaOnLine tel. 517 025 814www.automatykaonline.pl 91

Automatyka-Pomiary-Sterowanie SAtel. 85 74 83 400, 85 74 83 403www.aps.pl

50–51

B&L International Sp. z o.o. tel. 22 213 88 76 www.bil.com.pl 9

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o. tel. 61 8460 500 www.br-automation.com 82–83

Balluff Sp. z o.o. tel. 71 787 68 30www.balluff.pl, www.leuze.pl 41–43

COMAU Poland Sp. z o.o. tel. 32 217 99 55 www.comau.com 24–26

Danfoss Poland Sp. z o.o. tel. 22 755 06 68www.danfoss.pl/napedy IV okł., 48–49

Deutsche Messe AG, Hannover tel.+49 511 89-0 www.messe.de 11

easyFairs®Poland tel. 12 651 95 29 www.easyfairs.com 15

PPUH Eldar tel. 77 442 04 04www.eldar.biz 9

Elmark Automatyka Sp. z o.o. tel. 22 541 84 65www.elmark.com.pl 11, 68–69

Energoelektronika.pl tel. 22 70 35 290www.energoelektronika.pl 102

Expo Silesia Sp. z o.o. tel. 32 788 75 66 www.exposilesia.pl 39


Festo Sp. z o.o. tel. 22 711 42 71 www.festo.pl 78–79

Firma Inżynierska Tadeusz Wędzony tel. 12 637 95 55 www.wedzony.com.pl 62

Guenther Polska Sp. z o.o. tel. 71 352 70 70www.guenther.com.pl 72–73

HARTING Polska Sp. z o.o. tel. 71 352 81 71www.harting.pl I okł., 9, 64–65

ifm electronic sp. z o.o. tel. 32 608 74 54 www.ifm.com/pl 35

igus Sp. z o.o. tel. 22 863 57 70www.igus.pl 76–77

IMACO M. Kania Sp.K. tel. 602 350 207 www.imaco.pl 10

IRtech Beata Kasprzycka tel. 12 267 37 74 www.irtech.pl 44–45

Kubler Sp. z o.o. tel. 61 849 99 02 www.kubler.pl 8

KUKA Roboter CEE Sp. z o.o. Oddział w Polsce

tel. 32 730 32 14 www.kukarobotics.pl 18–20, 30–31

LAB-EL Elektronika Laboratoryjna Sp.J. el. 22 753 61 30 fax: 22 753 61 35 www.label.pl

86–87

Lean Experience Business Institute tel. 792-502-502 fax: 85 733 65 83 www.le-bi.pl

14

manulift Sp. z o.o. tel. 22 188 40 60 www.manulift.com.pl 3, 22–23, 66–67

Indeks fIrm

132

Nazwa Numer telefonuAdres e-mail, www 00

OPTOSOFT Sp. z o.o. tel. 71 369 99 50 http://optosoft.pl 70–71

Orion Test Systems and Automation Polska tel. 61 890 64 63 www.oriontest.com III okł.

Poltraf Sp. z o.o. tel. 58 557 52 07 www.poltraf.com.pl 10

PPH WObit E.K.J. Ober s.c. tel. 61 8350 800www.wobit.com.pl 27


tel. 22 87 40 000www.piap.pl 16–17, 133

RADWAG Wagi Elektroniczne tel. 48 384 88 00 www.radwag.pl II okł., 8

SABUR Sp. z o.o. tel. 22 549 43 53 www.sabur.com.pl po 134

Schmersal-Polska Sp. j. E. Nowicka, M. Nowicki

tel. 22 816 85 78 www.schmersal.pl 80–81

SCHUNK Intec Sp. z o.o. tel. 22 726 25 00www.schunk.com 21

SELS sp. z o.o. spółka komandytowa tel. 22 848 08 42 www.sels.pl 46–47

SEMICON Sp. z o.o. tel. 22 615 73 71 www.semocon.com.pl 28–29

.steute Polska tel. 22 843 08 20 www.steute.pl 84–85

wenglor sensoric Polska Sp. z o.o. tel. 22 6660480 www.wenglor.com 8

WIKA Polska spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k.

tel. 54 23 01 100 www.wikapolska.pl 74–75

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP od 1965 roku na rynku polskim i zagranicznym wdraża rozwiązania oparte na najnowszych technologiach z dziedziny robotyki, automatyki i technik pomiarowych. Obok głównej specjalizacji – robotyki przemysłowej, uznanie Instytutowi przynoszą opracowania z zakresu automatyki i systemów bezpieczeństwa. Efekty prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w PIAP znajdują swoich odbiorców zarówno wśród polskich, jak i zagra-nicznych partnerów komercyjnych i publicznych. PIAP bierze czynny udział w międzynarodowych projektach naukowych i badawczych, realizowanych w ramach programów finansowanych ze środków Unii Europejskiej.

Centrum Szkoleniowe PIAP oferuje szkolenia z zakresu:• Robotyprzemysłowe–programowanieiobsługarobotów:ABB,FANUC,KUKA• Prototypowanie–odkoncepcji,przezprojektdowykonania• Napędyisterowanie–zastosowanieiprogramowanieserwonapędów• Naukadlaprzedsiębiorców–praktycznerozwiązania• Recyklingpojazdówwycofanychzeksploatacji

Najwyższej klasy kadra inżynierska i naukowa oraz najnowocześniejsza infrastruktura techniczna pozwalają wprowa-dzaćnapolskirynekpierwszewpełniwyspecjalizowaneiprofesjonalneszkoleniawzakresieinżynierii.CentrumSzkoleniowePIAP w pełnym zakresie zaspokaja stale rosnące potrzeby przemysłu w zakresie najnowszych technologii i rozwiązań tech-nicznych. Marka i pozycja PIAP, jako lidera rynku w zakresie badań nad najnowocześniejszymi rozwiązaniami technicznymi, daje Państwu gwarancję otrzymania aktualnej i rzetelnej wiedzy.

Więcej informacji oraz pełna oferta szkoleń na stronie www.przemysl.piap.pl

CentrumSzkoleniowePIAPAl. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa,tel. 22 87 40 194 lub 223e-mail:[email protected]

Centrum Szkoleniowe PIAPProfesjonalne szkolenia dla przemysłu i kadry inżynierskiej

Podnoszenie kwalifikacji personelu w przemyśle jest istotnym elementem konkurencyjności przedsiębiorstw produkcyjnych. Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP oferuje wyspecjalizowane szkolenia dla przedsiębiorstw produkcyjnych prowadzone przez inżynierów praktyków.

REDAKCJA

134

Rok 17 (2013) nr 3 (193)ISSN 1427-9126, Indeks 339512

RedakcjaAl. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawatel. 22 874 00 66, 22 874 02 02, 22 874 01 91fax 22 874 02 02e-mail: [email protected]

Rada programowadr inż. Mariusz Andrzejczak, Bumar Sp. z o.o.prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz, Katedra Automatyki i Biomechaniki, Politechnika Łódzkadr inż. Janusz Berdowski, Polskie Centrum Badań i Certyfikacji SAprof. dr hab. inż. Tadeusz Glinka, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, Politechnika Śląskadr inż. Stanisław Kaczanowski, prof. PIAP, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPdr Aleksandra Kolano-Burian, Instytut Metali Nieżelaznychprof. dr hab. inż. Andrzej Masłowski, Instytut Automatyki i Robotyki, Politechnika Warszawskaprof. dr inż. Tadeusz Missala, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPprof. dr hab. inż. Zdzisław Mrugalski, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawskaprof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawskadr hab. inż. Waldemar Skomudek, prof. PO, Wydział Inżynierii Produkcji i Logistyki, Politechnika Opolskadr hab. inż. Roman Szewczyk, prof. PW, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawskadr hab. inż. Andrzej Szosland, prof. PŁ, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Łódzkaprof. dr hab. inż. Eugeniusz Świtoński, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląskaprof. dr hab. inż. Krzysztof Tchoń, Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki, Politechnika Wrocławskadoc. dr inż. Jan Tomasik, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska

Redaktor naczelnydr inż. Jan Jabłkowski

Zastępca redaktora naczelnegomgr Seweryn Ścibior, [email protected]

Zespół redakcyjnydr inż. Jan Barczyk – robotykadr inż. Jerzy Borzymińskiprof. dr hab inż. Wojciech Grega – automatykaprof. dr hab. inż. Krzysztof Janiszowskidr inż. Małgorzata Kaliczyńska – redaktor merytoryczny/statystycznymgr Anna Ładanprof. nzw. dr hab. inż. Mateusz Turkowski – metrologiamgr inż. Jolanta Górska-Szkaradekmgr inż. Elżbieta Walczak

Marketingmgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek, [email protected] Sylwia Batorska, [email protected]

Skład i redakcja technicznaEwa Markowska, [email protected] Sp. z o.o.

Wydawca

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPAl. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa

Miesięcznik PAR jest indeksowany w bazach BAZTECH oraz INDEX COPERNICUS (4,12). Punktacja MNiSW za publikacje naukowe w miesięczniku PAR wynosi 5 pkt (poz. 1027).

Wersją pierwotną (referencyjną) jest wersja papierowa.

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść publikacji o charakterze reklamowym oraz zastrzega sobie prawo skracania i adiustacji tekstów.

© Wszelkie prawa zastrzeżone

PRENUMERATA miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka”

Prenumeratę można zamówić pod następującymi adresami:

Redakcja PARPrzemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPAl. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawatel. 22 874 03 51fax 22 874 02 02na stronie www.par.pl/prenumerataKoszt prenumeraty STANDARD (dla firm, instytucji i osób fizycznych): y roczna – 99,00 zł, y dwuletnia – 176,00 zł.

Koszt prenumeraty EDU (dla uczniów, studentów, nauczycieli i pracowników naukowych): y roczna – 69,99 zł, y dwuletnia – 120,00 zł.

Prenumeratę pod ww. adresami rozpocząć można od dowolnego numeru, na dowolny okres. Koszt przesyłki pokrywa dostawca.

Prenumeratę można także zamówić u następujących kolporterów:

Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOTul. Ku Wiśle, 00-707 Warszawatel. 22 840 30 86 lub 22 840 35 89kolportaż@sigma-not.plwww.sigma-not.pl

RUCH SAOddział Krajowej Dystrybucji Prasyul. Annnopol 17a, 03-236 Warszawainfolinia: 801 443 [email protected]

KOLPORTER Spółka z o.o. S.K.A.Centralny Dział Prenumeratyul. Bakaliowa 3, 05-080 Izabelin-Mościskainfolinia: 801 404 [email protected]

GARMOND PRESS SAul. Nakielska 3, 01-106 Warszawatel./fax 22 817 20 [email protected]

Ceny prenumeraty przyjmowanej przez kolporterów wynoszą: y roczna – 99,00 zł, y I półrocze – 54,00 zł, II półrocze – 45,00 zł, y I, II i IV kwartał – 27,00 zł, III kwartał – 18,00 zł.

Uwaga: Garmond Press SA przyjmuje prenumeratę tylko na okres roczny lub półroczny.

Wszystkie ceny są kwotami brutto.

135

PAR-reklama-broszura-205x295mm.indd 1 2013-02-20 12:05:17

Bądź innowacyjny w automatyce napędowej, zaufaj ekspertom Danfoss i produktom marki VLT® AutomationDrive

T H E R E A L D R I V Ewww.danfoss.pl/napedy

Najlepszą kontrolę silnika elektrycznego napędzającego maszynę zapewni przetwornica częstotliwości VLT®.Danfoss dzięki globalnej organizacji sprzedaży i serwisu jest obecny i oferuje swoje produkty oraz usługi w ponad 100 krajach. Także w Polsce nasi eksperci służą Klientom fachowym doradztwem.

Danfoss Poland Sp. z o.o., ul. Chrzanowska 5, 05-825 Grodzisk MazowieckiTelefon: (48 22) 755 06 68 . telefax: (48 22) 755 07 01

[email protected]

to rok w historiikiedy Danfoss, jako pierwsza firma na świecie, rozpoczął masową produkcję przetwornic częstotliwości o nazwie VLT®

PAR 3/2013

Documents

Transcript of PAR 3/2013