PAR 4/2013

Festo Sp. z o.o.Janki k/Warszawyul. Mszczonowska 705-090 RaszynContact CenterTel. + 48 22 711 41 00Fax + 48 22 711 41 [email protected]

Siłownik elektryczny EPCOz pozycjonerem silnika CMMO-ST

Proste pozycjonowanie!

Złoty MedalTargów Automaticon 2013

Projekt2:Makieta 1 2013-03-20 01:45 Strona 1

POMIARY•AUTOMATYKA•ROBOTYKA

PARmiesięcznik naukowo-techniczny www.par.pl

4/2013ISSN 1427-9126Indeks 339512

Cena 10,00 złw tym 8 % VAT

TemaT Numeru

Obudowy i szafy sterownicze

30

rOzmOwa Par

wywiad z Januszem Piechocińskim, wicepremierem i ministrem gospodarki

40

aPlikacJe

Technika teatralna Bosch rexroth

38

2

3 Pomiar i rejestracja: prędkości, przebytej drogi, pozycji geograficznej oraz sygnałów dwustanowych i analogowych z różnych urządzeń pojazdu.

3 Zdalny odczyt parametrów pracy pojazdu. 3 Łatwość dostosowania systemu do wymagań

użytkownika oraz możliwość późniejszej modernizacji bez konieczności wymiany na nowy.

3 Panele operatorskie LCD (od 7“ do 15“) umożliwiają czytelną prezentację parametrów.

3 Pomiar i rejestracja prędkości z dokładnością 0,1 km/h.3 Przetworniki prędkości o stopniu ochrony IP68,

zakresie temperatury pracy od –40 °C do 70 °C, odporne na wstrząsy i udary.

3 Rejestracja danych: w dedykowanych kartach pamięci, umożliwiających nieprzerwany zapis informacji co najmniej 100 dni, w zależności od zastosowanych kart pamięci.

3 Dodatkowe moduły diagnostyczne umożliwiają ocenę i szybką diagnostykę stanu czujników pojazdu i sygnałów tachografu.

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPAl. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa

tel. (+48) 22 8740 287, (+48) 22 8740 255fax: (+48) 22 8740 209

e-mail: [email protected]

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

4

SpiS treści

Wydarzenia

09 Nowe technologie na Targach Kielce

14 Złote Medale aUTOMaTicON 2013

16 aUTOMaTicON 2013 – oferta robotyzacji

20 Sensory i przetworniki pomiarowe na targach aUTOMaTicON 2013

23 ceBiT 2013: nowoczesne komunikowanie

25 Merkel i Tusk odwiedzili stoisko riTTal

26 Moc emocji na stoku!

27 certyfikowane szkolenia rOcKWell aUTOMaTiON

28 Nocna inwazja robotów

95 Fiesta robotów od morza niemal do Tatr

noWości

6 Nowe produkty

62 Przekaźnik czasowy z wyświetlaczem leD i cyfrowymi nastawami

temat numeru

Obudowy i szafy sterownicze

36 rozdzielnice instalacyjne iSV firmy riTTal

aplikacje

38 Technika teatralna w europejskim centrum Muzyki Krzysztofa Pendereckiego w lusławicach

temat numeru

obudowy do zastosowań antywybuchowych

Przeznaczone do zastosowań w warunkach zagrożenia wybuchem obudowy muszą spełniać wiele obostrzeń, które przekładają się na różne metody zapobiegania tego typu zagrożeniom. Każda z nich musi być odpowiednio oznaczona.

30

Wydarzenia

śnieżna odsłona targów automaticon

Za nami XIX edycja największej imprezy wystawienniczej w branży pomiarów, automatyki, robotyki i elektroniki przemysłowej. Tegoroczne targi znacząco odróżniała jedynie zimowa aura – gdyby nie data na zaproszeniach, można by pomyśleć, że zostały one przeniesione na styczeń czy luty.

10

SpiS treści

pomiary automatyka robotyka nr 4/2013 5

Miesięcznik naukowo-technicznyPomiary Automatyka Robotyka

rok 17 (2013) nr 4 (194)

iSSN 1427-9126, indeks 339512

Na okładcesiłownik elektryczny ePcO

z pozycjonerem silnika cMMO-ST firmy Festo

Festo Sp. z o.o.Janki k/Warszawyul. Mszczonowska 705-090 RaszynContact CenterTel. + 48 22 711 41 00Fax + 48 22 711 41 [email protected]

Siłownik elektryczny EPCOz pozycjonerem silnika CMMO-ST

Proste pozycjonowanie!

Złoty MedalTargów Automaticon 2013

Projekt2:Makieta 1 2013-03-20 01:45 Strona 1

POMIARY•AUTOMATYKA•ROBOTYKA

PARmiesięcznik naukowo-techniczny www.par.pl

4/2013iSSN 1427-9126indeks 339512

cena 10,00 złw tym 8 % VaT

TEMAT NUMERU

Obudowy dla stref zagrożonych wybuchem

30

ROZMOWA PAR

Janusz Piechociński, wicepremier i minister gospodarki

40

APLIKACJE

Technika teatralna Bosch Rexroth

38

40rozmoWa par

Stwórzmy „ekosystem” dla nauki i biznesu

Rozmowa z wicepremierem i ministrem gospodarki Januszem Piechocińskim.

automatyka

44 Programowanie sterowników Plc zgodnie z normą iec 61131-3. część 2

53 Możliwości aplikacyjne firmy WObit

54 Technologia serwo dla każdego – niskie koszty i optymalne parametry

57 automatyka modułowa firmy SchUNK

pomiary

58 Jak wykazać spełnienie wymagań w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa wyrobów pracujących pod ciśnieniem

61 Termopary głowicowe z osłonami metalowymi

nauka

64 Odbiorniki gNSS w praktyce inżynierskiej. Badania stacjonarne

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

78 Dyfrakcyjna metoda pomiaru średnic wałków mgr inż. Jerzy Mąkowski

83 Śledzenie obiektów dynamicznych z wykorzystaniem metod inteligencji obliczeniowej – implementacja sprzętowa

inż. Przemysław Błaszkowski, dr inż. Michał Grochowski – Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

89 analiza wpływu niepewności danych wejściowych na dokładność systemów detekcji nieszczelności

dr hab. inż. Mateusz Turkowski*, mgr inż. Andrzej Bratek**, dr inż. Paweł Ostapkowicz***

*Instytut Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Warszawskiej

**Przemysłowy Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP *** Katedra Automatyki i Robotyki, Wydział Mechaniczny,

Politechnika Białostocka

forum młodych

98 rekordowa liczba innowacyjnych prac

100 indeks firm

102 Prenumerata

6

Nowości Nowe produkty

ICS-G7526 to nowa grupa switchy warstwy drugiej,

przeznaczona do pracy w środowisku, gdzie liczy się przede wszyst-kim najwyższa przepusto-wość sieci. Urządzenia tej serii mają 24 porty 1 Gb/s (w zależności od typu urzą-dzenia mogą to być sloty SFP bądź porty RJ-45) oraz dwa porty 10 GB/s (w postaci gniazd na

moduły SFP+). Konstrukcja switcha nie zawiera wenty-latorów i innych elementów ruchomych, co poprawia niezawodność całej kon-strukcji. Urządzenie wypo-sażono w bogatą funkcjo-nalność – możliwość two-rzenia połączeń nadmiaro-wych (redundantnych), kon-figurację wielu trybów pracy

i protokołów (np. do obsługi ruchu typu multicast), sieci VLAN, monitorowania pracy całej sieci, poszczególnych portów itp. Switche są zasi-lane z uniwersalnego źródła 110/230 V AC (redundan-cja zasilania).

www.elmark.com.pl

MMod to seria wskaźni-ków cyfrowych, dedykowa-nych do czujników wilgot-ności względnej, tempe-ratury, ciśnienia i różnicy ciśnień, stężenia CO2 lub

innych elementów pomia-rowych, które mają wyjścia napięciowe (0…10 V) lub prądowe (0/4…20 mA). Wyróżniają się one cztero-segmentowym wyświetla-czem LED, umożliwiają-cym naprzemienne wyświe-tlanie dwóch wartości, oraz rozbudowanymi funk-cjami alarmowymi – progra-mowalne wyjście cyfrowe, wbudowany sygnalizator dźwiękowy oraz diody LED.

Wskaźniki te można w pełni skonfigurować przy użyciu interfejsu USB i darmo-wego oprogramowania serwisowego. Ponadto, każdy MMod ma inter-fejs przemysłowy RS-485 (Modbus RTU), pozwala-jący na połączenie urządze-nia ze sterownikiem PLC lub komputerem PC.Warto wspomnieć o dedy-kowanym oprogramowaniu APSystem PC. Umożliwia

ono wizualizację wyni-ków pomiarów (wskaźniki na mapie obiektu, tabele, przebiegi), alarmowanie (również przez wysyłanie wiadomości e-mail) oraz rejestrację danych pomiaro-wych w plikach programu MS Excel na dysku kompu-tera PC.

B&L International Sp. z o.o.e-mail: [email protected]

www.bil.com.pl

SKA60 to seria nowych jed-nowyjściowych przetwor-nic o mocy 60 W produko-wanych przez firmę Mean Well. Dzięki szerokiemu zakresowi napięć wejścio-wych 2:1 oraz wielu możli-wym konfiguracjom napię-cia wyjściowego są to urzą-dzenia o szerokich możliwo-ściach zastosowań.Przetwornice serii SKA60 charakteryzują się bar-dzo wysoką sprawnością, dochodzącą do 93 %. Mają szereg wbudowanych zabez-pieczeń: przepięciowe, prze-ciążeniowe, przeciwzwar-ciowe oraz izolację wejście/wyjście 1500 V DC. W przy-padku stosowania wszyst-kich zabezpieczeń, po

ustąpieniu sytuacji awa-ryjnej urządzenie auto-matycznie wznawia pracę. Obsługę urządze-nia ułatwia funkcja zdal-nego włączania i wyłącza-nia przetwornicy. Do chło-dzenia przetwornika wystar-cza otwarty obieg powietrza – nie jest wymagane żadne dodatkowe urządzenie chło-dzące. Użytkowanie w warun-kach zewnętrznych umoż-liwia szeroki zakres tempe-ratury pracy od –40 °C do +70 °C. Dodatkową zaletą przetwornicy jest meta-lowa obudowa o niewiel-kich wymiarach (50,8 mm × 50,8 mm × 11 mm), która zapewnia wysoką

odporność na uszkodzenia mechaniczne. Przetwornice spełniają wymagania wielu międzynarodowych norm i mają certyfikaty dotyczące bezpieczeństwa ich stoso-wania oraz dwuletnią gwa-rancję. Właściwości:• szeroki zakres napięć

wejściowych 2:1,• wysoka sprawność

– do 93 %,

• zabezpieczenia przepię-ciowe, przeciążeniowe oraz przeciwzwarciowe,

•izolacja wejście/wyjście 1500 V DC,

• szeroki zakres tempera-tury pracy: od –40 °C do +70 °C

• zdalne włączanie i wyłą-czanie,

• chłodzenie otwartym obiegiem powietrza,

• metalowa obudowa,• małe wymiary: 50,8 mm

× 50,8 mm × 11 mm,• niska cena i wysoka nie-

zawodność,• dostępny model z wyj-

ściem 3,3 V,• 2 lata gwarancji.

www.elmark.com.pl

ICS-G7526 – przemysłowe switche zarządzalne do szafy Rack 19” z portami 10 Gb/s

Wskaźniki pomiarowe MMod

SKA60 nowa seria przetwornic DC/DC o mocy 60 W

promocja

Fot.

Elm

ark

Auto

mat

yka,

B&

L, H

artin

g

7Pomiary Automatyka Robotyka nr 4/2013

Grupa technologiczna HARTING udostępniła elektroniczny portal obsłu-gi i sprzedaży eShop. Teraz składanie zamówień jest jeszcze łatwiejsze i przyja-zne użytkownikowi. Prosta nawigacja i pełna ekspo-zycja produktów ułatwia wybór komponentów i składanie zamówienia przez internet. Platforma jest dostępna w języku polskim. Szczegółowe dane techniczne są widocz-ne obok każdego produk-tu. Wystarczy jedno kliknię-cie, aby pobrać informa-cje. Konfigurator produk-tów to funkcja pozwalająca zbudować produkt dosto-sowany do konkretnych wymagań aplikacyjnych. Za pomocą pytań i pól wyboru

konfigura-tor krok po kroku wspoma-ga użytkowni-ka w doborze

komponentów, które mają wejść w skład rozwiązania.eShop to elektronicz-ny portal oferujący prosty i szybki sposób na:• składanie zamówień,• sprawdzenie dostępności

i cen produktów,• podgląd faktur

i zamówień,• uzyskanie dokumentacji

technicznej produktów,• zarządzanie adresa-

mi dostaw i faktur oraz składanie zapytań,

• konfigurowanie produk-tów pod konkretne wymagania aplikacji.

Elektroniczny portal sprze-daży i obsługi eShop HARTING gwarantu-je szybką i priorytetową realizację zamówień oraz niższe koszty logistyczne.

Zapraszamy do eShop, który jest dostępny przez 24 godziny na dobę pod adresem www.ecatalogue.harting.pl.

HARTING Polska Sp. z o.o. ul. Duńska 9, 54-427 Wrocław

tel. 71 352 81 71fax 71 350 42 13


Twinhead rozbudował linię swoich produktów o potężny 10-calowy tablet, pracujący pod kontrolą systemu Windows 8 Professional. Producent oddaje w ręce użytkownika produkt wyznaczający nowy trend w kategorii tabletów prze-mysłowych. Urządzenie jest bardzo solidnie wykonane, a magnezowa obudowa (stopień ochrony IP65) i najwyższa jakość zastoso-wanych materiałów zapew-niają zgodność z normami MIL-STD-810G. Tablet jest odporny na wstrząsy, przy-padkowe upadki, zapyle-nie w halach produkcyjnych i zalanie wodą z dowol-nego kierunku. TA10

może również pracować w warunkach o szerokim zakresie temperatur: już od –20 °C do +60 °C. Nowy model został wypo-sażony w matrycę 10,4” o wygodnej rozdzielczości XGA (1024 × 768). Umoż-liwia to komfortową pracę z wszelkiego rodzaju apli-kacjami webowymi lub związanymi z wykorzy-staniem map. Opcjonal-nie może zostać wyposa-żony w ekran przystoso-wany do pracy przy dużym nasłonecznieniu (maksy-malna jasność 700 nits). Po raz pierwszy tak potężna moc została zamknięta w tablecie. Pod obudową umiejscowiony jest proce-sor Intel Core i5-3427U

trzeciej genera-cji. Tym samym urządze-nie przy większej mobilno-ści zapewnia taką wydaj-ność jak najnowsze note-booki. Model TA10 umoż-liwia zachowanie łączności ze światem dzięki zintegro-wanej ethernetowej karcie sieciowej. Znacznie wygod-niejsze jest jednak korzy-stanie z Wi-Fi lub modemu LTE. W efekcie można osią-gnąć nieprawdopodobne szybkości transferu danych, będąc daleko od firmo-wej czy domowej sieci.

W urządzeniu nie mogło też zabraknąć modułu

GPS oraz obsługi inter-fejsu Bluetooth. Durabook TA10 został wyposażony w dwie baterie o pojem-

ności 5200 mAh każda. Mogą one zapewnić maksy-malnie 9–10 godzin pracy. Dodatkową korzyścią stoso-wania podwójnych baterii jest możliwość ich wymiany w locie (tryb hot swap), bez konieczności wyłączania tabletu. Ważnym udogod-nieniem jest możliwość sprawdzania stanu baterii przy włączonym urządzeniu czy nawet jej wyjmowania za pomocą zintegrowanego wskaźnika.

www.elmark.com.pl

Elektroniczny portal obsługi i sprzedaży eShop

Durabook TA10 – zupełnie nowa jakość w klasie tabletów wzmocnionych

REKLAMA

Fot.

Elm

ark

Auto

mat

yka,

B&

L, H

artin

g

8

Nowości Nowe produkty

Firma Elesa+Ganter wprowadziła do oferty nowy typ trzpienia ustalającego o oznaczeniu PMT.110. Produkt jest wyposażony w ergonomiczną gałkę

radełkowaną z linii Ergostyle. Zwiększona powierzchnia chwytna i dopasowany do dłoni kształt ułatwiają operato-rowi odciągnięcie trzpienia nawet wówczas, gdy ma zabrudzone ręce lub nosi rękawice.

Korpus trzpienia PMT.110, tak samo jak w poprzed-nich wersjach, wykonano z SUPER-technopoli-meru, materiału o bardzo dobrych właściwościach wytrzymałościowych. Szpilka trzpienia zrobiona jest z hartowanej stali oksydowanej na czarno lub w wersji SST – ze stali nierdzewnej AISI 303. Natomiast sprężyna w obu wersjach jest ze stali nierdzewnej AISI 302.Trzpienie idealnie współgrają z pokrętłami typu ELK z serii Ergostyle, co przy zastosowaniu obu elementów na urządzeniu

gwarantuje zachowanie jednej linii stylistycznej.Użyte materiały zapewniają charakterystyczne dla tego trzpienia cechy: wysoką odporność na korozję, bardzo małą masę oraz niski współczynnik tarcia pomiędzy stalową szpilką a tworzywowym korpusem.

ELESA+GANTER Polska Sp. z o.o.

tel. 22 737 70 47fax 22 737 70 48


www.elesa-ganter.info.pl

Firma B&R wprowadza promocyjne warunki zakupu zaawanso-wanego oprogramo-wania narzędziowego Automation Studio 4. Promocja trwa od początku marca do końca czerwca 2013 r. Decydując się na jeden z zestawów startowych, można stać się posiada-czem licencji pełnej wersji oprogramowa-nia wraz z wysokiej klasy sterownikiem lub panelem operatorskim ze zintegrowa-nym sterownikiem. W cenę każdego zestawu startowego wliczone jest wybrane dwudniowe szkolenie. Każdy zestaw można łatwo rozbudować o kolejne komponenty B&R, takie jak: wejścia/wyjścia (zdalne lub rozproszone, o stopniu ochrony IP20 lub IP67), napędy krokowe, serwona-pędy, falowniki, panele operatorskie, komputery przemysłowe czy nawet

programowalny system bezpieczeństwa Safety. Wszystkie te komponenty są programowane w Automation Studio 4.Dostępne zestawy:• X20:StarterKit-X20

– sterownik PLC zawie-rający moduł CPU oraz moduł mieszany wejść/wyjść – X20CP1583 + X20CM8281,

• 4P10:PP65-351-P74 – panel operatorski 3,5” z przyciskami zintegro-wany ze sterownikiem – Power Panel 65,

• 4P10:PP65-571-P74 – panel operatorski 5,7” zintegrowany ze sterow-nikiem – Power Panel 65,

• 4P10:PP65-571-P74F – panel operatorski 5,7” z przyciskami zintegro-wany ze sterownikiem – Power Panel 65,

• 5SP5:StarterKit – panel operatorski 10,4” zinte-growany ze sterownikiem – Power Panel 520.

Każde z urządzeń ma opcję zdalnego monitorowania i obsługi przez intranet/

internet (on-line, System Diagnostics Manager przez www), możliwość implemen-tacji kilku wirtualnych paneli operatorskich (na przykład wizualizacja na smartfo-nie lub tablecie). System operacyjny posiada zintegro-wane serwery FTP, WWW, VNC, OPC, możliwość wysyłania e-maili itd. Oprócz sprzętu każdy zestaw zawiera: 1A4300.L1EN-400 – licencję jednostanowiskową Automation Studio 4 oraz SEM210.2 – dwudniowe szkolenie „Automation Studio: Podstawy” (dla jednej osoby i w wybranym terminie) lub inne do wyboru. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.br-automation.com/promocje2013.

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o.

ul. Strzeszyńska 33, 60-479 Poznań

www.br-automation.com

Trzpień ustalający PMT.110

Najnowsza wersja oprogramowania narzędziowego Automation Studio 4

Pokrętło typu ELK

Trzpień PMT.110

Pomiary Automatyka Robotyka nr 4/2013 9

Na Stom-Tool w Kielcach zaprezentowa-no najnowsze technologie, obrabiarki, maszyny i narzędzia oraz materiały sto-sowane do obróbki metali. Swoje stoiska miały tu także instytucje, stowarzyszenia, jednostki badawczo-rozwojowe, ośrod-ki targowe oraz wydawnictwa branżowe. Stom-Blech to z kolei najnowsze techno-logie i maszyny do obróbki blach, m.in. nowoczesne cięcie laserowe i wodą, gię-cie, wykrawanie czy malowanie. Nie za-brakło maszyn i narzędzi oraz materiałów stosowanych do obróbki blachy. Podczas Targów Kielce można było zapoznać się również z innowacyjnymi metodami gra-werowania, szlifowania czy polerowania. Przy organizacji Stom Targi Kielce były wspierane przez: Instytut Zaawansowa-nych Technologii Wytwarzania, Politech-nika Świętokrzyska oraz Wydział Mecha-niczny Politechniki Radomskiej.

Odbywające się w tym samym cza-sie Międzynarodowe Targi Technologii

i Urządzeń dla Spawalnictwa – Spawal-nictwo – organizowane są przy współpra-cy z Instytutem Spawalnictwa z Gliwic oraz z Polską Izbą Spawalniczą z War-szawy. W ramach wystawy prezentowa-ne były najnowsze maszyny, urządzenia oraz rozwiązania technologiczne i mate-riały stosowane w spawalnictwie, ma-szyny, urządzenia i osprzęt do spawania, materiały spawalnicze, systemy kompu-terowe wspomagające procesy spawalni-cze, roboty, automaty, linie technologicz-ne i gazy techniczne.

Targom towarzyszyły polsko-białoru-skie rozmowy biznesowe, a także spotka-nia brokerskie, będące bardzo skuteczną formą pozyskiwania nowych kontaktów biznesowych i kontrahentów. Dobór part-nerów i aranżacja spotkań jest dokony-wana, na podstawie wcześniejszych zgło-szeń, przez Enterprise Europe Network, funkcjonujący przy Staropolskiej Izbie Przemysłowo-Handlowej w Kielcach.

Control-Stom to okazja do zaprezen-towania najnowszych technologii i zdo-bycia niezbędnej w branży wiedzy. Wy-stawiano tu nowoczesny sprzęt kontrol-no-pomiarowy, aparaturę badawczą i wy-posażenie pomieszczeń laboratoryjnych.

Podczas Targów Kielce odbyły się także po raz czwarty targi Expo-Surfa-ce. Zakres branżowy, obejmujący tema-tykę ochrony powierzchni przed korozją, został poszerzony o tak modne ostatnio i ważne w każdej dziedzinie gospodarki kompozyty. Już teraz są one z powodze-niem używane w wielu znaczących dzie-dzinach gospodarki. Na wystawie pre-zentowano też technologie oraz urzą-dzenia do nanoszenia powłok ochron-nych, sprzęt do czyszczenia, przygotowa-nia oraz pokrywania powierzchni, specja-listyczne środki chemiczne, urządzenia i systemy do obróbki powierzchni. Po raz pierwszy w halach pojawiły się przedsię-biorstwa proponujące gamę kompozytów.

Wystawie towarzyszyły specjali-styczne dyskusje i spotkania połączo-ne z warsztatami organizowanymi przez wspierającą targi Expo-Surface Akade-mię Górniczo-Hutniczą. Wśród tematów wystąpień znalazły się m.in. nowocze-sne metody monitorowania korozji, ba-dania procesów korozyjnych, stopy i ma-teriały kompozytowe odporne na koro-zję, powłoki antykorozyjne oraz nowocze-sne metody ich wytwarzania i nanoszenia oraz ochrona przed korozją w systemach energetycznych i konstrukcjach metalo-wych, żelbetowych, betonowych.

Mat. pras. TARGI KIElCE SA

Ponad 400 firm z 25 krajów z całego świata spotkało się w dniach

19–21 marca na pięciu wystawach związanych z obróbką blach, metali, ze

spawalnictwem, ochroną powierzchni i technikami pomiarowymi, czyli Stom-

Blech, Stom-Tool, Spawalnictwo, Expo-Surface i Control-Stom. W tym roku

po raz drugi targi Stom odbyły się w dwóch różnych odsłonach. Zeszłoroczny

podział tych imprez był zdecydowanym strzałem w dziesiątkę.

Nowe technologie na TARgACH KielCe

Fot.

Ele

sa+

Gan

ter,

B&

R A

utom

atyk

a, T

argi

Kie

lce

rElaCjE WydARzeniA

10

Wydarzenia Relacje

Międzynarodowe Targi Automatyki i Po-miarów Automaticon w warszawskim Centrum EXPO XXI, których organizato-rem jest Przemysłowy Instytut Automa-tyki i Pomiarów PIAP, tradycyjnie stały się dla jednych okazją do zaprezento-wania najnowszych osiągnięć, dla in-nych – do zapoznania się z nimi. W jed-nym miejscu było niemal wszystko, co przydaje się w pracy automatyka czy pomiarowca. Zakres prezentowanych produktów i rozwiązań jest coraz szerszy – począwszy od takich komponentów jak przetworniki lub czujniki, przez ma-nipulatory do realizacji prostych zadań, złożone sterowniki i regulatory, po apa-raturę pomiarową, skomplikowane sys-temy sterowania, pozwalające nadzoro-wać linie technologiczne w zakładach i fabrykach, oraz wysokowydajne roboty przemysłowe. Na targach nie zabrakło również firm inżynierskich specjalizują-cych się w projektowaniu i wdrażaniu nowoczesnych rozwiązań w przedsię-biorstwach i co za tym idzie – różnego rodzaju elementów, podzespołów i na-rzędzi, które służą wspomaganiu pracy projektantów i osób uruchamiających urządzenia w konkretnych aplikacjach.

W tegorocznej edycji, podobnie jak w ubiegłorocznej, wzięło udział 315 wy-stawców reprezentujących w sumie po-nad 750 firm. Rotacja utrzymuje się na

Za nami XIX edycja największej

imprezy wystawienniczej w branży

pomiarów, automatyki, robotyki

i elektroniki przemysłowej.

Tegoroczne targi znacząco

odróżniała jedynie zimowa aura

– gdyby nie data na zaproszeniach,

można by pomyśleć, że zostały one

przeniesione na styczeń czy luty.

Śnieżna odsłona targów aUTOMaTIcON

Fot.

S.

Łasz

ewsk

i, S.

Bat

orsk

a/PA

R, P

IAP

Stoisko firmy Festo chętnie odwiedzali zarówno klienci, jak i młodzież

Expobus firmy Waldmann

Targi Automaticon odbyły się w dniach 19–22 marca 2013 r.

Pomiary automatyka robotyka nr 4/2013 11

poziomie zbliżonym do tego z ostatnich lat – około 20 % wystawców stanowią nowe firmy. Jak co roku pojawiło się sporo firm zagranicznych, zarówno tych mających polskie oddziały, jak i takich, które nie mają w naszym kraju swoich przedstawicielstw. Wciąż widoczna jest silna ekspansja wystawców niemiec-kich – na tegorocznym Automaticonie obecnych było 22 przedstawicieli na-szych zachodnich sąsiadów, z czego 11 to nowe firmy.

– Targi stają się coraz bardziej mię-dzynarodowe. Pojawiają się u nas ko-lejne firmy, które nie mają w Polsce przedstawicielstwa. W tym roku jest ich 12 %, podczas gdy rok wcześniej stanowiły one 9 %. Rośnie też wskaź-nik odwiedzin na naszej stronie. Tylko wczoraj zanotowaliśmy kilkanaście ty-sięcy wejść, a dziś do godziny 1100 było ich już 3500 – mówił pierwszego dnia podczas konferencji otwierającej Auto-maticon 2013 dr inż. Jacek Frontczak, komisarz targów. Zauważył też, że moc-niej daje znać o sobie robotyka. – Każde-go roku więcej firm wystawia tzw. żywe roboty. Przestał nas też trochę straszyć cień Hanoweru. Do tej pory bowiem pa-nowała opinia, że nowości prezentuje się głównie u naszego zachodniego sąsiada. Jak widać, coraz częściej także u nas – mówił. Jak dodaje dr inż. Jan Jabłkow-ski, dyrektor Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP, wskaź-nik robotów przypadających na zatrud-nionych w przemyśle jest dla Polski nie tylko kilkudziesięciokrotnie niższy niż w przypadku Japonii, ale też na przy-kład trzykrotnie niższy niż w Czechach. – To pokazuje potencjał dla tej branży i rosnące zainteresowanie automatyką przemysłową – ocenia dyrektor PIAP.

Zdecydowana większość wystawców ocenia tegoroczny Automaticon jako bardziej efektywny ze względu na lep-szą niż w poprzednim roku frekwencję odwiedzających, których zimowa aura nie zniechęciła do wizyty. Targi są dziś nie tyle miejscem, w którym zawiera się kontrakty, ile narzędziem marke-tingowym do skutecznej komunikacji i sposobem kreowania wizerunku firmy. Wielu wystawców docenia możliwość zaprezentowania klientom konkretnych rozwiązań. – Automaticon to idealna okazja do prezentacji nowych produk-tów. Na przykład urządzenia do kalibra-cji to wciąż nowość w naszej ofercie, która wymaga zaprezentowania produk-tu i zademonstrowania jego możliwości – w tym jest kluczowa rola targów. Je-steśmy bardzo zadowoleni z tegorocz-nej edycji. Odwiedziło nas wielu przed-stawicieli nowych firm i nawet pierwszy dzień, w którym zazwyczaj niewiele się dzieje, był w tym roku intensywny i owocny – stwierdza Tatiana Perczak-Szanowska, dyrektor ds. marketingu i sprzedaży firmy WIKA Polska.

Także Dariusz Kacperczyk, wicepre-zes zarządu firmy EQ System ocenia targi jako bardzo udane. – Pokazały one, że rynek automatyki rozwija się bardzo dynamicznie. Cieszy nas także fakt, że swoje miejsce na tym rynku znajduje i nasza firma. Jesteśmy bardzo zadowo-leni z przyznania Asprovie APS złotego medalu targów Automaticon 2013. Je-steśmy ogromnie zaszczyceni, że nasz produkt znalazł uznanie w oczach tak znamienitego grona stanowiącego jury konkursu.

Wbrew wciąż pojawiającym się opiniom rynkowym o szalejącej rece-sji, obraz wyniesiony z targów mówi

coś innego. – Jest lepiej niż w ubie-głym roku, przyjechało o wiele więcej klientów, mamy dwa razy więcej ankiet z wizyt niż z ubiegłorocznej edycji. Od-wiedzali nas stali klienci, którzy zawsze goszczą na naszym targowym stoisku. Nawiązaliśmy również bardzo wiele kontaktów. Mieliśmy obawy co do fre-kwencji, ponieważ poprzednie targi były trochę mniej udane pod tym względem. To także dowodzi, że wbrew obiegowym opiniom o kryzysie, nie jest tak źle. Co prawda klienci informują nas, że na przykład niektóre inwestycje są prze-suwane w czasie, ale można mówić co najwyżej o niewielkim spowolnieniu – uważa Zbigniew Juszkiewicz, prezes zarządu Limatherm Sensor.

Mimo tradycyjnej rotacji, są wśród wystawców firmy, które pojawiają się na Automaticonie od lat. Jedną z nich jest Sabur. – Targi bardzo się rozwinęły. Nasza firma jest obecna od samego po-czątku ich istnienia. W początkowych edycjach pojawiało się nieco ponad 50 wystawców, teraz – sześć razy wię-cej. Dziś Automaticon ma znacznie bardziej międzynarodowy charakter i poziom niż dawniej. W porównaniu z ostatnimi latami częściej widać także wpływ nowoczesności: coraz mniej jest

Stoisko firmy OmronFot.

S.

Łasz

ewsk

i, S.

Bat

orsk

a/PA

R, P

IAP

Stoisko firmy Siemens

Liczni odwiedzający przybyli na tegoroczne targi

12

papierowych informacji, a więcej odsy-łania do stron internetowych i przeka-zywania danych za pomocą nowocze-snych metod. Oczywiście można między bajki włożyć opinię, że w trakcie targów zawiera się dużo kontraktów. Budu-je się jednak fundamenty pod przyszłą współpracę, co szczególnie dziś, w do-bie bardzo konkurencyjnego rynku, jest wyjątkowo istotne. My traktujemy

Automaticon jako swego rodzaju święto naszej branży. Jest ono okazją do zapre-zentowania naszych nowości: najnow-szych aplikacji z dziedziny automatyki przemysłowej i budynkowej oraz opro-gramowania klasy Business Intelligen-ce, a przede wszystkim okazją do spo-tkań i interesujących rozmów z naszymi klientami i partnerami – mówi Barbara Wójcicka, prezes zarządu firmy Sabur.

Wśród wystawców tradycyjnie poja-wiła się także firma Festo. – Przez cztery dni trwania targów przeprowadziliśmy podobną liczbę rozmów z klientami, jak w poprzednich edycjach. Jednakże są to w większości przypadków już znane nam firmy, a więc zbyt dużo nowych kontaktów nie odnotowaliśmy. Nie wy-kluczam jednak, że te nowe zaowocu-ją wspólnymi projektami. Obecność na targach jest przydatna. Z jednej strony pozytywnie wpływa na image firmy, z drugiej – klienci dopiero podczas ta-kiej imprezy mogą zapoznać się z peł-ną ofertą danego wystawcy. Na przy-kład niektórzy odwiedzający dopiero tu dowiedzieli się, że oprócz pneumatyki mamy również napędy elektryczne, sys-temy handlingowe czy manipulatory. Automaticon to więc dla nas okazja, by pokazać, że Festo aktywnie działa również w tych obszarach – zauważa Krzysztof Dobek, Marketing Specialist Festo. – Firma zaczęła pojawiać się na targach w cyklu dwuletnim. W tym roku jesteśmy z wystawą. Rok temu byli stu-denci z uczelni technicznych, którzy pre-zentowali własne aplikacje stworzone w oparciu o komponenty Festo. Wów-czas równolegle z targami organizujemy

w naszej siedzibie w Jankach koło War-szawy warsztaty dla klientów – wyjaśnia przedstawiciel Festo.

Nawet wystawcy, którzy wahali się, czy wziąć udział w tegorocznej edycji, wynieśli z niej wiele pozytywnych wra-żeń i nawiązali kontakty. – Muszę przy-znać, że jeszcze kilka dni przed targami zastanawiałem się, czy w ogóle powin-niśmy się wystawiać, bo jak wiadomo statystyczny przyrost nowych klientów w trakcie targów jest równy zeru. Uczest-nictwo w targach to raczej prestiż i po-kazanie konkurencji, że wciąż wiedzie nam się dobrze, a klientom, dotychcza-sowym i potencjalnym, że dbamy o ten rynek. Jednak już drugiego dnia targów stwierdziłem, że nieobecność tutaj by-łaby wielkim błędem: tak było dobrze w tym roku. Nawiązaliśmy wyjątkowo interesujące kontakty i odbyliśmy bar-dzo ciekawe rozmowy – stwierdza Ma-rek Kania z Działu Sprzedaży i Zarzą-dzania w Imaco Imaging Components.

Część firm, która była nieobecna rok temu, na podstawie tegorocznych doświadczeń już teraz zdecydowała o pojawieniu się w przyszłym roku. Do tego grona należy m.in. KUKA Roboter.

Wydarzenia Relacje

Ulokowane w holu głównym stoisko firmy igus nie pustoszało nawet na moment

Stoisko firmy Renex Line

Stoisko firmy Pepperl+Fuchs

Fot.

S.

Bat

orsk

a/PA

R, P

IAP

A to już stoisko miesięcznika PAR


– Tegoroczny Automaticon oceniam bardzo pozytywnie. Nie dość, że nasze stoisko cieszyło się dużym zainteresowa-niem, to jeszcze otrzymaliśmy złoty me-dal targów za nasz najnowszy produkt: robota KR Agilus. Rok temu nie byliśmy obecni na targach, lecz po pozytywnych doświadczeniach z tego roku już zarezer-wowaliśmy to samo miejsce na następ-ną edycję – podkreśla Janusz Jakieła, inżynier sprzedaży KUKA Roboter.

Zadowolony z tegorocznej edycji jest także Daniel Oszczęda, dyrektor ds. marketingu i jakości spółki Balluff. – Do tej pory dość często Automaticon sprowadzał się do odwiedzania nasze-go stoiska przez stałych, znanych nam już klientów. W tym roku było inaczej. Udało nam się pozyskać dużo nowych kontaktów. Wygląda też na to, że na horyzoncie jest wiele ciekawych projek-tów, zarówno po stronie naszych stałych klientów, jak i tych nowych. Podsumo-wanie wypada więc bardzo pozytywnie i jesteśmy zadowoleni z tegorocznej edy-cji – mówi przedstawiciel firmy Balluff.

Część wystawców ma pewne wąt-pliwości odnośnie przyszłości targów, związane m.in. z rezygnacją niektó-rych potentatów. – Wciąż pozostaje dy-lemat: brać udział w targach czy nie. Mam mieszane odczucia. Z jednej stro-ny Automaticon to wciąż najlepsze miej-sce dla firm działających w automatyce, czołowe targi w tej branży od lat, więc bierzemy w nim udział. Z drugiej strony uważam, że organizatorzy powinni bar-dziej zadbać o prestiżowych uczestni-ków. Jeśli bowiem wycofają się potenta-ci, to potem odejdą także inni. Organiza-torzy powinni zabiegać za wszelką cenę o to, by pojawiły się tu największe fir-my. Jeśli bowiem wycofuje się duża fir-ma, a na jej miejsce wchodzi pięć ma-lutkich, to niekoniecznie jest to powód do radości – ocenia Andrzej Turak, wi-ceprezes zarządu i dyrektor techniczny

firmy Skamer. Dodaje jednocześnie, że dziś targi mają nieco inny charakter. – Kiedyś służyły zdobyciu informacji. Te-raz chodzi o kontakt z ludźmi. To jedy-na motywacja do bycia na targach. Nie jesteśmy tu po to, by zdobywać nowych klientów, bo tu się ich nie zdobywa, na-tomiast mamy okazję spotkać tu zarów-no swoich dostawców, jak i osoby z za-kładów przemysłowych, które zaopa-trujemy. Głównie dlatego warto tu być – podsumowuje Andrzej Turak.

Wystawcy doceniają wagę targów, ale coraz częściej pojawiają się postu-laty związane z formułą imprezy. Marek Kania z firmy Imaco Imaging Compo-nents zwraca uwagę, że organizatorzy muszą zastanowić się nad przyszłością targów. – Bardzo zmieniają się one merytorycznie. Pewne branże rozrasta-ją się dynamicznie. Liczba wystawców systemów wizyjnych na Automaticonie jest już znacząca i jeśli nie znajdzie to odbicia w polityce zarządu, na przykład przez dodanie tej branży w nazwie tar-gów, to wystawcy systemów wizyjnych zaczną szukać miejsca bardziej na nich ukierunkowanego – uważa.

Andrzej Melecki, Key Account Ma-nager z Pilz Polska, firmy, która od sze-ściu lat wystawia się na Automaticonie, zauważa, że klienci odwiedzający ich

stoisko oceniali targi różnie. – Dla jed-nych ich formuła trochę się wyczerpu-je, natomiast dla innych jest to bardzo dobra forma spotkań. Liczba osób od-wiedzających targi w ciągu tych lat była różna. Niektórzy podejmują w związku z tym konkretne działania. Przykładowo firma, która w ubiegłym roku wystawiała się obok nas, w tym roku się nie pojawi-ła. Pomimo tego wydaje mi się, że dla naszej firmy targi nadal spełniają podsta-wowe stawiane im wymagania: są oka-zją do spotkania z klientami, rozmowy, a w przyszłości, jak to było dotychczas, zaowocują konkretnymi projektami.

Tegoroczny Automaticon, podobnie jak te z ostatnich lat, przyniósł wystaw-com i odwiedzającym głównie pozytyw-ne wrażenia, chociaż oczywiście zawsze są elementy, które można poprawić. Wśród tradycyjnych postulatów pojawia się sugestia obniżenia ceny za obecność na targach. – Od strony organizacyjnej jest też kilka drobiazgów, które powinny być dopilnowane, a nie są. Choćby usu-wanie w tym roku śniegu sprzed wejścia czy dbanie o uzupełnianie ręczników pa-pierowych w toaletach – dodaje Marek Kania. Nieustająco zgłaszanym proble-mem jest też kwestia infrastruktury. – Po stronie rzeczy do poprawienia są dojazd i parking oraz zasięg, w tym roku często pojawiały się problemy z połączeniami z telefonów komórkowych i dostępem do sieci – zauważa Zbigniew Juszkie-wicz. Także Andrzej Melecki zwraca uwagę na uciążliwości związane z infra-strukturą. – W zakresie tego, co można by poprawić, od początku pojawiają się te same sugestie: dosyć uciążliwa jest tu logistyka i ciągi komunikacyjne. Wy-starczy powiedzieć, że czas potrzebny na opuszczenie parkingu po targach to średnio 30–40 minut – dodaje.

Urszula ChojnackaPAR

Stoisko firmy Instom

Fot.

S.

Bat

orsk

a/PA

R, P

IAP

Stoisko firmy Sabur

14

Wydarzenia Nagrody i wyróżNieNia

KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o., Oddział w PolsceKR 6 R900 sixx AgilusFirma KuKa prezentowała na targach nową rodzinę robotów o małych udźwi-gach (do 6 kg). Złoty Medal automati-con 2013 przyznano pierwszemu z pla-nowanej generacji robotów za: optymal-ną konstrukcję, umożliwiającą różne pozycje montażowe, optymalną prze-strzeń roboczą (zasięg do 1100 mm i obrót wokół podstawy ±350°), wbu-dowane zasilanie energią (wszystkie przewody układów zasilania umiesz-czone są w korpusie), a także za dużą szybkość (nawet 150 cykli/min), pre-cyzję (dokładność pozycjonowania ±0,03 mm) i zwiększenie bezpieczeń-stwa pracy. Masa robota wynosi 52 kg, a masa układu sterowania KR C4 – 33 kg. Zarówno robot, jak i układ stero-wania zajmują niewiele miejsca.

Czytaj więcej w PAR 3/2013

KEYENCE INTERNATIONAL BelgiumTM-3000 Series – High – Speed 2D Measurement SensorTM-3000 to nowy, pierwszy na rynku mi-krometr 2D, pozwalający na kontrolę wy-miarową elementów bezpośrednio na linii produkcyjnej. Zwarta budowa, składają-ca się z emitera zielonego, skolimowane-go światła LED oraz odbiornika – matry-cy CMOS, skrytej za soczewkami telecen-trycznymi, pozwala na dokładny, mikro-nowy pomiar wielkości geometrycznych.

Mikrometr idealnie nadaje się do szyb-kich aplikacji – w 1 s wykonuje ponad 30 skanów. Interfejsy komunikacyjne I/O, RS-232C oraz podgląd elementu mierzo-nego (wyjście VGa) pozwalają na łatwą integrację systemu TM-3000 na liniach produkcyjnych.

RELPOL SAElektroniczny przekaźnik czasowy MT-W-17S-11-9240 z wyświetlaczem LED i cyfrowymi nastawamiWyjątkową zaletą przekaźnika MT-W-17S-11-9240 jest możliwość nastawia-nia, oprócz czasów T1 i T2, czasu T3. Czasy T1, T2, T3 nastawiane są oddziel-nie, a w każdym można wprowadzić war-tość z zakresu od 0,1 s do 99 h 59 min 59,9 s. Programowanie funkcji i czasów odbywa się w bardzo prosty, intuicyjny sposób, tylko przy pomocy wyświetlacza oraz dwóch przycisków („OK” i „F/T”).

Przekaźnik ma szeroki zakres napięcia zasilania: od 12 do 240V aC/DC i może być uruchamiany przez załączenie napię-cia zasilania lub przez zewnętrzny sygnał wyzwalający (zestyk sterujący S). Prze-kaźnik MT-W-17S-11-9240 na wyjściu ma jeden zestyk przełączny 1P o obcią-żalności znamionowej 10 a/250 V aC (kat. aC1).

Czytaj więcej na s. 62

EQ SYSTEM Sp. z o.o.Asprova APS – planowanie produkcji w czasie rzeczywistym, w wielu wariantach ekonomicznychJapońska firma asprova Corporation jest wiodącym na świecie dostawcą oprogra-mowania wspomagającego zaawanso-wane planowanie i harmonogramowanie produkcji. Współpraca nawiązana przez

Komisja konkursowa Międzynarodowych Targów automatyki i Pomiarów

automaticon tradycyjnie nagrodziła prezentowane podczas imprezy

wystawienniczej produkty. Nowoczesność, precyzja i bezpieczeństwo to

tylko niektóre z cech charakteryzujących nagrodzone w tym roku produkty.

złote Medale aUToMaTiCoN 2013

Fot.

a.

Kęd

zior

a

1. KR 6 R900 sixx agilus2. TM-3000 Series – High – Speed 2D Measurement Sensor3. Elektroniczny przekaźnik czasowy MT-W-17S-11-9240 z wyświetlaczem LED i cyfrowymi nastawami

1 3

2


firmę EQ System z firmą asprova zaowocowała wprowadzeniem w 2010 r. tej nowoczesnej technologii obliczeniowej do Polski.

Fundamentem systemu asprova aPS jest opatentowany, ma-tematyczny silnik optymalizacyjny. umożliwia on utworzenie optymalnego pod względem przyjętych kryteriów i wskaźników ekonomicznych planu produkcji. Jest to najwydajniejszy oblicze-niowo system klasy aPS na świecie, dający możliwość przelicze-nia 100 000 operacji w czasie krótszym niż 20 s lub 5000 ope-racji w czasie 3 s. Dzięki udostępnieniu w systemie asprova aPS aż 2400 parametrów i 4000 cech, opisujących zasoby, proce-sy, zamówienia oraz aspekty jakości, możliwe jest odwzorowa-nie w 100 % procesu produkcyjnego.

ATEQ PL Sp. z o.o.Detektor nieszczelności dla linii produkcyjnych typ ATEQ F5200Detektor aTEQ F5200 jest unowocześnioną wersją detekto-ra aTEQ F520. Jego zasada działania opiera się na pomiarze spadku ciśnienia powietrza w testowanym detalu metodą róż-nicową. Rozdzielczość pomiaru wynosi 0,1 Pa. Zakres ciśnień testu od próżni do 20 bar, przy ręcznej lub automatycznej re-gulacji. urządzenie komunikuje się z automatyką stanowiska poprzez kartę I/O cyfrowych lub protokoły Modbus, Profibus, Profinet, DeviceNet.

Innowacje, w porównaniu do detektora aTEQ F520, to m.in.: wewnętrzny komputer z kolorowym dotykowym ekranem gra-ficznym do programowania parametrów, wizualizacji wyników i statystyk, a także do prezentacji graficznej przebiegów testu oraz dodatkowe układy do współpracy z siecią LaN.

FESTO Sp. z o.o.Siłownik elektryczny EPCO z pozycjonerem silnika CMMO-STSiłownik elektryczny EPCO z silnikiem skokowym EMMS-ST i pozycjonerem silnika CMMO-ST w trybie ServoLite to napęd prosty jak siłownik pneumatyczny, ale z zaletami napędów elek-trycznych. Zespół napędowy, który maksymalnie ułatwia pozy-cjonowanie i jest znacznie tańszy od konwencjonalnych elek-trycznych systemów pozycjonowania.

Dostępne są trzy wielkości siłownika z zamontowanym na stałe, idealnie dopasowanym silnikiem. Napęd to śruba tocz-na oraz tłoczysko zabezpieczone przed obrotem z prowadnicą ślizgową. amortyzacja w położeniach końcowych redukuje ha-łas przy dochodzeniu do położeń końcowych i zmniejsza energię uderzenia podczas ruchu referencyjnego.

Czytaj więcej na s. 54

2

P L

ATEQ PL Sp. z o.o.ul. Patriotów 181, 04-881 Warszawatel.: 22 6122678, fax 22 6122699e-mail: [email protected], www.ateq.pl

Oferujemy Państwu aparaturę do zautomatyzowanej kontroli jakości wyrobów w procesie produkcji.

• Detektory przecieku (testy pneumatyczne), zastosowania: produkcja części i podzespołów samochodowych, produkcja sprzętu gospodarstwa domowego, armatury gazowej i wodnej, opakowań, sprzętu medycznego

UWAGA: NOWOŚCI!

Najnowszy detektor nieszczelności, typ ATEQ F5200, z kolorowym dotykowym ekranem, portami USB i LAN

Detektor ATEQ F620, nowa generacja, następca popularnego detektora nieszczelności ATEQ F520

• Detektory przecieku z wykorzystaniem wodoru, zastosowania: wykrywanie bardzo małych nieszczelności w wyrobach (chłodnictwo, klimatyzacja…)

• Urządzenia do testów elektrycznych wyrobów według norm bezpieczeństwa

• Urządzenia do aktywacji i kontroli zaworów systemu TPMS w kołach samochodowych

• Testery i kalibratory urządzeń pokładowych w statkach powietrznych (Pitot Static testers)

• Testery akumulatorów i baterii dla lotnictwa i motoryzacji

Proponujemy Państwu także szkolenia i dobór metodyki z zakresu kontroli szczelności wyrobów w produkcji,

a także serwis i kalibrację naszej aparatury.

Zapraszamy do współpracy

REKLaMa

Fot.

a.

Kęd

zior

a

4. asprova aPS – planowanie produkcji w czasie rzeczywistym, w wielu wariantach ekonomicznych 5. Detektor nieszczelności dla linii produkcyjnych typ aTEQ F52006. Siłownik elektryczny EPCO z pozycjonerem silnika CMMO-ST 7. Mały robot do rozpoznania PIaP GRYF

4 5 6

PRZEMYSŁOWY INSTYTUT AUTOMATYKI I POMIARÓW PIAPMały robot do rozpoznania PIAP GRYFPo wielokrotnym wyróżnieniu w ubiegłym roku w kraju i za granicą mobilny robot PIaP GRYF otrzymał również Złoty Medal automaticon 2013.

Robot może udźwignąć obiekty ważące od 5 kg do 15 kg, ma cztery kamery, a jego wy-posażenie można łatwo zmieniać i uzupełniać. Przy małych wymiarach (690/580/400 mm, a 840 mm z przednimi gąsienicami) i niewiel-kiej masie (38 kg) manipulator robota ma duży zasięg (1900 mm dla manipulatora z wysu-wem teleskopowym).

Czytaj więcej w PAR 6/2013 7

16

Wydarzenia Relacje

Podczas konferencji prasowej otwiera-jącej Automaticon 2013 komisarz tar-gów dr inż. Jacek Frontczak stwierdził, że w tym roku swoją obecność wyraźnie zaznaczyły roboty, a wiele z nich można obejrzeć w akcji – pracujące w różnych aplikacjach.

Trochę statystykiNa XIX Międzynarodowych Targach Automatyki i Pomiarów Automaticon prezentowano sześć grup tematycznych z obszaru robotyzacji:• roboty przemysłowe (22 firmy

– o dwie więcej niż w roku ubiegłym, w tym jedna zagraniczna),

• oprogramowanie dla robotów prze-mysłowych (12 firm),

• urządzenia dla stanowisk zrobotyzo-wanych (42 firmy – o sześć firm wię-cej niż w roku ubiegłym, w tym dwie zagraniczne),

• komponenty (66 firm – o cztery wię-cej niż w roku ubiegłym, w tym dzie-więć zagranicznych),

• projektowanie i wykonywanie zro-botyzowanych stanowisk, gniazd oraz linii technologicznych (21 firm, w tym jedna zagraniczna),

• systemy zapewnienia bezpieczeń-stwa pracy (35 firm, w tym trzy za-graniczne).W tak szerokim zakresie tema-

tycznym coraz więcej firm, często ta-kich, które zwykle nie zajmują się

robotyzacją, oferuje na targach swoje produkty i usługi.

Roboty wyróżnione złotym medalemOd 1997 r. na Międzynarodowych Targach Automatyki i Pomiarów przy-znawany jest Złoty Medal Automatico-nu. Roboty wyróżniono medalem już w 2003 r. Otrzymały go wówczas robo-ty wyposażone w systemy wizyjne pre-zentowane przez PIAP, w 2010 r. roboty serii M-1iA z kontrolerem R-30iA Mate, współpracujące z systemem wizyjnym Fanuc iRVision, w 2011 r. roboty serii Quantec firmy KUKA. W roku ubie-głym nagrodzony został widzący robot Selektor firmy Fanuc. W bieżącym roku komisja, po rozpatrzeniu złożonych wniosków, złotym medalem wyróżni-ła dwa roboty: KR 6 R6900 (KUKA Roboter) oraz mały robot do rozpo-znania PIAP GRYF – patrz informacja o Złotych Medalach Automaticon 2013.

Szeroko pojmowana robotyka jest coraz mocniej eksponowana

na automaticonie. Rośnie liczba firm, niekoniecznie

specjalizujących się w robotyzacji, które pojawiają się na tych targach

z produktami i usługami powiązanymi z tą dziedziną.

aUTOMaTiCOn 2013 – oferta robotyzacji

Fot.

J.

Bar

czyk

Fot. 1. Prezentacja robota KR 6 R6900 w zadaniach pick&place

Fot. 2. Robot RV-4FLMD

Fot. 3. Robot Smart5 PAL 470-3.1


Nowości konstrukcyjne robotówTargi i wystawy sprzyjają prezentowa-niu nowości – także Automaticon był okazją do przedstawienia nowych roz-wiązań konstrukcyjnych robotów prze-mysłowych.

Wspomniano już o nowej rodzinie małych robotów firmy KUKA, ale rów-nież inne duże firmy robotowe zaprezen-towały swoje nowe produkty.

Utworzony w 2009 r. w Balicach k. Krakowa polski oddział Mitsubishi Electric Europe w swojej bogatej ofercie automatyzacji produkcji ma również ro-boty przemysłowe. Na stoisku prezento-wano cztery roboty przemysłowe, w tym nową konstrukcję MELFA serii F (fot. 2). RV-4FLMD charakteryzuje się przede wszystkim dużą przestrzenią roboczą (1300 mm × 1140 mm × 1300 mm) – w osi pionowej może obracać się o ±240°, a więc wykonać obrót o kąt większy niż 360°. Niektóre osie mają również możliwość wykonania większych obrotów (na przykład szósta oś ±360°). Ponadto, robot ten może osiągać punkty leżące poniżej podstawy. Przy jego mak-symalnym obciążeniu masą do 4 kg uzy-skiwana jest powtarzalność położenia

±0,02 mm. RV-4FLMD wyróżniony zo-stał dyplomem „Produkt roku 2013”. Roboty serii MELFA są proste w monta-żu (kable umieszczono wewnątrz korpu-su), wymagają minimalnej konserwacji i są łatwe w programowaniu (funkcjonal-ny język programowania, możliwość ko-rzystania z różnych programów). Urzą-dzenie przeznaczone jest do realizacji różnorodnych zadań – od transportowa-nia elementów metalowych lub wykona-nych z innych materiałów do montowa-nia urządzeń elektronicznych i elektrome-chanicznych.

Firma Comau z siedzibą w Tychach zainstalowała w Polsce ponad 1700 ro-botów przemysłowych, które są stosowa-ne w procesach spawania, zgrzewania, paletyzacji i obsługi maszyn. Podczas tar-gów Automaticon prezentowano trzy ro-boty: do paletyzacji, do spawania oraz do przenoszenia. Szczególną uwagę zwracał nowy robot z serii Smart5 PAL, przezna-czonej do paletyzacji (fot. 3). Smart5 PAL 470-3.1 ma cztery osie (piąta oś jest po-wiązana – balanser), poruszające się z prędkością 85°/s w zakresach ruchu: ±180°, ±135°, ±250° (czwarta oś jest wieloobrotowa z prędkością 180°/s).

Urządzenie ma bardzo duży zasięg – maksymalny zakres przestrzeni roboczej wynosi 3050 x 3520 mm. Robot o ma-sie 2310 kg, ma udźwig 470 kg i powta-rzalność pozycji 0,20 mm. Ponadto, nie ma sprężyn balansujących i zawiera ele-menty wykonane z włókna węglowego, dzięki czemu ma niską wagę.

Firma WObit z Poznania przedstawi-ła na targach własną konstrukcję robo-ta typu SCARA. Czteroosiowy robot prze-mysłowy SCARA-R1 (fot. 4) ma duży za-sięg – do 1000 mm, może być obciąża-ny masą do 5 kg i osiąga powtarzalność ±1 mm. W urządzeniu zastosowano sil-niki skokowe z enkoderami absolutny-mi. Dzięki własnej konstrukcji i specja-lizowanemu układowi sterowania znacz-nie obniżono koszt w porównaniu z in-nymi robotami SCARA. Wiele urządzeń tego typu charakteryzuje się większymi szybkościami działania i wyższą dokład-nością, lecz nie zawsze są one w pełni wykorzystywane – istnieją bowiem apli-kacje przemysłowe niewymagające ta-kich parametrów. Głównym przeznacze-niem SCARA R-1 jest przenoszenie ele-mentów (na stoisku prezentowano robo-ta z chwytakiem elektromagnetycznym przenoszącego puszki metalowe); może być też stosowany w prostych opera-cjach montażowych.

Firma Pol-Sver jest głównie dystry-butorem maszyn i technologii do obrób-ki plastycznej blach i rur, lecz na stoisku targowym prezentowała roboty przemy-słowe duńskiej firmy Universal Robots. Tę nową generację robotów przemysło-wych projektowano z myślą o stworze-niu urządzeń tańszych, mniejszych, cich-szych i bardziej elastycznych niż tra-dycyjne. Rzeczywiście są one mniej-sze, bardzo lekkie i łatwo można zmie-niać ich ustawienie w hali produkcyjnej. Są to konstrukcje aluminiowe i z two-rzyw sztucznych. Firma oferuje dwa typy robotów: UR5 (masa 18,4 kg, udźwig Fo

t. J

. B

arcz

yk

Fot. 4. Robot SCARA R-1 Fot. 5. Robot firmy Universal Robots Fot. 6. Robot TP80 firmy Stäubli

Fot. 7. Stanowisko z dwoma robotami Mitsubishi Electric

Fot. 8. Stanowisko z robotami portalowymi Rexroth

18

5 kg, sześć osi, zasięg 850 mm, powta-rzalność ±0,1 mm) oraz UR10 (masa 28,9 kg, udźwig 10 kg, sześć osi, zasięg 1300 mm, powtarzalność ±0,1 mm). Wszystkie osie mają zakres ruchu ±360°. W przykładowym zastosowaniu pokaza-no umieszczanie przedmiotu w ograni-czonej przestrzeni (fot. 5). Roboty firmy Universal Robots można łatwo programo-wać – przesunięcie ramienia robota jest zapamiętywane. Urządzenie wyposażo-ne jest w wyświetlacz dotykowy z graficz-nym interfejsem użytkownika.

Ten sam typ robota prezentowany był na stoisku niemieckiej firmy Harmonic Drive – jako przykład zastosowania przekładni harmonicznych.

Firma Stäubli z Łodzi w zakresie ro-botyki oferuje roboty cztero- i sześcio-osiowe, o różnych udźwigach, przezna-czone do różnorodnych zastosowań.

Na targach prezentowano robota przemysłowego TP80. Jest to urządzenie typu SCARA o masie 71 kg, maksymal-nym udźwigu 1 kg i zasięgu 800 mm, z powtarzalnością pozycji mniejszą niż ±0,05 mm (fot. 6). TP80 jest bardzo szybki – przy maksymalnym obciążeniu w ciągu minuty może wykonać 170 cykli na torze 25 mm × 300 mm × 25 mm. Wszystkie przewody elektryczne i pneu-matyczne umieszczono wewnątrz korpu-su. Główne obszary zastosowań tego ro-bota to przemysł spożywczy, farmaceu-tyczny i kosmetyczny.

Przykłady zastosowań robotów„Pick&place”Na Automaticonie najczęściej prezento-wano roboty wykonujące operacje prze-noszenia różnego typu obiektów, na

przykład próbek, klocków, pojemników, butelek. Tego typu aplikacje pokazywało wielu wystawców.

Firma Mitsubishi Electric na oddziel-nym stanowisku umieściła dwa robo-ty współpracujące z przenośnikiem fir-my FlexLink – realizowały one zada-nie przenoszenia próbek (fot. 7). Czte-roosiowy robot RH-6FH, o masie 36 kg i udźwigu 6 kg, ma dokładność powta-rzania położenia ±0,01 mm. Osie ob-racają się w zakresie ±170°, ±145° oraz ±360°, a czwarta oś przemiesz-cza się o 200 mm. Drugi czteroosiowy robot podwieszony RH-3SDHR, o ma-sie 24 kg i udźwigu 3 kg, ma również dużą dokładność. Jest to bardzo szybkie urządzenie, którego maksymalna pręd-kość wynosi ponad 6000 mm/s.

Zadania pick&place bardzo często realizowane są przez manipulatory typu portalowego. Wielu producentów oferu-je moduły liniowe, z których budowa-ne są roboty portalowe. Na stanowi-sku easy handling prezentowano dwa

trójosiowe manipulatory Rexroth, wy-posażone w chwytaki pneumatyczne z dwiema i trzema końcówkami chwyt-nymi do przenoszenia szklanych butele-czek (fot. 8).

PaletyzacjaPrzedstawiony już robot firmy Comau to typowe urządzenie dedykowane do pa-letyzacji, ale podobne zadania realizo-wały także inne roboty.

Firma Fanuc Robotics Polska z Wro-cławia dysponuje pełną gamą robotów do spawania i zgrzewania, pakowania i paletyzacji oraz obsługi maszyn i mon-tażu. Podczas targów demonstrowano zastosowanie robota M710iC do zała-dunku/rozładunku skrzynek z napojami (fot. 9). Na robocie umieszczono urzą-dzenie chwytające umożliwiające jed-noczesne pobieranie z przenośnika (lub z pojemnika) czterech butelek. W pol-skim przemyśle zainstalowanych jest ponad 1300 robotów firmy Fanuc.

SpawanieFirma Comau do spawania łukowe-go oferuje konstrukcję Smart5 ARC4 (fot. 10). Jest to robot sześcioosio-wy o zasięgu prawie 2 m, masie 375 kg, udźwigu 5 kg i powtarzalności ±0,05 mm. W urządzeniu znacznie ob-niżono zużycie energii. Wszystkie kable oprzyrządowania palnika spawalnicze-go są umieszczone we wnętrzu korpusu. Zwykle Smart5 ARC4 montowany jest na posadzce, ale możliwe jest zamoco-wanie do sufitu lub ściany. Firma oferu-je też różnego typu pozycjonery i osprzęt spawalniczy do zrobotyzowanych stano-wisk spawalniczych.

MontażNa tegorocznym Automaticonie moż-na było także zobaczyć roboty przemy-słowe na stoiskach firm prezentujących swoje różnorodne wyroby lub usługi.

Wydarzenia Relacje

Fot.

J.

Bar

czyk

Fot. 11. Zastosowanie robota w procesie montażu

Fot. 12. Wizja 3D firmy Lingaro

Fot. 9. Stanowisko z robotem firmy Fanuc

Fot. 10. Stanowisko z robotem spawalniczym Comau


Centrum Produkcyjne Pneumatyki Pre-ma z Kielc, oferujące siłowniki pneuma-tyczne, zawory rozdzielające, odcinają-ce i sterujące oraz instalacje pneuma-tyczne, pokazywało zastosowanie robo-ta przemysłowego Mitsubishi Electric do montażu siłownika pneumatycznego (fot. 11). Do korpusu siłownika wkłada-ny był tłok z tłoczyskiem i nakładana po-krywa, która następnie była dokręcana czterema śrubami. W cyklu odwrotnym realizowano demontaż siłownika.

Zrobotyzowany montaż elementów scalonych na płytkach drukowanych prezentowano również na jednym ze stanowisk firmy Festo.

Systemy wizyjneWspółczesne roboty przemysłowe współ-pracują z systemami wizyjnymi i w tym roku wiele takich aplikacji można było zobaczyć na targach.

Na stoisku Eltronu prezentowano system wizyjny, współpracujący z robo-tem Yaskawa Mottoman, do rozpozna-wania rozrzuconych kostek z napisami i do układania ich w stos.

Firma Festo zastosowała system wizyj-ny do rozpoznawania prawidłowości usta-wienia końcówek elementów scalonych przed ich zrobotyzowanym montażem.

Wikpol wykorzystywał system wi-zyjny do rozpoznawania kart przy grze w pokera – robot Fanuc LR Mate 200iC rozdawał karty sobie i graczowi, wymie-niał te żądane, oceniał wynik rozgrywki i zbierał karty.

Na fot. 12 przedstawiono fragment stanowiska firmy Lingaro, zajmującej się wizją komputerową 3D. W wyniku analizy obrazu z kamery umieszczonej nad stanowiskiem uzyskuje się informa-cję o położeniu i zorientowaniu obiektów – do robota przekazywane są współ-rzędne możliwego do uchwycenia ele-mentu (leżącego na górze).

Urządzenia chwytająceNajwięcej robotów przemysłowych sto-sowanych jest w operacjach przenosze-nia wyrobów. Nie budzi więc zdziwienia fakt, że także na Automaticonie demon-strowano głównie takie rozwiązania.

Firma Comau prezentowała w ubie-głym roku zastosowanie dużego robo-ta do przenoszenia zgrzewek z butel-kami wody – specjalny chwytak umoż-liwiał przenoszenie jednej lub kilku z nich. W tym roku na robocie Smart5 Pal 470-3.1 zamontowano chwytak do przenoszenia worków zaprawy klejącej (fot. 13). Uchwycenie i przenoszenie ta-kiego miękkiego elementu wymaga nie

tylko użycia sił ściskających, lecz rów-nież obejmowania go od spodu.

Skomplikowane rozwiązanie chwy-taka (fot. 14) dla robota Mitsubishi Electric zastosowano w omówionym wyżej procesie montażu siłownika pneu-matycznego. Chwytane są części siłow-nika o różnych wymiarach oraz wkręca-ne śruby. W ubiegłym roku na stoisku Mitsubishi Electric pokazywano robota RV 6S z zamontowaną głowicą zawie-rającą trzy chwytaki i jedno narzędzie – był to system konkurencyjny wobec sto-sowanych aplikacji automatycznej wy-miany chwytaków i narzędzi. W obec-nym rozwiązaniu jest to jeden chwytak z kształtowymi końcówkami chwytnymi i dodatkowym narzędziem.

W wielu prezentacjach systemów manipulacyjnych używano chwytaków podciśnieniowych.

Firma Piab tradycyjnie oferowa-ła różnego typu i rodzajów przyssawki (na przykład wielowargowe do chwyta-nia miękkich opakowań) oraz osprzęt do techniki podciśnieniowej.

Mercator oprócz elementów techniki próżniowej (przyssawki, eżektory) ofero-wał także chwytaki i inne elementy wy-posażenia robotów.

Bardzo prosty sposób zmiany poło-żenia (rozstawienia) przyssawek zasto-

sowano w manipulatorze Festo (fot. 15) – taka potrzeba występuje w przypadku, gdy grupowo pobierane elementy mają różne ustawienia w położeniu początko-wym i końcowym.

Obecnie przemysł metalowy przestał być głównym odbiorcą systemów zro-botyzowanych, a ciągle rozszerzający się zakres zastosowań wymusza stały rozwój urządzeń chwytających. Rzadko stosowane są zwykłe (typowe) chwytaki mechaniczne lub podciśnieniowe. Prze-ważnie są to wielofunkcyjne urządzenia chwytające z systemami sensoryczny-mi, często wyposażone w kamery wizyj-ne, oświetlenie i inne zespoły realizujące różne sposoby chwytania.

Szeroką gamę chwytaków pneuma-tycznych i serwoelektrycznych prezento-wała firma SCHUNK. Znacząco rozszerza ona zakres działalności – w swej ofercie ma pneumatyczne, elektropneumatycz-ne i elektryczne moduły obrotowe, mo-duły liniowe, a także osprzęt do robotów. Oferuje również chwytaki spełniające specyficzne wymagania przemysłu spo-żywczego, farmaceutycznego i medycz-nego. Na stoisku firmy SCHUNK prezen-towano osprzęt do robotów: system wy-miany narzędzi i chwytaków, urządzenia antykolizyjne i przeciążeniowe, kompen-satory, przepusty obrotowe oraz sensor pomiaru siły i momentu.

W podsumowaniu należy stwier-dzić, że na targach Automaticon 2013 prezentowano wiele urządzeń manipu-lacyjnych, o różnych strukturach kine-matycznych, które swoim programem działania budziły duże zainteresowanie zwiedzających – demonstrowano różno-rodne możliwości nowoczesnych napę-dów elektrycznych oraz wykorzystanie systemów wizyjnych.

dr inż. Jan BarczykPARFo

t. J

. B

arcz

yk

Fot. 13. Chwytak robota Comau Fot. 14. Chwytak robota montażowego

Fot. 15. Zmienne rozstawienie przyssawek Festo

20

Wydarzenia Relacje

Przechodząc do meritum, czyli prezento-wanych na targach sensorów i przetwor-ników pomiarowych, zacznijmy od przy-rządu uniwersalnego, który może być znakomitym narzędziem dla służb utrzy-mania ruchu właściwie w każdym zakła-dzie przemysłu przetwórczego. Jest to miernik ultradźwięków i wibracji (fot. 1) prezentowany przez firmę Introl.

Zaskakujące jest, że tak skromnie wyglądający przyrząd, wielkości multi-metru elektrycznego, ma tak wiele funk-cji. Umożliwia sprawdzenie poprawno-ści smarowania łożysk, wykrycie prze-cieków gazów, sprawdzenie stanu za-worów, badania mechaniczne przekład-ni i badania elektryczne (wyładowania). Może być doposażany w liczne akceso-ria – bezkontaktowe zdalne sondy ul-tradźwięków, pirometr, obrotomierz, termoparę, przepływomierz strumie-nia masy itp. Realizacja tak wielu za-dań jest możliwa dzięki zaawansowane-mu oprogramowaniu, które w zależno-ści od zastosowania ustala poziomy od-niesienia i wykrywa anomalie w grupie urządzeń o podobnej budowie i funk-cjach. W wielu przypadkach można zre-zygnować z kosztownych, stacjonarnych systemów monitoringu działających

w sposób ciągły. Urządzenie ma certyfi-kat ATEX, może być bez przeszkód sto-sowane w strefach zagrożonych wybu-chem.

Przejdźmy do pomiarów przepływów. Firma Badger Meter, obok typoszeregów

tradycyjnych już rozwiązań przepływo-mierzy elektromagnetycznych, komoro-wych, turbinowych i Coriolisa, przed-stawiła oryginalne rozwiązanie przepły-womierza wirowego. Oryginalność pole-ga na zastosowaniu generatora wirów

Pierwsze wrażenie, jakie można było odnieść po wejściu na teren targów

automaticon, było takie, że sektor pomiarów i automatyki jest, w jakiś

trudny do zinterpretowania sposób, niewrażliwy na aktualną sytuację

gospodarczą. Targi rozwijają się, i to mimo spowolnienia gospodarczego,

o którym głośno w mediach. Nowa hala targowa została zapełniona

w 100 %, podobnie jak nowy parking. Zwiększyła się liczba wystawców.

Inny pozytywny aspekt to duża liczba młodzieży – uczniowie techników,

często z nauczycielami, oraz liczni studenci uczelni technicznych. Tak więc

i przyszłość branży wydaje się zapewniona, nie grozi jej luka pokoleniowa.

Sensory i przetworniki pomiarowe na targach auTomaTIcoN 2013

Fot.

M.

Turk

owsk

i/PA

R

Fot. 1

Fot. 2


w postaci cienkiego pręta o przekro-ju okrągłym (fot. 2). Przekrój taki jest rzadko stosowany z uwagi na większą zależność stałej przetwarzania od liczby Reynoldsa, a więc większą nieliniowość. Niestety, firma nie zdradza, jak rozwią-zano ten problem, ale deklarowane cha-rakterystyki metrologiczne świadczą o poprawnym działaniu przepływomie-rza (linearyzacja charakterystyk w funk-cji Re?). Wąski generator wirów, zabie-rający zaledwie 8 % przekroju poprzecz-nego rurociągu, zapewnia zminimalizo-wanie strat ciśnienia na przepływomie-rzu, ale z kolei ścieżka wirowa ma nie-wielką energię. Detekcję wirów realizu-ją przetworniki ultradźwiękowe – wiąz-ka ultradźwięków, przecinając ścieżkę wirową, jest modulowana z częstotli-wością odrywania się wirów, co umoż-liwia wygenerowanie częstotliwościowe-go sygnału elektrycznego mimo niewiel-kich zawirowań generowanych przez pręt. Sygnał przetwarzany jest tak, aby uzyskać na wyjściu sygnał proporcjonal-ny do strumienia objętości lub objętości płynu, która przepłynęła przez czujnik.

Kontynuując temat przepływów – fir-ma Krohne zaprezentowała przepływo-mierz wirowy z korekcją parametrów płynu (fot. 3). Jednoczesny pomiar ci-śnienia i temperatury w obrębie przepły-womierza umożliwia przeliczenie stru-mienia i ilości płynu na dowolne warun-ki lub na strumień masy, to ostatnie jest szczególnie istotne w przypadku pomia-ru strumienia masy pary.

W Polsce prowadzone są liczne in-westycje gazownicze, na przykład bu-dowa Gazoportu w Świnoujściu czy po-szukiwania gazu łupkowego. Zarówno

w zakresie LNG, jak też pozyskiwania gazu z łupków zmuszeni jesteśmy na razie korzystać z obcych technologii. Znacznie lepiej jest z pomiarem ilości gazu pozyskiwanego z różnych źródeł. Firma Integrotech jest dostawcą gazo-mierzy ultradźwiękowych, które, mimo że są relatywnie drogie, mają wiele za-let – cechuje je wysoka dokładność, są wyposażone w elementy do autodiagno-styki, umożliwiają kompensację zabu-rzeń profilu prędkości w rurociągu itd. Dzięki temu coraz szerzej stosowane są jako przyrządy rozliczeniowe w sieciach przesyłowych i dystrybucyjnych. Wska-zania gazomierzy dotyczą objętości w warunkach pomiaru, podczas gdy do rozliczeń stosuje się objętość przeliczo-ną na warunki normalne lub inne wa-runki kontraktowe, na podstawie składu gazu, jego ciśnienia i temperatury. Fir-ma Integrotech oferuje bazujące na za-awansowanej elektronice przeliczniki ilości gazu (fot. 4). Są one przeznaczo-ne do współpracy z wszelkiego rodzaju gazomierzami i mają szereg wbudowa-nych funkcji, takich jak na przykład li-nearyzacja charakterystyki gazomierza i pamięć zdarzeń.

Do sterowania całą siecią przesyło-wą lub rozdzielczą gazu niezbędne jest przesłanie i zgromadzenie danych po-chodzących z rozproszonych na tere-nie całego kraju obiektów oraz ich wi-zualizacja i prezentacja w określonym miejscu – w dyspozytorniach operato-rów sieci przesyłowej, sieci rozdziel-czych lub w Krajowej Dyspozycji Gazu. Uzupełnieniem czy też przedłużeniem oferty firmy Integrotech jest realizujący te funkcje system TelWin SCADA i jego

wyspecjalizowana wersja – GasWin. Są one oferowane przez spółkę Tel-Ster, która już w latach 2005 i 2008 została wyróżniona za swoje produkty.

Coraz bardziej zautomatyzowana ma-sowa produkcja elementów i podzespo-łów mechanicznych wymaga stosowa-nia nowych narzędzi natychmiastowej kontroli wymiarów geometrycznych pro-dukowanych przedmiotów. Komparator do kontroli wymiarowej Equator firmy Renishaw (fot. 5) to uniwersalne, szyb-kie urządzenie do niestandardowej kon-troli wymiarowej skomplikowanych przedmiotów, zastępujące kosztow-ne testy i sprawdziany. Skanowanie 3D za pomocą sondy wyposażonej w kil-ka czujników (fot. 5, prawy górny róg) umożliwia efektywny pomiar odchyłek kształtu przedmiotu przez porównanie

Fot.

M.

Turk

owsk

i/PA

R

Fot. 3 Fot. 4

Fot. 5

22

z referencyjnym obiektem wzorcowym. Odpowiednio częsty pomiar wzorca za-pewnia kompensację efektów termicz-nych, co przy tradycyjnym pomiarze na-leżałoby określać, prowadząc pomiary w laboratorium o kontrolowanej tempe-raturze. Firma Renishaw zademonstro-wała też przetworniki położenia do za-stosowań obrabiarkowych, liniowe i ką-towe, odporne na czynniki zewnętrz-ne i o wyjątkowo wysokiej dokładności – w przypadku kąta najmniejsza rozróż-nialna wartość to 0,08 sekundy kątowej.

Jednakże w zakresie pomiarów geo-metrycznych to sensor pomiarowy Key-ence TM-3000 Series High-Speed 2D Measurement zyskał uznanie komisji konkursowej, która przyznała medal za ten właśnie produkt (fot. 6).

Urządzenie umożliwia wykonywanie błyskawicznych i zarazem precyzyjnych pomiarów elementów wytworzonych na szybkiej linii produkcyjnej. Zasada dzia-łania w dużym uproszczeniu polega na tym, że mierzony obiekt jest oświetlany skolimowaną wiązką zielonego światła, wygenerowanego przez diodę InGaN. Po przejściu przez badany obiekt wiąz-ka skupiana jest na sensorze CMOS, na którym powstaje kontur mierzone-go przedmiotu. Uzyskany obraz jest na-stępnie przetwarzany i analizowany, wprowadzana jest korekcja wpływu po-łożenia badanego obiektu oraz interpo-lacja, gwarantując pomiar z dokładno-ścią większą niż 1 px. W końcowej fa-zie wyznaczane są wszystkie niezbędne wymiary liniowe i kątowe. Niepewność pomiaru wynosi 1 mm, a powtarzalność 0,15 mm. Szybkość pomiaru zależy od stopnia skomplikowania mierzonego de-talu i dochodzi nawet do 1800 analizo-wanych detali na 1 min. W odróżnieniu od Equatora firmy Renishaw możliwy

jest pomiar jedynie elementów o sto-sunkowo prostej geometrii (detale pła-skie lub osiowosymetryczne).

Kryterium jakości wyrobów i podze-społów to nie tylko wymiary mieszczą-ce się w granicach tolerancji. Jednym z często stosowanych parametrów oce-ny jakości wyrobów i podzespołów jest ich szczelność. Zaprojektowany do reali-zacji tych funkcji detektor nieszczelno-ści dla linii produkcyjnych ATEQ F5200 został także wyróżniony złotym meda-lem. Urządzenie to (fot. 7), wykorzystu-jące stosunkowo prostą zasadę pomiaru spadku ciśnienia wywołanego nieszczel-nościami, ma szerokie zastosowanie w przemyśle. W branży motoryzacyjnej może służyć do badania szczelności sil-ników, układów hamulcowych i paliwo-wych, amortyzatorów, skrzyń biegów, fil-trów, chłodnic itp. W branży AGD za po-mocą nagrodzonego urządzenia można

testować armaturę wodną i gazową, ku-chenki i piece gazowe, żelazka parowe oraz pralki automatyczne. W zastosowa-niach medycznych można badać cewni-ki, strzykawki, mikropipety i urządzenia do dializy. ATEQ F5200 nadaje się także do zastosowań w przemyśle opakowań.

Poza opisanymi innowacyjnymi urzą-dzeniami każdy projektant czy inwestor mógł wybierać do woli spośród licznych mierników, przetworników i sensorów właściwie dowolnych wielkości wystę-pujących w przemyśle procesowym: od prostych manometrów do przetworni-ków ciśnienia w klasie referencyjnej i od prostych kryz czy rotametrów do najbar-dziej wyrafinowanych przepływomierzy Coriolisa. Obok mierników i przetworni-ków oferowano w szerokim asortymen-cie urządzenia do ich kalibracji, a także do prezentacji wyników (wyświetlacze, panele operatorskie).

W ostatnich latach także w branży aparatury pomiarowej dostrzegalne jest sukcesywne przenoszenie handlu do in-ternetu. Dotyczy to głównie typowych prostych mierników, przetworników czy sygnalizatorów, których właściwości można łatwo sparametryzować. Jednak w przypadku projektowania bardziej skomplikowanych systemów lub nie-standardowych rozwiązań zadań pomia-rowych targi jeszcze na długo pozosta-ną niezbędnym forum wymiany wiedzy. Potwierdzają to liczne burzliwe dyskusje i konsultacje, jakie można było obser-wować na stoiskach.

Mateusz TurkowskiPAR

Wydarzenia Relacje

Fot.

M.

Turk

owsk

i/PA

R

Fot. 6

Fot. 7


Międzynarodowe targi szeroko pojętej branży ICT – CeBIT 2013 – odbyły się w tym roku w dniach 5–9 marca w Ha-nowerze. Myśl przewodnia targów Ce-BIT 2013 to Shareconomy – jako na-stępstwo i kontynuacja wiodących tema-tów: Work and Life with the Cloud tar-gów CeBIT 2011 (patrz: PAR 6/2011) i Managing Trust targów CeBIT 2012 (patrz: PAR 4/2012). Rozwijające się aplikacje w chmurze zdobyły zaufanie użytkowników. Teraz – pod hasłem Sha-reconomy – powinny być popularyzowa-ne, jako nowy trend w gospodarce cyfro-wej oraz formy współpracy bazujące na wymianie wiedzy, zasobów i doświad-czeń. To nowe hasło programowe zostało przyjęte w wyniku presji wiodących firm high-tech, międzynarodowych instytu-

tów badawczych oraz tysięcy fanów techniki ICT wypowiadających się po-przez dostępne fora internetowe.

Tegoroczny podział tematyczny tar-gów był powieleniem wprowadzone-go w 2011 r. i kontynuowanego w roku 2012 podziału odzwierciedlającego ak-tualnie panujące trendy i tendencje w branży ICT. Wyszczególniono sektory CeBIT pro, CeBIT lab, CeBIT gov i Ce-BIT life, które zostały opisane już w po-przednich relacjach z targów. Dodatko-wym elementem podziału był CeBIT Glo-bal Conferences, któremu przypisano grupy tematyczne: Center Stage, gdzie dyskutowano na temat głównych za-gadnień ICT, Open Stage, gdzie porusza-no tematykę Shareconomy oraz Power Stage z różnorodnymi warsztatami ICT.

Podczas wystąpień CeBIT Global Con-ferences Polskę reprezentowali minister gospodarki Janusz Piechociński oraz pre-zes Polskiej Izby Informatyki i Telekomu-nikacji Wacław Iszkowski. Sektor prywat-ny reprezentowały osoby z zarządów ta-kich dużych firm, jak Infovide-Matrix czy polski oddział IBM.

Temat wiodący: ShareconomyTematem przewodnim targów CeBIT 2013 było hasło Shareconomy. Ozna-cza ono najszerzej rozumiane platformy komunikowania się i wymiany infor-macji. W innowacyjnych przedsiębior-stwach wymiana i udostępnianie in-formacji dowiodły już swojej wartości, umożliwiając pracownikom współpracę między różnymi departamentami. Na-rzędzia komunikacyjne w firmie, takie jak mikroblogi i komunikatory, ułatwia-ją szybkie wyjaśnianie trudnych kwestii oraz służą rozpowszechnianiu istotnych informacji, a także stanowią platformy do szybkich i nieformalnych dyskusji nad wewnętrznymi procesami czy po-tencjalnymi usprawnieniami.

Podejście do tego zagadnienia na gruncie Shareconomy w skali globalnej oznacza wykorzystanie nowoczesnych platform komunikacyjnych, typu Clo-ud Computing i różnorodnych portali in-ternetowych, do upowszechniania Sys-temu Zarządzania Zasobami Informa-cyjnymi Przedsiębiorstwa ECM (Enter-prise Content Management), zawierają-cego Systemy Informatyczne Wspoma-gające Zarządzanie Przedsiębiorstwem ERP (Enterprise Resource Planning) oraz System Zarządzania Dokumentami DMS (Document Management System). Istotnym elementem ECM jest także Za-rządzanie Relacjami z Klientem CRM (Customer Relationship Management).

Od kiedy smartfony i tablety zaczęły istotnie wpływać na rozwój komunikacji sieciowej, BITkom prezentuje przekona-nie, że sieci społecznościowe są główną siłą napędową mobilnego korzystania z internetu. Podczas gdy centralny sys-tem ECM zaimplementowany w przed-siębiorstwie ułatwia integrację mobil-nych pracowników w strukturze firmy, rozwijające się aplikacje i narzędzia mo-bilne ułatwiają integrowanie i wymianę

Tegoroczne targi CeBIT stały pod znakiem kontynuacji widocznych

już w latach ubiegłych trendów Cloud Computing oraz Managing Trust.

Organizatorzy postawili sobie za cel upowszechnienie Shareconomy

i przekonanie społeczności informatycznej, że sukces przedsiębiorstwa

istotnie zależy od skutecznej wymiany wiedzy, stanowiącej podstawowy

zasób w dzisiejszej rzeczywistości ICT.

CeBIT 2013: nowoczesne komunikowanie

Fot. 1. Inauguracja targów – uroczystość otwarcia

Fot.

M.

Turk

owsk

i/PA

R, C

eBIT

20

13

24

WydARzenIA relaCje

informacji pomiędzy pracownikami mo-bilnymi a centralą.

Udostępnianie wiedzy może przy-czynić się do zwiększenia przejrzystości w firmie i unikania dublowania rozwią-zań przez pracowników zajmujących się podobnymi problemami. Dyskutowa-ne rozwiązania stają się niezbędne np. w przypadku odejścia części realizato-rów odpowiedzialnych za projekt, co powoduje m.in. ewentualną utratę zaso-bów w postaci wiedzy.

Można wyobrazić sobie scentralizo-waną pulę wiedzy, do której mają do-stęp przedstawiciele firmy pracujący w terenie. Dotyczyć by to miało także grup realizujących wspólnie z konsor-cjantami projekty badawcze.

Rozwiązania xRMW targach uczestniczyło 227 firm pre-zentujących 324 rozwiązania systemów CRM. Oprogramowanie to obejmuje je-den z najszybciej rozwijających się obec-nie tematów. Aplikacje CRM ciągle ewo-luują i są dostosowywane do rosnących wymagań stawianych przez przemysł. Zarządzanie relacjami z klientami jest ciągłą walką o utrzymanie istniejących odbiorców swoich produktów i pozyski-wanie nowych. Na rynku zaczęły poja-wiać się również platformy xRM, które rozszerzają dotychczasowe zastosowanie systemu CRM. „X” w akronimie CRM za-stępuje tradycyjnego klienta, aby stać się wartością zmienną, obejmującą szeroki wachlarz dziedzin. xRM może więc ozna-czać współpracę z pacjentami służby zdrowia, nadzorować relacje z partnera-mi czy być inteligentnym koordynatorem spotkań, szkoleń, ekspozycji lub wystaw.

Obok dotychczasowych podejść w systemach CRM – takich jak „Perso-nalizacja”, która polega na dostosowy-waniu produktu do konkretnego klien-ta, czy „Marketing jeden na jednego”, koncentrujący się na budowaniu unikal-nych relacji z indywidualnymi klientami

– pojawiło się nowe: „Marketing klien-tocentryczny”. W podejściu tym sukces firmy zależy od umiejętności zaspokoje-nia potrzeb klienta w sposób indywidu-alny, inteligentny, charakteryzujący się ukierunkowaniem wszystkich aktywno-ści na niego.

Ranga systemów CRM jest dzisiaj tak duża, że dostawcy tego oprogramo-wania prezentują swoje produkty nieza-leżnie na dwóch imprezach targowych: CRM-expo oraz na targach CeBIT jako CRM-expo@CeBIT.

Kraj partnerski CeBIT 2013 – PolskaCo roku na targi CeBIT zapraszany jest wybrany przedstawiciel wystawców jako kraj partnerski. Zwykle wykorzystu-je on wtedy szansę na szerokie zapre-zentowanie rozwiązań ICT swoich firm oraz narodowych elementów kulturo-wych. W poprzednich latach były to m.in. Brazylia, Rosja, Turcja, Hiszpania oraz stan California USA. W roku 2013 na zaproszenie organizatorów Deutsche Messe oraz Federalnego Stowarzysze-nia Technologii Informatycznych, Tele-komunikacyjnych i Nowych Mediów BITkom (Bundesverband Information-swirtschaft, Telekommunikation und Neue Medien e.V.) krajem partnerskim została Polska. Na ponad 3000 m2 powierzchni prezentowała się jako kraj posiadający duży potencjał w dziedzinie informatyki. Wzrost rynku ICT w Polsce w 2012 r. o 2,6 % – do ponad 16 mld euro, motywowany rosnącą popularno-ścią komputerów oraz usług mobilnych, potwierdza możliwości Polski i zapewnia jej drugą pozycją na rynku ICT w Euro-pie Wschodniej i Centralnej (dane na podstawie raportu „ICT Market Report 2012/13” autorstwa EITO – European Information Technology Observatory).

Tradycją CeBIT jest udział przedstawi-cieli rządu kraju partnerskiego w ceremo-nii otwarcia targów. W tym roku Polskę reprezentował premier Donald Tusk, któ-ry wraz z kanclerz Niemiec Angelą Mer-kel dokonał inauguracji imprezy w przed-dzień otwarcia targów dla zwiedzających.

Dzień później miały miejsce odwie-dziny kilkunastu stoisk targowych. Na szczególną uwagę zasługuje wizyta na stoisku grupy kapitałowej Comarch, będącej przykładem współpracy pol-sko-niemieckiej w zakresie ICT. Ta pol-ska firma, z siedzibą główną w Krako-wie i oddziałami w wielu krajach świa-ta, zaprezentowała dedykowane rozwią-zania z zakresu obiegu dokumentów oraz zarządzania przedsiębiorstwem

z wykorzystaniem technologii chmu-ry obliczeniowej jako SaaS (Software as a Service). Poza Comarchem ofer-tę z dziedziny informatyki prezentowało ponad 180 polskich wystawców.

Polski sektor ICT reprezentowały fir-my prywatne, instytuty naukowe, uni-wersytety i politechniki oraz instytucje sektora publicznego. Głównym miej-scem prezentacji była polska hala nu-mer sześć, gdzie swoje stoiska mia-ły m.in. Ministerstwo Gospodarki i Po-morski Park Naukowo-Technologiczny z Gdyni. W pozostałych halach także nie brakowało polskich wystawców, któ-rzy dostosowali się do przedstawionego wcześniej podziału tematycznego tar-gów. Wielu z nich skupionych było wo-kół stoisk reprezentujących regiony geo-graficzne lub przemysłowe, jak np. sto-isko województwa mazowieckiego, Dol-nego Śląska czy Specjalnej Strefy Eko-nomicznej Kostrzyń-Słubice.

Obecność na targach kolejny raz za-znaczył także Przemysłowy Instytut Au-tomatyki i Pomiarów PIAP. W ramach prezentacji projektu Proteus wspólnie z Politechniką Poznańską zaprezento-wano mobilne roboty inspekcyjne oraz bezzałogowy samolot, a także mobilne centrum dowodzenia.

Podczas targów CeBIT 2013 Polska jako kraj partnerski miała okazję zapre-zentować najlepszą ofertę branży ICT. Liczne grono wystawców oraz udział polskich przedstawicieli w dyskusjach dowiodły, że Polska może być dumna z osiągnięć na rynku informatycznym i telekomunikacyjnym.

Marian Wrzesień, Łukasz Olejnik, Piotr Ryszawa

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Fo

t. M

at.

pras

. C

eBIT

2013,

PIA

P

Fot. 2. Inauguracja targów – odwiedziny stoiska firmy Comarch

Fot. 3. Stoisko PIAP


– Jesteśmy pierwszą na świecie firmą, która poszła tą drogą. Całkowicie nową koncepcją standardowych centrów danych chcemy zmienić zasady gry na rynku IT – podkreślał Friedhelm Loh, właściciel i przewodniczący zarządu Rittal. – Dzięki RiMatrix S termin dosta-wy skraca się do sześciu tygodni.

Kanclerz Niemiec była pod wraże-niem systemu Rittal. – To szybciej niż dostawa meblościanki lub kuchni – skomentowała.

W centrum danych RiMatrix S wszystko ma konstrukcję modułową, jest dokładnie prefabrykowane oraz skalku-lowane. Rittal podaje dokładne parame-try dotyczące efektywności energetycz-nej data center, a tym samym przyszłych kosztów eksploatacji. Na stronie interne-towej użytkownicy, korzystając z konfi-guratora, mogą zapoznać się z szero-kimi możliwościami systemu i prze-prowadzić, po wprowadzeniu podsta-wowych danych, kalkulację efektyw-

ności. Rittal zaprezentował się szefom rządów podczas najważniejszych świa-towych targów IT jako jeden z najwięk-szych wystawców. Międzynarodowy dostawca szaf sterowniczych i syste-mów z Herborn przedstawił na ponad 2000 m2 liczne nowości. Należy do nich między innymi Modulsafe Level E – służący do ochrony ważnych danych przed zagrożeniami typu ogień, woda, spaliny lub nieupoważniony dostęp. Do niezawodnego chłodzenia w centrach danych firma Rittal przedstawiła nowe LCP DX, perfekcyjnie dopasowane do środowisk, w których chłodzenia wyma-gają tylko niektóre komponenty IT.

Odwiedzający stoisko premier Donald Tusk był bardzo zadowolony z rosnącego zaangażowania firmy w Polsce – kraju partnerskim CeBIT.

Mat. pras. Rittal

Merkel i Tusk odwiedzili stoisko RittalRittal prezentował na targach CeBit

światową nowość - RiMatrix S,

standardowe data center tworzone

na zasadzie klocków lego.

www.AutomatykaOnline.pl

Rozkładamyna części pierwsz e

REKLAMA

Fot.

PIA

P, R

ittal

26

Wydarzenia Relacje

Na starcie obok przedstawicieli dzia-łów utrzymania ruchu, automatyki czy robotyki mocną grupą była mło-dzież, która zdeklasowała na mecie

starszych zawodników. Nie brakowa-ło także maluchów, które pod okiem rodziców również znakomicie radziły sobie na stoku.

– Zawody były bardzo udane. Uczestników nie zniechęciły progno-zy pogody zapowiadające opady desz-czu. Na linii startu zjawili się prawie wszyscy zarejestrowani zawodnicy – podsumowuje trzecią edycję ASTOR Winter Cup kierownik projektu Mał-gorzata Stoch. – Zaangażowanie oraz gorące serca uczestników zostały na-grodzone. Deszcz nie padał, a na ce-remonii wręczenia pucharów zaświeci-ło słońce.

Puchary wręczono aż w 11 katego-riach. Najmłodszy zawodnik miał pięć lat, najstarszy – 59 lat.

W ASTOR Winter Cup 2013 wzię-ło udział ponad 200 osób z całej Pol-ski. Organizator wydarzenia – fir-ma ASTOR – już zapowiedziała kolej-ną edycję imprezy i zaprosiła wszyst-kich miłośników białego szaleństwa na zawody w 2014 r. Do zobaczenia na stoku za rok!

Mat. pras. ASTOR

W dniu 10 marca 2013 r.

na stoku narciarskim

w Kluszkowcach k. czorsztyna

rozegrano trzecią edycję zawodów

narciarsko-snowboardowych aSTOR

Winter cup 2013. Wydarzenie było

o tyle niezwykłe, że zawodnicy,

którym towarzyszyły rodziny oraz

znajomi, to nie profesjonalni

sportowcy, lecz osoby związane

na co dzień z przemysłem.

Moc emocji na stoku!

Fot.

AST

OR

, El

esa+

gan

ter,

B&

R A

utom

atyk

a

Fot.

AST

OR


Prowadzone przez Elmark Automatyka szkolenia umożliwia-ją inżynierom automatykom zarówno zdobycie nowej, jak i poszerzenie dotychczasowej wiedzy z zakresu:• programowalnych sterowników przemysłowych:

PLC 5, SLC 500, MicroLogix, ControlLogix oraz CompactLogix;

• systemów bezpieczeństwa GuardLogix;• paneli operatorskich:

PanelView Standard i PanelView Plus;• konfiguracji i diagnostyki sieci przemysłowych:

Ethernet/IP, ControlNet, DeviceNet, Remote I/O, DH+ i DH-485;

• napędów, serwonapędów i sterowania pozycyjnego;• oprogramowania wizualizacyjnego, archiwizującego

i wspomagającego zarządzanie produkcją.Poza standardowymi szkoleniami Elmark Automatyka

oferuje również szkolenia aplikacyjne, które są dostosowy-wane do indywidualnego zapotrzebowania klienta. Ofertę uzupełniają jedno- lub dwudniowe warsztaty (wykłady i za-jęcia praktyczne) poświęcone rozwiązywaniu konkretnych zagadnień/problemów z zakresu automatyki i sterowania przy użyciu sprzętu Rockwell Automation (Allen-Bradley). Program i czas trwania szkoleń zależą wyłącznie od potrzeb klienta.

Organizowane przez Elmark Automatyka szkolenia to m.in.:• wykłady i zajęcia praktyczne prowadzane w małych

grupach,• zespół wyspecjalizowanych instruktorów,• indywidualny kontakt z trenerem,• profesjonalny sprzęt wykorzystywany na etapie zajęć

praktycznych,• możliwość dostosowania toku zajęć do potrzeb klienta,• testy na zakończenie każdego modułu, sprawdzające

wiedzę, umiejętności oraz postępy w nauce,• certyfikaty honorowane przez wszystkie oddziały

Rockwell Automation na świecie.

Elmark Automatyka jest Autoryzowanym

Centrum Szkoleniowym Rockwell Automation

od 1998 r. W ofercie firmy znajduje się

szeroka gama szkoleń standardowych,

obejmujących sprzęt Rockwell Automation

oraz oprogramowanie Rockwell Software.

Certyfikowane szkolenia Rockwell Automation

Szkolenia odbywają się w Centrum Szkoleniowym w War-szawie przy ul. Bukowińskiej 22. Elmark Automatyka dys-ponuje odpowiednimi salami wyposażonymi w sprzęt i mate-riały dydaktyczne, które zapewniają uczestnikom optymalne warunki do zdobywania i poszerzania nie tylko wiedzy teore-tycznej, ale i praktycznej. Uzupełnieniem prezentowanej ofer-ty są szkolenia wyjazdowe, które na życzenie firma organizu-je u klienta.

Pełna oferta szkoleń dostępna jest na naszej stronie www.elmark.com.pl. Zapraszamy!

Honorata WojdatELMARK Automatyka Sp. z o.o.

tel. 22 541 84 60 fax 22 541 84 61

www.elmark.com.pl

REKLAMA

Promocja

SzkolEniA WydARzeniAFo

t. A

STO

R

28

Wydarzenia Patronaty

To będzie wyjątkowa noc, pełna niespo-dzianek, zarówno dla najmłodszych, jak i dorosłych osób fascynujących się naj-nowszymi technologiami oraz zupeł-nych laików. Przewodnikami po świe-cie robotów będą naukowcy, inżyniero-wie z Przemysłowego Instytutu Automa-tyki i Pomiarów PIAP oraz firmy part-nerskie, między innymi Comau, Festo, Farnell element14 i Parameter AB, a także studenci z najlepszych uczelni technicznych w Polsce.

Autonomiczny Jurek i Star WarsBohaterowie drugiej „Nocy Robotów PIAP – Odkryj Nieznane” to prawdziwe gwiaz-dy, pochodzące głównie z Polski i zysku-jące uznanie na całym świecie! Wśród nich będzie między innymi Jurek – auto-nomiczny samochód, który nie potrzebu-je kierowcy, oraz światowej sławy aktorzy ze Star Wars w postaci R2-D2 i R5-D4, którzy wcielą się w zupełnie nowe role – kelnera i konferansjera.

Robot żołnierzDla fanów mocnych wrażeń roboty pirotechniczne Inspector i PIAP SCOuT, na co dzień służące w policji i wojsku, zaprezentują się z antyterrorystami w prawdziwej akcji rozbrajania ładun-ku wybuchowego. Zwiedzający będą też mogli przejść szkolenie z obsługi stero-wania robotami i wziąć udział w realnym wyścigu z przeszkodami. Na miłośników wirtualnego świata czekać będą symula-tory, a w nich misja uchwycenia bomby i przeniesienia jej w bezpieczne miejsce. W powietrzu i na ziemi będą wojsko-we drony – bezzałogowe statki latające, a całe wydarzenie sfilmują quadrokopte-ry, czyli robotyczni paparazzi.

Przemysłowy spryciarzNie zabraknie też potężnych robotów przemysłowych, które tym razem pokażą swój kunszt rzemieślniczy, a także nowe oblicze – artystyczną i sportową duszę, a nawet zatańczą jak im DJ zagra.

Zabawa i edukacjaRobotyczny świat zwierząt reprezen-tować będą Trąba Słonia, RoboPies, RoboLew i CyberRyba – najnowszy model mechanicznej ryby piątej gene-racji, pływający w ogrodowym basenie, a świat sportu – RoboPiłkarz i Robo-Bramkarz. Pomiędzy robotami roze-grane zostaną zawody sumo i wyści-gi Formuły 1, czyli Line Follower. Pod-czas warsztatów, organizowanych przez iCount i Małego Inżyniera, będzie moż-na samemu zbudować robota z kloc-ków. Najnowsze wynalazki, między innymi roboty pomagające w rehabilita-cji, roboty kroczące, robota społeczne-go, robota grającego w szachy czy elek-tryczny motocykl zaprezentują koła stu-denckie politechnik z całego kraju.

Najlepszy przyjaciel człowiekaWśród zagranicznych gości pojawić się ma prawdziwy celebryta, gwiazda – robot humanoidalny NAO! Doskona-ły towarzysz człowieka, ale także spor-towiec uczestniczący w mistrzostwach świata w piłce nożnej robotów. Potrafi rozpoznać swojego właściciela zarów-no po głosie, jak i na podstawie wyglą-du. umie tańczyć, mówić, a nawet przy-nieść i przeczytać gazetę.

Kosmiczne technologieDodatkową atrakcją będzie Park Techno-logii Kosmicznych prezentujący elementy

sond i robotów badających inne plane-ty. Z kolei w ramach Parku Współcze-sna Inżynieria – Zaawansowane Projekto-wanie Robotów zwiedzający będą mogli zeskanować własną twarz lub przyniesio-ny przez siebie przedmiot oraz zapoznać się z technologią przyrostowego wytwa-rzania i na żywo zobaczyć jak powstają wydruki 3D, z których budowane są mię-dzy innymi konstrukcje robotów.

Organizatorzy i partnerzyOrganizatorami wydarzenia są Prze-mysłowy Instytut Automatyki i Pomia-rów PIAP, który od ponad 45 lat zajmuje się tworzeniem najnowszych technolo-gii m.in. z dziedziny robotyki i automa-tyki oraz PIAP ScienTech, którego zada-niem jest upowszechnianie powstają-cych w Instytucie wynalazków. Głów-nym patronem „II Nocy Robotów PIAP – Odkryj Nieznane” jest Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. W gronie patronów honorowych są: Minister Gospodarki, Minister Nauki i Szkolnic-twa Wyższego, Marszałek Wojewódz-twa Mazowieckiego, Prezydent Miasta Stołecznego Warszawy, Burmistrz Dziel-nicy Włochy Miasta Stołecznego Warsza-wy, Komendant Główny Policji, Centrum Nauki Kopernik, Polska Izba Gospo-darcza Zaawansowanych Technologii. Patroni medialni to: TVP Info, Polskie Radio PROGRAM IV, Polska Agencja Prasowa, AMS i CityINFOtv, Magazyn Focus, miesięcznik naukowo-technicz-ny „Pomiary Automatyka Robotyka” oraz portale Robotyka.com, AutomatykaOn-line.pl i o2.pl. Partnerzy wydarzenia to firmy: Comau, Festo, Farnell element14, Parameter AB, iCount i Mały Inżynier.

Wstęp na „II Noc Robotów PIAP – Odkryj Nieznane” będzie otwarty dla każdego, a wszystkie atrakcje będą całko-wicie bezpłatne. Zapraszamy 24 maja w godzinach 1700-2400 do Przemysłowe-go Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP przy Al. Jerozolimskich 202 w Warszawie. Szczegóły: www.nocrobotow.pl.

Paulina WojdaPrzemysłowy Instytut Automatyki

i Pomiarów PIAPtel. 22 874 01 36, 603 75 16 18


Już 24 maja w Przemysłowym Instytucie automatyki i Pomiarów PIaP

odbędzie się druga edycja „nocy robotów PIaP”, tym razem pod hasłem

„odkryj nieznane”. na żywo będzie można zobaczyć roboty podczas akcji

policyjnej, samodzielnie sterować konstrukcjami rozbrajającymi bomby,

wziąć udział w wyścigach robotów, uścisnąć im dłoń, a nawet z nimi

porozmawiać.

nocna inwazja robotów Zobacz więcej

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

30

TemaT numeru ObudOwy i szafy sterOwnicze

Obudowa, jako jeden z istotnych ele-mentów urządzenia, musi spełniać kil-ka funkcji, uzależnionych od warunków, w jakich pracuje urządzenie. Przede wszystkim chroni ona znajdujące się wewnątrz elementy przed urazami me-chanicznymi bądź penetracją czynników zewnętrznych. Musi również chronić użytkownika przed zagrożeniami, jakie mogą powstać w wyniku funkcjonowa-nia urządzeń, np. porażenie prądem, awaria urządzenia. Część z nich musi być tak skonstruowana, aby zapewnić kompatybilność elektromagnetyczną, częściową lub całkowitą. Niektóre obu-dowy pozwalają na używanie urządzeń w strefach zagrożenia wybuchem. Istot-nymi cechami branymi pod uwagę przy wyborze odpowiedniego produktu są również ergonomia i estetyka.

Z powodu tak szerokiego wachlarza parametrów dostępnych obudów niniej-szy artykuł dotyczy jedynie produktów przeznaczonych do pracy w miejscach zagrożonych wybuchem.

W strefach zagrożenia wybuchem lub pożarem muszą być stosowane

urządzenia bezpieczne, chroniące przed takimi niebezpieczeństwami. W Euro-pie normą narzucającą wymagania jest dyrektywa ATEX 94/9/EC „Wyposażenie i produkcja systemów do użycia w po-tencjalnie wybuchowej atmosferze”, która obowiązuje od 1 lipca 2003 r.

Cele dyrektywy ATEX 94/9/WECelem dyrektywy ATEX jest zapew-nienie swobodnego przepływu wy-robów objętych jej postanowieniami na obszarze Unii Europejskiej. Słu-żyć ma ona również wyeliminowaniu, a przynajmniej zminimalizowaniu ry-zyka użytkowania niektórych wyrobów w przestrzeniach zagrożonych wybu-chem. Z tego względu wprowadza ona ujednolicone zasady i procedury oce-ny zgodności. Zasadnicze wymagania określone w dyrektywie, dotyczące bezpieczeństwa i ochrony zdrowia, od-noszą się zwłaszcza do:• potencjalnych źródeł zapalenia

urządzeń przeznaczonych do sto-sowania w przestrzeniach zagrożo-nych wybuchem;

• systemów ochronnych, które uru-chamiają się samoczynnie po wystą-pieniu wybuchu i których zadaniem jest natychmiastowe powstrzyma-nie wybuchu lub ograniczenie skut-ków rozprzestrzeniania się płomieni i ciśnienia;

• aparatury zabezpieczającej, któ-ra przyczynia się do bezpiecznego funkcjonowania urządzeń i samo-dzielnych systemów ochronnych w strefach zagrożonych wybuchem;

• części i podzespołów, które nie peł-nią samodzielnych funkcji, lecz są ważne ze względu na bezpieczeń-stwo funkcjonowania urządzeń lub systemów ochronnych.

Tylko wyroby objęte wymaganiami dy-rektywy 94/9/WE, które są zgodne z jej postanowieniami, mogą być wprowa-dzane do obrotu na terytorium Unii Eu-ropejskiej oraz funkcjonować zgodnie z projektem i przeznaczeniem w prze-widzianym środowisku. Dyrektywa 94/9/WE po raz pierwszy wprowadza zharmonizowane wymagania dotyczą-ce urządzeń nieelektrycznych, urządzeń

Przeznaczone do zastosowań

w warunkach zagrożenia wybuchem

obudowy muszą spełniać wiele

obostrzeń, które przekładają się na

różne metody zapobiegania tego

typu zagrożeniom. Każda z nich

musi być odpowiednio oznaczona.

Obudowy do zastosowań antywybuchowych

Fot.

CSI

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K


przeznaczonych do użytkowania w śro-dowisku potencjalnie zagrożonym wy-buchem mieszanin pyłowych oraz systemów ochronnych. Wymagania dotyczą również aparatury zabezpiecza-jącej, przeznaczonej do instalowania poza strefami zagrożonymi wybuchem, która jest wymagana lub przyczynia się do bezpiecznej pracy urządzeń czy sys-temów ochronnych zainstalowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Wymogi te dotyczą zarówno urządzeń elektrycznych, jak i nieelektrycznych.

Postanowienia dyrektywy ATEX od-noszą się do wyrobów po raz pierw-szy wprowadzanych do obrotu, zarów-no produkowanych w krajach Unii Eu-ropejskiej, jak i importowanych spo-za UE, bez względu na datę i miejsce wytworzenia. Biorąc pod uwagę, że po-jęcie „wprowadzania do obrotu” doty-czy wyrobów pierwszy raz udostępnio-nych w celu ich dystrybucji i/lub użyt-kowania w Unii Europejskiej, dyrekty-wa ATEX 94/9/WE obejmuje tylko:• wyroby nowe produkowane w Unii

Europejskiej,• wyroby „jako-nowe”,• wyroby nowe lub używane importo-

wane spoza Unii Europejskiej,• wyroby nowe i oznakowane „jako-

nowe” przez osobę, która nie jest ich pierwotnym producentem.Wyroby określane pojęciem „ja-

ko-nowe” to wyroby na tyle zmodyfi-kowane, że ich właściwości w zakre-sie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia oraz ewentualnie działania są znacznie zmienione.

Producent odpowiada za zgodność wyrobów z wymaganiami dyrektywy,

jeśli wyroby te podlegają postanowie-niom dyrektywy.

Zasadnicze wymagania dyrektywy ATEXZasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia, dotyczące projektowania oraz wytwa-rzania urządzeń i systemów ochron-nych, sprowadzają się do wymagania podstawowego: urządzenia i systemy ochronne powinny być projektowane zgodnie z zasadami zintegrowanego bezpieczeństwa przeciwwybuchowego. W tym celu producent powinien podjąć działania, aby:• zapobiec, w miarę możliwości, wy-

tworzeniu mieszaniny wybucho-wej przez urządzenia i systemy ochronne;

• zapobiec zapaleniu mieszaniny wy-buchowej, uwzględniając charakter każdego źródła zapalenia, elektrycz-nego lub nieelektrycznego;

• w przypadku powstania, mimo przedsięwziętych środków ostroż-ności, wybuchu, mogącego zagrozić swym działaniem bezpośrednim lub pośrednim bezpieczeństwu osób, zwierząt domowych oraz mieniu, natychmiast powstrzymać lub ogra-niczyć zasięg płomienia i ciśnienia wybuchu do bezpiecznego poziomu.

OznaczenieUrządzenia, które mogą pracować w strefie zagrożenia wybuchem mu-szą posiadać oznaczenie zgodne z dy-rektywą ATEX 94/9/EC. Przykładowe oznaczanie przedstawiono na rysun-ku obok.

1 Oznaczenie ce

2 numer identyfikacyjny jednostki certyfikującej

3 symbol wykonania przeciwwybuchowego

4 Grupa wybuchowości

5 Kategoria urządzenia

6 rodzaj ochrony przeciwwybuchowej

7 Podgrupa wybuchowości

8 Klasa temperatury

Obudowy przeznaczone do strefy zagrożenia wybuchemObudowy przeznaczone do pracy w wa-runkach zagrożenia wybuchem muszą spełniać wiele obostrzeń. Te z kolei przekładają się na różne metody prze-ciwdziałania powstawaniu zagrożenia. Każda z metod – rodzaj – musi być rów-nież odpowiednio oznaczona.

Obudowa olejowa oznaczona sym-bolem Ex „o” zabezpiecza poprzez za-nurzenie w oleju urządzenia mogącego wywołać eksplozję. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, ponieważ oprócz gaszenia iskier zapewnia chłodzenie urządzenia i zapobiega możliwości samozapłonu w wyniku wzrostu temperatury.

Kolejnym typem są obudowy ci-śnieniowe Ex „p” – zapewniają one ochronę poprzez wprowadzenie do obudowy gazu obojętnego, który wy-piera ewentualną ingresję mieszaniny Fo

t. C

SI

REKLAMA

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

32

wybuchowej oraz gasi iskry i innego typu źródła zapłonu.

Obudowy piaskowe są oznaczone symbolem Ex „q”. Ochrona przy tego typu obudowach jest zapewniona po-przez umieszczenie urządzenia w pia-sku. Do zasypywania jest używany specjalny piasek kwarcowy. Zapewnia on zarówno wygaszanie iskier, jak też równomierne odprowadzanie ciepła z urządzenia.

Równie popularnym rozwiązaniem jest zapewnienie szczelności obudowy. Takie produkty są oznaczone symbolem Ex „d”. Rozwiązanie to oznacza uszczel-nienie obudowy. Tak wykonana obudo-wa ma zatrzymać wewnątrz iskrzenia oraz atmosfery, tak aby zapobiec wy-dostaniu się jej na zewnątrz. Obudowy te są wytwarzane tak, by wytrzymać ci-śnienie rzędu dziesiątek atmosfer.

Obudowy wzmocnione, o zwięk-szonej ochronie, oznaczone są symbo-lem Ex „e”. Ochronę tego typu zapew-nia takie ich wykonanie, które zapobie-ga rozprzestrzenianiu się ewentualne-go iskrzenia. Znajdują one zastosowa-nie w ochronie listew zaciskowych, po-łączeń elektrycznych, gniazd lamp itp. W przeciwieństwie do typu „d” obudo-wy te chronią poszczególne elementy, a nie całe układy elektryczne. Bardzo często ten typ ochrony jest stosowany w połączeniu z ochroną typu „d”.

Symbolem Ex „i” oznaczane są tyl-ko urządzenia z ochroną wymuszoną. Układy elektryczne są tutaj tak skonstru-owane, że podczas normalnej pracy nie powodują iskrzenia. W związku z tym ryzyko powstania eksplozji jest zreduko-wane do bardzo niskiego poziomu.

Symbolem Ex „m” są oznaczone obudowy zabezpieczone poprzez zala-nie żywicą. Ten typ zabezpieczenia jest bardzo skuteczny, niestety żywice słabo odprowadzają ciepło, ponadto urządze-nia nie mogą być naprawiane w razie ewentualnego uszkodzenia.

Obudowy metaloweObudowy metalowe można podzielić na trzy grupy. Do pierwszej zaliczane są stalowe, najczęściej wykonywane ze stali nierdzewnych. Drugą grupę stano-wią obudowy aluminiowe. Wskazane jest, aby było to aluminium odporne na

korozję, np. stop AlSi 12. Trzecią grupę stanowią obudowy na bazie mosiądzu. Pierwotnie stosowano mosiądz berylo-wy, jako odmianę mosiądzu nieiskrzą-cego. Obecnie, ze względu na szkodli-wość berylu, odchodzi się od tego stopu na rzecz mosiądzu niklowego.

Obudowy metalowe wykonywane są najczęściej ze stali szlachetnej ze wzglę-du na jej odporność na korozję. Dzię-ki prostemu procesowi technologicz-nemu przy ich produkcji stanowią one większość asortymentu obudów w wy-konaniu Ex. Mogą one być produkowa-ne w małych seriach lub też jednost-kowo. Obudowa wycinana jest z bla-chy, następnie gięta i spawana. Naj-częściej wykonywane są produkty her-metyczne, o stopniu ochronny od IP65 do IP68. Do ich uszczelnienia używane


Nazwa firmy Abtech Abtech

Model ex zaG-eX bPG-eX

Materiał stop aluminium alsi 12, modyfikacja: powierzchnia chroniona przed wpływem wody morskiej

poliester wzmacniany włóknem szklanym

Materiał uszczelki w standardzie: neopren, modyfikacja: silikon w standardzie: neopren, modyfikacja: silikon

Stopień ochrony iP66 iP66

Wyposażenie i akcesoria

bloki złączek, zaciski szeregowe, listwa zbiorcza z przewodem ochronnym, uziemienie zewnętrzne, otwory wyprowadzające przewody, wsporniki mocowania do ściany ze stali nierdzewnej, zawiasy wewnętrzne/zewnętrzne, oddzielne prowadnice śrub poza obudową przeznaczone do mocowania

Klemmblocke, zaciski szeregowe, listwa zbiorcza z przewodem ochronnym, otwory wyprowadzające przewody, wsporniki mocowania do ściany ze stali nierdzewnej, zawiasy wewnętrzne/zewnętrzne, oddzielne prowadnice śrub poza obudową przeznaczone do mocowania

Nazwa firmy Armagard Hoffman

Model zone 2 zOneX

Materiał stal nierdzewna typu 316 stal nierdzewna typu 316

Materiał uszczelki – silikon

Stopień ochrony – iP66


kable i uziemienie, czterogniazdkowa listwa zabezpieczająca, wewnętrzny wentylator, obsługa poprzez membranową klawiaturę z przemysłową myszą (iP65)

wspornik listew din, akcesoria do montażu panelowego, odpowietrzniki kanalizacji, listwy zaciskowe, demontowane płyty podłogowe lub boczne

Fot.

Mer

a ZB


są przeważnie uszczelki kauczukowe (np. neopren), odporne na działanie temperatury od –40 °C do +80 °C. Za-zwyczaj są one wyposażone w prowad-nice do mocowania płytek drukowanych.

Drugą grupę wśród produktów me-talowych stanowią obudowy aluminio-we. Najczęściej są one wykonywane w formie odlewu, przez co produkuje się je w partiach średnio- i wielkoseryj-nych. Zaletami obudów aluminiowych są mały ciężar i wysoka wytrzymałość. Aluminium dobrze poddaje się obróbce skrawaniem, więc wykonanie otworów pod przepustnice oraz ewentualne inne przeróbki nie stanowią problemu.

Obudowy tego typu są w większo-ści przeznaczone do pracy w warun-kach zagrożenia wybuchem w strefie 2, zgodnie z wymogami dyrektywy ATEX 1063. Mogą one być wykonane jako obudowy Ex „e” oraz Ex „i”. Produkty aluminiowe wymagają stosowania po-włok malarskich ze względu na utlenia-nie się aluminium i ewentualną korozję. Najczęściej używane są do tego celu farby proszkowe termoutwardzalne, które tworzą trwałą powłokę. Alterna-tywą jest anodowanie powierzchniowe – estetyczne, lecz stosowane rzadziej ze względu na wyższy koszt.

Obudowy z tworzyw sztucznychTworzywa sztuczne, ze względu na ła-twy proces wytwarzania, także znalazły zastosowanie przy produkcji obudów

w wykonaniu przeciwwybuchowym. Najczęściej używa się poliestrów ze wzmocnieniem włóknami szklanymi.

Obudowy z tworzyw sztucznych są najczęściej stosowane w wykonaniu z zabezpieczeniem olejowym Ex „o”, ci-śnieniowym Ex „p” oraz niekiedy piasko-wym Ex „q”. Ze względu na właściwości izolacyjne tworzyw sztucznych tego typu produkty są odporne na iskrzenie.

Materiały z tworzyw sztucznych mają istotną wadę – zewnętrzne warun-ki atmosferyczne (promieniowanie sło-neczne UV) mogą łatwo zniszczyć ich powierzchnię.

Ich zalety to: uniwersalność, różno-rodność kształtów i rozmiarów, łatwość obróbki mechanicznej oraz niska cena w przypadku typowego i popularnego asortymentu.

Nazwa firmy Rose Rose

Model Polyester ex Polyglas Polyester ex

Materiał poliester wzmacniany włóknem szklanym z dodanym grafitem poliester wzmacniany włóknem szklanym z dodanym grafitem

Materiał uszczelki silikon w standardzie: neopren, modyfikacja: silikon



zaciski, przepusty kablowe, okno w obudowie, zewnętrzne uchwyty montażowe, płyta montażowa zewnętrzna, wspornik listew din

zaciski, przepusty kablowe, wspornik listew din, zewnętrzne uchwyty montażowe, śruby pokrywy ze stali nierdzewnej, plombowana śruba pokrywy, zewnętrzne zawiasy z odlewanego aluminium, płyta montażowa zewnętrzna, pokrywa z okienkiem

Nazwa firmy Rose Rose

Model stainless steel ex stainless steel ex flange

Materiał stal nierdzewna 1.4404/316L stal nierdzewna 1.4404/316L

Materiał uszczelki uszczelka pokrywy: silikon, kołnierz uszczelniający: cr w standardzie: neopren, modyfikacja: silikon



zewnętrzne uziemienie, przepusty kablowe, pokrywa z okienkiem, wspornik listew din, zaciski, zewnętrzne uchwyty montażowe, płyta montażowa zewnętrzna

zewnętrzne uziemienie, przepusty kablowe, wspornik listew din, zaciski, zewnętrzne uchwyty montażowe

Fot.

Mer

a ZB

34

Obudowy z tworzyw sztucznych mogą być wyposażone w przeźroczy-ste wieka, co umożliwia podgląd stanu podzespołów elektronicznych bez ko-nieczności kontrolnego otwierania lub wyprowadzania lampek kontrolnych na ich panel. Ciekawym rozwiązaniem jest możliwość ultradźwiękowego zamykania i uszczelniania obudów – połączenie jest wówczas trwałe i bardzo szczelne. Jed-norazowa forma zamknięcia uniemożli-wia niepowołaną ingerencję we wnętrzu chronionego urządzenia.

Szafy ścienneSzafy ścienne znajdują zastosowanie zazwyczaj w branży teleinformatycznej oraz w miejscach, gdzie wymagana jest integracja większej liczby podzespołów.

W strefie zagrożenia wybuchem, przy konieczności zastosowania tam więk-szej liczby urządzeń w jednym miejscu, korzystniej jest – zamiast wielu pojedyn-czych obudów – umieścić jedną szafę. Produkty przeznaczone do pracy w ta-kich warunkach zapewniają kompaty-bilność elektromagnetyczną z uszczel-nieniem elektromagnetycznym drzwi. Wszystkie, z wyjątkiem bardzo szczegól-nych zastosowań, są wykonane w stan-dardzie 19” z takim rozstawem półek, aby wewnątrz zmieściła się standardo-wa płytka drukowana (eurocard). Są one wyposażone w moduły ekranują-ce HF, a obudowy układów elektronicz-nych spełniają standard kieszeni 19” oraz występują w wersjach o zwięk-szonej odporności na udary i wibracje.


Nazwa firmy Fibox Fibox Fibox

Model aLX PeX feX-Pc-7

Materiał aluminium poliester poliwęglan

Materiał uszczelki – – –

Stopień ochrony iP66 iP66 iP54


wspornik listew din, zewnętrzne uchwyty montażowe, płyta montażowa zewnętrzna, przepusty kablowe

przepusty kablowe, wspornik listew din, zewnętrzne uchwyty montażowe, płyta montażowa zewnętrzna, zestaw zawiasów

wspornik listew din, płyta montażowa zewnętrzna, przepusty kablowe

Nazwa firmy Rolec Rolec

Model aluKOM-ex polyKOM-ex

Materiał aluminium en aL-44300 / en aL-44200 poliester wzmacniany włóknem szklanym

Materiał uszczelki silikon silikon



oddzielne prowadnice śrub poza obudową przeznaczone do mocowania, śruby pokrywy ze stali nierdzewnej, przepusty kablowe, zewnętrzne uziemienie, zewnętrzne uchwyty montażowe

oddzielne prowadnice śrub poza obudową przeznaczone do mocowania, śruby pokrywy ze stali nierdzewnej, zewnętrzne uchwyty montażowe, przepusty kablowe, płyta montażowa zewnętrzna, zaciski

Nazwa firmy Rittal Rittal Rittal

Model ex enclosure stainless steel with screw-fastened cover

ex enclosure stainless steel with hinged door

ex enclosures Plastic

Materiał stal nierdzewna 1.4301 (aisi 304) stal nierdzewna 1.4301 (aisi 304) poliester wzmacniany włóknem szklanym

Materiał uszczelki silikon silikon silikon

Stopień ochrony iP66 iP66 iP66


płyta montażowa zewnętrzna, zewnętrzne uchwyty montażowe, szyny nośne ts 35/7,5, przepusty kablowe, zewnętrzne uziemienie

zewnętrzne uchwyty montażowe, szyny nośne ts 35/7,5, szyny do zabudowy wewnętrznej, otworowana listwa montażowa, zewnętrzne uziemienie

zewnętrzne uchwyty montażowe, nakrętki wciskane M6, regulacja wgłębna płyt montażowych, szyny nośne, zewnętrzne uziemienie, kanał kablowy

Fot.

Mer

a ZB


Najczęściej wykonane są w standardzie IP65 lub wyższym. Szafy przeznaczo-ne do pracy w strefie zagrożenia wybu-chem najczęściej są wykonane w stan-dardzie z zabezpieczeniem ciśnienio-wym Ex „p”.

Obudowy nietypoweObudowy nietypowe są często wyma-gane w przemyśle, gdy konieczne jest umieszczenie konkretnego urządzenia niespełniającego wymagań iskrobez-piecznych, np. komputera. Stosowane są wówczas obudowy uniwersalne lub indywidualnie dostosowane dla danego urządzenia. Drugi wariant z pewnością zapewnia większą ergonomię użytkowa-nia, jest jednak bardziej kosztowny.

OsprzętObudowy iskrobezpieczne mogą być wy-posażone w drzwiczki rewizyjne, szklane wizjery itp. Dodatkowo urządzenia znaj-dujące się wewnątrz mogą wymagać nie-typowych rozwiązań, np. wyprowadzone-go radiatora pasywnego czy też anteny.

W obudowach przede wszystkim istot-ne jest zapewnienie przyłączenia odpo-wiednimi przepustami doprowadzający-mi przewody zasilające oraz sygnałowe. Są to specjalne przepusty kablowe prze-ciwwybuchowe (potocznie dławnice), które również muszą spełniać wymogi dy-rektywy ATEX. Wykonane są one najczę-ściej z metali oraz z tworzyw sztucznych, uszczelniane pierścieniami EPDM (gumo-wymi). Przepusty metalowe przeważnie wykonywane są z aluminium, mosiądzu niklowego oraz ze stali nierdzewnej dla średnic gwintów od M12 do M90. Prze-pusty kablowe powinny mieć wysoki sto-pień ochrony, np. IP68. Dostępne są rów-nież przepusty kablowe przeciwwybucho-we wykonane z tworzyw sztucznych, pro-dukowane najczęściej z dyflonu oraz po-liamidu. Są one przeznaczone do ochro-ny typu Ex „e” II i przeważnie używane w strefach 1 i 2. Najczęściej stosowany zakres średnic do tych przepustów kablo-wych wynosi od M12 do M63.

W pewnych uzasadnionych warun-kach obudowa powinna być wyposażona

w sygnalizatory świetlne oraz przyciski. Stosowanie dodatkowego osprzętu wy-maga – podobnie jak w powyższym przy-padku – przepustów kablowych, wykona-nia otworów i odpowiedniego uszczelnie-nia obudowy. W niektórych zastosowa-niach (np. obudowy Ex „o”) newralgiczne znaczenie mają zarówno same dodatko-we komponenty, jak i uszczelnienie.

Jednym z istotnych aspektów prak-tycznych jest sposób mocowania obu-dowy. Większość producentów zapew-nia możliwość mocowania za pomocą śrub prowadzonych w szczelnych, we-wnętrznych kanałach. Mocowanie przy użyciu uchwytów i złącz kształtowych jest rzadziej spotykane. Ważne jest, aby mocowanie zapewniało pewne trzyma-nie obudowy, a w przypadku jej mecha-nicznego oderwania czy uszkodzenia nie powodowało rozszczelnienia i tym samym zagrożenia.

Przegląd rynkuNa polskim rynku dostępny jest duży wybór obudów. W tabelach przedsta-wiono wybrane produkty siedmiu pro-ducentów, przeznaczone do stosowania w strefach zagrożenia wybuchem. Obu-dowy wykonane ze stali oferują mię-dzy innymi firmy Hoffman (dystrybutor CSI), Rose (dystrybutor Ex-com, Mera ZB) i Rittal, a iskrobezpieczne niestan-dardowe firma Armagard. Umożliwia-ją korzystanie z typowego komputera PC i monitora i są dostępne w wersji do ekranów kineskopowych i ekranów pła-skich. Obudowy aluminiowe produkują firmy Abtech (dystrybutor Astat) i Rolec, wykonane z tworzyw sztucznych – Ab-tech (dystrybutor Astat), Rose (dystry-butor Ex-com, Mera ZB), Fibox, Rolec i Rittal. Jako materiał na uszczelki wy-korzystywane są głównie neopren i sili-kon. W większości obudowy mają sto-pień ochrony IP66.

Duży wybór producentów i szeroki asortyment obudów iskrobezpiecznych pozwala na dokonanie precyzyjnego i uzasadnionego jakościowo oraz eko-nomicznie wyboru najlepszego rozwią-zania. Podczas doboru obudów należy zwracać szczególną uwagę na trwałość i jakość produktu. Jesteśmy zobowiązani do stosowania się do zapisów prawnych dyrektywy, jednak należy mieć również na uwadze możliwe niebezpieczeństwa i nieocenioną wartość życia ludzi.

Dorota JackiewiczPrzemysłowy Instytut Automatyki

i Pomiarów PIAP REK

LAM

A

Fot.

Mer

a ZB

MERA ZB Sp. z o.o.

jest firmą wywodzącą

się z byłego

Zjednoczenia MERA,

jego początki sięgają 1968 roku.

MERA ZB Sp. z o.o. jest dystrybutorem

nowoczesnych obudów do urządzeń

elektronicznych, obudów energetycznych,

skrzynek instalacyjnych dla urządzeń pomiarowych,

automatyki, górnictwa.

Obudowy wykonywane w standardzie Ex,

do stosowania w środowiskach zagrożonych

wybuchem, posiadają ATEX.

Certyfikowany System Zarządzania

Jakością zgodny z normami

ISO 9001 towarzyszy

produktom od fazy rozwoju,

poprzez fazę konstruowania

i produkcji, aż do dostawy do klienta.

Reprezentujemy na rynku polskim jako bezpośredni

dystrybutor firmy:

• ROSE GmbH

obudowy energetyczne, piloty, systemy

zawieszeń, technika Ex

• PFLITSCHGmbH

przepusty kablowe w tym Ex, trasy kablowe,

koryta koszykowe, siatkowe

• REIKUGmbH

systemy ochrony okablowania w tym dla robotyki

Oferta nasza to również:

• BOPLAGmbH obudowyelektroniczne

• WESTEC złączaprzemysłowe

• BINDER złączaelektryczne

• AMPHENOL złączaelektryczne

ROSE GmbH obudowy technika Ex

PFLITSCH GmbH przepusty kablowe

REIKU GmbH systemy ochrony okablowania

MERA ZB Sp. z o.o.02-486 Warszawa, Al. Jerozolimskie 202

tel. 22 863 71 48, fax 22 863 87 40email: [email protected]

www.mera-zb.pl

SERWIS• wiercenie• frezowanie• gwintowanie• montażelementów(złączki,przepusty

kablowe)

36


Rozdzielnice instalacyjne, w zależności od typu odbiorcy, mogą być wyposażone w różnorodną aparaturę, m.in. w urzą-dzenia przełączające i zabezpieczające. Oznacza to, że konfiguracja ich systemu musi być elastyczna i tworzona w różno-rodny sposób, uwzględniający zamonto-wane urządzenia. Instalacja rozdzielnic ISV jest maksymalnie prosta i efektyw-na. Dodatkowo urządzenia te mają wy-soki indeks ochrony, często wymagany do zastosowań w środowiskach przemy-słowych.

Sprawny montażNowe rozdzielnice ISV są częścią syste-mu Ri4Power i bazują na standardowej szafie TS8 oraz na obudowie naściennej AE. System ma specjalne elementy mon-tażowe do zabudowy niezbędnych kom-ponentów. Moduły instalacyjne mogą być łatwo, szybko i bezpiecznie instalowane na ramie montażowej, co pozwala zaosz-czędzić przestrzeń. Różnorodne rozmiary modułów są odpowiednio sortowane wg jednostek o wysokości 150 mm i szero-kości 250 mm, zapewniając w ten spo-sób ich idealny dobór. Korzystając z no-wych modułów, w zależności od potrzeb można prosto i indywidualnie zamonto-wać urządzenia przełączające i zabezpie-czające, zaciski, podstawy bezpieczniko-we oraz wiele innych niezbędnych kom-ponentów. Regulowana głębokość mon-tażu urządzeń pozwala na ich łatwe do-pasowanie do otworów w pokrywach. Nie jest więc konieczne stosowania do-datkowych elementów, które podnoszą cenę zestawu. Dostępne są również do-pasowane moduły dla rozłączników bez-piecznikowych serii NH o rozmiarach od NH 00 do NH 3, nadające się do dowol-nego montażu w szafie. Nowe moduły wyłączników mocy pozwalają instalo-wać aparaturę czołowych producentów:

ABB, Eaton, Schneider Electric i Sie-mens, dla prądów znamionowych do 630 A przy użyciu modułów o zaledwie dwóch wielkościach.

Konstrukcja, na której instalowane są komponenty, jest o wiele lżejsza niż w po-przedniej wersji. Dla oszczędności kosz-tów rama montażowa wyposażona jest tylko w niezbędne elementy. Producent

rittal oferuje nowe,

proste w montażu rozwiązania

rozdzielnic instalacyjnych isV

w ramach systemu modułowego

ri4Power. dzięki wysokiemu

stopniowi ochrony rozdzielnice

nadają się do zastosowań

w trudnych warunkach pracy.

rozdzielnice instalacyjne ISV firmy rittaL

Fot.

Ritt

al

W zależności od potrzeb można łatwo i indywidualnie zamontować urządzenia przełączające i zabezpieczające, zaciski, podstawy bezpiecznikowe oraz wiele innych niezbędnych komponentów

REKLAMA

POWER DISTRIBUTIONENCLOSURES CLIMATE CONTROL IT INFRASTRUCTURE SOFTWARE & SERVICES

Rozdział mocy od S do XXL.

sv_poln_420x108_2-seitig.indd 1 26.01.2012 09:17:04


www.rittal.pl



pominął niepotrzebne elementy, jedno-cześnie zapewniając elastyczność ko-nieczną do dalszej rozbudowy.

Obecny system ma również nowe za-lety upraszczające montaż. Ramę monta-żową można wyjmować z szafy, by móc wygodnie poza szafą usuwać moduły i podłączać różne urządzenia wraz z oka-blowaniem. Po zakończeniu prac związa-nych z podłączaniem przewodów, można ją z wszystkimi urządzeniami bez trudu umieścić w szafie, mocując śrubami.

Różnorodność szaf z wysokim stopniem ochronyNowy system zamawiania szaf, ram montażowych i modułów instalacyjnych pozwala wykonawcom rozdzielnic reago-wać znacznie szybciej na potrzeby klien-tów. Szafy rozdzielcze systemu Rittal w wersji AE są przystosowane do mon-tażu naściennego lub w wersji TS8 – do zabudowy szeregowej. Ze standardowego asortymentu można wybrać zarówno mo-dele ze stali nierdzewnej, jak i z blachy stalowej malowane proszkowo. Ponad-to szafy ISV spełniają następujące wy-magania w zakresie ochrony: TS8 – mają stopień ochrony IP55, a obudowy AE –IP66. Aby umożliwić dobór odpowied-niego rozmiaru obudów montowanych na ścianach, oferowane są cztery rozmia-ry obudów ze stali nierdzewnej lub sześć z blachy stalowej. W przypadku systemu do zabudowy szeregowej dostępny jest jeden rozmiar ze stali nierdzewnej i sześć różnych rozmiarów szaf z blachy stalo-wej. Wersja ze stali nierdzewnej w szcze-gólności pozwala na użytkowanie szafy

nawet w niekorzystnych warunkach śro-dowiskowych. Typowym przykładem jest zastosowanie w takich gałęziach przemy-słu, gdzie mogą pojawić się gazy korozyj-ne, lub w aplikacjach zewnętrznych.

Integracja z oprogramowaniem Power EngineeringPlanowanie i konfigurację nowych roz-dzielnic instalacyjnych ISV umożliwia ak-tualnie dostępne oprogramowanie Po-wer Engineering w wersji 6.1. Ta nowa wersja sprawia, że planowanie funk-cjonalności rozdzielnic instalacyjnych jest łatwe i szybkie. Po wybraniu odpo-wiedniej szafy można w niej wygodnie umieszczać moduły metodą „przecią-gnij i upuść”. Jeśli na etapie planowania okaże się, że szafa jest zbyt mała, moż-na wybrać większą. Alternatywnie, może ona zostać poszerzona poprzez połącze-nie z kolejną szafą. Automatyczne funk-cje oprogramowania przyspieszają prace inżynierskie. Przykładowo, jeśli po skon-figurowaniu niezbędnych modułów po-zostają wolne miejsca na moduły, to wy-magają one zasłonięcia. Wystarczy klik-nąć myszką, a program zaplanuje takie osłony niewykorzystanych miejsc. Dodat-kowo do listy artykułów można dołączać również tworzone przez oprogramowanie rysunki montażowe skonfigurowanej roz-dzielnicy. Plan wskazuje elementy do za-montowania i miejsca ich montażu. In-strukcje montażowe są zapisywane w ca-łości w programie. W ten sposób specy-ficzna dla danego systemu dokumentacja może być sporządzona po naciśnięciu od-powiedniego przycisku.

Nowe rozdzielnice instalacyjne ISV i oprogramowanie Power Engineering pozwalają tworzyć i planować syste-my rozdziału mocy w nieskomplikowa-ny i efektywny sposób. Wybierając sza-fy TS8 i obudowy naścienne AE, moż-na sprostać większości wymagań w naj-bardziej zróżnicowanych zastosowa-niach. Ponadto, szafy dystrybucyjne ba-zujące na szafach TS8 można szybko przyłączać do systemu rozdzielnic ni-skiego napięcia Ri4Power.

RITTAL Sp. z o.o.ul. Domaniewska 49, 02-672 Warszawa

tel. 22 310 06 12, fax 22 310 06 16www.rittal.pl

PromocjaFo

t. R

ittal

Niezależnie od tego, czy planowana jest rozdzielnica naścienna, czy stojąca, za pomocą obudów naściennych AE lub szaf do zabudowy szeregowej TS8 zawsze można wybrać obudowy ze stali nierdzewnej lub z blachy stalowej, uzyskując odpowiedni poziom ochrony


Rozdział mocy od S do XXL.



www.rittal.pl


38

AplikAcje kultura i sztuka

Europejskie Centrum Muzyki Krzysztofa Pendereckiego stworzono z myślą o mło-dych, utalentowanych muzykach oraz profesorach – wybitnych specjalistach sztuki wykonawczej, kompozycji i szero-ko pojętej humanistyki. Ma ono służyć

jako miejsce inspiracji, zachęcające naj-zdolniejszych muzyków z całego świata do doskonalenia umiejętności i osiągnię-cia pełnej dojrzałości artystycznej.

Obiekt zaprojektowano jako wysokiej klasy, wielofunkcyjny ośrodek muzycz-ny, stwarzający możliwości wszech-stronnego doskonalenia w dziedzinie muzyki, organizacji koncertów oraz kameralnych spektakli baletowych. Nowoczesny budynek zaprojektowa-ło krakowskie biuro architektoniczne DDJM. Ma on powierzchnię prawie 10 000 m2, a jego sercem jest sala

koncertowa o znakomitych parame-trach akustycznych, przeznaczona dla 650 widzów. W skład obiektu wchodzą również: sala prób na 150 miejsc (któ-ra z powodzeniem może służyć za salę kameralną), biblioteka, czytelnia, sala multimedialna, pokoje ćwiczeń, maga-zyny instrumentów, garderoby, kuch-nia, jadalnia oraz baza noclegowa dla 120 osób. Centrum posiada też pełną infrastrukturę techniczną.

Głównym wykonawcą budowy była firma Skanska, która podpisała umowę z firmą Bosch Rexroth obejmującą pro-jekt i wykonanie fosy orkiestry. Kontrakt zawarto w grudniu 2011 r., a projekt został zrealizowany w 2012 r.

Zaprojektowana i wykonana przez Bosch Rexroth zapadnia fosy orkiestry służy do zmiany głębokości fosy orkie-stry, w celu ulepszenia zarówno kontak-tu z widzami, jak i akustyki.

Podstawowe dane techniczne za-padni:• nośność statyczna: 500 kg/m2 (mak-

symalnie 15 000 kg),• nośność dynamiczna: 250 kg/m2

(maksymalnie 5000 kg),• prędkość podnoszenia: 0–0,20 m/s,• skok: 2,75 m,

Europejskie Centrum Muzyki

krzysztofa Pendereckiego

w lusławicach – nowoczesny,

wielofunkcyjny obiekt muzyczny

– powstało w ciągu zaledwie

16 miesięcy. Firma skanska, główny

wykonawca budowy, podpisała

z firmą Bosch rexroth umowę

na zaprojektowanie i wykonanie

fosy orkiestry. Projekt został

zrealizowany pod koniec

ubiegłego roku.

Technika teatralna w Europejskim Centrum Muzyki krzysztofa Pendereckiego w lusławicach

Promocja

Fot.

Bos

ch R

exro

th P

olsk

a

Fot. 1. Sala koncertowa w Europejskim Centrum Muzyki Krzysztofa Pendereckiego

Fot. 2. Europejskie Centrum Muzyki Krzysztofa Pendereckiego

pomiary Automatyka Robotyka nr 4/2013 39

• ciężar konstrukcji stalowej: 5000 kg,• wymiary: 3,58 x 17,82 m,• napęd: pionowy sztywny,• łańcuch: Serapid, 8 szt. LL50 – 2850 mm,• moc silników elektrycznych: 4 x 7,5 kW.

Zapadnię fosy orkiestry wykonano jako przestrzenną, ramową konstrukcję stalową. Napęd podnoszenia zapadni jest realizowany przez system sztywnych łańcuchów na-pędowych firmy Serapid, które przymocowano do zapadni za pośrednictwem płyty z powierzchnią antywibracyjną. Napęd łańcuchów jest osadzony na ramie stalowej, któ-ra z kolei jest przymocowana do fundamentu specjalnymi kotwami. Synchronizacja skoku łańcuchów sztywnych jest zapewniona w sposób mechaniczny, poprzez wały Carda-na. Łańcuchy rozmieszczone są w dwóch szeregach po cztery, przy czym każdy szereg napędzają poprzez prze-kładnie z parami stożkowymi silniki elektryczne. Synchro-nizację pomiędzy dwoma szeregami zapewnia wał syn-chronizujący, łączący położone naprzeciw siebie silniki elektryczne. Napęd zapadni jest sterowany komputerowo ze specjalnie przygotowanych pulpitów. Zapadnia fosy orkiestry jest prowadzona na obu krótszych stronach za-padni przez specjalne prowadnice. Składają się one z szy-ny prowadzącej, umocowanej do ścian kotwami i wózka przymocowanego do platformy. Zapadnia wyposażona jest w systemy bezpieczeństwa zgodnie z obowiązującymi nor-mami. Tylna długa krawędź zapadni fosy orkiestry i odpo-wiadająca jej krawędź budynku na poziomie pod podłogą +1 m zaopatrzone są w ochronę krawędzi tnących w po-staci listwy bezpieczeństwa – dotknięcie jej powoduje na-tychmiastowe zatrzymanie ruchu zapadni.

Do sterowania zapadnią służy ruchomy przenośny pulpit sterowniczy. Operator ma dwie możliwości: wybór jednego z trzech wymaganych poziomów lub wpisanie manualnie zadanej pozycji w milimetrach. Po naciśnięciu przycisku Start zapadnia dojeżdża do zadanego poziomu i zatrzymuje się. W listopadzie 2012 r. Bosch Rexroth za-kończył instalację zapadni – wykonano próby obciążenio-we i przekazano do eksploatacji głównemu wykonawcy, czyli firmie Skanska.

Tomasz BatschBOSCH REXROTH Polska Sp. z o.o.

tel. 17 865 86 07e-mail: [email protected]

www.boschrexroth.pl REK

LAM

A

Jako firma globalna, reprezentujemy specjalistyczną wiedzę w dzie-dzinie kompleksowych systemów, ciągłe innowacje, najwyższą jakość i największą niezawodność. Balluff oznacza różnorodność technologii i najwyższą jakości obsługi. 2450 pracowników na całym świecie pracuje aby to zagwarantować.

SENSORSOLUTIONS ANDSYSTEMSDo wszystkich obszarów automatyki przemysłowej

Systemy i usługi

Identyfikacja przemysłowa

Pomiar ciśnienia i poziomu

Sieci przemysłowe i połączenia

Akcesoria

Detekcja obiektów

Pomiar drogi i odległości

Telefon +48 71 338 49 29

www.balluff.pl

Fot.

Bos

ch R

exro

th P

olsk

a

Rys. 1. Projekt zapadni fosy orkiestry

40

Rozmowa PaR

Rozmawiamy w przededniu najwięk-szych w Polsce targów automaty-ki i robotyki przemysłowej Automa-ticon 2013. Jakie znaczenie w Pana ocenie ma automatyzacja przemysłu w Polsce?Automatyzację procesów produkcyj-nych obserwujemy w Polsce już od wie-lu lat. Przez ostatnie dwie dekady nasi przedsiębiorcy zainwestowali w nowo-czesne technologie, aparaturę i maszy-ny. Bardzo mnie to cieszy, bo przecież dalszy rozwój przemysłu wymaga coraz większego wykorzystania innowacyj-nych narzędzi, między innymi robotów przemysłowych. Te z kolei nie powsta-łyby bez udziału wysoko wykwalifiko-wanej kadry badawczej i inżynieryjnej oraz najnowocześniejszych technologii informatycznych i telekomunikacyj-nych. Tak przygotowane maszyny mogą z powodzeniem zastąpić lub wspomóc pracownika przy zadaniach niebez-piecznych i wymagających szczególnej dokładności. Są powszechnie używa-ne choćby w przemyśle przetwórczym, gdzie liczy się precyzja operacji techno-logicznych, wydajność, niezawodność oraz czystość.

Robotyzacja pozwala skupić się pra-cownikom na innych zadaniach, takich jak nadzór, programowanie produkcji czy konserwacja. Wymusza również zmiany w systemie edukacji i kształce-nia ustawicznego osób zatrudnianych w tych sektorach gospodarki, które wy-korzystują roboty przemysłowe.

W Polsce rocznie instalowanych jest około 200 sztuk robotów przemysło-wych. Dla porównania, w Niemczech liczba ta wynosi około 20 000 (dane za: International Federation of Robo-tics). Co musi się wydarzyć, aby tempo

Stwórzmy „ekosystem” dla nauki i biznesu

Wywiad z wicepremierem

i ministrem gospodarki

Januszem Piechocińskim.

Fot.

MG

Pomiary automatyka Robotyka nr 4/2013 41

robotyzacji polskich zakładów produk-cyjnych osiągnęło poziom notowany u naszych zachodnich sąsiadów? Czy dostrzega Pan tu jakieś pole do działa-nia dla Ministerstwa Gospodarki (MG)?Nie wiem, czy porównywanie się akurat z Niemcami jest zasadne. Proszę pa-miętać, że nasze gospodarki są zupełnie inne, różnimy się poziomem technologii i strukturą produkcji nawet w analogicz-nych sektorach przemysłu. To pokazuje, ile pracy jeszcze przed nami.

Z pewnością natomiast możemy po-chwalić się wysoko wykwalifikowaną kadrą zatrudnioną w wielu fabrykach w Polsce. Dlatego jakość i wydajność pracy określonych operacji technolo-gicznych nie musi ustępować wynikom robotów. W pewnych sytuacjach dobrze przeszkoleni pracownicy potrafią szyb-ciej i lepiej zareagować niż nawet naj-nowocześniejsze maszyny. Nic jednak nie zastąpi nowych technologii.

Ponadto o wykorzystaniu robotów w zakładach decyduje to, czy w danych procesach produkcyjnych bardziej efek-tywne jest „zatrudnienie” maszyny czy człowieka. Wiele globalnych koncernów, na przykład z branży motoryzacyjnej, przyznaje, iż ich zakłady w Polsce nale-żą do najwydajniejszych na świecie.

Dystans dzielący nas od zachodnich sąsiadów na pewno będzie zmniejszał się wraz z rozwojem w Polsce innowacji. W obecnej sytuacji robotyzacja jest jed-nym z ważniejszych elementów innowa-cyjności przetwórstwa przemysłowego.

W opublikowanej na stronie MG, a tworzonej jeszcze za rządów Pana poprzednika, „Wizji zrównoważonego rozwoju dla polskiego biznesu 2050” jest mowa o rozwijaniu kapitału inte-lektualnego oraz gospodarki opartej na wiedzy. To pięknie brzmiące, acz ogól-ne założenia. Czy mógłby Pan Minister objaśnić to czytelnikom miesięcznika „PAR” bardziej szczegółowo?„Wizja zrównoważonego rozwoju dla polskiego biznesu 2050” nie jest do-kumentem rządowym, lecz inicjatywą oddolną, podejmowaną przez przedsię-biorców. Jej założenia są jednak spójne z działaniami polskiego rządu.

Wszyscy zdajemy sobie sprawę, że musimy szukać nowych źródeł przewa-gi konkurencyjnej. Przykład bogatych krajów pokazuje, że tylko wzrost oparty na wiedzy i innowacjach może zagwa-rantować trwały rozwój.

Sednem gospodarki opartej na wie-dzy są nowoczesne przedsiębiorstwa. Przez takie rozumiem inteligentne

organizacje, inwestujące w innowacyj-ne projekty, znajdujące uznanie u od-biorców ze względu na wysoki poziom nowoczesności i konkurencyjności. Ba-dania potwierdzają, że przedsiębior-stwa, które wdrażają innowacje są zde-cydowanie bardziej rentowne od tych, które nie ponoszą takich nakładów.

To właśnie nowoczesne przedsię-biorstwa budują konkurencyjność ca-łej gospodarki i generują wzrost PKB, wpływają na poprawę jakości życia oby-wateli oraz dostępność do nowych pro-duktów i usług.

Konkursy Narodowego Centrum Ba-dań i Rozwoju (NCBiR) adresowane do instytutów badawczych mają na celu opracowanie i uruchomienie produk-cji nowych, innowacyjnych wyrobów w polskich zakładach. Istotnym proble-mem jest brak rzeczywistego zaintere-sowania partnerów przemysłowych. Potencjalni partnerzy – producenci – albo są zbyt mali i trudno jest im de-klarować osiągnięcie wystarczająco dużej produkcji docelowej, przez co są negatywnie oceniani w procedurze konkursowej, albo nie są zaintereso-wani współpracą, bo korzystają z goto-wych – na ogół zagranicznych – roz-wiązań. Firmy, które wygrały konkursy, szybko „nasycają” się środkami NCBiR i współpraca ulega ograniczeniu – nie są w stanie rozliczać kosztów. Czy MG widzi ten problem i czy zamierza mu przeciwdziałać?Kluczowe w tym obszarze jest ułatwie-nie przedsiębiorcom dostępu do infor-macji o prowadzonych badaniach oraz możliwościach ich wykonania na zlece-nie ośrodków naukowych.

Dla zwiększania innowacyjności polskiej gospodarki istotne jest także wzmacnianie powiązań pomiędzy sfe-rą badawczo-rozwojową i gospodarką. Chcemy wpierać przede wszystkim na-turalne procesy nawiązywania współ-pracy między biznesem a nauką po-przez stworzenie środowiska, w którym współpraca przedsiębiorstw będzie ini-cjowana w sposób łatwy i efektywny.

Czy mógłby Pan przedstawić Pańską ocenę perspektyw silnie promowanych idei energetyki prosumenckiej i piko-energetyki, z uwzględnieniem prac nad ustawami o energetyce w Sejmie (tak zwany trójpak energetyczny)? Bez do-płat do gospodarstw domowych in-westycje są mało opłacalne i kłopotli-we, a dopłaty trafią przede wszystkim do producentów urządzeń, czyli nie w Polsce, i instalatorów, na szczęście krajowych, choć nie tylko.W projekcie tzw. trójpaku energetycz-nego zawarliśmy wiele nowatorskich

pomysłów dotyczących rozwoju całe-go sektora. Mają one zapewnić postęp ekonomiczny i technologiczny branży oraz jej stabilność. Pozwolą także le-piej chronić konsumenta energii oraz korzystać z odpowiednich standardów świadczonych usług.

W zakresie mikroenergetyki i małej energetyki, w tym także prosumenckiej, przygotowaliśmy rozwiązania, które w przyszłości pozwolą wykorzystywać lokalnie dostępne zasoby odnawial-nych źródeł energii (OZE) do wytwarza-nia między innymi energii elektrycznej i biogazu rolniczego. Tego typu inicja-tywy lokalne zwiększają udział energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, co jest niezwykle ważne z punktu wi-dzenia wypełnienia przez Polskę unij-nych zobowiązań.

Nasz projekt wpisuje się także w działania deregulacyjne. Zmniejsza obciążenia dla przedsiębiorców oraz wprowadza ułatwienia gwarantują-ce między innymi wytwarzanie energii i sprzedaż jej nadwyżek przez prosu-mentów, produkujących energię elek-tryczną na własne potrzeby.

Ponadto zmiany w ustawie „Prawo energetyczne” zwiększają ochronę kon-sumenta między innymi poprzez możli-wość zmiany sprzedawcy energii w cią-gu 21 dni bez ponoszenia kosztów i od-szkodowań innych niż wynikające z tre-ści umowy. Nowe regulacje wprowa-dzają także obowiązek rozliczania ener-gii elektrycznej według rzeczywistego

W pewnych sytuacjach dobrze przeszkoleni pracownicy potrafią szybciej i lepiej zareagować niż nawet najnowocześniejsze maszyny. Nic jednak nie zastąpi nowych technologii.

Fot.

MG

42

zużycia. Doprecyzowujemy też przepi-sy dotyczące rozliczania kosztów ciepła w budynkach wielolokalowych.

To tylko niektóre udogodnienia, przygotowane w ramach reformy pra-wa energetycznego, gazowego i ustawy o OZE. Mam nadzieję, że zapropono-wane przez nas zmiany przełożą się na konkurencyjność, zrównoważony rozwój i bezpieczeństwo dostaw oraz poprawią sytuację w energetyce.

Czy MG w jakikolwiek sposób jest w sta-nie przeciwdziałać systematycznemu

degradowaniu krajowych producen-tów, którym trudno jest konkurować zapleczem badawczym i potencjałem z takimi koncernami, jak Siemens, ABB, GE oraz napływem tanich pro-duktów z Azji?Niemal każda polska firma jest zmu-szona do walki o udział w rynku z za-granicznymi koncernami inwestującymi w naszym kraju. Pytanie brzmi: jak sku-tecznie mogą one z nimi konkurować? Na odpowiedź składa się wiele czyn-ników, ale te najważniejsze to – posta-wić na kapitał ludzki, podnosić kom-petencje i wiedzę zatrudnianych osób oraz wdrażać innowacyjne rozwiązania. Dzięki unowocześnianiu stosowanych technologii i inwestowaniu w pracowni-ków, polskie przedsiębiorstwa stają się coraz bardziej rozpoznawalne i zwięk-szają szansę na pozyskanie klientów.

Oczywiście konkurowanie z między-narodowymi gigantami nie jest proste. Małe i średnie firmy mogą jednak or-ganizować się i współpracować w ra-mach klastrów. Wspólnie mają większą siłę, podnoszą swoją konkurencyjność i wzmacniają pozycję. Łatwiej im jest, jako grupie, uczestniczyć w krajowych i zagranicznych projektach z zakresu badań, rozwoju i nowych technologii.

Obecność w klastrze pomaga też zmierzyć się ze skutkami gospodarcze-go kryzysu. W ciągu ostatnich lat za-obserwowano w polskich przedsiębior-stwach znaczny wzrost zatrudnienia oraz liczby zarejestrowanych patentów. Pokazuje to, że klastry mają duży po-tencjał rozwoju oraz mogą przyczyniać się do podnoszenia konkurencyjności nie tylko firm w nich zrzeszonych, ale całego regionu i kraju.

Kolejny problem: efekty badań i opra-cowania często nie wychodzą poza mo-del laboratoryjny. W jaki sposób można obligatoryjnie rozszerzyć proces opra-cowań w ramach realizowanych pro-jektów naukowo-badawczych, tak aby efekty opracowań kończyły się co naj-mniej na poziomie prototypu, a nie – jak często ma to miejsce – pokazu (pre-zentacji) na poziomie modelu laborato-ryjnego?Myślę, że główną barierą w tym zakre-sie może być brak dostępu do finanso-wania. Często małe i średnie przedsię-biorstwa mają problem z uzyskaniem kredytu bankowego. Dlatego tak za-leży nam na zapewnieniu innowacyj-nym firmom dostępu do wsparcia ofe-rowanego im w ramach programów pi-lotażowych finansowanych w całości ze

środków krajowych, w ramach budżetu MG. Bardzo dużym zainteresowaniem cieszył się na przykład program „Bon na innowacje”, który realizowała Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP) w latach 2008–2012. Na jego podstawie właściciel firmy mógł otrzy-mać nawet 15 000 złotych, między in-nymi na wdrożenie lub rozwój nowocze-snej technologii czy produktu. Do końca 2012 roku PARP wypłaciła łącznie oko-ło 30,6 milionów złotych zewnętrznego finansowania ponad 2000 podmiotów.

W tym roku uruchomiliśmy program „Duży bon”, który jest uzupełnieniem „Bonu na innowacje”, zakończonego w 2012 roku. Wsparcie na opracowa-nie nowego wyrobu, projektu wzornicze-go czy technologii produkcji otrzymają przedsiębiorcy, którzy prowadzą działal-ność produkcyjną. Zakładamy, że wiel-kość pomocy w ramach tego instrumen-tu wyniesie do 50 000 złotych i obej-mie do 80 % wydatków kwalifikujących się do objęcia programem „Duży bon”.

Panie Ministrze, jaka jest Pańska wizja podnoszenia poziomu innowacyjności polskiego przemysłu? Co konkretnie MG planuje zrobić w tej sprawie w naj-bliższych latach?Wpływ innowacji, transferu i komercja-lizacji wiedzy oraz powiązań nauki i biz-nesu na rozwój przedsiębiorstw powi-nien być jednym z głównych obszarów polityki ekonomiczno-społecznej. Dlate-go w „Strategii Innowacyjności i Efek-tywności Gospodarki” podkreśliliśmy, że nasza konkurencyjność musi opierać się nie tylko na wiedzy, ale również i na współpracy wszystkich uczestników ży-cia gospodarczego.

Oczywiście nie ma prostej odpowie-dzi na pytanie o „przepis na innowacyj-ność”. Priorytetowy kierunek działania określa przygotowana w MG „Strategia Innowacyjności i Efektywności Gospo-darki”. Jej głównym celem jest budowa konkurencyjnej gospodarki opartej na wiedzy i współpracy biznesu z nauką. Aby to osiągnąć, musimy spełnić kilka warunków, między innymi stworzyć sta-bilne otoczenie z niską inflacją, nieza-chwianą walutą czy skuteczną polityką gospodarczą. Równie ważne są spraw-nie funkcjonująca administracja i sys-tem prawny, a także rozwinięta infra-struktura i wykwalifikowane kadry.

Aby namierzyć wiodące technolo-gie i obszary przemysłowe, których rozwój nastąpi w ciągu najbliższych 20 lat, zleciliśmy opracowanie anali-zy „Foresight technologiczny przemysłu

Rozmowa PaR

Janusz Piechociński urodził się 15 marca 1960 r. w historycz-nych Studziankach Pancernych. Ukończył studia na Politechnice Warszawskiej na Wydziale Elek-troniki, specjalizacja – automa-tyka, oraz SGPiS (obecnie SGH) w Warszawie na Wydziale Eko-nomiki Handlu i Usług. W cza-sie studiów członek Rady Wy-działu i Senatu SGPiS. W latach 1987–1999 pracownik nauko-wy SGPiS, Katedra Historii Go-spodarczej i Społecznej, specja-lizacja – historia gospodarcza XX w., historia szkolnictwa eko-nomicznego, integracja europej-ska. Członek PSL, od 1990 r. we władzach wojewódzkich i krajo-wych. Do końca 2002 r. prezes, a obecnie członek zarządu Wo-jewództwa Mazowieckiego PSL i wiceprezes NKW. Poseł na Sejm z okręgu podwarszawskiego I, II, IV i obecnie VI kadencji. W latach 1991–1997 członek Sejmo-wej Komisji Finansów i Budże-tu. 1992–1993 przewodniczą-cy Nadzwyczajnej Komisji ds. Przeciwdziałania Patologii w Go-spodarce. W 1996 r. wiceprze-wodniczący Komisji ds. Reformy Centrum Gospodarczego. W la-tach 2000–2001 członek Naro-dowej Rady Integracji Europejskiej przy Prezesie Rady Ministrów RP. W latach 2001–2005 przewodni-czący, a od 2007 r. wiceprzewod-niczący Sejmowej Komisji Infra-struktury. W latach 2005–2007 dyrektor ds. procesów inwesty-cyjnych w Zespole Doradców Go-spodarczych. 5 grudnia 2012 r. został wicepremierem i mini-strem gospodarki. Ma żonę Hali-nę, dwie córki i syna.


– InSight 2030”. Zidentyfikowaliśmy 33 obszary przemysłowe i 99 techno-logii priorytetowych, które wchodzą w skład 10 Pól Badawczych. Są to mię-dzy innymi biotechnologie przemysło-we, nanotechnologie, technologie foto-niczne, technologie mikroelektronicz-ne, technologie kogeneracji i racjona-lizacji gospodarowania energią, tech-nologie pozyskiwania surowców mine-ralnych, zdrowe społeczeństwo i zielo-na gospodarka. Określone technologie i obszary będą podstawą do opracowa-nia „Programu wdrażania wyników pro-jektu InSight 2030”.

Ponadto wspólnie z resortami nauki i szkolnictwa wyższego oraz rozwoju regionalnego prowadzimy prace nad określeniem nowej perspektywy finan-sowej na lata 2014–2020, w ramach której szczególny nacisk położymy mię-dzy innymi na zapewnienie przyjaznych warunków dla rozwoju innowacyjno-ści. Jednym z głównych celów dla Pol-ski będzie zwiększenie innowacyjności gospodarki poprzez wzrost nakładów prywatnych na badania i rozwój, pod-niesienie jakości i interdyscyplinarno-ści badań naukowych oraz zwiększenie stopnia ich komercjalizacji i umiędzy-narodowienia. Szacujemy, że dzięki tym działaniom nakłady na B+R wzrosną do poziomu 1,7 % PKB, zgodnie z cela-mi unijnej strategii Europa 2020.

Czy i w jaki sposób MG zamierza stymu-lować nie najlepiej funkcjonującą dziś współpracę sfer nauki i biznesu w pol-skiej gospodarce? Co, według Pana, jest przyczyną problemów w tej sferze?Przede wszystkim chcemy zapewnić naukowcom i przedsiębiorcom szeroki dostęp do infrastruktury badawczej, za-równo w skali krajowej, jak i międzyna-rodowej. Będziemy premiować wspól-ne projekty nauki i biznesu, pomagać w zacieśnianiu formalnych i nieformal-nych relacji. Zaproponowaliśmy wpro-wadzenie na polski rynek tak zwane-go brokera technologii, którego zada-niem byłoby nawiązywanie kontaktów z przedsiębiorcami oraz kojarzenie part-nerów transferu technologii.

Ciekawym rozwiązaniem współpra-cy między firmami a sektorem B+R są otwarte innowacje, czyli włączenie praktyków w projekty badawcze. Nie chcemy jednak narzucać przedsiębior-com i naukowcom konkretnych form kooperacji, a jedynie eliminować barie-ry w ich kontaktach.

W odniesieniu do środowiska aka-demickiego, zależy nam również na

rozwoju nowoczesnej kadry naukowej, mobilnej nie tylko w skali krajowej, ale i międzynarodowej. Równie ważne jest kształtowanie kultury i postaw przed-siębiorczych w szkołach i na uczelniach wyższych. Planujemy na przykład cy-kliczne krajowe kampanie promujące różnego rodzaju instrumenty wsparcia oraz spotkania informacyjne nagłaśnia-jące tematykę związaną z B+R i inno-wacyjnością.

Czy nie sądzi Pan, że wyższe uczel-nie techniczne powinny wyjść spod skrzydeł Ministerstwa Nauki i Szkol-nictwa Wyższego (MNiSW), a wejść pod zwierzchnictwo MG (tak jak ma to miejsce w przypadku instytutów ba-dawczych)? Wtedy można by lepiej do-stosowywać profil uczelni technicznych do bieżących potrzeb gospodarki.Dostosowujemy profil uczelni do bie-żących potrzeb gospodarki. Razem z MNiSW opracowaliśmy między in-nymi wspólną wizję przygotowywania kadr dla rozwoju nauki i współpracy z przemysłem w „Strategii Rozwo-ju Kapitału Ludzkiego 2014–2020”. Chcemy zachęcić przedsiębiorców do wpływania na system szkolnictwa wyższego, na przykład poprzez anga-żowanie się pracodawców w kształto-wanie systemu edukacji w szkołach zawodowych. Pomagamy również w tworzeniu Akademickich Inkubato-rów Przedsiębiorczości.

Nie jest więc problemem, kto w rządzie nadzoruje naukę i bada-nia, ale jak silnie skoordynowane są sektorowe polityki i działania. Budo-wa systemowej współpracy sektora B+R z realną gospodarką jest nie tyl-ko zadaniem dla wymienionych mini-sterstw, ale dla wszystkich zaangażo-wanych w ten proces.

Planujemy także wsparcie rozwoju obszarów przemysłowych wskazanych w ramach wspomnianej już analizy „Foresight technologiczny przemysłu w Polsce – InSight 2030”. Na pew-no podejmiemy też współpracę z re-sortami nauki i edukacji, aby dostoso-wać programy nauczania do kształce-nia kadr w kluczowych dla gospodar-ki obszarach technologicznych i przy-gotowania fachowców do tak zwanych zawodów przyszłości.

Rozmawiali Anna Ładan i Seweryn Ścibior

PAR REK

LAM

A

NOWE ZASILACZE SERII S8VK

Gwarantowana niezawodność na całym świecieFirma Omron stworzyła nową serię zasilaczy kompaktowych. Charakteryzują się one wysoką jakością i praktyczną konstrukcją, które zapewniają wyjątkowe bezpieczeństwo, niezawodność i łatwą instalację. Oprócz tego zasilacze z nowej serii S8VK są jeszcze solidniejsze, bardziej kompaktowe i łatwiejsze w użyciu. Firma Omron jest światowym liderem w projektowaniu i produkcji zasilaczy przemysłowych. Nasz pierwszy zasilacz kompaktowy - model S82K - wprowadziliśmy w 1987 r., a produkty kompaktowe z serii S8VS są od 2002 r. jednym z najchętniej wybieranych modeli przez klientów.

Omron Electronics Sp. z o.o.Tel. +48 22 458 [email protected]

44

AutomAtykA Sterowniki PLC

W poprzednim artykule przedstawiono podstawowe elementy, z których składa się program dla sterownika PLC utwo-rzony zgodnie z wymaganiami normy IEC 61131-3. Poprzedzone to zostało omówieniem zagadnień teoretycznych, takich jak budowa modelu oprogramo-wania i sposoby komunikacji pomiędzy jego elementami. W tym artykule zaj-miemy się natomiast graficznymi języka-mi programowania, wśród których stan-dard IEC rozróżnia schemat drabinkowy LD (ang. Ladder Diagram) oraz schemat bloków funkcyjnych FBD (ang. Function Block Diagram). Norma opisuje rów-nież język SFC (ang. Sequential Func-tion Chart), który umożliwia przedsta-wienie struktury programu (jego poszcze-gólne etapy i warunki są już jednak opi-sane w jednym z pozostałych języków).

Schematy elektryczne a język drabinkowySchemat drabinkowy jest najstarszym językiem programowania sterowni-ków PLC. To właśnie zdecydowało w dużej mierze o sukcesie modelu Mo-dicon 084. Język ten powstał na ba-zie tradycyjnych schematów elektrycz-nych, stosowanych w projektowaniu

układów sterowania zbudowanych na przekaźnikach. Argumentem przema-wiającym za ich wykorzystaniem do zapisu programu była doskonała zna-jomość schematów przekaźnikowych wśród inżynierów i techników elektry-ków, którzy mieli obsługiwać sterowni-ki PLC. Nie bez znaczenia był również fakt, że taki zapis umożliwiał bardzo proste przekształcenie sterowania re-alizowanego za pomocą przekaźników na program PLC.

Na rys. 1 przedstawiono przykłado-wy fragment poziomego schematu elek-trycznego (taką formę zapisu stosuje się np. w USA). Jak widać, składa się on z dwóch pionowych linii, symbolizują-cych szyny zasilające oraz rozpiętych pomiędzy nimi linii poziomych (symbo-lizujących elementy obwodu połączo-ne przewodami). Można na nim wyróż-nić elementy takie jak styki przycisków (normalnie otwarte, np. PB-001, albo normalnie zamknięte, np. PB-001.1), lampki sygnalizacyjne (np. LT-002) oraz cewki i styki przekaźników lub styczni-ków (np. CR-001). Elementy sterują-ce, typu styki, umieszczone są po lewej stronie, natomiast elementy sygnaliza-cyjne i wykonawcze po prawej.

Układ pokazany na przykładowym schemacie realizuje załączanie i wyłą-czanie dwóch silników, np. silnika głów-nego i jego wentylatora. Obydwa załą-czane są przyciskiem START ze sty-kiem normalnie otwartym NO (PB-001 i PB-004), a wyłączane przyciskiem STOP wyposażonym w styk normalnie zamknięty NC (PB-001.1 i PB-004.1). Za pomocą styków pomocniczych zre-alizowano tzw. funkcję podtrzymania, co umożliwia załączenie przez chwilowe wciśnięcie przycisku START. Załączenie silnika głównego jest możliwe dopiero po załączeniu jego wentylatora.

Możliwe drogi przepływu prądu w po-jedynczym obwodzie przedstawiono na rys. 2. Faktyczny przepływ będzie zale-żał od stanu poszczególnych styków.

Taka forma zapisu schematu elek-trycznego zawiera nie tylko informacje o strukturze układu, ale umożliwia ła-twą analizę sposobu jego działania i dla-tego została wykorzystana jako podsta-wa dla pierwszego graficznego języka programowania PLC. Na rys. 3 przed-stawiono fragment programu będącego odpowiednikiem sterowania przekaźni-kowego ze schematu na rys. 1.

Można zauważyć, że ujednolicono oraz uproszczono wykorzystywane sym-bole. Należy pamiętać, że w czasach, gdy powstawały sterowniki PLC (począt-ki lat siedemdziesiątych), urządzenia do ich programowania były dość prymityw-ne, a dokumentację programu tworzono często na maszynie do pisania. Język drabinkowy został zaprojektowany tak,

Graficzne języki programowania

są jedną z cech, które odróżniają

sterowniki PLC od komputerów

czy mikrokontrolerów, czyniąc

tworzenie i analizę ich programów

dużo prostszą.

Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą ieC 61131-3. Część 2

Rys. 1. Przykładowy fragment schematu elektrycznego

Rys. 2. Przepływ prądu w pojedynczym obwodzie z przykładu


aby program można było łatwo przed-stawić, stosując standardowy zestaw znaków (bez użycia trybu graficznego). Nawet dzisiaj można jeszcze spotkać narzędzia do programowania PLC w ję-zyku drabinkowym pisane pod system DOS i w związku z tym operujące wy-łącznie trybem tekstowym. Symbole ele-mentów używanych w języku drabinko-wym zostały maksymalnie uproszczone, ale sposób ich działania pozostaje prze-ważnie taki sam, jak ich elektromecha-nicznych odpowiedników.

Podstawowe elementy języka drabinkowegoJęzyk drabinkowy wywodzi się w li-nii prostej ze schematów elektrycz-nych używanych przy opisie układów

przekaźnikowych. Podobnie jak te sche-maty program w języku drabinkowym tworzony jest w formie dwóch piono-wych linii (nazywanych lewą i prawą szyną zasilającą), między którymi roz-pięte są linie poziome (nazywane szcze-belkami drabinki). Na nich umiesz-czane są połączone elementy progra-mu. Szczebelki drabinki (graficzne od-powiedniki linii programu) mogą być oznaczone etykietami, np. kolejnymi liczbami.

W przeciwieństwie do układów prze-kaźnikowych, gdzie prąd płynie wszyst-kimi torami jednocześnie, program w sterowniku wykonywany jest w spo-sób sekwencyjny, właściwy dla większo-ści cyfrowych urządzeń przetwarzają-cych. Oznacza to, że szczebelki drabinki

wykonywane są po kolei, zaczynając od pierwszego od góry. Elementy w obrębie poszczególnych szczebelków analizo-wane są od strony lewej do prawej. Ko-lejność wykonywania linii można zmie-niać przy użyciu instrukcji skoków, które omówione zostaną szczegółowo dalej.

Podstawowym elementem sterują-cym przepływem prądu w języku drabin-kowym jest styk. Norma IEC 61131-3 wyróżnia cztery rodzaje styków (tab. 1). Mogą one być połączone szerego-wo i równolegle (np. styki MTR_START i MTR_RUN oraz MTR_STOP i FAN_RUN w linii 0002 programu – rys. 3).

W najprostszym przypadku prąd przepływający wzdłuż szczebelków pro-gramu zasila cewki umieszczone na ich końcach. W pojedynczym szczebelku

Tab. 1. Rodzaje styków

Reprezentacjagraficzna Opis działania

Styk normalnie otwarty (No)Pozostaje zamknięty (pozwalając na przepływ prądu ze strony lewej na prawą), jeśli powiązana z nim zmienna typu BooL ma wartość 1 (trUe), w przeciwnym wypadku jest otwarty i prąd nie przepływa.

Styk normalnie zamknięty (NC)Pozostaje zamknięty (pozwalając na przepływ prądu ze strony lewej na prawą), jeśli powiązana z nim zmienna typu BooL ma wartość 0 (FALSe), w przeciwnym wypadku jest otwarty i prąd nie przepływa.

Styk chwilowego zadziałania reagujący na zbocze narastająceJest zamykany na jeden cykl (pozwalając na przepływ prądu ze strony lewej na prawą) tylko wtedy, gdy stan zasilania z jego lewej strony zmieni się z niskiego na wysoki. w pozostałych przypadkach jest otwarty i prąd nie przepływa. w celu wykrycia zbocza poprzedni stan zasilania zapisywany jest w powiązanej z nim zmiennej typu BooL i porównywany z jego aktualnym stanem.

Styk chwilowego zadziałania reagujący na zbocze opadająceJest zamykany na jeden cykl (pozwalając na przepływ prądu ze strony lewej na prawą) tylko wtedy, gdy stan zasilania z jego lewej strony zmieni się z wysokiego na niski. w pozostałych przypadkach jest otwarty i prąd nie przepływa. w celu wykrycia zbocza poprzedni stan zasilania zapisywany jest w powiązanej z nim zmiennej typu BooL i porównywany z jego aktualnym stanem.

Tab. 2. Rodzaje cewek

Reprezentacjagraficzna Opis działania

Cewka zwykłaStan zasilania z lewej strony jest kopiowany do powiązanej z cewką zmiennej typu BooL (i przekazywany na prawą stronę).

Cewka zanegowanaStan zasilania z lewej strony jest przekazywany na prawą stronę, natomiast do zmiennej typu BooL powiązanej z cewką jest kopiowana jego negacja (tzn. 0 lub FALSe dla stanu wysokiego i 1 lub trUe dla niskiego).

Cewka zatrzaskowa typu SEtJeśli zasilanie z lewej strony cewki jest w stanie wysokim, do zmiennej typu BooL powiązanej z cewką zapisywana jest wartość 1 (trUe). wartość tak zapisanej zmiennej może być zmieniona tylko za pomocą cewki typu reSet.

Cewka zatrzaskowa typu RESEtJeśli zasilanie z lewej strony cewki jest w stanie wysokim, do zmiennej typu BooL powiązanej z cewką zapisywana jest wartość 0 (FALSe). wartość tak zapisanej zmiennej może być zmieniona tylko za pomocą cewki typu Set.

Cewka chwilowego zadziałania reagująca na zbocze narastająceStan zasilania z lewej strony jest przekazywany na prawą stronę. Powiązana zmienna typu BooL przyjmuje wartość 1 (trUe) na jeden cykl, tylko w chwili wykrycia zmiany stanu zasilania z lewej strony cewki z niskiego na wysoki. w pozostałych wypadkach zmienna ta przyjmuje wartość 0 (FALSe).

Cewka chwilowego zadziałania reagująca na zbocze opadająceStan zasilania z lewej strony jest przekazywany na prawą stronę. Powiązana zmienna typu BooL przyjmuje wartość 1 (trUe) na jeden cykl, tylko w chwili wykrycia zmiany stanu zasilania z lewej strony cewki z wysokiego na niski. w pozostałych wypadkach zmienna ta przyjmuje wartość 0 (FALSe).

46

może wystąpić kilka cewek połączonych równolegle (np. cewki FAN_RUN i FAN_LAMP w linii 0001 programu – rys. 3).

W normie IEC 61131-3 wyróżniono sześć rodzajów cewek (tab. 2). W więk-szości środowisk do programowania PLC zaimplementowane są jednak tyl-ko pierwsze cztery rodzaje. Dwa ostat-nie można z powodzeniem zastąpić, stosując styki chwilowego zadziałania typu P i N.

Przykład 1.Za pomocą kombinacji styków i cewek zrealizujmy wybrane funkcje logiczne algebry Boole’a. Podstawowe z nich to: negacja (NOT), koniunkcja (AND), al-ternatywa (OR) oraz alternatywa wy-kluczająca (XOR). Ich wartości dla po-szczególnych wartości argumentów ze-stawiono w tab. 3, natomiast ich reali-zację w języku LD przedstawia rys. 4.

Funkcje i bloki funkcyjne w języku drabinkowymPoza stykami i cewkami, w języku LD stosowane są też funkcje i bloki funk-cyjne – zarówno wbudowane, jak i zde-finiowane przez użytkownika. Powin-ny mieć one co najmniej jedno wej-ście i jedno wyjście typu BOOL, by za-chować ciągłość przepływu zasilania (te funkcje mogą pełnić odpowiednio specjalne wejście EN sterujące wyko-naniem POU i wyjście ENO, na które kopiowany jest stan z tego wejścia).

W skład standardowych funkcji wchodzą np. operacje matematyczne, które z kolei można podzielić na aryt-metyczne (np. dodawanie czy mnoże-nie), trygonometryczne i logarytmicz-ne. Innym rodzajem standardowych funkcji są operacje na grupie bitów (ro-tacje, przesunięcia) lub implementu-jące logikę Boole’a. Norma przewidu-je również funkcje selekcji i porówna-nia, a także funkcje operujące na tabli-cach, ciągach znaków czy czasie/dacie.

Przykład 2.W układach sterowania, które współ-pracują z przemiennikami często-tliwości, występuje problem pomia-ru prędkości aktualnej silnika. Proste przemienniki (bazujące na skalarnych algorytmach regulacji napięcia i czę-stotliwości) mogą nie mieć możliwości podłączenia enkodera. W takim przy-padku pomiar prędkości musi zostać zrealizowany w sterowniku PLC.

W kolejnych przykładach zaim-plementujemy algorytm, określają-cy prędkość na podstawie częstotli-wości impulsów z przetwornika obro-towo-impulsowego (enkodera lub na-wet zwykłego czujnika indukcyjnego sprzęgniętego z inicjatorem na wale silnika). Tak zrealizowany pomiar jest ograniczony do częstotliwości co naj-wyżej kilkudziesięciu Hz. W praktyce wykorzystuje się tzw. szybkie liczni-ki, które zliczają impulsy w tle progra-mu PLC i umożliwiają odczyt sygna-łów o częstotliwościach mierzonych w kHz.

Zacznijmy od funkcji konwertującej impulsy zmierzone w określonym cza-sie na prędkość w obrotach na minu-tę RPM (ang. Revolutions Per Minute).Na rys. 5 przedstawiono funkcję SPEED_RPM, która zwraca prędkość w obrotach na minutę obliczoną na podstawie liczby impulsów RATE zmie-rzonej w przedziale czasu T i liczby im-pulsów na obrót silnika PPR. Przedział czasu określony jest w sekundach.

Do obliczenia prędkości obrotowej wykorzystano zależność:

SPEED_RPM = RATE * 60 / (PPR * T).

Aby zrealizować obliczenia, zasto-sowano takie wbudowane funkcje, jak: MUL – mnożenie, DIV – dzielenie oraz INT_TO_REAL – konwersję typu.

Konwersja typów (zwana rzutowa-niem) polega na przekształceniu warto-ści jednego typu w wartość innego. Tutaj zastosowano konwersję z typu całkowi-tego do rzeczywistego, ponieważ RATE i PPR są liczbami całkowitymi, a wy-nikiem obliczeń – liczba rzeczywista. W rozpatrywanym przypadku jako argu-menty funkcji MUL można podać war-tości całkowite (zostaną automatycznie przekonwertowane do postaci rzeczywi-stej zgodnej z typem wyniku), ale jawna konwersja jest rozwiązaniem bezpiecz-niejszym i bardziej przejrzystym.

Przykład zastosowania funkcji SPEED_RPM pokazuje, że język drabin-kowy nie jest najlepszym wyborem do realizacji złożonych obliczeń matema-tycznych. Są one w nim mało przejrzy-ste, zajmują dużo miejsca i wymagają stosowania zmiennych tymczasowych do przechowywania wyników pośred-nich. Takie obliczenia, jeżeli jest taka możliwość, dużo lepiej realizować za pomocą jednego z języków tekstowych.

Wśród wbudowanych bloków funk-cyjnych można natomiast wyróżnić prze-rzutniki (tab. 4), bloki detekcji zbocza (tab. 5), liczniki (tab. 6) oraz przekaźni-ki czasowe zwane timerami (tab. 7).


Tab. 3. Podstawowe funkcje logiczne

X1 X2 NOT(X1) AND(X1, X2) OR(X1, X2) XOR(X1, X2)

0 0 1 0 0 0

0 1 1 0 1 1

1 0 0 0 1 1

1 1 0 1 1 0

Rys. 3. Fragment programu w języku drabinkowym

Rys. 4. Realizacja podstawowych funkcji logicznych


Przykład 3.W przykładzie 2 utworzyliśmy funkcję obliczającą prędkość obrotową na pod-stawie impulsów z układu pomiarowe-go. Do jej przetestowania wykorzysta-my blok funkcyjny GEN, generujący na wyjściu OUT ciąg impulsów o zadanej częstotliwości. Częstotliwość ta będzie podawana na jego wejście F, a do jego uruchamiania i zatrzymywania będzie służyło wejście START.

Na rys. 6. przedstawiono realizację opisanego bloku w języku LD. Sercem generatora jest timer TON1 umieszczo-ny w linii 0003. Po zliczeniu czasu T, timer generuje impuls na wyjściu Q, którego negacja podawana jest na wej-ście IN timera. Powoduje to jego wyze-rowanie i ponowne rozpoczęcie zlicza-nia. W rezultacie, po pojawieniu się sygnału START timer TON1 generuje cykliczne impulsy na wyjściu Q w od-stępach czasu równych T.

Wartość czasu T jest obliczana w li-nii 0001 na podstawie częstotliwości zadanej. Przy założeniu, że wypełnie-nie sygnału będzie wynosić 50 % wzór na czas T (w ms) ma postać:

T = 500 / F.

Tak obliczona wartość jest konwer-towana (linia 0002) z typu REAL do typu TIME.

Cykliczne impulsy wygenerowane za pomocą timera TON1 wykorzystywane są w liniach 0004 i 0005 do zmiany stanu wyjścia OUT. Jest to realizowa-ne za pomocą cewek typu SET i RESET oraz zmiennej pomocniczej OUT_TMP. Zmienna pomocnicza jest konieczna, gdyż w przeciwnym wypadku wyjście OUT ustawione w stan wysoki za pomo-cą cewki SET (linia 0004) byłoby w ko-lejnej linii przestawiane w stan niski cewką RESET.

Stan zmiennej tymczasowej OUT_TMP jest w ostatniej linii przepisywany na wyjście OUT.

Tak przygotowane elementy można wykorzystać w głównej części progra-mu mierzącego prędkość. Jego realiza-cja została przedstawiona na rys. 7.

Sygnał symulujący enkoder (zmien-na SIGNAL) jest generowany w linii 0001 przez blok funkcyjny GEN (a wła-ściwie jego instancję GEN1). Impulsy wygenerowane przez ten blok zlicza licznik CTU1 (linia 0004). Na jego wej-ście zliczające CU podawany jest sy-gnał symulujący enkoder, a na wejście kasujące – sygnał z wyjścia Q timera TON1, umieszczonego w linii 0002.

Timer TON1 działa podobnie jak ten użyty w bloku GEN. Zlicza do zadane-go czasu (tutaj stała wartość 1 s), na-stępnie kasuje się wyjściem Q. Wyjście to jest też używane (w linii 0003) do przepisania aktualnie zliczonej liczby impulsów do zmiennej RATE.

Licznik CTU1 jest więc cyklicznie kasowany przez timer TON1, wcześniej jednak jego zawartość (liczba impulsów zliczona w każdej sekundzie) jest prze-pisana do zmiennej RATE. Wartość ta konwertowana jest na prędkość (obr./min) z użyciem opisanej wcześniej funk-cji SPEED_RPM. W przykładzie jako wartość PPR przyjęto 16 impulsów na obrót.

Program uruchamia się za pomocą zmiennej START, a częstotliwość impul-sów można zmieniać z użyciem zmien-nej F (o początkowej wartości 10).

Sterowanie przebiegiem programu w języku drabinkowymKolejność wykonywania linii progra-mu w języku drabinkowym może zo-stać zmieniona. W tym celu stosowane są instrukcje skoku, których wykonanie powoduje przekazanie sterowania do wskazanego miejsca w programie. Linie występujące między instrukcją skoku

a wskazywanym przez nią miejscem są pomijane.

Instrukcja skoku powinna wystę-pować w miejscu cewki lub wywoła-nia funkcji (tj. jako element kończący szczebelek drabinki). Może być ona po-przedzona warunkami (tzw. skok wa-runkowy) lub być wykonywana zawsze (skok bezwarunkowy). Miejsce, do któ-rego przekazywane jest sterowanie, po-winno być oznaczone etykietą. Etykieta składa się z identyfikatora zakończone-go dwukropkiem.

Przykład 4.Przypuśćmy, że chcemy uśredniać prędkość obrotową obliczoną w progra-mie z przykładu 3., aby poprawić sta-bilność odczytu. Utwórzmy w tym celu funkcję obliczającą średnią z 10 war-tości typu REAL. Wartości te przeka-zywane są do funkcji za pomocą tabli-cy DATA (o rozmiarze 10 i wartościach typu REAL), wartość średnia będzie zwracana jako wynik funkcji (rys. 8).

Działanie funkcji rozpoczyna się od wyzerowania zmiennej i pełniącej da-lej rolę indeksu tablicy oraz zmiennej SUM, w której będzie przechowywana wartość sumy elementów tablicy DATA. Następnie dla wartości i od 1 do 10 wykonywana jest pętla, której początek

Rys. 5. Funkcja SPEED_RPM

Rys. 6. Blok funkcyjny GEN

48


Tab. 4. Przerzutniki

Reprezentacja graficzna Opis działania

Przerzutnik z nadrzędnym wejściem SEtPojawienie się na wejściu Set1 stanu wysokiego (logiczne 1 lub trUe) powoduje ustawienie wyjścia Q1 w stan wysoki. Stan wyjścia może zostać zmieniony ponownie na niski (logiczne 0 lub FALSe) podaniem stanu wysokiego na wejście reSet przy jednoczesnym stanie niskim na wejściu Set. w przypadku podania stanu wysokiego na obydwa wejścia wyjście pozostaje w stanie wysokim. wszystkie zmienne muszą być typu BooL.

Przerzutnik z nadrzędnym wejściem RESEtPojawienie się na wejściu Set stanu wysokiego, przy jednoczesnym stanie niskim na wejściu reSet1, powoduje ustawienie wyjścia Q1 w stan wysoki. Stan wyjścia może zostać zmieniony ponownie na niski poprzez podanie stanu wysokiego na wejście reSet1. w przypadku podania stanu wysokiego na obydwa wejścia wyjście pozostaje w stanie niskim. wszystkie zmienne muszą być typu BooL.

Tab. 5. Bloki funkcyjne operujące na zboczach


Blok funkcyjny wykrywający zbocze narastająceZmiana stanu wejścia CLk z niskiego (logiczne 0 lub FALSe) na wysoki (logiczne 1 lub trUe) powoduje ustawienie wyjścia Q w stanie wysokim na jeden cykl. w pozostałych przypadkach wyjście jest w stanie niskim. wszystkie zmienne muszą być typu BooL.

Blok funkcyjny wykrywający zbocze opadająceZmiana stanu wejścia CLk z wysokiego na niski powoduje ustawienie wyjścia Q w stanie wysokim na jeden cykl. w pozostałych przypadkach wyjście jest w stanie niskim. wszystkie zmienne muszą być typu BooL.

Tab. 6. Liczniki


Licznik jednokierunkowy zliczający w górękażde pojawienie się stanu wysokiego (logiczne 1 lub trUe) na wejściu CU powoduje zwiększenie wartości CV o jeden. kiedy wartość CV zrówna się lub przekroczy wartość PV, wyjście Q ustawiane jest w stan wysoki. Stan wysoki na wejściu reSet powoduje wpisanie wartości 0 do CV. CU, reSet i Q muszą być typu BooL, natomiast PV i CV typu int.

Licznik jednokierunkowy zliczający w dółkażde pojawienie się stanu wysokiego na wejściu CD powoduje zmniejszenie wartości CV o jeden. kiedy wartość CV zrówna się lub przekroczy 0, wyjście Q ustawiane jest w stan wysoki. Stan wysoki na wejściu LoAD powoduje wpisanie wartości PV do CV. CD, LoAD i Q muszą być typu BooL, natomiast PV i CV typu int.

Licznik dwukierunkowykażde pojawienie się stanu wysokiego na wejściu CU powoduje zwiększenie, a na wejściu CD zmniejszenie wartości CV o jeden. kiedy wartość CV zrówna się lub przekroczy wartość PV, wyjście QU ustawiane jest w stan wysoki. kiedy wartość CV zrówna się lub przekroczy 0, wyjście QD ustawiane jest w stan wysoki. Stan wysoki na wejściu reSet powoduje wpisanie wartości 0 do CV a stan wysoki na wejściu LoAD powoduje wpisanie wartości PV do CV. CU, CD, reSet, LoAD, QU i QD muszą być typu BooL, natomiast PV i CV typu int.

Tab. 7. Przekaźniki czasowe (timery)


Przekaźnik czasowy o stałym czasie impulsuPojawienie się stanu wysokiego (logiczne 1 lub trUe) na wejściu in powoduje ustawienie wyjścia Q w stan wysoki na czas Pt, o ile wyjście to nie jest już w stanie wysokim. wyjście et zawiera aktualnie zliczony czas z zakresu (0.. Pt). in i Q muszą być typu BooL, natomiast Pt i et typu tiMe.

Przekaźnik czasowy z opóźnieniem załączaniaPojawienie się stanu wysokiego na wejściu in powoduje ustawienie wyjścia Q w stan wysoki po czasie Pt. Zanik stanu wysokiego na wejściu in powoduje natychmiastowe ustawienie wyjścia Q w stan niski. wyjście et zawiera aktualnie zliczony czas z zakresu (0..Pt). in i Q muszą być typu BooL, natomiast Pt i et typu tiMe.

Przekaźnik czasowy z opóźnieniem wyłączaniaPojawienie się stanu wysokiego na wejściu in powoduje natychmiastowe ustawienie wyjścia Q w stan wysoki, natomiast zanik stanu wysokiego na wejściu in powoduje ustawienie wyjścia Q w stan niski po czasie Pt. wyjście et zawiera aktualnie zliczony czas z zakresu (0..Pt). in i Q muszą być typu BooL, natomiast Pt i et typu tiMe.


oznaczono etykietą LOOP. W pętli do zmiennej SUM dodawana jest war-tość z kolejnego, wskazywanego przez i, pola tablicy DATA, następnie zmien-na i jest inkrementowana oraz spraw-dzane jest, czy jej wartość nie przekra-cza rozmiaru tablicy. Wynik sprawdze-nia (zapisany w zmiennej NEXT) wyko-rzystywany jest w instrukcji skoku jako warunek (pętla o określonej liczbie po-wtórzeń).

Funkcja kończy się instrukcją DIV, która realizuje dzielenie sumy SUM przez liczbę elementów (10). Wynik dzielenia jest jednocześnie zwracanym wynikiem funkcji.

Skok warunkowy w przykładzie 4 po-zwolił uniknąć wielokrotnego wywoływa-nia funkcji ADD. Należy jednak pamię-tać, że każda instrukcja skoku powodu-je zmniejszenie przejrzystości programu. Dotyczy to w szczególności zagnieżdżo-nych pętli realizowanych z ich użyciem.

Nieumiejętne stosowanie instrukcji skoków może również powodować trud-ne do wychwycenia błędy prowadzące niekiedy nawet do zatrzymania sterow-nika PLC (np. na skutek zapętlenia pro-gramu). Dlatego też powinno się je sto-sować z umiarem i tylko w uzasadnio-nych przypadkach.

Schemat bloków funkcyjnych (FBD)Kolejnym językiem graficznym, zde-finiowanym w normie IEC 61131-3 jest schemat bloków funkcyjnych FBD. O ile język drabinkowy jest formą za-pisu programu bliższą elektrykom ma-jącym doświadczenie z układami prze-kaźnikowymi, o tyle FBD będzie bliższy elektronikom zaznajomionym z techniką cyfrową. W języku tym program tworzy się, łącząc funkcje i bloki funkcyjne. Przepływowi prądu (zasilania) w języku LD odpowiada tutaj przepływ sygnału.

Program w języku FBD może być po-dzielony na linie, ale nie musi. Równie dobrze wszystkie wykorzystywane bloki i funkcje mogą być połączone ze sobą w jednej linii (zwanej niekiedy stroną). Oprócz wygody i większej przejrzysto-ści, takie rozwiązanie umożliwia zasto-sowanie specyficznych konstrukcji, jak np. bezpośredniego sprzężenia zwrotne-go (bez użycia zmiennych pośrednich). Z tej dowolności wynika jednak koniecz-ność określenia kolejności, w jakiej wy-konywane są poszczególne bloki i funk-cje. Takiej potrzeby nie ma w programie z podziałem na linie, gdzie kolejność, podobnie jak w języku drabinkowym, wynika z położenia elementu w linii.

Ponieważ obydwa sposoby zapi-su programu w języku FBD mają swo-je zalety, wielu producentów środowisk do programowania PLC daje progra-miście możliwość wyboru. Zastosowa-ne w przykładach środowisko CoDeSys udostępnia dwa edytory: FBD i CFC. Edytor FBD umożliwia zapis programu z podziałem na linie, natomiast CFC (ang. Continuous Function Chart) – bez podziału na linie, z możliwością stoso-wania sprzężeń zwrotnych, ale i z ko-niecznością określenia kolejności wyko-nywania operacji (co jest jednak w du-żym stopniu zautomatyzowane).

Funkcje i bloki funkcyjne dostępne w języku FBD są identyczne z tymi do-stępnymi w języku drabinkowym.

Tworzenie programu w edytorach FBD i CFC jest bardzo intuicyjne i nie powinno sprawić problemu nawet po-czątkującemu programiście. Zostanie ono zaprezentowane na dwóch przykła-dach, po jednym dla każdego edytora.

Przykład 5.W dwóch kolejnych przykładach zbu-dujemy prosty układ z modelem obiek-tu i regulatorem typu PID. Zaczniemy od utworzenia modelu obiektu.

Najczęściej spotykanym w przykła-dach (choć nie zawsze w rzeczywisto-ści) jest bez wątpienia obiekt inercyjny.

Inercja pierwszego rzędu opisana jest transmitancją:

G(s) = k / (1 + s*T),

gdzie: k – wzmocnienie układu, T – stała czasowa.

Wzór w takiej postaci jest dla nas bezużyteczny. Należy przekształcić go na zależność wejścia od wyjścia oraz przed-stawić w postaci zdyskretyzowanej:

y(n) = y(n-1) + (k*x(n-1) – y(n-1)) * dt / T,

gdzie: y(n) – wyjście w n-tym cyklu, x(n) – wejście w n-tym cyklu, dt – czas między cyklami (krok dyskretyzacji).

Tak opisany obiekt można zaimple-mentować, wykorzystując podstawowe funkcje matematyczne. Zostało to zre-alizowane w bloku funkcyjnym LAG1 (rys. 9).

Poza zmiennymi z powyższego wzo-ru na jego wejście podawany jest rów-nież sygnał RESET, który zeruje wartość wyjścia. Blok ma dwie zmienne we-wnętrzne: y_old przechowującą wartość Rys. 7. Program obliczający prędkość

silnika

Rys. 8. Przykład zastosowania instrukcji skoku

50


Tab. 8. Funkcje logiczne


Negacjawyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli wejście X jest w stanie niskim, i odwrotnie. X i Y mogą być dowolnego typu bitowego, np. BooL, BYte, worD.negacja sygnału może zostać również zilustrowana kółkiem na wejściu lub wyjściu bloku lub funkcji (rys. 11. – sygnał reSet na wejściu timera ton_1).

koniunkcjawyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli wejścia X1 i X2 są w stanie wysokim. X i Y mogą być dowolnego typu bitowego.

Alternatywawyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli co najmniej jedno z wejść X1, X2 jest w stanie wysokim. X i Y mogą być dowolnego typu bitowego.

Alternatywa wykluczającawyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli stany wejść X1 i X2 są różne. X i Y mogą być dowolnego typu bitowego.

Tab. 9. Funkcje wyboru


Selekcjawyjście oUt przyjmuje wartość in1, jeśli wejście G jest w stanie niskim lub in2, jeśli G jest w stanie wysokim. Poza zmienną G, która musi być typu BooL, pozostałe zmienne mogą być dowolnego typu.

Wartość maksymalnawyjście oUt przyjmuje wartość większej z wartości in1 i in2. wszystkie zmienne mogą być dowolnego typu podstawowego.

Wartość minimalnawyjście oUt przyjmuje wartość mniejszą z wartości in1 i in2. wszystkie zmienne mogą być dowolnego typu podstawowego.

ograniczenie wartościwyjście oUt przyjmuje wartość wejścia in ograniczoną do zakresu od Mn do MX. wszystkie zmienne mogą być dowolnego typu podstawowego.

multiplekserwyjście oUt przyjmuje wartość jednego z wejść (liczba wejść może się zmieniać) w zależności od wartości wejścia k. Zmienna k może być dowolnego typu całkowitego, reszta zmiennych może być dowolnego typu.

Tab. 10. Funkcje porównania


Porównaniewszystkie funkcje porównania mają podobną reprezentację graficzną. różnią się tylko nazwą (zastąpioną tutaj gwiazdkami). Zmienna Y musi być typu BooL, zmienne in1 i in2 mogą być dowolnego typu podstawowego.

Gt (>) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 jest większe od in2.

Ge (>=) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 jest większe lub równe in2.

eQ (=) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 jest równe in2.

Le (<=) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 jest mniejsze lub równe in2.

Lt (<) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 jest mniejsze od in2.

ne (<>) wyjście Y jest w stanie wysokim, jeśli in1 nie jest równe in2.


zmiennej wyjściowej z poprzedniego cyklu oraz y_clc – zmienną pośrednią.

W linii 0001, na podstawie danych wejściowych i wartości z poprzedniego cyklu, obliczana jest nowa wartość wyj-ścia. Wykorzystane są tutaj standardo-we funkcje matematyczne, mają one postać podobną do tych używanych w języku LD (poza brakiem zbędnego w języku FBD wejścia EN).

W linii 0002, w zależności od sta-nu wejścia RESET, do wyjścia przepisy-wana jest obliczona wartość lub zero. Działanie to realizuje funkcja SEL, któ-ra pozwala wybrać jedno z dwóch wejść, w zależności od stanu trzeciego wejścia.

Na końcu, w linii 0003, aktualna wartość wyjścia przepisywana jest do zmiennej y_old.

W celu przetestowania działania bloku w programie LAG1_TEST (rys. 9) utworzono jego instancję o parametrach: k = 2,0; T = 5,0; dt = 0,01. Na jej wej-ście podano sygnał skokowy X, wygene-rowany przez timer typu TON oraz funk-cję SEL. Na rys. 9 przedstawiono odpo-wiedź modelu na to wymuszenie. Jak wi-dać, przebieg zgadza się z teoretyczną charakterystyką obiektu inercyjnego.

Program w języku FBD, z podzia-łem na linie, jest bardzo podobny do programu w języku drabinkowym. Obli-czenia matematyczne mają tutaj jednak bardziej zwięzłą postać i nie wymagają stosowania dodatkowych zmiennych do przechowywania wartości pośrednich. Ponieważ przepływ sygnału jest w tym

zapisie jasno określony (od strony lewej do prawej), nie ma potrzeby określania kolejności wykonywania poszczególnych elementów. Nie ma również możliwo-ści zastosowania sprzężenia zwrotnego. Dlatego w bloku funkcyjnym z przykładu potrzebne było zastosowanie dodatkowej zmiennej y_old przechowującej wartość zmiennej y z poprzedniego cyklu.

Przykład 6.Możemy już zbudować układ regulacji z regulatorem PID i modelem obiektu utworzonym z użyciem bloku funkcyj-nym LAG1 z przykładu 5. Tym razem wykorzystamy edytor CFC.

Niech obiekt regulacji będzie obiek-tem inercyjnym drugiego rzędu, opisa-nym transmitancją:

G(s) = G1(s) * G2(s),

gdzie: G1(s) = 1,50 / (1 + 5,00s), G2(s) = 2,00 / (1 + 2,50s).

Obiekt taki można utworzyć, łącząc szeregowo dwa bloki funkcyjne LAG1. W tym celu wyjście y pierwszego blo-ku należy połączyć z wejściem x drugie-go. Na wejścia k bloków podano warto-ści: 1,50 oraz 2,00, a na wejścia T od-powiednio: 5,00 i 2,50. Na wejścia d_t (interwał wywołania) podano wartość 0,01 (sekundy) odpowiadającą plano-wanemu wykonaniu programu w zada-niu o interwale 10 ms.

Jako regulator zastosujemy go-towy blok funkcyjny PID, dostępny

w bibliotece Util.lib środowiska CoDe-Sys. Na jego wejście ACTUAL należy po-dać sygnał z wyjścia obiektu. Tutaj bę-dzie to wyjście y z drugiej instancji blo-ku LAG1. Takie połączenie tworzy sprzę-żenie zwrotne. Do wejścia SET_POINT podpinamy zmienną X, która umożliwi zmianę wartości zadanej. Wejścia Kp, Tn oraz Tv to parametry regulatora (od-powiednio wzmocnienie, czas zdwoje-nia i wyprzedzenia). Podpinamy pod nie zmienne, aby umożliwić zmianę tych parametrów w trakcie pracy (dostraja-nie regulatora). Wejścia Y_MIN i Y_MAX służą do ograniczenia wartości wyjścio-wej regulatora – w programie została ona ograniczona do zakresu od –100,00 do 100,00. Wejście RESET służy nato-miast do zerowania integratora. Zosta-ło ono razem z wejściami RESET bloków LAG1 podpięte do zmiennej o tej samej nazwie, która umożliwi inicjację układu. Wejścia MANUAL i Y_MANUAL – słu-żące do regulacji w trybie ręcznym oraz Y_OFFSET – umożliwiające dodanie sta-łego przesunięcia wartości wyjściowej, pozostawiamy niewykorzystane. Wyjście Y regulatora podpięte zostaje na wejście obiektu, tj. wejście x pierwszej instancji bloku LAG1.

Pozostaje problem wygenerowania wartości zadanej. Niech będzie ona opisana wzorem:

0 dla t < 25 s,SP = { 20 dla 25 s <= t < 125 s, 10 dla t >= 125 s.

Rys. 9. Blok funkcyjny LAG1, program LAG1_TEST oraz wynik ich działania

52

W celu jej utworzenia wykorzysta-my dwa bloki timerów typu TON i dwie funkcje wyboru SEL. Pierwsza funkcja wyboru przełącza między wartością 0 a drugą funkcją wyboru, co umożliwia przełączanie trzech wartości (tylu, ile potrzeba do wygenerowania wartości zadanej). Do sterowania przełączeniem pierwszej funkcji wyboru wykorzystano timer TON_1 o wartości zadanej 25 s, uruchamiany negacją sygnału RESET. Po jego uruchomieniu i upłynięciu za-danego czasu, wyjście Q tego timera zostanie ustawione w stan wysoki, co spowoduje przełączenie wartości X z 0 na wartość wyjściową drugiej funkcji wyboru. Ta z kolei sterowana jest time-rem TON_2 o wartości zadanej 100 s,

uruchamianym wyjściem Q timera TO-N_1. Po jego uruchomieniu i upłynię-ciu zadanego czasu, jego wyjście Q przełączy wyjście drugiej funkcji wybo-ru (a zatem i wartość X) z 20 na 10.

Tak przygotowany program przed-stawiono na rys. 10. Program powinien być wywoływany w zadaniu cyklicznym o interwale 10 ms. Widać w nim nu-merację elementów umożliwiającą określenie kolejności ich przetwarza-nia. Jest to szczególnie istotne, kiedy stosowane są konstrukcje ze sprzę-żeniem zwrotnym. Takie rozwiązanie umożliwia uniknięcie niejednoznacz-ności (w naszym przykładzie trudno by było stwierdzić, czy na wejście ACTU-AL bloku PID_1 podawana jest wartość

z poprzedniego cyklu, czy wyliczona w tym cyklu w bloku LAG1_2).

Wyniki działania programu dla sko-kowej zmiany wartości zadanej oraz na-staw regulatora: Kp = 2,0, Tn = 15,0 i TV = 0,0 przedstawione są na rys. 11.

Zaprezentowany przykład oddaje w pełni potencjał edytora CFC. Układ regulacji można w nim przedstawić w bardzo „naturalny” sposób. Wartość Y wyjścia obiektu nie musi być prze-chowywana w zmiennej pomocniczej, a zamiast tego może być podana bez-pośrednio na wejście regulatora. Jest to możliwe dzięki określeniu kolejności wy-konywania poszczególnych bloków. Wia-domo wówczas, że wartość Y zostanie obliczona przed jej użyciem.

PodsumowanieWiększość problemów sterowania moż-na rozwiązać, stosując dowolny z opisa-nych w normie IEC 61131-3 języków programowania. Nie w każdym z nich będzie to jednak jednakowo proste, dla-tego też efektywne stosowanie sterowni-ka PLC wymaga, aby użyty język był do-pasowany.

Graficzne języki programowania przedstawione w artykule pozwalają w przejrzysty sposób realizować algoryt-my oparte na logice Boole’a (język dra-binkowy), ale również klasyczne algoryt-my regulacji ciągłej (FBD). Nie najlepiej nadają się one do realizacji złożonych obliczeń matematycznych i algorytmów wymagających użycia instrukcji struktu-ralnych. W tym przypadku lepiej spraw-dzą się języki tekstowe, które omówione zostaną w kolejnym artykule.

mgr inż. Marcin ZawiszaPAR


Rys. 10. Program symulujący obiekt inercyjny drugiego rzędu z regulatorem PID

Rys. 11. Wartość zadana (kolor zielony) i odpowiedź obiektu z regulatorem (kolor czerwony)


NAPĘDY I UKŁADY WYKONAWCZE AutomAtykA

Znakomitą podstawą do budowy róż-norodnych stanowisk pomiarowych są moduły liniowe firmy WObit, które same w sobie stanowią kompletne rozwiąza-nie do realizacji przemieszczeń linio-wych. Ze względu na sposób przenosze-nia napędu firma proponuje moduły na pasku zębatym (MLA) – osiągające duże prędkości lub na śrubie kulowej (MLAS) – gwarantujące większą precyzję oraz przenoszenie dużych mas. Moduły mogą być napędzane silnikiem krokowym wraz z odpowiednim sterownikiem, silnikiem DC, BLDC oraz serwonapędem.

W oparciu o moduły liniowe MLA specjaliści z firmy WObit przygotowali m.in. konstrukcję kartezjańską przezna-czoną do testowania paneli dotykowych. Do napędzania układu zastosowano silniki krokowe wraz ze sterownikami SMC104. Sterowanie zrealizowane zo-stało przez mikroindekser MI3.8.9. Jest to uniwersalne urządzenie służące do za-dawania trajektorii ruchu dla trzech silni-ków krokowych przez dowolny sterownik mocy, w tym przypadku SMC104.

Inną interesującą aplikacją wykona-ną na bazie modułów liniowych jest sys-tem znakujący. Jako napęd w tego ro-dzaju aplikacji został wykorzystany sil-nik serwo SMH60 wraz ze sterowni-kiem serii CD. Sterowniki z tej grupy komunikują się przez interfejs RS-232 i mogą pracować w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników kro-kowych), kontroli prędkości, kontro-li momentu, dojazdu do zadanej pozycji krańcowej. Sterowanie całym układem

zostało zaprogramowane w sterowniku PLC K308-40AR. Dodatkowo do sys-temu znakującego został zaimplemen-towany panel operatorski MT4414TE do lokalnej ekspozycji wyników, a także miejscowego sterowania procesem.

Bogata oferta silników krokowych wraz ze sterownikami stanowi również dobrą bazę aplikacyjną. Ciekawym miej-scem implementacji tych silników są na przykład układy Pan-Tilt-Zoom (PTZ). Służą one do regulacji pochylenia kamery i panoramowania w fotografii, ale stoso-wane są także w monitoringu i w prze-myśle filmowym. W zależności od wiel-kości projektowanego układu PTZ należy zastosować odpowiedni silnik ze stero-waniem. Przykładowo, dla układu z dużą kamerą z teleobiektywem zastosowano silnik 110BYGH401 wraz z mikrokroko-wym, wysokonapięciowym sterownikiem SMC139-WP o podziale kroku do 1/16. Dzięki użyciu tego sterownika układ uzy-skuje dokładność kątową do 0,1°, co po-zwala na precyzyjne ustawianie kamery.

Przedstawione przykłady stano-wią tylko niewielki wycinek możliwości aplikacyjnych. Aby znaleźć rozwiązanie idealne dla siebie oraz uzyskać więcej informacji, zapraszamy do kontaktu ze specjalistami z firmy WObit.

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


www.wobit.com.pl

Dobór odpowiedniego napędu i sposobu

realizacji ruchu czy wybór najlepszej techniki

pomiarowej do danej aplikacji zależą od wielu

czynników. Często okazuje się, że wybór samego komponentu to za mało

– wówczas konieczne jest wykonanie kompletnego rozwiązania. Dlatego

specjaliści firmy WObit, poza doradztwem technicznym, opracowują także

całe układy pomiarowe i wykonawcze dedykowane konkretnym klientom.

możliwości aplikacyjne firmy WObit

Promocja

Fot.

WO

bit

REK

LAM

A

54

AutomAtykA NAPĘDY I UKŁADY WYKONAWCZE

SiłownikDostępne są trzy wielkości siłownika z zamontowanym na stałe, idealnie do-pasowanym silnikiem. Napęd to śru-ba toczna oraz tłoczysko zabezpieczo-ne przed obrotem z prowadnicą ślizgo-wą. Amortyzacja w położeniach końco-wych redukuje hałas przy dochodze-niu do położeń końcowych i zmniej-sza energię uderzenia podczas ruchu referencyjnego. Konstrukcja CleanLook zapewnia łatwe czyszczenie, a żywot-ność szacowana jest na 10 000 km.

ServoLiteCMMO-ST to kompletny pozycjoner sil-nika skokowego ze sprzężeniem zwrot-nym, wytwarzający minimalną ilość ciepła, z funkcją bezpiecznego zatrzy-mania (STO) i płynnie pracującym sil-nikiem.

Kompletny system: Optimised Motion Series z siłownikiem EPCOProsta konfiguracja i wygodne zama-wianie elementów o odpowiednich wy-miarach i właściwej kombinacji z uży-ciem kodu typu: siłownik EPCO z silni-kiem, kablami dopasowanymi do pro-wadników i pozycjonerem silnika sko-kowego CMMO-ST. Ponadto, szyb-kie uruchomienie z wykorzystaniem

wbudowanego serwera WWW i typo-wej przeglądarki internetowej oraz pro-sty dobór przy użyciu oprogramowania PositioningDrives.

Konfiguracja szybsza i łatwiejsza niż kiedykolwiekSiłownik EPCO można konfigurować na dwa sposoby:

1) bardzo prosto i szybko za pomocą Web-Config i parametrów konfigu-racyjnych umieszczonych w chmu-rze Festo. Predefiniowane, przete-stowane pliki konfiguracyjne są za-warte w katalogu wraz z niezbęd-nymi danymi. Wszystko odbywa się bardzo szybko, a pozycjonowanie jest możliwe do siedmiu swobodnie definiowanych pozycji;

2) za pomocą programu Festo Configu-ration Tool (FCT) – platformy pro-gramowej do parametryzacji napę-dów elektrycznych. Konfiguracja jest nieco bardziej skomplikowana. Pomimo to jej czas jest do 70 % krótszy w porównaniu z konwencjo-nalnymi rozwiązaniami. Użytkownik ma do dyspozycji 31 rekordów po-zycjonowania i wiele funkcji diagno-stycznych.

Siłownik elektryczny EPCO

z silnikiem skokowym EMMS-ST

i pozycjonerem silnika CMMO-ST

w trybie ServoLite to napęd prosty

jak siłownik pneumatyczny,

ale mający zalety napędów

elektrycznych. Ten zespół

napędowy maksymalnie ułatwia

pozycjonowanie i jest znacznie

tańszy od konwencjonalnych

elektrycznych systemów

pozycjonowania.

technologia serwo dla każdego – niskie koszty i optymalne parametry

Promocja

Fot.

Fes

to

Siłownik elektryczny EPCO z pozycjonerem CMMO-ST


Sposób mocowania czujników indukcyjnych: a) zamocowany na stałe, b) z możliwością regulacji położenia w szynie

Parametry techniczne i opcje – EPCO

Siłownik• Gwintwewnętrznywtłoczysku• Wydłużenietłoczyska

Silnik• Hamulecsilnika• Silnikzenkoderem:

– praca ServoLite ze sprzężeniem zwrotnym (enkoderem)– rozwiązanie ekonomiczne: sterowanie pętli otwartej

bez enkodera

Opcjonalna sygnalizacja położenia czujnika• Nazamówieniunależysprecyzowaćopcjęsygnalizacjipołożenia• Wybierzpreferowanemocowanieczujnika:

– Szyna czujnika (aluminium)– Zespół mocujący (tworzywo sztuczne)– Wybierz preferowany czujnik zbliżeniowy (SMT-8 lub SME-8),

zależnie od zastosowania• Zamocujsamodzielnieuchwytczujnikawodpowiednimmiejscu,

zamontuj czujnik i gotowe!

Fot.

Fes

to

Dane techniczne dla siłownika elektrycznego EPCO

Wielkość 16 25 40

Wielkość siłownika [mm] 30 x 30 40 x 40 55 x 55

Zakres skoku [mm] 50... 200 50... 300 50... 400

Skok śruby [mm/obr.] 8 3 10 3 12,7 5

Siła posuwu [N] 50 125 105 350 250 650

Maks. prędkość [mm/s] 300 125 500 150 460 180

Obciążenie użyteczne

w poziomie [kg] 8 24 20 60 40 120

Obciążenie użyteczne w pionie

[kg] 8 12 10 30 20 60

Dokładność pozycjonowania [mm] ± 0,02 ± 0,02 ± 0,02

Siłownik EPCO wielkość 16



56

Charakterystyka techniczna, interfejs i funkcje – CMMO-ST

Główne dane techniczne• Napięciezasilania:24VDC• Napięcieobciążenia:24VDC• Maksymalnyprądsilnika:5A• Logikasterowania:PNPlubNPN• Bezpieczeństwo:STO/kat.3,PLd• Stopieńochrony:IP40

ServoLite• Silnikskokowyoparametrachsilnikaserwodziękienkoderowi• Pracazesprzężeniemzwrotnym:regulacjaprędkości,położenia,siły• Brakpomijaniakroków• Płynnedziałanie,bezrezonansu

Interfejsy• KomunikacjaEthernetdokonfiguracjiidiagnostyki,opcjonalnietakżedosterowania• Złączesilnikado2-fazowychsilnikówsynchronicznych• 3-kanałowepołączenieenkodera(A,B,Z)dosygnałówwgstandarduRS-422.• InterfejssterowaniaWE/WY(11WE/11WY)• wejściecyfrowesygnałureferencyjnego• SafeTorqueOff(STO),SIL2wejśćcyfrowych

Funkcje• 7swobodniedefiniowanychpozycjiwtrybiesterowaniazaworowego• 31pozycjiwtrybiesterowaniabinarnego• Ruchsekwencyjny• Przyspieszaniezograniczaniemszarpnięć• Monitorowanieswobodniedefiniowanychpozycjiizakresówmomentów• Monitorowanieróżnychzmiennychprocesowych,takichjakmoment,prędkość,pozycjaiczas

Promocja

Fot.

Fes

to

AutomAtykA NAPĘDY I UKŁADY WYKONAWCZE

Uniwersalność: szeroki zakres zastosowań siłownika elektrycznego EPCO

Podnoszenie/układanie Pozycjonowanie elementów roboczych

Przenoszenie Zatrzymywanie/rozdzielanie

Mocowanie zaciskowe Ustawianie sortowników Przechylanie Napełnianiecieczą/usuwaniepróbek

Festo Sp. z o.o.Janki k. Warszawy

ul.Mszczonowska7,05-090Raszyntel. 22 711 41 00

www.festo.pl

Pozycjoner silnika CMMO-ST


Ideą automatyki modułowej jest umożliwianie szybkiego i prostego konstruowania z niewielkich podze-społów (na zasadzie klockowej) wy-sokowydajnych i dynamicznych auto-matów montażowych na liniach pro-dukcyjnych. Konstruktor projektujący aplikację na bazie komponentów fir-my SCHUNK ma do dyspozycji boga-tą paletę podzespołów, zarówno o ste-rowaniu pneumatycznym, jak i elek-trycznym. W ofercie znajdują się:• różne typy chwytaków równole-

głych GMP, GM, PGN+, MPG, KGG, kątowych SWG, GMW, cen-trycznych MPZ, PZN+, głowic chwytająco-obrotowych typu RP, RC, RW oraz obrotnic typu RM; parametry techniczne dla chwy-taków to: siła zacisku do 4000 N oraz skok palca do 30 mm, dla jednostek obrotowych: kąt obrotu do 180° i moment obrotowy do 44 Nm;

• wysokowydajne liniowe moduły pneumatyczne typu CLM, KLM, LM i serwoelektryczne typu ELM o sko-ku od 14 mm do 450 mm, prze-noszonych obciążeniach do 750 N, wysokiej dynamice ruchu do 2,1 m/s, z dokładnością pozycjono-wania od 0,005 mm do 0,01mm;

• osie portalowe pneumatyczne PMP i serwoelektryczne EPM o za-kresie ruchu do 5000 mm, powta-rzalności 0,02 mm, przenoszo-nych obciążeniach do 580 N i wy-sokiej dynamice ruchu do 2,3 m/s przy przyspieszeniu do 82 m/s2 dla napędów elektrycznych.Całość oferty uzupełniają wyso-

kodynamiczne dwuosiowe jednostki pick&place typu PPU-P i PPU-E oraz cała gama elementów połączenio-wych, umożliwiających proste łącze-nie komponentów systemu w dowol-ną kombinację. Dla ułatwienia pracy konstrukcyjnej udostępniono proste oprogramowanie excelowskie, wspo-magające dobór odpowiednich kom-ponentów, jak chwytaki, obrotnice i napędy liniowe. Są to programy typu Toolbox oraz program narzędziowy Kombibox (do ściągnięcia ze strony www.pl.schunk.com), umożliwiający dobór elementów łączących wszystkie komponenty w jedną całość.

SCHUNK Intec Sp. z o.o.ul. Puławska 40 A, 05-500 Piasecznotel. 22 726 25 06, www.schunk.com

Firma SCHUNK – światowy lider w dziedzinie produkcji komponentów

do systemów automatyki, oprócz szerokiego asortymentu chwytaków,

obrotnic, osprzętu do robotów i napędów liniowych, ma w swojej

ofercie modułowy system automatyki montażowej i transportowej.

System powstał w odpowiedzi na coraz większe zapotrzebowanie

rynku na automatyczny montaż miniaturowych komponentów

oraz różnorodność zadań montażowych.

Automatyka modułowa firmy SCHUNK

Moduł liniowy SCHUNK

Promocja

REK

LAM

A

Superior Clamping and Gripping

www.schunk.com

W zakresie technologii mocowania

oraz systemów chwytakowych

jesteśmy zawsze najlepszym wyborem.

SCHUNK jest na świecie producentem Numer 1

- dostarczamy rozwiązania najwyższej jakości,

od najmniejszych chwytaków równoległych

po największą ofertę szczęk tokarskich.

Jesteśmy zawsze do Państwa dyspozycji!

Planeta Ziemia, dom wszystkich znanych form życia

Jedyna planeta z milionami różnych gatunków

PGN-plus, uniwersalny chwytak firmy SCHUNK

Jedyny chwytak z prowadzeniem wielowypustowym

© 2

012

SCH

UNK

Gm

bH &

Co.

KG

WORLD_PGN_75x295_PL_0113.indd 1 08.01.13 16:13

Fot.

SC

HU

NK

58

Pomiary BEZPIECZEŃSTWO WYROBÓW

Przyjęto, że sprawdzenie spełnienia tych wymagań będzie dokonywane podczas badań na stanowiskach odbiorczych. Badania służyć będą wykazaniu, że każdy produkt jest bezpieczny. Oznacza to, że jeśli został właściwie zastosowa-ny i pracuje w zakresie dopuszczalnych dla niego parametrów, to nie stwarza zagrożeń. Przyjęto, że obowiązek bez-piecznego dopuszczania do dystrybucji i stosowania armatury przemysłowej oraz elementów nastawczych automa-tyki spoczywa na ich producencie.

Wyroby pracujące pod ciśnieniem stwarzają zagrożenia dla:• ludzi,• otoczenia w miejscu zainstalowania

oraz wykonywania serwisu, podczas badań dokonywanych przez obsługę przy uruchamianiu instalacji itp.,

• środowiska naturalnego.Wykazanie, że omawiane wyroby

są bezpieczne opiera się na przyjęciu

zasady, że dopiero spełnienie wymagań, potwierdzone pozytywnym wynikiem ba-dań, pozwala na dopuszczenie wyro-bów do dystrybucji i eksploatacji. Zasady i sposób ich stosowania na trzech pozio-mach podano w dokumentach międzyna-rodowych:• Dyrektywie 97/23/WE Parlamen-

tu Europejskiego i Rady (tzw. „ci-śnieniowej”) dotyczącej urządzeń ci-śnieniowych, która została przyjęta do stosowania w Polsce Rozporzą-dzeniem Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej – Dz.U. z dnia 8 maja 2003 r. Nr 99, poz. 912;

• zharmonizowanej z Dyrektywą UE 97/23/WE normie PN-EN 12266-1: 2007 pt. Armatura przemysłowa. Ba-dania armatury. Część 1: Próby ci-śnieniowe, procedury badawcze i kry-teria odbioru. Wymagania obowiąz-kowe oraz normie PN-EN 12266-2:2007 pod tym samym tytułem, jako Wymagania dodatkowe;

• normach zharmonizowanych z Dy-rektywą UE 97/23/WE oraz z nor-mami PN-EN 12266 dla poszcze-gólnych grup wyrobów, które mają określone cechy lub są dostosowane do specyficznych zastosowań, np. PN-EN 1074-1 pt. Armatura wo-dociągowa. Wymagania użytkowe i badania sprawdzające. Część 1: Wymagania ogólne;

• normie PN-EN 60534-4 pt. Przemy-słowe zawory regulacyjne. Część 4: Badania kontrolne i odbiorcze.

Skutki niespełnienia wymagań obowiązkowychKażdy poziom unormowań stanowi punkt odniesienia do wykazania, że wy-roby są bezpieczne. W przypadku udo-wodnienia, że nie spełniają one wyma-gań, wytwórca powinien ponieść konse-kwencje materialne. Dyrektywa „ciśnie-niowa” jest podstawą prawną dla wyka-zania spełnienia wymagań bezpieczeń-stwa, ale również jest punktem odnie-sienia w przypadku roszczeń z tytułu zaistnienia wypadków spowodowanych przez wadliwe wyroby. Z tego względu w niektórych krajach Unii Europejskiej powiązana jest ona z prawnymi aktami wykonawczymi dotyczącymi kar i/lub odszkodowań. W Polsce ujmuje to czę-ściowo ustawa Dz. U. z dnia 12 stycz-nia 2007 r. Nr 35, poz. 215, dotycząca bezpieczeństwa produktów. Spełnienie wymagań norm ma w związku z tym duże znaczenie dla ochrony przed po-niesieniem konsekwencji przez produ-centa.

Ze względu na globalny charakter dystrybucji i stosowania armatury

oraz przepływowych elementów nastawczych automatyki opracowano

i wprowadzono międzynarodowe wymagania, procedury i niezbędne kryteria

dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania.

Jak wykazać spełnienie wymagań w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa wyrobów pracujących pod ciśnieniem

Przykładowe zasuwy Fabryki Armatur Jafar

Przesyłowa instalacja gazowa (firma Margaz)

Instalacja wodociągowa (firma Instalsanit)

Fot.

PIA

P


Z podanych powyżej względów, za-równo dyrektywy Unii Europejskiej, jak i rozporządzenia oraz normy międzyna-rodowe są wymaganiami zobowiązują-cymi do wykonania badań dla ciśnie-niowych wyrobów armatury przemy-słowej i elementów nastawczych. Ich spełnienie powinno być udokumento-wane. Problem ten, w połączeniu z wy-kazaniem obiektywnego sposobu two-rzenia dokumentów, został rozwiązany w przypadku zautomatyzowanych sta-nowisk. W takich miejscach realizowa-ne jest to przez transmisję danych wej-ściowych i wyjściowych, bez udziału ob-sługi, ze sterownika stanowiska do kom-putera działu jakości. Tam dane powin-ny zostać przetworzone na dokumen-ty do archiwizacji oraz świadectwa dla klientów. Rozwiązanie to na ogół nie jest spójne z badaniami na innych stanowi-skach, bowiem na tych niezautomatyzo-wanych zapisy prowadzone są ręcznie przez obsługę wg procedur systemu ja-kości przyjętego w danym przedsiębior-stwie. W związku z tym to rozwiązanie często nie jest wykorzystywane, pomi-mo że umożliwia komputerowe genero-wanie dokumentów i uniknięcie pomy-łek. Ze względu na zupełnie inny sposób prowadzenia zapisów mogą być one nie-obiektywne z powodu błędów wynikają-cych na przykład ze zmęczenia. Charak-ter takich zapisów, niespójnych z nowo-czesnymi rozwiązaniami, stanowi sła-be ogniwo spełnienia wymagań aktów prawno-normalizacyjnych i wydłuża czas generowania dokumentów. Poniżej przekazano informacje dotyczące możli-wości opracowania i wykonania stano-wisk do badań odbiorczych wyrobów.

Modułowe stanowiska do badań odbiorczychPrzemysłowy Instytut Automatyki i Po-miarów PIAP od lat zajmuje się za-gadnieniami badań bezpieczeństwa dotyczącymi wyrobów wytwarzanych

w przemyśle, w tym ich sprawdza-nia w sposób zautomatyzowany. Wie-dza specjalistów instytutu została wielokrotnie zweryfikowana podczas realizowania opracowań dla zakładów przemysłowych. Znamy wymagania i uwarunkowania techniczne oraz for-malno-prawne, które należy spełnić, by udokumentować osiągnięcie deklarowa-nych parametrów. W szczególności cho-dzi o deklaracje mówiące o spełnieniu przez oferowane wyroby wymagań: dy-rektyw Parlamentu Europejskiego oraz norm międzynarodowych, wymagań odnośnie bezpieczeństwa oraz warto-ści parametrów technicznych. Uzyska-ne w sposób obiektywny wyniki badań mogą być przydatne zwłaszcza na po-trzeby marketingowe i do przetargów.

Do budowy stanowisk odbiorczych oferujemy zestawy-moduły służące do:• szczelnego zamykania komór, do któ-

rych doprowadzone jest ciśnienie,• automatycznej regulacji docisku za-

wieradła do gniazda przy sprawdza-niu szczelności zamknięcia,

• automatycznego pomiaru przecieku,• wykrywania nieszczelności korpusu

również w sposób zautomatyzowany,• oceny wyników sprawdzeń.

Wymienione moduły mogą być zin-tegrowane w stanowisku odbiorczym lub wykorzystywane w sposób niezależ-ny – zgodnie z rzeczywistymi potrzeba-mi w danym miejscu.

Stanowiska badawcze, poza możli-wością integracji z wymienionymi mo-dułami, mogą być wyposażone w ze-społy i funkcje:• automatycznego zadawania wartości

parametrów próby i pomiar spraw-dzanych wartości,

• wizualizacji zmian zadawanych i mierzonych parametrów,

• komputerowego generowania świa-dectwa próby oraz archiwizowania danych o: wartości parametrów bada-nego wyrobu, wyniku sprawdzeń oraz danych identyfikujących osoby wyko-nujące próby, dacie jej wykonania,

• wiernego i natychmiastowego prze-twarzania wykonywanych prób i ich odtwarzania,

• jednolity system identyfikacji bada-nych elementów,

• system wymiany informacji między sterownikiem stanowiska a kompu-terowym systemem archiwizacji oraz komputerami kierownictwa i/lub służb kontroli jakości.Usługi i produkty z tego zakresu re-

alizujemy w sposób partnerski z Fabry-ką Armatur Jafar.

Modułowe stanowisko do badań

Moduł szczelnego zamykania komór wyrobu

Moduł automatycznej oceny wyników sprawdzeń

Moduł automatycznego pomiaru przecieku

Moduł automatycznej regulacji docisku

Moduł automatycznego wykrywania nieszczelności – zewnętrznej (korpusów badanych wyrobów)

Fot.

PIA

P

60

Nasze moduły i stanowiska charak-teryzują między innymi poniżej podane parametry:• zakres zadawanych ciśnień:

2– 600 bar,• zakres badanych średnic:

DN 15 – DN 400,• czynnik próbny: woda, powietrze,• zakres pomiaru przecieku powietrza

od 0,15 Ncm3/min.Na życzenie klienta możliwe jest tak-

że wykonanie stanowiska o innych pa-rametrach.

Zakres badańWykazanie, że wyroby są bezpieczne ma swoją specyfikę, ukierunkowaną na ochronę ludzi, urządzeń i środowi-ska naturalnego. Polega ona na przyję-ciu zasady, że przeprowadza się je, przy ciśnieniu przewyższającym wartość do-puszczalnego ciśnienia pracy. Poza ba-daniami muszą być również ściśle prze-strzegane określane procedury i wpro-wadzone ograniczenia dotyczące spo-sobu wykonywania badań dla różne-go typu wyrobów, patrz np. tablica A3 normy PN-EN 12266:2007. Powodu-je to, że ze względów bezpieczeństwa

nastąpiło odrzucenie całej gamy logicz-nie zasadnych zmian związanych z mo-dyfikacjami procedur oraz np. dopusz-czenia badań wg zasad opartych na sta-tystycznej kontroli jakości itp.

Badania bezpieczeństwa wyrobu obejmują zazwyczaj wykonanie trzech prób każdego wyrobu na zgodność z wymaganiami:• wytrzymałości – próba P10,• szczelności obudowy – próba P11,• szczelności zamknięcia – próba P12.

W Przemysłowym Instytucie Auto-matyki i Pomiarów PIAP opracowa-no zestaw narzędzi, które umożliwiają sprawdzenie, że produkowane wyroby pracujące pod ciśnieniem są bezpiecz-ne. Zestaw narzędzi stanowią modu-ły oraz zbudowane z nich stanowiska. Służą one do doświadczalnego, a więc najbardziej wiarygodnego, wykazania, że ujęte w aktach prawnych i normach wymagania są spełnione.

Takie narzędzia zostały opracowa-ne w ramach projektu badawczego re-alizowanego w zakresie Przedsięwzięcia Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego „Inicjatywa technologiczna I”.

Główne cechy funkcjonalne stano-wisk:• szczelne zamknięcie przestrzeni we-

wnętrznej badanych elementów, nie-zależnie od wielkości i typu przyłączy oraz wartości ciśnienia próbnego,

• automatyczne zadawanie parame-trów próby i pomiar sprawdzanych wartości,

• komputerowe generowanie świa-dectwa próby i archiwizowanie da-nych o badanym wyrobie i wyników sprawdzeń,

• osuszenie wnętrza badanych ele-mentów po próbie,

• jednolity system identyfikacji bada-nych elementów,

• wymiana informacji pomiędzy kom-puterowym systemem stanowiska a komputerami kierownictwa firmy i/lub służb kontroli jakości,

• wierne i natychmiastowe powtarza-nie wykonywanych prób lub ich od-tworzenie,

• zminimalizowanie czynności pomoc-niczych i wysiłku towarzyszącego uzbrojeniu i rozbrojeniu stanowisk do badań kolejnych wyrobów.Korzyści z zastosowania stanowisk:

• automatyzowanie przebiegu badań, gwarantujące uzyskanie obiektyw-nych i udokumentowanych wyników prób, ujętych w komputerowo gene-rowanych świadectwach i raportach oraz zbiorach archiwalnych;

• budowa modułowa stanowisk umoż-liwia dopasowanie ich możliwości funkcjonalnych do asortymentu pro-dukowanych przez zamawiającego wyrobów (w ramach dostępnych środków finansowych);

• spełnienie normatywnych wymagań technicznych, szczególnie w zakre-sie zgodnego z wymaganiami prze-pisów wykonywania prób, dopaso-wanych do asortymentów badanych wyrobów, i spełnienia zaleceń syste-mów zapewnienia jakości;

• zapewnienie powtarzalności i od-twarzalności prób;

• bezpieczeństwo dla obsługi i otocze-nia stanowisk;

• eliminacja zanieczyszczenia otocze-nia stanowisk i ochrona środowiska.Wyżej wymienione stanowiska gwa-

rantują wykonanie prób zgodnie z wy-maganiami norm krajowych i między-narodowych, w szczególności PN, EN, IEC, ISO, oraz z Dyrektywą 97/23/WE dotyczącą urządzeń ciśnieniowych. Ofe-rujemy pomoc w pozyskiwaniu środków na dofinansowanie opracowania stano-wisk oraz doradztwo w zakresie wybo-ru możliwie tanich i dostosowanych do potrzeb wytwórców rozwiązań.

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAPTadeusz Gałązka


Marcin Safinowskitel. 22 874 02 32


Pomiary BEZPIECZEŃSTWO WYROBÓW

Stanowisko z zespółem orientacji i pozycjonowania badanego wyrobu

Zespół zasilania cieczą

Zespół sterowania siłą docisku dla szczelnego zamykania Fot.

PIA

P


REK

LAM

A

Fot.

PIA

P

Termopary głowicowe z osłonami metalowymiProste termopary głowicowe z metalowymi rurami ochronnymi firmy

Guenther znajdują zastosowanie w standardowych pomiarach temperatury

w mediach płynnych i gazowych do maksymalnej temperatury pracy

ciągłej 1200 °C (krótkotrwale nawet do 1300 °C). Przykładowe obszary

ich zastosowań to wielkie piece, piece do wyżarzania, piece hartownicze,

suszarnie, pomiary wydechowe, rekuperatory czy spalarnie śmieci.

Termopary głowicowe mają konstrukcję modułową, składają się więc z elemen-tów, które można dopasować do wła-snych potrzeb. Czujniki zbudowane są z głowicy przyłączeniowej, elementu dy-stansowego (rury uchwytowej), moco-wania termopary, wkładu pomiarowego wraz z kostką zaciskową oraz z metalo-wej osłony ochronnej.

Przy doborze termopary na początku należy określić, w jakiej temperaturze bę-dzie pracować czujnik. Górną tempera-turę pracy czujnika określa rodzaj zasto-sowanego termoelementu oraz rodzaj za-stosowanej osłony. Standardowo przy ter-moparach głowicowych z osłoną metalo-wą używa się termoelementów typu J, K, N lub S, ale możliwe jest również za-stosowanie innego typu termoelementu. Wkłady pomiarowe mogą stanowić dru-ty termoparowe w izolatorach ceramicz-nych lub termoelementy płaszczowe, od-znaczające się dużą odpornością na wi-bracje, wysoką stabilnością oraz bardzo dobrą izolacją elektryczną. Przy zasto-sowaniu wkładu płaszczowego możliwe jest również zamontowanie otworu kon-trolnego w kostce zaciskowej, tak aby w przyszłości była możliwość sprawdza-nia wskazań termopary za pomocą ter-moelementu kontrolnego.

W celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania termopar w przyszłych warunkach pracy, materiał metalowych osłon oraz konstrukcja czujników dobie-rane są indywidualnie do potrzeb apli-kacji. Ze względu na działanie wysokich temperatur do produkcji termopar z re-guły wykorzystywane są wysokiej jako-ści rury ze stali żaroodpornej o wysokiej

zawartości dodatków stopowych w stali, takie jak chrom, nikiel, molibden czy wol-fram. W zależności od warunków pracy możliwe jest również zastosowanie stali trudnościeralnych lub kwasoodpornych. Termopary mogą być wykonane z rur spa-wanych lub ciągnionych (bezszwowych). Szczególnie polecane są rury bezszwowe, które dzięki jednorodnej strukturze za-pewniają zwiększoną odporność na pęka-nie, co przekłada się na wydłużony okres eksploatacji termopary.

Unikalnym elementem termopar fir-my Guenther jest specjalna metoda za-sklepiania rur metalowych w wysokich temperaturach, pozwalająca uniknąć sy-tuacji, w których spawane dno czujnika wypada lub osłona rozszczelnia się pod wpływem temperatury. W celu zwiększe-nia żywotności termopar często używa-ne są również dodatkowe wewnętrzne rury ceramiczne bezpośrednio chroniące umieszczony w środku termoelement.

Montaż czujnika w miejscu pracy określa wymiary oraz sposób mocowa-nia termopary. Rury ochronne występu-ją w bardzo wielu średnicach, dodatko-wo na termoparze może być naspawany gwint, kołnierz mocujący, zaciśnięta ga-zoszczelna mufa gwintowana lub uchwyt montażowy.

Budowa termopary może być indy-widualnie dobrana ze względu na Pań-stwa aplikację, wymagania dokładności pomiaru (możliwe wykonania w klasie lepszej niż 1 i zgodne z normą lotniczą AMS2750 D), maksymalną temperaturę pracy i miejsce montażu.

www.guenther.com.pl

Promocja

Czujniki i systemy Pomiarowe PomiARy

62

Nowości REGULATORY I ALGORYTMY REGULACJI

Producenci najczęściej oferują elektroniczne przekaźniki czasowe z analogo-wymi nastawami, które obarczone są nawet kilkuprocentowym błędem. Wy-wołuje to problemy w tych aplikacjach elektrycznych, w których wymagane jest dokładne nastawienie czasu. Potęgują się one szczególnie tam, gdzie nastawiany jest bardzo długi czas, a kilkuprocentowy błąd powoduje nawet kilkugodzinne odchylenie. Poza tym dokładne nastawienie czasów jest prze-ważnie bardzo czasochłonne.

Lp. Nr funkcji

Nazwa kodowa

Używane czasy Sterowanie Nazwa funkcji

1 F0 OFF brak U Serwisowe stałe wyłączenie

2 F1 ON brak U Serwisowe stałe załączenie

3 F2 Es T1 U, S Opóźnione załączenie sterowane zestykiem S

4 F3E T1 U Opóźnione załączenie

E(S) T1 U, S Opóźnione załączenie z zatrzymaniem odmierzania czasu zestykiem S

5 F4 E(r) T1 U, S Opóźnione załączenie z funkcją Reset

6 F5 R T1 U, S Opóźnione wyłączenie sterowane zestykiem S

7 F6Wu T1 U Załączenie na nastawiony czas

Wu(S) T1 U, S Załączenie na nastawiony czas, z zatrzymaniem odmierzania czasu zestykiem S

8 F7 wu(r) T1 U, S Załączenie na nastawiony czas z funkcją Restet

9 F8 Ws T1 U, S Jednokrotne załączenie na nastawiony czas, wyzwalane zamknięciem zestyku S

10 F9 Wa T1 U, S Załączenie na nastawiony czas, wyzwalane otwarciem zestyku S

11 F10B brak U, S

Praca cykliczna sterowana zestykiem SWi T1 U, S

12 F11 ER T1, T2 U, S Opóźnione załączenie i opóźnione wyłączenie sterowane zestykiem S; niezależne nastawy czasów T1 i T2

13 F12 EWs T1, T2 U, S Opóźnione załączenie i załączenie na nastawiony czas, wyzwalane zamknięciem zestyku S; niezależne nastawy czasów T1 i T2.

14 F13 EWa T1, T2 U, S Opóźnione wyłączenie i odmierzanie czasu wyłączenia, wyzwalane otwarciem zestyku S; niezależne nastawy czasów T1 i T2

15 F14 EWu T1, T2 U, Opóźnione załączenie na nastawiony czas; niezależne nastawy czasów T1 i T2

16 F15 WsWa T1, T2 U, S Załączenie na nastawione czasy T1 i T2, sterowane zestykiem S; niezależne nastawy czasów T1 i T2

17 F16 Ewf T1, T2 U, S Opóźnione załączenie i opóźnione wyłączenie sterowane zestykiem sterującym S; niezależne nastawy czasów T1 i T2

18 F17 Wt T1, T2 U, S Nadzór kolejności impulsów; załączenie na czas T2 przedłużane jest kolejnymi impulsami (zamknięciem i otwarciem zestyku S); niezależne nastawy czasów T1 i T2

19 F18

Pi T1, T2, opcja ustawienia T3 U Praca cykliczna rozpoczynająca się od załączenia; niezależne nastawy czasów T1, T2

(T3 – opcjonalnie)

Pi(S) T1, T2, opcja ustawienia T3 U, S

Praca cykliczna rozpoczynająca się od załączenia; niezależne nastawy czasów T1, T2 (T3 – opcjonalnie); możliwość jest zatrzymanie i wznowienie pracy cyklicznej zestykiem sterującym S

20 F19

Pp T1, T2, opcja ustawienia T3 U Praca cykliczna rozpoczynająca się od przerwy; niezależne nastawy czasów T1, T2 (T3

– opcjonalnie)

Pp(S) T1, T2, opcja ustawienia T3 U, S

Praca cykliczna rozpoczynająca się od przerwy; niezależne nastawy czasów T1, T2 (T3 – opcjonalnie); możliwe jest zatrzymanie i wznowienie pracy cyklicznej zestykiem sterującym S

Relpol oferuje nowy, elektroniczny

przekaźnik czasowy MT-W-17S-11-9240

z wyświetlaczem LED oraz z cyfrowymi

nastawami czasów T1, T2 i T3.

Przekaźnik czasowy z wyświetlaczem LED i cyfrowymi nastawami

Promocja

Fot.

Rel

pol


Nowy przekaźnik Relpol jest idealnym rozwiązaniem w przypadku opisanych wyżej problemów. Czasy są nasta-wiane bardzo szybko, z dokładnością do 0,1 s.

Programowanie funkcji i czasów odbywa się w bardzo prosty, intuicyjny sposób – tylko przy pomocy wyświetla-cza oraz dwóch przycisków („OK” i „F/T”). Duży dwucyfro-wy wyświetlacz umożliwia:• wyświetlanie nastawianej funkcji i nastawianych czasów,• podgląd nastaw (numer funkcji i czas),• podgląd czasu w proc. (dla ustawień powyżej 60 s).

Przekaźnik ma szeroki zakres napięcia zasilania: od 12 do 240 V AC/DC i może być uruchamiany przez załączenie napięcia zasilania lub przez zewnętrzny sygnał wyzwalają-cy (zestyk sterujący S).

MT-W-17S-11-9240, dzięki wyświetlaczowi i zestawowi diod LED, daje pełną informację o stanie pracy przekaźnika:• sygnalizacja zasilania „U” (zielona dioda LED – świece-

nie ciągłe),• sygnalizacja położenia styków wyjściowych „R” (żółta dio-

da LED świeci ciągle, gdy zestyk zwierny jest zamknięty),• sygnalizacja odmierzania czasu T1 i T2 (dla T1 na wy-

świetlaczu para segmentów diod LED wiruje w prawo, dla T2 – w lewo),

• sygnalizacja odmierzania czasu T3 (odbywa się przez pulsowanie zielonej diody LED – T3),

• sygnalizacja zakończenia funkcji (na wyświetlaczu poja-wiają się kolejno litery „E”, „n”, „d”).Przekaźnik udostępnia 20 funkcji czasowych, w tym

dwie dla tzw. trybów serwisowych: F0 – OFF Serwisowe stałe wyłączenie; F1 – ON Serwisowe stałe załączenie. Po-zostałe to zestaw typowych funkcji wielu elektronicznych przekaźników czasowych oraz zestaw funkcji nietypowych, np. z nastawianym czasem T3. Przykładem jest F18 – Pi(S) Praca cykliczna, rozpoczynająca się od załączenia przekaź-nika wykonawczego R, z nastawionym czasem trwania pra-cy cyklicznej T3. Czasy T1 i T2 są nastawiane niezależnie i mogą mieć różne wartości. Wśród nietypowych funkcji są też takie, które umożliwiają resetowanie odmierzonego czasu i rozpoczynanie odmierzania od początku, bez zmiany stanu przekaźnika wykonawczego R. Przykładem jest F7 – Wu(r) Załączenie na nastawiony czas, z funkcją Reset. Do tej grupy zaliczyć można też takie, które umożliwiają zatrzymanie od-mierzanego czasu, np. F6 – Wu(S) Załączenie na nastawio-ny czas, z zatrzymaniem odmierzania czasu zestykiem S.

Czasy T1, T2, T3 nastawiane są oddzielnie, a każdy można nastawić na wartość z zakresu od 0,1 s do 99 h 59 min 59,9 s.

MT-W-17S-11-9240 na wyjściu ma jeden zestyk prze-łączny 1P o obciążalności znamionowej 10 A/250 V AC (kategoria AC1).

Liczba dostępnych w przekaźniku funkcji czasowych, możliwe do nastawienia czasy, uniwersalne napięcie za-silania, modułowa obudowa, o szerokości 17,5 mm, w połączeniu z wysoką dokładnością nastaw czasu oraz szybkim i prostym programowaniem czynią ten przekaźnik wyjątkowo przydatnym do zastosowań w różnych aplika-cjach, m.in. w automatyce przemysłowej i budynkowej, w systemach zabezpieczeń, alarmowych, w systemach kli-matyzacji i wentylacji.

RELPOL SAwww.relpol.com.pl

Uniwersalny przekaŸnik czasowy MT-W-17S-11-9240

MT-W-17S-11-9240

• dwucyfrowy wyświetlacz LED

• programowanie tylko dwoma przyciskami

• możliwość nastawienia trzech czasów T1, T2, T3

• uniwersalne napięcie zasilania: 12...240 V AC/DC

• maksymalna moc łączeniowa AC1: 16 A / 250 V AC

Złoty MedalTargów Automaticon2013

• idealnie dokładna i szybka nastawa czasów (z dokładnością do 0,1 s)

Dzia³ Sprzeda¿y tel. 68 47 90 822, 850; [email protected]

REK

LAM

A

Fot.

Rel

pol

64

Nauka

Streszczenie: W drugim z serii artykułów przedstawiono wyniki badań stacjonarnych dla różnych konfiguracji zestawu 10 odbiorników GNSS zaliczanych do grupy „low-cost”. Na wstępie omówiono definicje podstawowych błędów okre-ślających dokładności wskazań odbiorników GNSS oraz zastosowane w badaniach scenariusze pomiarowe. Badania przeprowadzono na trzech stanowiskach pomiarowych, dobie-rając je w taki sposób, aby możliwe było sprawdzenie popraw-ności pracy odbiorników, zarówno dla bardzo korzystnych jak i bardzo niekorzystnych warunków odbioru sygnałów GNSS. Wyniki badań przedstawiają silną korelację warunków środo-wiskowych z błędami wyznaczania pozycji. W badaniu prze-analizowano wpływ różnych konfiguracji odbiorników na dokładność oraz precyzję pomiarów.

Słowa kluczowe: GPS, GLONASS, EGNOS, nawigacja, błędy pomiarowe, CEP, DRMS, 2DRMS, ENU

stalona lokalizacja anteny odbiornika pozwala wyeliminować szybkozmienny, losowy czynnik wy-

nikający z warunków odbioru sygnałów GNSS, a szcze-gólnie losowe zakłócenia mające swoje źródło w odbi-ciach i ugięciach fal radiowych. Zakłócenia tego rodza-ju powstają głównie na skutek:– dynamicznych zmian otoczenia (np. ruch pojaz-

dów, poruszanie się drzew na wietrze), zwłaszcza po-wierzchni odbijających lub tłumiących fale radiowe (np. metalowych obiektów) w najbliższym sąsiedz-twie anteny,

– powolnej zmiany układu satelitów (a dokładniej geo-metrii konstelacji obserwowanej z Ziemi) wynikają-cej z ich kołowego ruchu po orbitach, przez co fale radiowe w różnych porach dnia docierają pod różny-mi kątami do anteny odbiornika.Przedstawione fakty sprawiają, że badania stacjonar-

ne (statyczne) są najdokładniejszą i najpopularniejszą formą oceny jakości odbiorników GNSS wykorzystywa-nych w typowych dla nich aplikacjach. Do pozostałych zalet badań stacjonarnych w kontekście GNSS moż-na zaliczyć:

– powtarzalność warunków otoczenia w trakcie pomia-rów, rozpatrywana zarówno w okresie krótkotermi-nowym (badanie powtórzone następnego dnia), jak i długoterminowym (badanie powtórzone w innej porze roku),

– możliwość precyzyjnego wyznaczenia pozycji anteny będącej pozycją referencyjną w obliczeniach, również przez użycie alternatywnych metod jak geodezja, czy metody różnicowe GNSS.W artykule zostaną zaprezentowane wyniki badań

stacjonarnych dla 10 odbiorników GNSS, pochodzą-cych od pięciu producentów dla trzech skrajnie różnych scenariuszy pomiarowych przeprowadzonych w warun-kach stacjonarnych.

1. Konwersja globalnego układu współrzędnych do płaskiego układu lokalnego

Podstawowym układem współrzędnych, względem któ-rego odbiorniki GNSS podają obliczone pozycje jest układ WGS84. Jest to układ globalny, dla którego położenie punktów określa się względem zdefiniowa-nej elipsoidy odniesienia podając szerokość (oznaczaną symbolem B lub j) i długość geograficzną (L lub l) a także tzw. wysokość elipsoidalną h (czyli odległość od elipsoidy odniesienia). Alternatywnie, można poda-wać współrzędne punktu przy pomocy równoważnych im odpowiednio zdefiniowanych współrzędnych karte-zjańskich X, Y i Z.

O ile dystans mierzony wzdłuż powierzchni Ziemi równy 1 stopniowi kątowemu szerokości geograficznej zmienia się bardzo nieznacznie niezależnie od miejsca pomiaru, o tyle jego wartość dla długości geograficznej maleje wraz z odda-laniem się od ziemskiego równika. Na równiku dystans ten odpowiada 1/360 obwodu równikowego Ziemi, a więc po-nad 111 km. Im dalej na północ lub południe, tym odległość ta maleje, osiągając finalnie na biegunach wartość 0. Na po-łudniowym (49,0° N) i północnym (54,5°N) krańcu Polski wy-nosi ona odpowiednio: 72,95 i 64,57 km – różnica jest więc wyraźnie zauważalna.

Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej Badania stacjonarne

Arkadiusz Perski*, Artur Wieczyński*, Maria Baczyńska*, Konrad Bożek**, Sławomir Kapelko**, Sebastian Pawłowski**

*Ośrodek Systemów Bezpieczeństwa, **Ośrodek Systemów Mobilnych, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Warszawa

http

://w

ww

.wik

iped

ia.o

rg


Do analizy wyników badań, jakie przeprowadzone w ramach tego cyklu artykułów, wygodniejszy wyda-je się być płaski układ lokalny, do którego należy prze-liczyć zebrane w trakcie badań współrzędne global-ne, uzyskując współrzędne kartezjańskie określane jako Easting, Northing i Up (ENU).

Współrzędne ENU reprezentują przesunięcia dla każ-dej zmierzonej pozycji (odpowiednio w trzech kierun-kach) względem pewnego punktu, stanowiącego środek układu lokalnego.

Na rys. 1 przedstawiono uproszczoną realizację kon-wersji układu globalnego BLh do układu lokalnego ENU. Uzyskane z odbiornika GNSS współrzędne geo-graficzne oraz wysokość elipsoidalną należy w pierwszej kolejności przeliczyć do współrzędnych w układzie Ear-th-centered Earth-fixed (ECEF). Jest to układ karte-zjański, w którym oś X pokrywa się z południkiem zero-wym (południkiem Greenwich), oś Z pokrywa się z osią obrotu Ziemi, zaś oś Y to oś prostopadła do osi X i osi Y, tworząca z nimi układ prawoskrętny.

Znając współrzędne punktów w układzie ECEF moż-liwe jest obliczenie współrzędnych w układzie lokalnym. W tym celu należy skorzystać z poniższego równania [1]:

sin cos 0sin cos sin sin cos

cos cos cos sin sin

i i R

i i R

i i R

E X XN Y YU Z Z

λ λϕ λ ϕ λ ϕ

ϕ λ ϕ λ ϕ

− − = − − − −

gdzie:Ei, Ni, Ui – współrzędne i-tego punktu w układzie lo-

kalnym,Xi, Yi, Zi – współrzędne i-tego punktu w układzie

ECEF,XR, YR, ZR – współrzędne środka układu lokalnego wy-

rażone w układzie ECEF.

2. Popularne definicje błędów określania pozycji przez GNSS

Na potrzeby artykułu zawężono analizę błędów wskazań serii odbiorników do analizy błędów określanych wyłącz-nie dla płaszczyzny. W literaturze naukowej, jak również w notach katalogowych odbiorników GNSS najczęściej funkcjonują dwa rodzaje błędów określanych dla płasz-czyzny:– błąd CEP (ang. Circular Error Probable), który

mówi o długości promienia okręgu o środku w miej-scu posadowienia anteny, w którym znajdzie się 50 % wyznaczonych na płaszczyźnie pozycji,

– błąd DRMS (ang. Distance Root Mean Square), zdefiniowany jako odchylenie standardowe warto-ści mierzonych, który mając rozkład zbliżony do rozkładu normalnego określa promień okręgu, we-wnątrz którego znajduje się 63–68 % wyznaczonych pozycji.

Czasami w notach katalogowych podawany jest również

błąd 2DRMS, którego wartość określa się mnożąc dwu-krotnie wartość błędu DRMS, dzięki czemu można okre-ślić promień okręgu, w którym znajdzie się 96–98 % wy-znaczonych pozycji. W przypadku błędów wskazań układów GNSS dla odpowiednio dużej liczby próbek wyznaczone pozy-cje będą rozrzucone na płaszczyźnie i ograniczone figu-rą o kształcie zbliżonym do elipsy. Podawane prawdo-podobieństwo nie ma zatem jednej określonej wartości, jak to ma miejsce dla zmiennej jednowymiarowej, tylko może się wahać w określonym przedziale, w zależności od stopnia spłaszczenia elipsy. Komplikuje to oblicza-nie wartości błędu CEP, stosowane są więc dwa podej-ścia [2], przy czym każde z nich rozróżnia dwa warianty, w zależności od wartości współczynnika w:

S

L

w σσ

=

gdzie sS oraz sL odnoszą się odpowiednio do mniej-szej i większej wartości z odchyleń standardowych dla współrzędnych Easting i Northing.

Odchylenie standardowe dla każdej ze współrzędnych ENU obliczane jest ze wzoru:

( )2

1

11

n

ii

x xn

σ=

= −− ∑

gdzie:

1

1 n

ii

x xn =

= ∑

n – liczba zmierzonych pozycji dla danej serii pomiaro-wej,

xi – współrzędna i-tej pozycji w danym kierunku przeli-czona do układu lokalnego.

Rys. 1. Realizacja konwersji układu globalnego do układu lokalnego

Fig. 1. Realization of conversion of global coordinate system to local coordinate system

http

://w

ww

.wik

iped

ia.o

rg

66

Nauka

Rozpatrzmy dwa przypadki:1. mniej dokładny, w którym szacuje się, że obliczony

błąd będzie mniejszy niż 3 %

( )0,5887 S LCEP σ σ= ⋅ + dla 0,154 £ w £ 1,0

0,6745 LCEP σ= ⋅ dla 0 £ w < 0,154

2. bardziej dokładne:– z błędem mniejszym niż 0,26 %

dla 0,3 ≤ w ≤ 1,0:

0,6152 0,5620S LCEP σ σ= ⋅ + ⋅

– z błędem mniejszym niż 0,49 % dla 0 ≤ w < 0,3:

( )0,82 0,007 0,6745S LCEP w σ σ= ⋅ − ⋅ + ⋅

Błąd DRMS wyznacza się ze wzoru:

2 2E NDRMS σ σ= +

Stąd też błąd 2DRMS to:

2 22 2 2 E NDRMS DRMS σ σ= ⋅ = ⋅ +

Dobrym przykładem, pozwalającym projektantowi apli-kacji wyobrazić sobie, na ile dobry dla danego zastoso-wania będzie odbiornik GNSS (rys. 2). Przedstawiono na nim 20 zarejestrowanych pozycji GNSS na płaszczyź-nie. Okręgi o różnych kolorach reprezentują graficznie wartości błędów CEP, DRMS, 2DRMS. Niniejszy przy-kład pokazuje jak interpretować trzy różne definicje błę-dów dla tego samego odbiornika.

Na 20 zmierzonych pozycji:– okrąg o promieniu równym CEP (kolor czerwony) bę-

dzie obejmował 10 punktów,– okrąg o promieniu równym DRMS (kolor niebieski)

będzie obejmował 14 punktów,– okrąg o promieniu równym 2DRMS (kolor zielony)

obejmie aż 19 punktów.Jak widać, najbardziej czytelna w kontekście jako-

ści odbiornika wydaje się być znajomość wartości błę-du 2DRMS dla jego wskazań. Niestety, jej duża wartość może odstraszać potencjalnego konsumenta, stąd też producenci często posługują się miarami komercyjnie „bardziej przyjaznymi”, np. wartościami błędu CEP.

3. Opis platformy badawczej

Do wykonania serii badań wykorzystano specjalnie przy-gotowane stanowisko testowe składające się z wykona-nych w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomia-rów PIAP płyt ewaluacyjnych z odbiornikami GNSS pochodzącymi od kilku producentów.

Zastosowano odbiorniki typu OEM (w formie ukła-dów scalonych przygotowanych do wlutowania we wła-sne aplikacje), toteż wymagane było zaprojektowanie i wykonanie płyt ewaluacyjnych PCB wraz z niezbędny-mi układami towarzyszącymi, jak układ zasilania, kon-wertery poziomów napięć itp.

Specyfika badań porównawczych odbiorników GNSS wymaga zapewnienia im dokładnie takich samych wa-runków odbioru sygnałów GNSS w czasie przeprowadza-nia pomiarów. Warunek ten istotnie wpływa na jakość uzyskiwanych rezultatów pomiarów, pozwalając na wy-kluczenie błędów przypadkowych obserwowanych w cza-sie różnych sesji pomiarowych. Można w tym celu po-wtarzać pomiary w ściśle zdefiniowanych odcinkach cza-su harmonogramem (aby wykonać pomiary przy takiej samej konstelacji satelitów GNSS), nie da się jednak wtedy uniknąć błędów wynikających np. z przypadko-wych zmian czasu propagacji sygnału w atmosferze.

Rys. 2. Graficzne interpretacje różnych definicji błędów GNSSFig. 2. Graphical interpretation of differences in GNSS error

definitions

Rys. 3. Platforma badawcza wykorzystanej do realizacji testów stacjonarnych

Fig. 3. The measuring platform used during stationary tests

http

://w

ww

.map

s.go

ogle

.com


go Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP w War-szawie (52°11’ N, 20°55’ E), które zostały wybrane w taki sposób, aby jak najlepiej dopasować ich cha-rakterystykę do założonych scenariuszy pomiarowych.

Scenariusz I – warunki szczególnie korzystne:

Miejsce na specjalnej platformie przygotowanej do badań GNSS umiejscowionej na najwyższym poziomie dachu (4. kondygnacja powyżej poziomu terenu), dobra widoczność nieboskłonu we wszystkich kierunkach dla wszystkich wysokości topocentrycznych.

Scenariusz II – warunki średnio trudne:

Antena posadowiona na niższym poziomie dachu (3. kondy-gnacja). Otwarte niebo tylko w zakresie 220–310° w płasz-czyźnie poziomej (kierunek pomiędzy SW–NW). W pozosta-łych kierunkach w odległości około 1 m znajdują się ściany budynku o wysokości ok. 2,5 m.

Scenariusz III – warunki skrajnie trudne:

Antena posadowiona na dachu parterowego łącznika budynków PIAP. Od strony SW w odległości ok. 1,5 m ściana budynku o wysokości trzech kondygnacji, od strony NE ściana budynku w odległości ok. 2 m o wysokości 1,5 kondygnacji. Widoczność nieba w bardzo wąskim zakresie w kierunku NW–SE.

Dla każdego ze scenariuszy wybrano okres pomiarowy równy dobie gwiazdowej (84 164 s), dzięki czemu każdy z badanych układów mógł doświadczyć zakłóceń zwią-zanych z odbiciami i ugięciami sygnałów GNSS w cza-sie pełnego, pojedynczego przejścia („obrotu”) wszyst-kich satelitów GNSS obserwowanych w danej lokalizacji.

Sesje pomiarowe następowały jedna po drugiej, z krótkim okresem przerwy wymaganej do zmiany po-łożenia anteny. Badania przeprowadzono przy prawie identycznej, stabilnej pogodzie w dniach 3–5 grudnia 2012 r., co powinno do minimum ograniczyć fluktuację wpływu atmosfery na wyniki obliczeń pozycji dla każde-go ze scenariuszy.

5. Testowane odbiorniki

Test przeprowadzono z użyciem 10 sztuk tanich, jednoczę-stotliwościowych odbiorników GNSS przeznaczonych na rynek masowy. Odbiorniki od danego producenta pocho-dziły z jednej serii produkcyjnej. W ilościach detalicznych są one dostępne w cenie do 30–40 EUR za sztukę.

W celu zaprezentowania postępu w dziedzinie rozwo-ju układów GNSS, w teście wzięły udział odbiorniki naj-nowszej generacji oraz nieco starsze, wyprodukowane w latach 2008–2009.

5.1. Zestawienie badanych układówDo testu wykorzystano odbiorniki GNSS będące ukła-dami scalonymi lub zintegrowanymi modułami PCB z przeznaczeniem do integracji z pozostałą elektroniką. w

W tym celu wykorzystano dwa profesjonalne, aktyw-ne splittery antenowe firmy GPS Source podłączone do precyzyjnej wielopasmowej anteny pomiarowej Novatel GPS-702-GGL. Sygnały po rozdzieleniu w splitterach trafiały do wejść antenowych odbiorników z błędem róż-nic w fazie sygnału dla każdego z wejść mniejszym niż 3°. Uzyskano w ten sposób porównywalne warunki po-miarowe dla każdego z badanych odbiorników.

4. Scenariusze pomiarowe

Badania przeprowadzono dla trzech scenariuszy pomiaro-wych reprezentujących najbardziej typowe sytuacje pracy odbiorników GNSS:– Scenariusz I – doskonała widoczność nieboskłonu, bez

istotnych przeszkód usytuowanych nisko nad horyzon-tem. Sytuacja taka ma np. miejsce, gdy antena od-biornika znajduje się na dachu samochodu poruszają-cego się w nizinnym, otwartym terenie pozbawionym wysokiej roślinności.

– Scenariusz II – zapewniona widoczność około połowy nieboskłonu; spotykana, gdy antena odbiornika znaj-duje się bardzo blisko dużej przeszkody, np. na da-chu samochodu zaparkowanego pod wysokim blo-kiem mieszkalnym.

– Scenariusz III – nieboskłon widoczny jest tylko w nie-wielkim procencie, gdzie występuje efekt określany z ang. jako tzw. urban canyon. Jest to najtrudniej-sza sytuacja odbioru sygnałów GNSS, spotykana czę-sto w centrach wielkich miast, szczególnie w otoczeniu licznych wysokościowców, ale również w sytuacji, gdy np. samochód porusza się wąskimi uliczkami pośród starych kamienic miast z historyczną zabudową.Na rys. 4 przedstawiono lokalizację stanowisk po-

miarowych znajdujących się na terenie Przemysłowe-

Rys. 4. Lokalizacje anteny GNSS dla trzech scenariuszy pomiaro-wych

Fig. 4. GNSS antenna positions for three measuring scenarioshttp

://w

ww

.map

s.go

ogle

.com

68

Nauka

Tab. 3. Wyniki badań dla scenariusza ITab. 3. Results for the scenario I

SCENARIUSZ I – idealne warunki odbioru sygnałów GNSS

Num

er o

dbio

rnik

a G

NSS

Rozwiązania

nawigacyjne

Satelity, z których sygnały zostały

wykorzystane do rozwiązania nawi-

gacyjnego

Odchylenie standardowe

błędu ENU dla:Obliczone błędy

Maksymalny rozrzut

w kierunku:

W o

góle

oblic

zone

[%]

Waż

ne [%

]

Licz

ba m

inim

alna

Licz

ba m

aksy

mal

na

Licz

ba ś

red

nia

Odc

hyle

nie

stan

dard

owe

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]

DR

MS

[m]

2DR

MS

[m]

CEP [m

]

SEP

[m]

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]

a b c d e f g h i j k l m n o p q

1 100,00 % 100,00 % 7 12 10,1 1,2 0,71 0,78 1,39 1,06 2,11 0,88 1,48 1,78 2,96 4,10

2 100,00 % 100,00 % 7 12 10,0 1,2 0,31 0,46 0,74 0,56 1,11 0,45 0,78 1,33 1,75 2,54

3 100,00 % 100,00 % 7 12 10,0 1,0 1,31 1,27 3,52 1,83 3,66 1,52 3,15 4,21 4,33 10,68

4 100,00 % 100,00 % 6 10 8,3 0,8 7,67 7,52 16,41 10,75 21,49 8,94 16,22 17,62 19,11 53,51

5 100,00 % 100,00 % 7 12 10,0 1,1 0,96 1,23 2,44 1,56 3,11 1,28 2,38 3,20 4,30 6,88

6 100,00 % 100,00 % 7 12 10,0 1,1 0,96 1,17 1,86 1,52 3,03 1,25 2,05 3,54 4,79 5,79

7 100,00 % 100,00 % 8 13 10,3 1,3 0,66 0,66 1,29 0,93 1,86 0,77 1,34 1,51 2,09 3,06

8 100,00 % 100,00 % 4 10 7,1 1,1 4,02 4,99 7,92 6,41 12,81 5,28 8,71 6,73 23,25 26,30

9 100,00 % 100,00 % 14 22 17,7 1,6 0,88 0,79 1,22 1,18 2,36 0,98 1,49 1,77 2,02 2,32

10 100,00 % 100,00 % 8 13 10,3 1,2 0,63 0,65 1,24 0,91 1,81 0,75 1,29 1,41 1,91 2,68

Tab. 1. Tabela z zestawieniem użytych do testów układów GNSS wraz z ich konfiguracjami

Tab. 1. Table showing list of tested GNSS receivers with their confi-guration

L.p. Producent Model Firmware GPS

GLO

NA

SS

EGN

OS

1 uBloxA LEA-6N V1,00 for GNSS T N N

2 uBloxA LEA-6N V1,00 for GNSS T N T

3 GarminB GPS 15 xL-F 3,8 T N N

4 uBloxA LEA-6N V1,00 for GNSS N T N

5 ORCAMB GPS36FBGSW3,2,5_3,3,01.,06-

SDK-3EP3,00T N N

6 SkyTraqB Venus634LPxK: 1,4,8; V: 1.8.22, R:

2008.10.23T N N

7 NVSA NV08C-CSM 0205 T N N

8 NVSA NV08C-CSM 0205 N T N

9 NVSA NV08C-CSM 0205 T T N

10 NVSA NV08C-CSM 0205 T N T

Tab. 2. Tabela z deklarowanymi przez producentów dokładnościa-mi odbiorników GNSS

Tab. 2. Table showing manufacturers declared accuracy of all te-sted GNSS receivers

L.p.

Prod

ucen

t

Mod

el

CEP

[m]

DR

MS

[m]

2DR

MS

[m]

GPS

GLO

NA

SS

EGN

OS

1 uBlox LEA-6N 2,5 x x T N N

2 uBlox LEA-6N 2,0 x x T N T

3 Garmin GPS 15 xL-F x x 15,0 T N N

4 uBlox LEA-6N 4,0 x x N T N

5 ORCAM GPS36FB 2,5 x x T N N

6 SkyTraq Venus634LPx 2,5 x x T N N

7 NVS NV08C-CSM x 1,5 x T N N

8 NVS NV08C-CSM x 1,5 x N T N

9 NVS NV08C-CSM ? ? ? T T N

10 NVS NV08C-CSM x 1,0 X T N T


Tab. 4. Wyniki badań dla scenariusza IITab. 4. Results for scenario II

SCENARIUSZ II – średnio trudne warunki odbioru sygnałów GNSS

Num

er o

dbio

rnik

a G

NSS

Rozwiązania

nawigacyjne

Satelity, z których sygnały

zostały wykorzystane

do rozwiązania nawigacyjnego

Odchylenie standardowe

błędu ENU dla:Obliczone błędy

Maksymalny rozrzut

w kierunku:

W o

góle

oblic

zone

[%]

Waż

ne

[%]

Licz

ba m

inim

alna

Licz

ba m

aksy

mal

na

Licz

ba śr

edni

a

Odc

hylen

ie st

anda

rdow

e

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]

DR

MS

[m]

2DR

MS

[m]

CEP

[m]

SEP

[m]

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]


1 100,00 % 100,00 % 5 12 8,5 1,2 1,18 1,36 2,75 1,80 3,60 1,49 2,72 5,35 5,61 11,22

2 100,00 % 100,00 % 5 12 8,5 1,2 0,91 1,23 2,20 1,53 3,06 1,25 2,24 5,56 11,02 17,33

3 100,00 % 100,00 % 5 11 8,0 1,0 3,58 4,01 7,42 5,38 10,76 4,46 7,71 11,76 20,83 35,93

4 100,00 % 100,00 % 3 10 7,0 1,2 11,03 13,49 28,33 17,43 34,85 14,37 27,19 44,97 37,19 117,32

5 100,00 % 100,00 % 4 12 8,0 1,2 2,03 3,20 4,63 3,79 7,57 3,04 5,10 13,32 12,50 21,63

6 100,00 % 100,00 % 6 12 9,3 1,1 1,17 1,13 2,61 1,63 3,25 1,35 2,52 5,26 4,03 7,85

7 100,00 % 97,47 % 5 12 8,8 1,2 0,71 1,08 2,06 1,30 2,59 1,05 2,0 8,74 5,46 16,37

8 100,00 % 99,97 % 4 10 6,7 1,0 3,95 5,09 10,74 6,44 12,89 5,29 10,19 8,43 31,31 58,87

9 100,00 % 100,00 % 11 22 15,6 1,6 0,57 0,88 1,65 1,05 2,09 0,84 1,60 1,87 2,57 4,41

10 100,00 % 99,93 % 5 12 8,9 1,2 0,63 1,04 2,09 1,22 2,43 0,97 1,96 2,18 5,29 8,87

Układy pochodziły od następujących producentów:– u-Blox http://www.ublox.com,– Garmin http://www.garmin.com,– Orcam http://www.orcam-gps.com,– SkyTraq http://www.skytraq.com.tw,– NVS Tech. AG http://www.nvs-gnss.com.

Układy oznaczone indeksem A (tab. 1) to ukła-dy opracowane niedawno, natomiast układy oznaczo-ne indeksem B zostały opracowane kilka lat temu. 5.2. Deklarowane dokładności odbiornikówW tab. 2 zestawiono deklarowane przez producentów w notach katalogowych dokładności odbiorników GNSS, opisanych przy pomocy różnych definicji błędów. Podane wartości wskazane są zgodnie z użytymi w trakcie testu konfiguracjami układów (użytymi konstelacjami GNSS).

Nota katalogowa dla układu nr 9 nie definiowała do-kładności w konfiguracji GPS+GLONASS.

6. Wyniki badań

Zebrane wyniki pomiarów zostały zaprezentowane w for-mie tabelarycznej (tab. 3–5) oraz w postaci wykresów.

Wszystkie odbiorniki zostały wstępnie skonfigurowane do wysyłania pełnego zestawu informacji nawigacyjnych, tj. m.in. czasu oraz pozycji geograficznej z częstością co jedną sekundę. Należało zatem oczekiwać 86 164 zesta-wów danych (zestawów komunikatów NMEA).

Niestety, na skutek deficytu sygnałów GNSS dla da-nej lokalizacji anteny w określonych chwilach czasowych dla scenariusza II oraz scenariusza III, niektóre z odbior-ników wysyłały komunikaty NMEA z pustymi polami. Ich udział procentowy w stosunku do liczby oczekiwanych ko-munikatów (86 164) zawiera kolumna „b”.

Dodatkowo, pomimo że niektóre zestawy komunikatów NMEA zawierały pełny komplet danych, to odpowiednie pole w danym komunikacie (np. pole „Fix Quality” w ko-munikacie $GxGGA) informowało, że wskazywane dane

70

Nauka

są albo nieważne, albo obliczone na postawie przyjętych pewnych założeń pozwalających na wyznaczenie pozycji pomimo braku wystarczającej ilości niezależnych danych GNSS (tzw. tryb dead reckoning). Zostały one odrzuco-ne w dalszych analizach. Udział procentowy komunika-tów oznaczonych jako „nieważne” w stosunku do wszyst-kich komunikatów oczekiwanych w czasie trwania pomia-ru zawiera kolumna „c”.

W tab. 3–5 zawarto syntetyczne wyniki przeprowa-dzonych badań. Dobrym rozwiązaniem, dającym pogląd nt. precyzji odbiorników, jest jednak przyjrzenie się, w jaki sposób obliczane pozycje układały się na płasz-czyźnie w czasie całego cyklu pomiarowego. Są to wy-kresy określane w języku angielskim jako scatter plot, w których środek układu współrzędnych na każdym wy-kresie reprezentuje punkt referencyjny przy konwersji współrzędnych ECEF na współrzędne ENU.

Zestaw 30 wykresów, po jednym dla każdego z 10 odbiorników pracujących wg trzech scenariuszy został za-prezentowany w kolejnych podpunktach.

Warto zwrócić uwagę na zmianę skali wykresów wraz ze zmianą scenariusza. Długość boku siatki wynosi odpowiednio: 5 m, 10 m i 20 m.

Przeprowadzone badania stacjonarne dla trzech scena-riuszy pomiarowych pozwalają ocenić jakość pracy odbior-ników GNSS. Zaprezentowane wyniki badań potwierdzają silną zależność między warunkami pracy odbiornika GNSS a jego wskazaniami. Trudniejsze warunki pracy związa-ne z blokowaniem odbioru i innymi zakłóceniami sygnału GNSS wpływają na znaczne pogorszenie dokładności wska-zań odbiorników. W skrajnych sytuacjach wskazania od-biorników były wielokrotnie mniej dokładne od deklarowa-nych przez ich producenta wartości.

Testy przeprowadzone dla scenariusza III wskazują wy-raźną przewagę układu wielosystemowego nad układa-mi jednosystemowymi. Odbiornik nr 9 jako jedyny w te-ście pracujący w tym samym czasie zarówno z sygnałami GPS jak i GLONASS najlepiej poradził sobie w najtrud-niejszych warunkach odbioru sygnałów GNSS. Jednocze-śnie wcale nie był lepszy od odbiornika jednosystemowe-go ze wsparciem SBAS, jeśli warunki odbioru były dobre.

Tab. 5. Wyniki badań dla scenariusza IIITab. 5. Results for scenario III

SCENARIUSZ III – skrajnie trudne warunki odbioru sygnałów GNSS

Num

er o

dbio

rnik

a G

NSS

Rozwiązania

nawigacyjne

Satelity, z których sygnały zostały

wykorzystane do rozwiązania na-

wigacyjnego

Odchylenie

standardowe błędu ENU

dla:

Obliczone błędyMaksymalny rozrzut

w kierunku:

W o

góle

obl

iczo

ne

[%]

Waż

ne

[%]

Licz

ba m

inim

alna

Licz

ba m

aksy

mal

na

Licz

ba ś

redn

ia

Odc

hyle

nie

stan

dar-

dowe

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]

DR

MS

[m]

2DR

MS

[m]

CEP [m

]

SEP

[m]

East

ing

[m]

Nor

thin

g

[m]

Up

[m]


1 100,00 % 100,00 % 4 12 8,4 1,4 1,71 4,55 5,52 4,86 9,73 3,61 6,25 10,98 30,91 37,73

2 100,00 % 100,00 % 4 12 8,4 1,4 1,71 4,52 5,49 4,84 9,67 3,59 6,21 10,62 26,78 38,83

3 100,00 % 100,00 % 4 12 7,8 1,0 3,26 6,98 7,81 7,71 15,41 5,93 9,44 15,86 37,10 42,55

4 99,99% 99,99% 3 10 7,1 0,9 12,74 12,13 24,01 17,59 35,18 14,62 25,09 54,55 44,41 105,67

5 100,00 % 100,00 % 3 12 7,3 1,4 2,20 5,74 6,69 6,14 12,29 4,58 7,74 14,32 50,63 54,99

6 100,00 % 100,00 % 5 12 9,0 1,1 1,01 3,28 3,81 3,43 6,87 2,47 4,34 4,07 8,53 14,15

7 100,00 % 100,00 % 4 12 8,4 1,3 1,23 3,97 3,87 4,15 8,30 2,99 4,84 8,28 23,62 17,15

8 100,00 % 99,21 % 3 9 6,5 1,0 8,70 6,65 10,14 10,95 21,89 8,98 13,13 79,51 55,42 88,74

9 100,00 % 100,00 % 9 21 15,0 1,8 0,68 2,72 2,08 2,81 5,61 1,97 2,93 4,39 7,21 5,74

10 100,00 % 100,00 % 4 12 8,4 1,3 1,21 3,88 3,80 4,06 8,12 2,92 4,74 7,05 15,11 15,99


6.1. Wykresy dla scenariusza I

Scenariusz I - warunki szczególnie korzystne dla odbioru sygnałów GNSS

Odbiorniki numer: 1 (uBlox - GPS), 2 (uBlox z GPS + EGNOS), 7 (NVS - GPS), 9 (NV - GPS + GLONASS) i 10 (NVS - GPS + EGNOS) wyznaczają pozycje na płaszczyźnie z bardzo dobrą dokładnością i precyzją. Pozycje zebrane w trakcie całego okresu pomiarowego są ściśle skupione i leżą bardzo blisko pozycji referencyjnej. W porównaniu z powyższymi, odbiorniki numer: 3 (Garmin - GPS), 5 (ORCAM - GPS) i 6 (SkyTraq - GPS) prezentują słabszą precyzję ale wciąż dobrą dokładność. Odbiorniki numer: 4 (uBlox - GLONASS) oraz 8 (NVS - GLONASS) zdecydowanie odstają od pozostałych. Precyzja wskazań jest wielokrotnie gorsza od poprzedników, a w określonych chwilach czasowych widać również „wędrówkę” wskazań po ścieżkach znacznie oddalonych od punktu referencyjnego, co może powodować zupełnie błędną pracę aplikacji nawigacyjnych wykorzystujących odbiorniki w tak określonej ich konfiguracji.

72

Nauka

6.2. Wykresy dla scenariusza II

Scenariusz II - warunki średnio trudne

Odbiornik numer 9 (NVS - GPS + GLONASS) prezentuje najlepszą precyzję i dokładność wskazań. Ustępują mu nieznacznie odbiorniki numer 7 (NVS - GPS) i 10 (NVS - GPS + EGNOS), chociaż dla odbiornika numer 7 daje się zauważyć znaczne zwiększoną wartość maksymalnego rozrzutu zmierzonych pozycji. Utrudniony odbiór sygnałów GNSS zaczyna mieć istotny wpływ na jakość określanych pozycji w pozostałych odbiornikach. Widać to szczególnie w najsłabszym dla tego scenariusza odbiorniku numer 4 (uBlox - GLONASS). Przez pewien okres czasu odbiorniki był w stanie odbierać sygnały tylko od 3 satelitów GLONASS, co spowodowało znaczną degradację jakości jego wskazań.


6.3. Wykresy dla scenariusza III

Scenariusz III - warunki bardzo trudne

Ze szczególnie utrudnionym odbiorem sygnałów GNSS najlepiej poradził sobie odbiornik numer 9 (NVS - GPS + GLONASS). Obliczane przez niego pozycje miały najlepszą dokładność i precyzję. Warty zauważenia jest również fakt, że komponent Up jego wskazań był świetnie wyznaczany, co w rezultacie dałoby mu również deklasującą pozostałe odbiorniki pozycję w rankingu jakości określania wskazań dla przestrzeni. Na takie jego zachowanie może mieć wpływ zdecydowanie najlepsza zdolność wykorzystania sygnałów GNSS - w najtrudniejszym momencie odbierał sygnały z co najmniej 9 satelitów, gdzie dla pozostałych odbiorników była to liczba z przedziału 3 do 5. Najsłabiej wypadł tutaj odbiornik numer 4 (uBlox - GLONASS), który jako jedyny (w krótkim przedziale czasu) miał w ogóle problem z wyznaczeniem pozycji.Należy jednak podkreślić, że scenariusz III wymuszał pracę odbiorników w szczególnie trudnym środowisku, rzadko spotykanym w typowych aplikacjach dla tego segmentu odbiorników.

74

Nauka

Rys. 7. Wykres wyznaczonych pozycji dla 3 odbiorników pracują-cych z różnymi systemami GNSS dla scenariusza I

Fig. 7. Chart with indicated positions for 3 receivers working with 3 different GNSS systems for scenario I

7. Wnioski

Bazując na praktyce inżynierskiej autorzy szczegóło-wo zwrócą uwagę na ważne aspekty, które mogą oka-zać się istotne dla projektantów urządzeń wyposażonych w odbiorniki GNSS.

7.1. Degradacja jakości wskazań wraz z pogorszeniem widoczności nieboskłonu a generacja układu

Na rys. 5 naniesiono na wspólny wykres wskazania jed-nego z lepszych w przeprowadzonym teście odbiorników GNSS. Jest to odbiornik nowszej generacji. Kolorem czerwonym oznaczono wskazania dla najmniej korzyst-nej pozycji anteny, niebieskim wskazania dla średnio korzystnej pozycji, a zielonym dla pozycji najkorzyst-niejszej.

Widać tutaj korelację między lokalizacją anteny a ja-kością wskazań dla tego samego odbiornika pracujące-go z identycznymi ustawieniami, jednak nie jest ona tak wyraźna jak dla starszego układu (odbiornik 5), co zo-stało analogicznie zaprezentowane na rys. 6.

Ciągły postęp w rozwoju technologii odbiorników GNSS sprawia, że z każdym rokiem parametry nowo opracowywanych układów są znacznie lepsze. Bazując na przedstawionych wynikach obserwacji autorzy uwa-żają, że raczej nie warto inwestować w układy starszej generacji, nieznacznie tylko ustępujące ceną najnow-szym.

7.2. Wykorzystanie sygnałów GLONASSObecnie wskazania odbiorników bazujące tylko na sygnałach systemu GLONASS są dużo gorsze niż wska-zania odbiorników wyłącznie z systemem GPS.

Na rys. 7 przedstawiono wykresy dla najkorzystniej-szego położenia anteny, zarejestrowane dla tego samego modelu odbiornika GNSS (odbiorniki 7–9), pracującego w trzech trybach:– GPS kolor czerwony,– GLONASS kolor niebieski,– GPS+GLONASS kolor zielony.

Rys. 5. Wspólny wykres dla wyznaczonych pozycji odbiornika nowszej generacji dla 3 scenariuszy pomiarowych

Fig. 5. Composite chart of determined positions for newer gene-ration receiver for 3 scenarios

Rys. 6. Wspólny wykres dla wyznaczonych pozycji odbiornika starszej generacji dla 3 scenariuszy pomiarowych

Fig. 6. Composite chart of determined positions for older gene-ration receiver for 3 scenarios


Dla tego scenariusza obydwa systemy (GPS vs. GLO-NASS) dzieli wyraźna przepaść. Błąd DRMS dla odbior-nika GLONASS jest prawie 7-krotnie większy niż dla odbiornika GPS i ponad 5-krotnie większy dla odbior-nika z kombinacją GPS+GLONASS. Sytuacja poprawia się, jeśli dokonamy analogicznego porównania dla naj-mniej korzystnej pozycji anteny (rys. 8).

Największa poprawa jakości wskazań następuje, gdy dla lokalizacji anteny w trudnych warunkach wyko-rzystamy dwa systemy jednocześnie. Pozycje określa-ne przez odbiornik wielosystemowy mają zdecydowa-nie mniejszy błąd DRMS, jak również skrajne wartości Easting i Northing znajdują się znacznie bliżej warto-ści referencyjnej. Kolosalna jest także zmiana skrajnych wartości Up, która dla odbiornika wielosystemowego jest prawie 19-krotnie mniejsza niż dla odbiornika najsłab-szego w tym scenariuszu.

Jest to zatem wyraźna przesłanka, aby przygotować projekty własnych aplikacji do wykorzystania odbiorni-ków GNSS w prawdziwym znaczeniu tego skrótu, czyli odbiorników w pełni wielosystemowych.

7.3. Wartości maksymalnych różnic dla zmierzonych współrzędnych Easting i Northing

Warto zwrócić uwagę na porównanie maksymalnych różnic dla współrzędnych Easting i Northing (wynikają-cych z „rozrzucenia” obliczonych pozycji wokół pozycji referencyjnej) z wartością błędu CEP.

Przedstawione wartości błędów CEP/DRMS/2DRMS zostały wyznaczone dla stosunkowo dużej liczby zareje-strowanych pozycji (ponad 86 000), dzięki czemu chwi-lowe i jednostkowe zakłócenia, nawet o dużych warto-ściach, nie miały istotnego wpływu na ich wyniki.

W praktyce inżynierskiej oczekuje się jednak rów-nież, aby obok dużej dokładności układu GNSS, której miarą jest uśredniona wartość błędu wyznaczenia pozy-cji, wskazywane pozycje jak najmniej różniły się mię-dzy sobą, czyli były najbardziej precyzyjne (miarą pre-cyzji jest rozrzut wyznaczonych pozycji wokół ich war-tości uśrednionej).

Jest to zarazem parametr stosunkowo istotny w wie-lu popularnych aplikacjach, np. w samochodowych na-wigacjach. Z punktu widzenia użytkownika nawiga-cji samochodowej, nie ma zupełnie znaczenia, jeśli de-klarowany błąd CEP jest na poziomie 2,5 m (scena-riusz III, odbiornik nr 6) albo 3,6 m (scenariusz III, od-biornik 1), gdyż jest to wielkość porównywalna z wiel-kością samochodu. Krytycznym za to jest maksymalny rozrzut, jakiego się może spodziewać – dla wspomnia-nych dwóch odbiorników, wartości maksymalnej różni-cy dla współrzędnej Northing wynoszą odpowiednio 8,5 m oraz 30,9 m. Blisko 31 m przesunięcia może skutko-wać np. zmianą kierunku na autostradzie czy na zjeź-dzie z estakady na skrzyżowaniu bezkolizyjnym widzia-ną przez nawigację samochodową, a finalnie bezpod-stawnym przeliczeniem trasy, co wpływa na komfort użytkowania nawigacji samochodowej, a nawet na bez-pieczeństwo podróży.

7.4. Utrata odbioru sygnałów EGNOS

Scenariusz III przewidywał ustawienie anteny mię-dzy wysokimi przeszkodami od strony południowej i północnej. Zgodnie z opisem zamieszczonym w pierw-szym artykule tej serii, satelity EGNOS transmitujące poprawki dla systemu GPS są widziane na terytorium Polski nisko nad południowym horyzontem, wskutek czego nawet stosunkowo niewysokie przeszkody znajdu-jące się na tym kierunku całkowicie blokują ich odbiór.

Taka sytuacja miała miejsce w trakcie badań pro-wadzonych dla scenariusza III, co potwierdzają zgod-ne wyniki wskazań dla par odbiorników nr 1 i 2 oraz 8 i 10. Niezależnie, czy odbiorniki były lub nie były skon-figurowane do odbioru poprawek EGNOS, uzyskane re-zultaty pomiarów są zbliżone.

Przy wykorzystaniu poprawek transmitowanych przez syste-my SBAS należy zwrócić uwagę, aby odbierany system SBAS przeznaczony był dla właściwego obszaru geograficznego. Jeśli odbiornik GPS zostanie skonfigurowany do akceptowania po-prawek od dowolnego systemu SBAS, to może się zdarzyć, że będą na danym obszarze odbierane również sygnały od systemów dedy-kowanych innemu kontynentowi – w Polsce, relatywnie wysoko nad horyzontem widoczne są również satelity indyjskiego systemu au-gmentacyjnego GAGAN – PRN127 i PRN128, transmitujące aktual-nie sygnały testowe (grudzień 2012). 7.5. Wskaźnik „Fix Quality Indicator” Poważnym błędem przy korzystaniu z danych pozy-skanych z odbiorników GNSS (a często popełnianym) jest pomijanie specjalnego wskaźnika (tj. wartości

Rys. 8. Wykres wyznaczonych pozycji dla 3 odbiorników pracu-jących z różnymi systemami GNSS dla scenariusza III

Fig. 8. Chart with indicated positions for 3 receivers working with 3 different GNSS systems for scenario III

76

Nauka

numerycznej określonego pola komunikatu NMEA, np. w komunikacie $GxGGA) mówiącego o ich „jakości”.

Przykładowo, w formacie wiadomości $GxGGA pole nr 6 może przyjmować zwyczajowo wartości od 0 do 6, gdzie każdej z tych wartości przyporządkowany jest odgór-nie status wysyłanych przez odbiornik danych o pozycji. Z uwagi na fakt, że omawiane odbiorniki GNSS należy sklasyfikować jako produkty „low-cost”, znaczenie mają 4 wartości pola nr 6 w wiadomości $GxGGA (tab. 6).

Tab. 6. Tabela z zestawieniem znaczeń wskaźnika „Fix Quality Indicator” w komunikacie $GxGGA

Tab. 6. Table showing a list of typical meanings of „Fix Quality Indicator” in $GxGGA message.

Wartość wskaźnika

Znaczenie wskaźnika

0 Fix not available or invalid

1 Position fix valid, autonomous mode

2 Position fix valid, differential mode

6Estimated data (extrapolation, „dead reckoning mode”)

Jeżeli w polu tym widnieje wartość 0, należy z całą stanowczością pominąć w analizie wszystkie transmito-wane w ramkach NMEA dane dla danego okresu po-miarowego.

Dyskusyjne wydaje się być również korzystanie z in-formacji oflagowanych wartością 6. W takim przypadku odbiornik nie oblicza parametrów nawigacyjnych w opar-ciu o pełną i aktualną informację pozyskaną z sygnałów GNSS, przyjmuje natomiast pewne założenia (np. nie-zmienną wysokość lub stały co do kierunku i modułu wektor prędkości), dzięki którym nawet przy braku wy-starczającej widoczności nieboskłonu możliwe jest wyzna-czanie kolejnych danych nawigacyjnych.

8. Podsumowanie

Przy idealnych warunkach do odbioru sygnałów GNSS (scenariusz I) wszystkie testowane odbiorniki wykaza-ły zbliżone parametry, na porównywalnym świetnym i w pełni akceptowalnym dla tej półki cenowej poziomie. Należy nadmienić, że dla tego scenariusza zostało wyko-rzystane specjalne miejsce przygotowane do badań GNSS wykonywanych w PIAP od wielu już lat. Ponadto, do badań została celowo użyta antena precyzyjna, o specjal-nej budowie – gwarantującej doskonałe parametry (m.in. dużą stabilność centrum fazowego w funkcji kąta pada-nia fali elektromagnetycznej), w tym odpowiednią charak-terystykę promieniowania minimalizującą wpływ szkodli-wych sygnałów odbitych. Dzięki temu możliwe było zba-danie jakości samych odbiorników, z pominięciem zakłó-ceń wynikających ze słabych parametrów instalacji ante-nowej. Należy jednak zaznaczyć, że koszt takiej anteny liczony jest w tysiącach złotych.

W typowych zastosowaniach odbiorników GNSS z seg-mentu „low-cost” (spotykanych w telefonach czy w nawi-

gacjach samochodowych) wykorzystuje się tanie, pasyw-ne anteny o niezoptymalizowanej charakterystyce, co bę-dzie miało istotny wpływ na jakość odbieranych sygna-łów GNSS a w rezultacie na większe błędy. Często rów-nież samo miejsce używania odbiorników (np. wnętrze sa-mochodu – metalowa klatka!) dodatkowo wpływa nieko-rzystnie na ich pracę.

Reasumując, dla scenariusza I, po odrzuceniu od-biorników „tylko-GLONASS”, brak jest wyraźnego lide-ra.

W scenariuszu II można zauważyć przewagę układów nowoczesnych (NVS, u-Blox) nad pozostałymi.

Scenariusz III odkrywa potęgę układów wielosyste-mowych. W pierwszej części tej serii wspomniano, że istnieją układy wielosystemowe, ale jednocześnie można korzystać np. tylko z GPS (ew. GPS+EGNOS) lub tyl-ko z GLONASS. Taka sytuacja ma miejsce w odbiorni-kach LEA-6N produkowanych przez u-Blox. Choć mają one świetne parametry, wyraźnie brakuje możliwości jednoczesnego użytkowania wielu systemów na raz. Po-zytywnie wyróżnia się tutaj NVS ze swoimi odbiorni-kami serii NV08C-CSM. Jest to de facto „kombajn” łą-czący dwa niezależne odbiorniki GNSS (GPS i GLO-NASS), z własną jednostką integrującą wskazania obu systemów do jednego strumienia danych. Przewaga tego odbiornika nad innymi jest spora, chociaż również bardzo dobre parametry osiągnął odbiornik SkyTraq Venus634LPx. Pomimo że ma już swoich wielosystemo-wych następców, wypada nadal bardzo konkurencyjnie.

Zalety wykorzystania sygnałów z wielu konstelacji GNSS szczególnie uwydatniają się w trudnych do od-bioru lokalizacjach. Jeden z testowanych odbiorników był odbiornikiem w pełni wielosystemowym, tj. od-biornikiem który był w stanie odbierać i przetwarzać w rozwiązaniu nawigacyjnym sygnały z wielu konstela-cji jednocześnie. Dzięki temu, minimalna ilość odbiera-nych przez niego sygnałów GNSS dla takiego scenariu-sza była równa 9, wartość średnia to aż 15 a wartość maksymalna to 21. Wpłynęło to bardzo pozytywnie na jakość wskazywanych przez niego pozycji.

Dla porównania, analogiczne wartości dla odbiorni-ków jednosystemowych kształtowały się na poziomie odpowiednio: wartość minimalna 3..4, wartość śred-nia 7..8 a wartość maksymalna to 12. Szczególnie istot-na jest zawsze minimalna ilość odbieranych sygnałów GNSS, gdyż w zależności od przyjętej konfiguracji od-biornik wraz z pogarszającymi się warunkami stara się przejść w tryb ekstrapolacji (tzw. „dead reckoning”). I właśnie te momenty pracy odbiornika najbardziej de-gradują jego ogólną jakość, chociaż producent układu nie ma na nich wpływu.

Zdaniem autorów, pozostałe zadeklarowane przez producentów parametry są raczej zbliżone dla ukła-dów tej samej generacji lub nie są one szczególnie istot-ne w zastosowaniach stacjonarnych. Do najistotniej-szych należy przede wszystkim parametr TTFF (Time to First Fix) definiujący upływający czas od włączenia odbiornika do określenia pierwszej pozycji. Jest to pa-rametr szczególnie istotny w rozwiązaniach mobilnych.


mgr inż. Arkadiusz Perski

W PIAP od 2001 roku. Zajmuje się realizacją międzynarodowych projektów badawczych w obszarach nawigacji oraz komunikacji satelitarnej. Swoje zainteresowania naukowe koncentruje wokół tematyki Globalnych Sys-temów Nawigacji Satelitarnej oraz ich zasto-sowań w wybranych obszarach techniki. e-mail: [email protected]

dr inż. Artur Wieczyński

Kierownik Laboratorium Technik Satelitar-nych PIAP, koordynator i uczestnik wielu międzynarodowych projektów badawczych w dziedzinie komunikacji satelitarnej, stero-wania, monitorowania i nawigacji. e-mail: [email protected]

Maria Baczyńska

Studiowała informatykę oraz robotykę na Politechnice Warszawskiej. Obecnie jest zatrudniona w Laboratorium Technik Sate-litarnych w Przemysłowym Instytucie Auto-matyki i Pomiarów PIAP. Jej naukowe i za-wodowe zainteresowania obejmują proble-my nawigacji w systemach mobilnych, za-gadnienia komunikacji satelitarnej oraz me-tody kryptograficzne.e-mail: [email protected]

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 radiokomuni-kacji i techniki antenowej implementowa-nych w systemach mobilnych.. e-mail: [email protected]

mgr inż. Sławomir Kapelko

Ukończył Wydział Elektroniki Politechniki Warszawskiej, w PIAP zatrudniony od 2003 roku. Elektronik, programista, projektant sys-temów wbudowanych. Jego zainteresowania to szeroko pojęta robotyka. Autor wielu opra-cowań platform mobilnych do zastosowań cywilnych 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 zwią-zanych z robotyką mobilną do zastosowań antyterrorystycznych i militarnych. Swoje zainteresowania skupia między innymi wokół budowy platform badawczych dla sys-temów GNSS. e-mail: [email protected]

9. Następne badania

Wykonane testy stacjonarne zostały ograniczone tyl-ko do zbadania wybranych parametrów odbiorników GNSS. Skupiono się na analizie błędów wyznaczonych dla płaszczyzny, niemniej jednak zamieszczono w tabe-lach również wyniki analizy dla błędów w przestrzeni (SEP), tj. uwzględniających współrzędną Up.

W dalszej kolejności planuje się przeprowadzenie ba-dań mobilnych z wykorzystaniem tej samej platformy testowej dla różnych warunków środowiskowych (otwar-ty teren/wysoka miejska zabudowa/obszary zalesione). Przewiduje się określenie jakości ich pracy w zupełnie innym środowisku – dynamicznie zmieniających się wa-runkach odbioru sygnałów GNSS.

Wyniki prac badawczych zostaną zaprezentowane w następnym artykule serii.

Bibliografia

1. Drake S.P., Converting GPS Coordinates (BLh) to NavigationCoordinates (ENU), Surveillance Systems Division, Electronics and Surveillance Research Laboratory, Edinburgh, South Australia, 2002.

2. Siouris G.M., Aerospace Avionics System. A Modern Synthesis, Air Force Institute of Technology, Aca-demic Press Inc, 1993.

3. GPS Position Accuracy Measures, APN-029 Rev 1, Novatel 2003.

4. Seeber G., Satel lite geodesy: foundations, methods and applications, Walter de Gruyter, Berlin, New York 2003

5. www.wikipedia.org.6. Materiały informacyjne producentów oraz noty

katalogowe odbiorników od u-Blox, NVS Technolo-gies AG, Orcam, SkyTraq, Garmin.

GNSS receivers in engineering practice Stationary test

Abstract: In the second article of a series we present the results of our researches into different configurations of a set of 10, low-cost GNSS receivers. Firstly, we give definitions of basic factors which determine the accuracy of GNSS receivers and have also discussed the measurements scenarios used in the study. The study was conducted at three measuring loca-tions by adjusting it in such a way that their performance could be checked under both very good and very poor conditions GNSS signals reception conditions. The results show a strong correlation between environmental conditions and errors in indicated positions reported by the equipments. The study ana-lyzed the effect of different receiver configurations on the accu-racy and precision of measurements.

Keywords: GPS, GLONASS, EGNOS, measuring errors, sta-tionary test, CEP, DRMS, 2DRMS, ENU, position scatter

78

Nauka

Dyfrakcyjna metoda pomiaru średnic wałków

Jerzy Mąkowski

Streszczenie: Znane teorie dyfrakcji uwzględniają punktowe źródło światła i tzw. ostrą krawędź. Potrzeba zastosowania tego zjawiska w procesie pomiarowym spowodowała podjęcie prac nad modyfikacją teorii najbliższej warunkom rzeczywistym. W artykule przedstawiono modyfikację równań dyfrakcyjnych Wojciecha Rubinowicza dla rozciągłego źródła światła i przesłony w postaci walca. Zaprezentowano wyniki cyfrowych symulacji procesu dyfrakcji na wałku z wykorzystaniem wiązki laserowej. Określono zasady pomiarów oraz przedstawiono graficzne efekty symulacji i eksperymentu. Wykazano możliwość pomiarów bez stosowania wzorców, co pozwoli na zmniejszenie ich niepewności.

Słowa kluczowe: dyfrakcja, fala geometryczna, fala krawędziowa, rozciągłe źródło światła

1. Wstęp

Zagadnienia omówione w [1, 2] stanowią podstawę do dal-szych prac w zakresie analizy zjawiska dyfrakcji w warunkach rzeczywistych. Zastosowanie uznanej przez świat nauki teorii, wprowadzenie nowych warunków szczegółowych oraz skorzy-stanie z nowoczesnej techniki obliczeniowej pozwala na reali-zację dyfrakcyjnej metody pomiaru średnic wałków. Zjawisko dyfrakcji, opracowane matematycznie przez Rubinowicza [4], sprowadza pole falowe do uporządkowanego oddziaływania fal geometrycznych z falami krawędziowymi. Podstawą rozważań w tej teorii jest źródło punktowe i ostra krawędź. Elemen-ty te nie istnieją w warunkach eksperymentu. Koniecznym jest rozważenie źródła rozciągłego i przesłony przestrzennej. W opracowanej metodzie pomiarowej zastosowano przewę-żenie wiązki laserowej jako źródło przestrzenne. Poszczególne źródła punktowe wchodzące w jego skład promieniują w tej samej fazie. Przesłoną przestrzenną jest wałek, którego tworzące stanowią zbiór ostrych krawędzi. Zastoso-wanie wałka jako przesłony pozwala na dokładne określenie położenia poszcze-gólnych krawędzi w stosunku do kolej-nych punktów (źródeł cząstkowych) źró-dła rozciągłego. Tak przyjęte założenia umożliwią rozpatrywanie wielu układów – źródeł punktowych i ostrych krawędzi. W wyniku zastosowania zasady super-pozycji otrzymuje się rozkład dyfrakcyj-ny dla omówionego układu rzeczywiste-go. Przedstawione rozważania dyfrakcyj-ne nie uwzględniają rodzaju powierzchni wałka ani jej chropowatości. Zagadnienia te wymagają wielu dodatkowych badań. Mimo tych niedoskonałości zastosowa-ne symulacje pokrywają się z wynika-mi eksperymentu dla polerowanych igie-łek łożyskowych.

2. Modyfikacja równań dyfrakcyjnych do warunków rzeczywistych

Zgodnie z teorią Younga-Rubinowicza w procesie dyfrakcji uczestniczą dwie fale: fala geometryczna i fala krawę-dziowa [4]. Opisana poniżej modyfikacja teorii Rubinowicza prowadzona jest na podstawie geometrii układu dyfrakcyj-nego omówionej w [2]. Podano tam nową (powtórzoną poni-żej) postać wzorów na falę geometryczną i falę krawędziową. Przedstawione na rys. 1 obszary obserwacji oraz ich właści-wości zostały omówione w [2]. Przyjęto następujące oznacze-nia: M – średnica wałka, xp – początkowy punkt źródła roz-ciągłego (źródło punktowe), xk – końcowy punkt źródła roz-ciągłego (źródło punktowe), xw – dowolny wewnętrzny punkt źródła rozciągłego (źródło punktowe), z0 – odległość źródła rozciągłego od osi x, L – odległość płaszczyzny obserwacji od osi x, P1 – punkt obserwacji leżący na przecięciu stycznej do wałka wychodzącej z punktu xk z płaszczyzną obserwacji, P2 – punkt obserwacji leżący na przecięciu stycznej do wałka wychodzącej z punktu xp z płaszczyzną obserwacji, xw – aktu-alnie rozpatrywane źródło punktowe.

Fale, geometryczną (UG) oraz krawędziową (UB) określa-ją wzory:

= ∫ ,k

w

ikRx

G x

eU dxR

(1)

( ) ± + −

+∞= ∫ ∫

224

2 ,2

w

p

i kR i vkx r R

B x

eU e dv dxR

ππ

ρπ (2)

gdzie

( ) = + − 2 .kv r Rρπ

(3)

Obecnie wprowadzono pojęcie wi-docznej części źródła wyznaczając punkt xw (rys. 1). W [2] punkt ten określany jest jako xj. Wprowadzona zmiana po-zwala lepiej zrozumieć rozpatrywany ob-szar źródła światła. Wyznaczono w ten sposób dwa obszary – widoczny i niewi-doczny – określane względem rozpatry-wanego punktu obserwacji. Można wów-czas określić obszary całkowania. Zasto-sowanie metody fazy stacjonarnej po-zwala na ograniczenie całkowania tylko do elementów widocznych i niewidocz-nych źródła rozciągłego. Na rozpatry-wanej krawędzi uwzględnia się wówczas tylko punkty czynne [4].

Rys. 1. Obszary obserwacjiFig. 1. Area of observation


Natężenie wypadkowe fali dyfrakcyjnej w punkcie obser-wacji wyznaczane jest ze wzoru:

( )BGBGBG UUUUI ϕϕ −++= cos222 (4)

gdzie φG i φB określają fazy fal geometrycznej i krawędziowej. W [2] uzasadniono przyjęcie przewężenia wiązki światła lase-rowego jako źródła w rozważaniach dyfrakcji. Konsekwencją tego jest zastosowanie gaussowskiego rozkładu natężenia świa-tła w źródle. W równaniach (1) i (2) należy więc wprowa-dzić czynnik zmienności amplitudy A(P) na długości źródła. Dla zastosowanej wiązki laserowej jest to rozkład gaussowski.

( )= ∫ ,k

w

ikRx

G x

eU A P dxR

(5)

( ) ( ) ± + −

+∞= ∫ ∫

224

2 .2

w

p

i kR i vkx r R

B x

eU A P e dvdxR

ππ

ρπ (6)

Parametry r, r, R określają drogę optyczną dla fali kra-wędziowej i zostały pokazane na rys. 3 [2]. Wzory powyższe przedstawiają zmodyfikowaną postać równań dyfrakcyjnych zbudowanych na założeniach Rubinowicza. Do każdego punk-tu obserwacji dociera fala geometryczna z poszczególnych nie-zasłoniętych punktów źródła. Analiza przedstawionych rów-nań metodami tradycyjnymi prowadzi do bardzo skompliko-wanych rozwiązań. Uzyskanie wyników pozwalających na wy-kreślenie przebiegu krzywych reprezentujących rozkład ampli-tudy w funkcji położenia na płaszczyźnie obserwacji możliwe jest po zastosowaniu metod cyfrowych. Obliczenie amplitudy i fazy fal geometrycznej i krawędziowej dla każdego punktu obserwacji od każdego punktu źródła oraz zastosowanie za-sady superpozycji pozwala na uzyskanie rozkładu dyfrakcyj-nego. Dla analizy cyfrowej przyjmujemy kolejne punkty ob-serwacji i sumujemy uzyskane wyniki. Zaburzenie w dowol-nym punkcie obserwacji (P) pochodzące od dowolnego punk-tu źródła można zapisać jako

( ),PA

ReU

ikR

G = φG = kR.

Zaburzenie wypadkowe dla każdego punktu obserwacji od fali geometrycznej otrzymamy, obliczając całkę po niezasłonię-tej części źródła. Zaburzenie wypadkowe dla każdego punktu obserwacji od fali krawędziowej oblicza się zgodnie z wzorem

( )PA

ReU

Bi

B 2

ϕ

= (7)

gdzie eiφB jest czynnikiem fazowym ( ) ( )= + ,Bie C x iS xϕ nato-miast C(x) oraz S(x) są całkami Fresnela. Wniosek ten wyni-ka z [4].

( ) = ∫

2

0cos ,

2x xC x dxπ ( ) = ∫

2

0sin .

2x xS x dxπ

Parametr x zgodnie z teorią Rubinowicza [4, 5] wyzna-

cza się ze wzoru

( )λr Rrx −+= 4 .

Po uwzględnieniu warunków geometrycznych określają-cych wzajemne położenie i wymiary źródła, wałka i obsza-ru obserwacji oraz wykonaniu całkowania metodą Simpso-na z krokiem λ/n, gdzie n jest liczbą warunkującą dokład-ność obliczeń otrzymuje się wartości fal geometrycznej i kra-

wędziowej w poszczególnych punktach obserwacji. Natężenie fali wypadkowej określa wzór (4), gdzie φG i φB określają fazy fal geometrycznej i krawędziowej.

Po wprowadzeniu powyższych modyfikacji, przyjęto zało-żenia co do szczegółowej geometrii badanego układu. Okre-ślono obszary zasłonięte przez wałek, w których nie występu-je rejestrowane pole falowe. Programy opracowane w języku Fortran 90 pozwoliły na graficzne przedstawienie fal uczest-niczących w procesie dyfrakcji. Znane metody eksperymen-talne nie pozwalają na ich rejestrację. Schemat ideowy nu-merycznego badania omówionego przypadku dyfrakcji poda-ny jest na rys. 2.

Obliczenia można przeprowadzać dla: – różnych długości fal (λ),– różnych promieni wałka (M),– różnych wymiarów geometrycznych układu (Z0, L),– różnych wymiarów źródła (Zr),– różnych obszarów obserwacji (P1 do P2),

W programie analizującym zjawisko dyfrakcji przyjęto na-stępujące założenia:– stałe (dla danego badania) położenie źródła rozciągłego,– stałe położenie przeszkody walcowej, – badanie efektów dyfrakcyjnych w określonym obszarze ob-

serwacji.Środek źródła światła (rys. 2) jest umieszczany na stycz-

nej do walca i prostopadłej do płaszczyzny obserwacji. Ist-nieje możliwość zmian położenia źródła światła, co pozwala na analizowanie efektu dyfrakcyjnego dla różnych przypad-ków. Na rys. 3 podano przykład rozkładu fal uczestniczących w procesie dyfrakcji dla:– wałka o średnicy 2 mm, – l = 0,000633 mm, – położenia osi źródła światła w odległości 1 mm od

osi wałka,– odległości płaszczyzny źródła od osi wałka z0 = 100 mm,– odległości płaszczyzny obserwacji od osi wałka

L = 410 mm, – średnicy źródła Zr = 0,07 mm, – obszar obserwacji od P1 = 0,5 mm do P2 = 3 mm.

Na osi rzędnych (rys. 3) – amplituda fali U w jednost-kach umownych jako odpowiednik rejestrowanego natężenia fali. Na osi odciętych położenie punktów obserwacji w mili-metrach, wielkość oznaczona jako |UG + UB|2 obliczana jest ze wzoru (4). Określenie „obszar cienia” oznacza obszar 3 na rys. 1.

W rozważanym przypadku mamy do czynienia z falą pa-dającą na przeszkodę walcową pod kątem zbliżonym do 0,5p.

Rys. 2. Schemat układu dyfrakcyjnego do analizy numerycznejFig. 2. Diagram of diffraction system for numerical analysis

80

Nauka

Pojawia się wówczas fala krawędziowa mająca charakter fali odbitej. Występujące oscylacje fali dyfrakcyjnej są wynikiem interferencji fal krawędziowych i fal geometrycznych. Do każ-dego punktu obserwacji dociera nieskończona liczba fal kra-wędziowych powstających w wyniku dyfrakcji fal geometrycz-nych na czynnych punktach walca (punkty Qj rys. 3 [2]). Fale ulegające dyfrakcji mają różną amplitudę i fazę (różne drogi optyczne dla poszczególnych tworzących wałka) oraz padają na poszczególne krawędzie pod różnym kątem. Do tego sa-mego punktu obserwacji docierają fale geometryczne z róż-nych punktów źródła rozciągłego, a więc również mają różne amplitudy i fazy. Ten sam wniosek wysnuł Rubinowicz [4, s. 98], stwierdzając: „fale krawędziowe nazywane falami ugięcia posiadają charakter odbicia” oraz że „w pierwszym przybliże-niu fala ugięcia powstaje przez odbijanie fali padającej na po-szczególnych elementach krawędzi uginającej”. Wykresy am-plitud fal krawędziowych i geometrycznych (rys. 3) wskazują na istnienie wyraźnych zmian ich faz, co powoduje oscylacje fali dyfrakcyjnej, a tym samym odstępstwo od teorii odbicia nie uwzględniających zjawiska dyfrakcji. Zagadnienie zostało wyjaśnione dzięki dokładnym obliczeniom przeprowadzonym z bardzo małym skokiem drogi optycznej (r + r – R). Nawet przy kącie padania zbliżonym do 0,5 p radianów mamy do czynienia z wyraźną zmianą fazy. Przebieg fali krawędziowej (rys. 3, linia zielona), wskazuje na bardzo małe jej natężenie w całym obszarze obserwacji. Cecha ta odróżnia falę krawę-dziową od typowych fal odbitych, zgodnie z przewidywania-mi Rubinowicza. Widzimy jednak ogromny jej wpływ na falę dyfrakcyjną, co spowodowane jest różnicą faz tych fal. Osią-gnięte rezultaty pozwalają na analizowanie wpływu średnicy wałka i parametrów geometrycznych układu dyfrakcyjnego na rozkład dyfrakcyjny. Przeprowadzone eksperymenty potwier-dziły zgodność wyników teoretycznych z doświadczeniem. Wy-niki eksperymentalne nie będą obecnie prezentowane.

3. Dyfrakcyjna metoda pomiaru średnicy wałka

Nowa metoda pomiarowa oparta została na ściśle zdefinio-wanym zjawisku fizycznym. Podane rozwiązanie modyfiku-jące teorię dyfrakcji Rubinowicza pozwala na opisanie pod-stawowych etapów budowy systemu pomiarowego [3]. Są to:

– zasada pomiaru – przeprowadzenie cyfrowej symulacji zjawiska dyfrakcji dla różnych średnic wałków,

– sposób pomiaru – eksperymentalne wyznaczenie krzy-wych dyfrakcyjnych pojawiających się na płaszczyźnie ob-serwacji w przypadku przesuwania wałka prostopadle do osi laser-detektor,

– metoda pomiaru – opisuje dokładnie metodę porówna-nia eksperymentalnego rozkładu dyfrakcyjnego z rozkła-dem uzyskanym w procesie symulacji.Przedstawiony system pomiarowy nie korzysta z wzorców.

Tym sposobem unika się błędów wynikających z:– wykonania wzorca,– pomiaru wzorca,– mocowania wzorca w układzie pomiarowym,– odczytu wartości wzorca w trakcie wzorcowania przyrzą-

du pomiarowego.

3.1. Zasada pomiaruKorzystając z opracowanej modyfikacji teorii Rubinowicza oraz programu komputerowego uzyskuje się teoretyczny prze-bieg krzywej dyfrakcyjnej po obu stronach wałka przesuwa-nego prostopadle do osi laser detektor. W wyniku symulacji cyfrowej uzyskuje się rozkład dyfrakcyjny pokazany na rys. 4.

Zastosowano następujące oznaczenia (rys. 4): ML – mak-simum lewe, A – punkt pomiarowy lewy, T – poziom tła, 0 – umowny punkt środka, B – punkt pomiarowy prawy, MP – maksimum prawe.

Przedstawiony wykres pokazuje wszystkie charakterystycz-ne punkty krzywej dyfrakcyjnej pozwalające na wyznaczenie wartości średnicy mierzonego wałka oraz na ocenę popraw-ności ustawienia przyrządu. Porównanie wskazań detekto-ra w punktach ML i MP umożliwia określenie współosiowości położenia lasera i detektora. Przy założeniu ML = MP punk-ty A i B położone są na poziomie 0,5 (ML – T). Odcinek mię-dzy tymi punktami (A0 + 0B) nazywa się odcinkiem pomia-rowym i reprezentuje wartość wymiaru określonego wałka.

3.2. Sposób pomiaruOpisana zasada pomiaru umożliwia:– minimalizację liczby elementów ruchomych (w opracowa-

nej metodzie istnieje jeden element ruchomy),– automatyczne określanie błędów położenia lasera lub

detektora.

Rys. 3. Przebieg fal: geometrycznej, krawędziowej, dyfrakcyjnejFig. 3. Course of waves: geometric, edge, diffraction ones

Rys. 4. Teoretyczny rozkład dyfrakcyjny dla wałkaFig. 4. Theoretical diffraction composition for cylinder


Układ pomiarowy zbudowany jest na bazie współosiowego położenia lasera i detektora. Sposób pomiaru pokazano sche-matycznie na rys. 5.

Oznaczenia na rys. 5. M – promień mierzonego wałka, z0 – odległość płaszczyzny źródła światła od płaszczyzny trans-portu wałka, L – odległość płaszczyzny detektora od płasz-czyzny transportu wałka, Sz – szerokość źródła światła, Pz – błąd współosiowości położenia źródła, Sd – średnica detek-tora, Pd – błąd współosiowości położenia detektora, Pw – od-cinek przesunięcia wałka.

Płaszczyzna transportu wałka jest prostopadła do osi la-ser-detektor i równoległa do płaszczyzny obserwacji. Poło-żenie wałka określane jest przez interferometr z rozdzielczo-ścią 0,002 µm. Wartości położenia odczytywane przez inter-ferometr są zsynchronizowane z odczytami detektora. Nastę-puje wykreślanie przebiegów dyfrakcyjnych. Dla współosio-wego położenia źródło-detektor otrzymuje się wykres poka-zany na rys. 6.

Opracowany system pomiarowy wykry-wa niewspółosiowość położenia laser-detek-tor. Określa jej dopuszczalny zakres i sygna-lizuje wartość błędu. Rejestracja niewspóło-siowości w procesie symulacji przedstawiono na rys. 7. Zjawisko to, powstałe w ekspery-mencie, pokazano na rys. 8. Opracowany sys-tem pozwala na określanie położenia punk-tów pomiarowych w zależności od wartości maksimów. Przyjęcie umownego punktu 0 jako środka odcinka pomiarowego 0 (rys. 4) umożliwia obliczenie sumy odcinków A0 i 0B. Ustalana tą metodą wartość odcinka pomia-rowego powoduje zmniejszenie niepewności pomiaru. Pełna tabela teoretycznych warto-ści odcinka pomiarowego dla całego zakresu pomiarowego (przewidzianego dla konkret-nego typu przyrządu) wgrana będzie do pa-mięci systemu pomiarowego. W opisie poda-no tylko podstawowe elementy systemu po-miarowego objętego patentem.

Rys. 5. Schemat sposobu pomiaru w dyfrakcyjnej metodzie po-miaru średnic wałków

Fig. 5. Diagram of the way of measuring in diffraction method of measuring of cylinder diameters

Rys. 6. Eksperyment pomiarowy dla przypadku osiowego usta-wienia laser-detektor

Fig. 6. Measuring experiment for the case of axial placement of laser-detector

Rys. 7. Teoretyczne położenie maksimów przy błędzie współo-siowości laser-detektor

Fig. 7. Theoretical position of maximum in coaxial laser-detector

Rys. 8. Eksperyment pomiarowy dla przypadku błędu współo-siowości laser-detektor

Fig. 8. Measuring experiment for the case of mistake of coaxial laser-detector

82

Nauka

3.3. Metoda pomiaru Metoda pomiaru stosowana w dyfrakcyjnym systemie pomia-ru średnicy wałka polega na porównaniu odcinka pomiarowe-go uzyskanego w procesie symulacji z odcinkiem pomiarowym uzyskanym w eksperymencie. W procesie porównania wystę-puje szereg punktów kontroli. Szczegółowe analizy symulacyj-ne umożliwiają ocenę wielu parametrów np.:– dopuszczalnych niewspółosiowości laser-detektor oraz przy-

jęcie, wynikających z tego, poprawek wartości odcinka po-miarowego,

– wpływu wartości długości źródła rozciągłego na wynik,– wpływu wartości średnicy detektora na wynik,– wpływu błędu położenia wałka, w procesie transportu,

na wynik,– optymalnego położenia odcinka pomiarowego.

Efekty symulacji pozwalają na wnioskowanie o dopuszczal-nych odchyleniach od rozwiązań teoretycznych oraz na opty-malizację konstrukcji i funkcjonowania systemu pomiarowe-go. Pomiary mogą być realizowane wielokrotnie, co pozwala na obliczenie wartości średniej i wykonania analizy wyników. Szczegółowy zakres analizy opracowywany jest dla oprogra-mowania prototypu produkcyjnego. Przyjęte rozwiązanie ma za zadanie minimalizację niepewności. Na uniwersalnym sta-nowisku badawczym przetestowano zaproponowaną metodę. Uzyskano około trzykrotne zmniejszenie rozrzutu rejestrowa-nych wartości w stosunku do pomiarów znanymi mikrometra-mi laserowymi. Obliczenia wskazują na możliwość uzyskania niepewności ok. 3,53 nm. Przedstawione rozwiązanie zosta-ło opatentowane. Aktualnie trwają prace przy budowie pro-totypu urządzenia.

W rozwiązaniu docelowym, przewidzianym dla pomiarów wzorców, co wynika z oczekiwanej niepewności, projektuje się uzyskiwanie wyników wielokrotnych pomiarów wraz z ana-lizą w czasie ok. 10 minut. Z uwagi na informacyjny charak-ter obecnego opracowania nie zamieszczono wyników pomia-rów kontrolnych.

4. Podsumowanie

Przedstawione w [1, 2] i obecnym artykule spojrzenie na optyczne bezdotykowe metody pomiaru średnic wałków wska-zuje na słuszność rozważań teoretycznych, prowadzących do określenia zasady pomiaru opartej na zjawisku fizycznym. Przykładem celowości przedstawionego postępowania jest stopniowe modyfikowanie definicji metra. Porównując defini-cję (z lat 1795–1889) określającą metr jako długość równą 10–7 odległości mierzonej wzdłuż południka paryskiego od równi-ka do bieguna z definicją określającą metr jako 1 650 763,73 długości fali promieniowania w próżni odpowiadającego przej-ściu między poziomami 2p10 a 5d 5 atomu kryptonu 86 widzi-my systematyczne dążenie do oparcia jednostek miar, a co za tym idzie i metod pomiarowych na zjawiskach fizycznych. Teoria dyfrakcji Rubinowicza oparta na założeniach Younga dobrze przedstawiała problem dla tradycyjnie przyjmowanego źródła punktowego i ostrej krawędzi. Znalezienie zespołu źró-deł punktowych traktowanych jako źródło rozciągłe i posia-dających podstawową własność – stałą fazę – oraz modyfika-cja równań Rubinowicza stanowi znaczący krok w kierunku zastosowania zjawiska dyfrakcji w pomiarach. Przedstawione rozwiązanie pozwala zmniejszyć niepewność pomiarów o ok. 2

rzędy. Zrealizowany zestaw programów umożliwia analizę róż-nych układów dyfrakcyjnych, optymalizację elementów syste-mu pomiarowego oraz ustalanie najkorzystniejszego, z punktu widzenia niepewności pomiaru, położenia punktów pomiaro-wych. Zagadnienie to jest obecnie szczegółowo opracowywane.

Bibliografia

1. Mąkowski J., Analiza wybranych właściwości metrolo-gicznych mikrometrów laserowych, „Pomiary Automaty-ka Robotyka”, 1/2013, 153–157.

2. Mąkowski J., Określenie zasady pomiaru dla bezdotyko-wych optycznych pomiarów średnic wałków, „Pomiary Automatyka Robotyka”, 2/2013, 86–89.

3. Dusza J., Gortat G., Leśniewski A., Podstawy miernic-twa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2002.

4. Rubinowicz W., Teoria dyfrakcji Kirchhoffa i jej interpre-tacja na podstawie poglądów Younga, Ossolineum, 1972.

5. Petykiewicz J., Optyka falowa, Państwowe Wydawnic-two Naukowe, 1986.

6. Jóźwicki R, Optyka laserów, Wydawnictwa Naukowo--Techniczne, 1981.

Diffraction method of the measurement of cylinder diameters

Abstract: Commonly known diffraction theories take into account a point light source and the so called, a sharp edge. The need of use of this phenomenon in the measuring process made it neces-sary to take up works on a modification of the theory closest to real measurement conditions. In the article, modifications of Wojciech Rubinowicz diffraction equations were introduced using an expen-ded light source and a spatial aperture in the form of the cylinder. The results of the digital simulations of the diffraction process on the cylinder using laser beam were shown. The measurement princi-ple and the graphic effects of the simulation process and the experi-ment were presented. The measurement possibility without the use of standards was demonstrated, what allows to reduce the measu-rement uncertainty.

Keywords: diffraction, geometric wave, edge wave, extensive so-urce of light

mgr inż. Jerzy Mąkowski

Absolwent Politechniki Warszaw-skiej Wydziału Mechaniki Precyzyjnej (obecnie Mechatroniki), projektant systemów zarządzania w przemyśle. Obecnie bada bezdotykowe optyczne metody pomiarowe w Instytucie Metro-logii i Systemów Biomedycznych Poli-techniki Warszawskiej.e-mail: [email protected]


Śledzenie obiektów dynamicznych z wykorzystaniem metod inteligencji

obliczeniowej – implementacja sprzętowaPrzemysław Błaszkowski, Michał Grochowski

Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Streszczenie: W artykule przedstawiono platformę sprzę-tową umożliwiającą detekcję, rozpoznawanie i śledzenie poru-szających się obiektów przy wykorzystaniu technik inteligencji obliczeniowej. Projekt obejmuje budowę platformy sprzętowej wyposażonej w kamerę internetową oraz silniki umożliwiające jej ruch. Analiza obrazu odbywa się w komputerze klasy PC, komunikującym się z platformą za pomocą portu szeregowego USB. Jako przykład wykrywanych i śledzonych obiektów dyna-micznych wykorzystano ludzkie twarze. Algorytmy obliczeniowe napisano w języku C++. Platforma doskonale integruje środo-wiska obliczeniowe typu open source, umożliwiając testowanie w praktyce opracowanych algorytmów.

Słowa kluczowe: przetwarzanie obrazu, rozpoznawanie twarzy, klasyfikator Haara, detekcja, sztuczne sieci neuronowe

1. Wprowadzenie

Nowoczesne systemy monitoringu, obejmujące zagadnie-nia detekcji ruchu czy identyfikacji użytkowników, są jed-ną z najbardziej dynamicznie rozwijających się gałęzi auto-matyki i informatyki, często określane mianem wizji aktyw-nej [1–2]. Analiza obrazu z kamer daje szeroką gamę moż-liwości, od wyszukiwania w trybie on-line osób czy obiek-tów (np. skradzionych samochodów), identyfikacji biome-trycznej, aż po inteligentny monitoring wykrywający nie-bezpieczne zdarzenia [3]. Na rynku coraz częściej moż-na znaleźć kolejne rozwiązania inteligentnych systemów realizujących detekcję i śledzenie potencjalnych zagrożeń. Pośród zróżnicowanych aplikacji wciąż można dostrzec jed-nak wspólną cechę – wysokie ceny, co sprawia, że na ogół nie znajdują one zastosowania w zwykłych systemach alar-mowych. Opisywana platforma realizuje rozpoznawanie i śledzenie zadanych obiektów za pomocą obrazu z rucho-mej kamery, wykorzystując i integrując oprogramowanie typu open source. Głównymi założeniami w trakcie jej two-rzenia, były: zdolność do działania w czasie rzeczywistym z akceptowalną skutecznością rozpoznawania oraz utrzy-mywanie śledzonego obiektu w polu widzenia kamery, przy niskim koszcie budowy urządzenia. Wraz z systemem infor-matycznym platforma stanowi doskonały obiekt dydak-tyczny umożliwiający testowanie wielu algorytmów prze-twarzania obrazu, identyfikacji oraz metod sztucznej inte-ligencji.

Opis platformy można podzielić na dwie części: budo-wa platformy sprzętowej realizującej ruch kamery oraz

oprogramowanie i algorytmy służące analizie obrazu. Aby zapewnić dużą szybkość działania oprogramowania plat-formy, aplikację opracowano w języku C++. Do realiza-cji zadań detekcji i rozpoznawania obiektów wykorzysta-no metody inteligencji obliczeniowej, a mianowicie klasy-fikator Haara [4, 7], zaimplementowany z użyciem funkcji biblioteki OpenCV, oraz sztuczne sieci neuronowe – sto-sując elementy biblioteki FANN (Fast Artificial Neural Networks) [8]. Do szybkiego prototypowania posłużyło śro-dowisko MATLAB [9], w którym opracowano i dobrano najlepsze struktury i algorytmy, a następnie wyniki prac zaimplementowano w C++, znacznie skracając czas wyko-nywania obliczeń poszczególnych algorytmów. Jako przy-kład detekcji, rozpoznawania i śledzenia poruszających się obiektów, wykorzystano ludzkie twarze. Proponowane al-gorytmy umożliwiają również rozpoznawanie dowolnych, wyuczonych wcześniej obiektów.

Projekt jest efektem realizacji pracy inżynierskiej przez inż. Przemysława Błaszkowskiego, pod kierunkiem dr. Michała Grochowskiego na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej.

2. Platforma sprzętowa

Skonstruowaną platformę przedstawiono na rys. 1. Sercem układu jest mikrokontroler ATmega8, który komunikuje się z komputerem za pośrednictwem magistrali USB. W tym celu zastosowano konwerter USB UART: FT232. Założono, że do śledzenia celu wystarczą ruchy kamery wokół wła-snej osi oraz sterowanie w górę i w dół za pomocą drugiej osi prostopadłej, przylegającej do płaszczyzny podstawy.

Jako układy wykonawcze zastosowano dwa silniki sko-kowe bipolarne, sterowane przez mikrokontroler za pośred-nictwem układów mocy L298N. Układ zasilany jest napię-ciem +12 V DC podawanym z zasilacza stabilizowane-go. Schemat elektryczny systemu przedstawiono na rys. 2.

ATmega8 jest 8-bitowym mikrokontrolerem małej mocy CMOS, zbudowanym w architekturze AVR RISC. Przy budowie platformy wykorzystano 15 wejść/wyjść cyfrowych do sterowania silnikami oraz sygnalizacją, oraz port szeregowy USART do komunikacji z kompu-terem. Ustawiono tryb z oscylatorem wewnętrznym RC 8 MHz. Programowanie pamięci programu zrealizowano za pomocą magistrali szeregowej ISP.

Ze względu na brak implementacji w strukturze mikrokontrolera sterowników do obsługi USB, konieczne

84

NAukA

było zastosowanie dodatkowego konwertera między UART a USB. Wykorzystano układ FTDI – FT232R. Z poziomu komputera możliwa jest instalacja darmowych sterow-ników do obsługi interfejsu jako wirtualny port COM, co (z punktu widzenia programisty) znacznie upraszcza prze-syłanie danych.

Za poruszanie kamerą odpowiadają silniki sko-kowe bipolarne. Sterowanie kierunkiem ruchu odbywa się przez odpowiednie zadawanie sekwencji impulsów. Naj-

większą zaletą silników skokowych jest możliwość stero-wania w pętli otwartej. Do zadawania precyzyjnego poło-żenia wystarczy obliczyć potrzebną liczbę impulsów, bez informacji od sprzężenia zwrotnego. Zbędne stają się zatem wszelkie pomiary prędkości, których cena w wypadku ste-rowania klasycznych napędów elektrycznych zazwyczaj nie jest mała. Wykorzystano metodę sterowania półkroko-wego – w jednej chwili zasilane są naprzemiennie jedno i dwa uzwojenia, co pozwala zmniejszyć krok dwukrotnie przy zachowaniu pełnej mocy. Cykl składa się z ośmiu pół-kroków.

Do sterowania silnikami skokowymi wykorzystano dwa układy l298N. Są to podwójne pełnomostkowe sterow-niki zaprojektowane do współpracy z poziomami logicz-nymi standardu TTL, do sterowania obciążeniami induk-cyjnymi, takimi jak przekaźniki, cewki powietrzne, silniki prądu stałego, czy silniki skokowe.

Ogólny schemat działania układu pokazano na rys. 4. Przesyłanie informacji na temat położenia śledzonego obiektu poprzedzono ustaleniem konkretnych reguł komu-nikacji. Ustalono, że każdy przetwarzany obraz zostanie

Rys. 1. Urządzenie sterujące ruchami kameryFig. 1. The control device for camera movements

Rys. 2. Schemat ideowy układu sterowaniaFig. 2. Control system schematics

Rys. 3. Ogólny schemat działaniaFig. 3. General scheme of the operations


podzielony na 35 pól i do mikrokontrolera będzie przesy-łana informacja o tym, w którym z tych pól znajduje się rozpatrywany obiekt. Dodatkowo została ustalona pewna strefa nieczułości, obejmująca środkowy fragment obrazu. Śledzony obiekt nie musi znajdować się idealnie w środku pola widzenia kamery, tolerowany jest błąd w stanie usta-lonym rzędu 12,5 %. Na rys. 5 została przedstawiona siatka (matryca) sterowań, zgodnie z którą ustalane jest przybli-żone położenie obiektu na analizowanym obrazie o rozdziel-czości 320 × 240.

Przykładowo, jeśli obiekt wykryty podczas analizy obrazu znajduje się w punkcie (246, 53), to do mikrokon-trolera zostanie przesłana informacja o tym, że obiekt znaj-duje się w obszarze „zˮ” Dla wszystkich 35 pól dobrano proste sterowania typu: obszar „zˮ” – 4 kroki w lewo, 2 kroki w górę, uzyskując tym samym, tabelę sterowań (ang. look up table) pozwalającą na szybkie przemiesz-czanie się kamery we wskazane miejsce.

3. Schemat działania algorytmu

Detekcję i rozpoznawanie twarzy z wykorzystaniem technik inteligencji obliczeniowej zaimplementowano w języku C++ (Microsoft Visual C++ Express Edition). Progra-mowanie w języku niższego poziomu pozwala na znacznie większy dostęp do poszczególnych funkcji, a co za tym idzie, znaczną redukcję czasu wykonywania algorytmów. Do podstawowych algorytmów przetwarzania obrazu oraz implementacji klasyfikatora Haara [4, 7] posłużyła biblio-teka OpenCV 2.3 [5, 6]. Sieci neuronowe zostały zaimple-mentowane przy użyciu biblioteki FANN 2.1.0 beta [8].

Urządzenie może pracować w jednym z dwóch podsta-wowych trybów: wykrywanie ruchu oraz śledzenie zdefinio-wanych obiektów (twarzy).

Wykrywanie ruchu Śledzenie ruchu polega na znajdowaniu różnic dwóch kolej-nych klatek, posługując się wyłącznie prostymi operacjami, takimi jak binaryzacja, erozja czy dylatacja (rys. 6).

Wczytywany obraz jest odpowiednio skalowany oraz filtrowany. Program w każdym cyklu pobiera z kamery klatkę, pamiętając jednocześnie klatkę z cyklu poprzed-niego. Po obliczeniu różnicy ich odjęciu od siebie uzy-skuje się obraz zmian. Na podstawie binarnej reprezentacji wyznaczany jest środek ciężkości największego poruszają-cego się obiektu i w tym kierunku kierowana jest kamera.

Śledzenie twarzyAlgorytm śledzenia wybranych wcześniej obiektów (w tym przypadku twarzy) przedstawiono na rys. 7.

Rys. 4. Widok układu sterowaniaFig. 4. View of the control system

Rys. 6. Metoda bazująca na różnicy obrazówFig. 6. Method based on the images differences

Rys. 7. Ogólny schemat przepływu informacjiFig. 7. General flowchart of the data processing

0 40 80 120 160 200 240 280 320

a f k p t y D

40

b g l q u z E 80

c h m Strefa

nieczułości v A F 120

160

d i n r w B G 200

e j o s x C H

240

Rys. 5. Matryca sterowańFig. 5. Control matrix

86

NAukA

w przypadku rozpoznawania 9 osób). W obu warstwach przyjęto sigmoidalne funkcje przejść.

Aby sieć neuronowa była zdolna do rozpoznawania twarzy musi być wcześniej odpowiednio nauczona. Na rys. 9 przedstawiono zbiór uczący składający się ze 100 próbek dla dwóch rozpoznawanych osób. W celu uspraw-nienia procesu akwizycji danych uczących, w systemie zaimplementowano moduł automatycznego pobierania obrazów.

Zebranie danych do uczenia sztucznej sieci neuro-nowej jest realizowane po nakierowaniu kamery na dany obiekt, w tym przypadku na twarz. Program sam pobiera zadaną liczbę zdjęć i przygotowuje je do analizy. Wskazane jest, aby obiekt znajdował się w ruchu i zmieniał swoje charakterystyczne cechy. W przypadku twarzy mogą to być miny, pochylenie itd.

Program rozpoczyna działanie od wyświetlenia pro-stego interfejsu tekstowego, w którym użytkownik defi-niuje parametry wzorców, takie jak liczba osób i ich nazwy, liczba szablonów dla każdej osoby oraz tryb pobierania próbek. Po wprowadzeniu ustawień, następuje proces pobierania próbek. Program został napisany w ten sposób, że automatycznie wybiera szablony twarzy z obrazów znaj-dujących się w polu widzenia kamery. Dzięki temu nie jest konieczne żmudne robienie dużej liczby zdjęć i wyodręb-nianie z nich twarzy. Najważniejszą zaletą tej metody jest pobieranie próbek przez ten sam algorytm, który wydziela twarze w algorytmie działającym w czasie rzeczywistym, co znacznie zwiększa szansę znalezienia właściwych zależ-ności w stosunku do ręcznego wydzielania twarzy. Każde pobrane zdjęcie z kamery zostaje poddane analizie przez klasyfikator Haara, który odnajduje na obrazie twarz. Dzięki współrzędnym określającym położenie oraz szero-kość i wysokość prostokąta obrysowującego twarz, w prosty sposób wycinany jest interesujący fragment zdjęcia.

Sieć neuronowa przyjmuje jako wejścia wektory o 1600 elementach, reprezentujące zdjęcia o rozdzielczości 40 × 40. Z tego względu, każda wykryta próbka jest prze-skalowywana do tego rozmiaru. Przygotowany zbiór sza-blonów jest przetwarzany do postaci wektorów i zapisy-wany w pliku tekstowym, zgodnie ze specyfikacją biblio-teki FANN. Na podstawie tego pliku następuje uczenie sieci neuronowej. W analizowanym przypadku założono, że

Pobierane z kamery internetowej obrazy poddawane są wstępnej obróbce a następnie kierowane do właściwych algorytmów detekcji i rozpoznawania twarzy, klasyfikatora Haara oraz sztucznych sieci neuronowych. Klasyfikator Haara został nauczony wykrywania na obrazie twarzy (rys. 8). Skorzystano z szablonów detekcji twarzy dostęp-nych w bibliotece OpenCV. Ich wadą jest wykrywanie jedynie obiektów ustawionych frontalnie i pionowo w kie-runku kamery. Aby zniwelować tą wadę zaimplemento-wano algorytm, który w przypadku niewykrycia na obrazie twarzy, obraca obraz o pewien kąt (np. ±30°) i ponownie przeszukuje. W przypadku braku twarzy ponownie obra-camy obraz itd. Dzięki temu w znacznym stopniu popra-wiono skuteczność detekcji twarzy.

Wykrycie twarzy za pomocą klasyfikatora Haara pozwala na przejście do kolejnego etapu algorytmu, a mia-nowicie do jej identyfikacji. W tym procesie wykorzystano sztuczne sieci neuronowe, doskonale nadające się do zadań tego typu. Przy konstruowaniu sieci neuronowej konieczne było znalezienie kompromisu między zachowaniem odpo-wiedniej liczby szczegółów charakteryzujących twarz a możliwie małym nakładem obliczeniowym, ze względu na ograniczony czas działania. Ostatecznie wybrano zdjęcia w skali odcieni szarości, o rozdzielczości 40 × 40. Projektowana sieć miała zatem 1600 wejść, z których każde mogło przyjąć jedną z 256 wartości. Liczba wyjść sieci zależy od liczby rozpo-znawanych twarzy. Dodat-kowo wyprowadzone zostało jedno wyjście, którym sieć sygnalizuje nierozpoznanie żadnego z wzorców twarzy. W projekcie wykorzystano sieć dwuwarstwową jednokie-runkową, w warstwie ukrytej usytuowano 100 neuronów, natomiast liczba wyjść była zależna od liczby rozpozna-wanych wzorców (np. 10

Rys. 8 Efekt działania klasyfikatora HaaraFig. 8. Result of Haar Classifier operating

Rys. 9. Zestaw próbek uczących sieć neuronowąFig. 9. Set of patterns for neural network learning


sieć ma uzyskać maksymalny błąd mniejszy od 10-4, a czas uczenia nie może przekroczyć 1000 epok. Wybrany rodzaj sieci nie jest optymalnym wynikiem dogłębnej analizy róż-nych struktur, a raczej jednym z możliwych przykładów klasyfikatora dobrze spełniającego swoją rolę (struktura sieci dobrana eksperymentalnie).

Po zakończeniu fazy uczenia sieci neuronowej, moż-liwe jest rozpoczęcie działania programu w czasie rzeczywi-stym. Algorytm programu śledzącego twarze rozpoczyna się od fazy inicjalizacji. Nawiązywane i otwierane są połączenia z kamerą i mikroprocesorem oraz inicjalizowane wszystkie potrzebne zmienne. Prosty interfejs pobiera informacje od użytkownika o tym, która ze zdefiniowanych osób ma być śledzona.

Pętla główna programu rozpoczyna się od wczytania zdjęcia z kamery. Ustalono, że kamera pobiera zdjęcia o roz-dzielczości 320 × 240. Stanowi to kompromis między jako-ścią obrazu a szybkością działania, co jest bardzo istotne w systemie rozpoznawania twarzy działającym w czasie rze-czywistym.

Po pobraniu klatki z kamery, następuje komunikacja z mikroprocesorem. Analiza nie może odbywać się, jeśli ob-raz został pobrany w trakcie ruchu kamery, dlatego po każ-dym wysłaniu polecenia sprawdzana jest odpowiedź mikro-procesora, potwierdzająca wykonanie ruchu. Jeśli możliwe jest dalsze przetwarzanie, rozpoczyna się proces przygoto-wujący zdjęcie do analizy przez klasyfikator Haara: przej-ście do skali szarości, skalowanie, filtrowanie obrazu oraz jego obrót (rys. 10).

Po wykonaniu wszystkich wstępnych czynności, algo-rytm wchodzi w decydującą fazę detekcji. Po wyrównaniu

histogramu i odpowiednim obrocie, obraz podawany jest na klasyfikator Haara. Algorytm ten analizuje kolejno małe wycinki obrazu poszukując w nich cech charakteryzujących

Rys. 10. Wynik wstępnego przetwarzania obrazu Fig. 10. Result of the image pre-processing

Rys. 11. Wynik działania klasyfikatora HaaraFig. 11. Result of the Haar Classifier operating

poszukiwany obiekt. Po przeszukaniu obrazu, cykl rozpo-czyna się na nowo, z inną wielkością badanych klatek, aż do osiągnięcia rozmiaru obrazu. Podstawowymi parametrami klasyfikatora są: minimalna klatka – opisująca, od jakiej wielkości wycinków ma rozpocząć się poszukiwanie oraz krok – współczynnik skali dla kolejnych wielkości wycinków. Podczas pracy w czasie rzeczywistym konieczne jest usta-wienie parametrów, które nie będą znacznie obciążające obliczeniowo. Z tego względu wybrano krok równy 1,2, minimalną klatkę o wielkości 18 × 18, konieczność wykrycia twarzy przynajmniej w dwóch kwadratach oraz pomijanie obszarów o małym prawdopodobieństwie wykrycia twarzy.

Wyodrębnione twarze zostają zapisane w postaci wek-torów i są kolejno podawane na wejścia nauczonego wcze-śniej klasyfikatora neuronowego. Wyjścia sieci mogą przyj-mować wartości rzeczywiste w zakresie od –1 do 1. Pro-gram analizuje odpowiedzi sieci i wybiera wyjście, które przyjęło najwyższą wartość. Jeśli wartość ta jest większa od 0,9, analizowany obiekt zostaje uznany za jedną z twarzy z bazy danych. Dodatkowe reguły uniemożliwiają rozpo-znanie jednej osoby w dwóch miejscach obrazu.

Po ustaleniu współrzędnych śledzonej twarzy, algo-rytm przesyła informację do mikroprocesora o położeniu obiektu. Ten wykonuje odpowiedni ruch silnikami zgodnie z przyjętą matrycą sterowań.

Na rys. 10 –13 przedstawiono kolejne kroki algorytmu wykrywania, rozpoznania i śledzenia twarzy. W demon-strowanym przykładzie kamera miała za zadanie odnaleźć, a następnie śledzić osobę oznaczoną na rys. 8 jako Aga.

4. Wyniki doświadczeń

Celem przeprowadzonych badań była ocena skuteczności detekcji, rozpoznawania i śledzenia zadanych obiektów. Badania przeprowadzono w ściśle określonych warun-kach: przy świetle dziennym bądź w dobrze oświetlonym pomieszczeniu, zasięg rozpoznawania nie przekraczał 3 m. Ograniczenia te były spowodowane niską jakością i szyb-kością działania kamery. W przypadku śledzenia twarzy, konieczne było ustawienie frontalne człowieka względem kamery.

Rys. 12. Wynik rozpoznawania twarzy

Fig. 12. Result of the face re-cognition

Rys. 13. Obraz po wykona-niu ruchu

Fig. 13. Image after the movement

88

NAukA

Detekcja zarówno ruchu, jak i twarzy, cechowała się wysoką skutecznością działania, bliską 100 % w opisanych warunkach. Najsłabszym ogniwem całego algorytmu oka-zało się rozpoznawanie twarzy. Należy jednak podkreślić, że główny nacisk w projekcie został położony na budowę platformy sprzętowej i opracowanie metod detekcji i śle-dzenia obiektów. Zmienne warunki oświetlenia, przyjmo-wanie charakterystycznych pozycji i min, które nie były definiowane w procesie uczenia, czy bardzo podobne twarze mogą powodować błędy identyfikacji. Mimo to, rozpoznawanie działa z zadowalającą skutecznością, prze-kraczającą 70 %. Koszt części użytych do budowy plat-formy można oszacować na 150 zł. Wszelkie zastosowane algorytmy zaprogramowano w środowisku open source.

5. Podsumowanie

Skuteczność działania systemu rozpoznawania i śledzenia obiektów dynamicznych można ocenić jako zadowala-jącą. Projekt spełnia wszystkie założenia, umożliwiając poprawne śledzenie ruchu oraz twarzy w czasie rzeczywi-stym. Należy pamiętać, że jest to prototyp urządzenia, a opracowane algorytmy nie są optymalnymi, a jedynie przykładowymi rozwiązaniami problemu.

Najsłabszym punktem sprzętowym urządzenia jest prosta kamera internetowa. Uniemożliwia ona pobieranie zdjęć wysokiej jakości w odpowiednim czasie. Nie radzi sobie także ze słabym oświetleniem. Mimo to, w zupeł-ności wystarcza do zaprezentowania możliwości tego typu systemu. Algorytm detekcji oraz śledzenia także spełnia swoje zadanie w określonych warunkach. Wykrywanie ruchu jest bardzo skuteczne, ale nie nadaje się do rozpo-znawania, natomiast przy wykrywaniu twarzy, konieczne jest frontalne ustawienie człowieka. Drugą wadę można wyeliminować przy odpowiednim nakładzie czasu, tworząc znacznie „bogatsze” szablony dla klasyfikatora Haara.

Perspektywy rozwoju platformy są duże. Lepsze czasy przetwarzania i większą dokładność można uzyskać przez zastosowanie profesjonalnej kamery, precyzyjnych urządzeń wykonawczych oraz większej mocy obliczeniowej. Konieczne jest również znalezienie metody detekcji nie tylko dla twarzy frontalnie ustawionej do kamery. Możliwe jest skorzystanie z dwóch kamer, co z jednej strony ułatwi proces rozpo-znawania obiektu, a z drugiej znacznie skomplikuje algo-rytm. Programy można połączyć z przemysłowymi bazami danych oraz rozwinąć o dokładniejsze metody identyfikacji, wykorzystując np. algorytmy bazujące na PCA (np. eigen-faces) do przetwarzana wstępnego obrazów. Kolejnym kro-kiem jest implementacja całego algorytmu na platformie sprzętowej, bez konieczności podłączania zewnętrznego komputera. Prace nad implementacją tych usprawnień są obecnie prowadzone przez autorów artykułu.

Bibliografia

1. Sommerlade E., Active Visual Scene Exploration. DPhil Thesis, University of Oxford, 2011.

2. Christensen H., Active Vision. Kungl Tekniska Hoegs-kolan [www.cas.kth.se/~hic/active-vision.pdf].

3. [www.indect-project.eu/indect-partners-pl].

4. Viola P.,. Jones M.,Robust real-time object detection, “International Journal of Computer Vision”, 57(2), 2004, 13-–154.

5. Bark M.,Wykrywanie twarzy z pomocą OpenC, [http://napiszpr.webd.pl], data odczytu: 15.10.2011

6. Bradski G., Kaehler A., Learning OpenC, YO’Reilly, 2008.

7. Lienhart R., Maydt J., An extended set of Haar-like fea-tures for rapid object detection, Proc. IEEE Conference on Image Processing, 2002.

8. Nissen S., Neural Networks Made Simple, Software 2.0, 2005.

9. Wróbel Z., Koprowski R., Praktyka przetwarzania obrazów w programie MATLAB, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2004.

Tracking of the moving objects with the use of the computational intelligence techniques

– hardware implementation

Abstract: The paper presents the hardware platform for detec-tion, recognition and tracking moving objects with the use of com-putational intelligence methods. Project includes construction of hardware platform equipped with webcam and motors allowing camera to move. Image analysis is carried out within PC com-puter that is communicated with the platform by USB serial port. Human faces have served as the examples of objects that were detected, recognized and then tracked. All the computational algo-rithms were written with C++. The platform skillfully integrates open source computational environments, allowing the testing of designed algorithms in practice.

Keywords: image processing, face recognition, Haar classifier, artificial neural network.

inż. Przemysław Błaszkowski

W 2012 r. uzyskał tytuł inżyniera na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej. Główne dziedziny zaintereso-wania to języki średniego poziomu, zastoso-wania nowoczesnej elektroniki w automatyce i metody sztucznych inteligencji.e-mail: [email protected]

dr inż. Michał Grochowski

Adiunkt w Katedrze Inżynierii Systemów Ste-rowania na Wydziale Elektrotechniki i Auto-matyki Politechniki Gdańskiej. Jego zaintere-sowania naukowe obejmują metody detekcji i lokalizacji uszkodzeń, diagnostyki procesów, sterowania optymalizującego oraz inteli-gencji obliczeniowej.e-mail: [email protected]


Analiza wpływu niepewności danych wejściowych na dokładność

systemów detekcji nieszczelnościMateusz Turkowski*, Andrzej Bratek**, Paweł Ostapkowicz***

*Instytut Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Warszawskiej **Przemysłowy Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP

*** Katedra Automatyki i Robotyki, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka

Streszczenie: Przedstawiono metodę oceny dokładności sys-temów detekcji i lokalizacji nieszczelności. Metoda bazuje na znanych z metrologii metodach analizy niepewności. Przedsta-wiono wyniki obliczeń oraz badań eksperymentalnych przepro-wadzonych na instalacji modelowej.

Słowa kluczowe: detekcja nieszczelności, lokalizacja nie-szczelności, analiza niepewności, przetwarzanie danych pomia-rowych, dokładność lokalizacji wycieków

1. Wprowadzenie

Wśród wielu stosowanych obecnie metod detekcji i loka-lizacji nieszczelności kluczową rolę odgrywają metody analityczne, wewnętrzne. Polegają one, najogólniej rzecz biorąc, na modelowaniu matematycznym nadzorowane-go rurociągu lub systemu rurociągów, np. przez oblicze-nia rozkładów ciśnień w sieci na podstawie zmierzonych ciśnień i przepływów. Wyniki obliczeń porównywane są w sposób ciągły z wartościami zmierzonymi. W przypad-ku rozbieżności uruchamiane są procedury lokalizacji nie-szczelności. Podczas implementacji podobnych systemów występują często trudności polegające na braku możli-wości uzyskania zakładanej dokładności lokalizacji nie-szczelności.

W niniejszym artykule postawiono tezę, że przyczyną tych problemów może być niepewność wyznaczania wiel-kości wejściowych algorytmów detekcji, zarówno tych mie-rzonych na obiekcie, jak i obliczanych przy zastosowa-niu różnego rodzaju modeli. Jak dotąd brak jest publi-kacji, które poświęcone byłyby ocenie wpływu tych nie-pewności na skuteczność funkcjonowania systemów dia-gnostycznych w ogóle, a systemów detekcji i lokalizacji nieszczelności (stanowiących pewną podgrupę systemów diagnostyki) w szczególności. Wynika to zapewne z nie-wystarczającej wiedzy specjalistów z dziedziny diagno-styki obiektów w dziedzinie metrologii.

Z uwagi na różnorodność stosowanych algorytmów de-tekcji i lokalizacji nieszczelności [1, 2] starano się potrak-tować problem możliwie ogólnie, tj. abstrahując od za-stosowanych metod analizowano niepewności oszacowania wielkości wejściowych algorytmów detekcji w stosunku do efektów (w postaci zmian rozkładu ciśnienia i strumie-

nia), jakie wywołuje nieszczelność. Do analiz zastosowano powszechnie stosowane obecnie w metrologii zasady sza-cowania niepewności zgodnie z Przewodnikiem [3]. W ar-tykule przedstawiono metodykę zaadaptowaną dla ruro-ciągów cieczy, z uwagi na inną specyfikę rurociągów gazu [1] problemy te będą omówione w innych publikacjach.

2. Opis przeprowadzonych badań eksperymentalnych

Specyfika rurociągów do transportu cieczy polega na tym, że zwykle jest to jeden odcinek rury, bez odgałę-zień, a jeśli one występują, to można je potraktować jako odrębne obiekty. Wzdłuż rurociągu rozmieszczone są prze-tworniki ciśnienia, a co najmniej na wlocie (a często też na wylocie) zainstalowane są przepływomierze.

Z uwagi na brak dostępu do danych z rzeczywistego rurociągu, wykorzystano model zbudowany w Politechni-ce Białostockiej [4]. Stanowisko modelowe (rys. 1) umoż-liwia pomiar strumienia na początku i końcu rurociągu oraz rozkładu ciśnienia wzdłuż rurociągu. Do symulacji

Rys. 1. Widok ogólny stanowiska do symulacji wycieków z ruro-ciągu, zbudowanego na Politechnice Białostockiej

Fig. 1. General view of the stand for the simulations of pipeline leaks, built at the Bialystok University of Technology

90

NAukA

wycieków o różnej intensywności zainstalowano zawory elek-tromagnetyczne rozmieszczone wzdłuż rurociągu, wyposażo-ne w kryzy, umożliwiające ustalenie intensywności wycieku.

Przykładowe efekty w postaci zmian rozkładu ciśnienia spowodowanych wyciekiem, dla trzech lokalizacji wycie-ku, przedstawiono na rys. 2. Wybrano położenia kontrolo-wanych wycieków blisko początku i końca oraz środkowej części rurociągu, tj. 115 m, 195 m oraz 275 m od początku rurociągu. Na rysunku zaznaczono też położenie przetwor-ników ciśnienia w postaci kółek, w kółkach podano ich od-ległości od początku rurociągu. Ciśnienie na początku ru-rociągu dla przedstawionych przykładów utrzymywano na stałym poziomie – 390 kPa. Na górnych wykresach (rys. 2a) przedstawiono przebieg ciśnienia p wzdłuż rurociągu bez nieszczelności (linia niebieska) oraz po wystąpieniu wycie-ku o wartości równej 2 % strumienia na wlocie instalacji (linia zielona) i 4 % strumienia na wlocie (linia czerwona).

Specyficzny jest przypadek dla wycieku położonego bli-sko źródła (115 m), w którym ciśnienie na końcu rurocią-gu po wystąpieniu wycieku jest wyższe niż bez wycieku. Mimo że na odcinku przed wyciekiem spadek ciśnienia na-sila się, to jednak w stosunkowo długim odcinku za wycie-kiem strumień jest mniejszy, co przekłada się na mniejsze straty, kompensujące z nadmiarem wzrost strat w krótkim odcinku przed wyciekiem.

Wykres w tej postaci jest jednak mało czytelny. Na wy-kresach dolnych (rys. 2b) przedstawiono więc (tymi samy-mi kolorami) odchylenia ciśnień Δp po wystąpieniu wycie-ku od ciśnienia p w rurociągu bez wycieku. Odchylenia te

reprezentują zmiany gradientów ciśnienia, wykorzystywa-ne np. w często stosowanej metodzie gradientowej [2]. Dla celów dalszej analizy wartości tych odchyleń odniesiono do niepewności ich wyznaczenia.

3. Oszacowanie niepewności danych wejściowych

Problem jest prostszy do rozwiązania dla wartości mierzo-nych bezpośrednio przez przetworniki ciśnienia ppom. Mie-rzą one rzeczywiste wartości ciśnienia, czyli te, które ustala-ją się po wystąpieniu wycieku. Dla zastosowanych w stano-wisku przetworników niepewność rozszerzona (k = 2) zgod-nie z danymi producenta (a więc niepewność typu B) wyno-si 0,2 % zakresu. Dla zakresu przetwornika wynoszącego 1 000 kPa odpowiada to w kategoriach rozszerzonej niepew-ności bezwzględnej U(ppom) = 2 kPa. Granice te naniesiono także na wykresach odchyleń ciśnień odpowiednimi kolora-mi, linią przerywaną.

Wartość, do której odnosi się te odchylenia to przebieg ci-śnienia obliczony teoretycznie, przy założeniu braku wycie-ku. Zastosowano tu model statyczny, oparty na wzorach hy-drauliki. Chociaż w systemie detekcji i lokalizacji nieszczel-ności zastosowano model dynamiczny [5, 6], to badania pro-wadzono w stanie ustalonym, dla którego model sprowadza się do statycznego, określonego znanym z hydrauliki równa-niem (1). Ciśnienie p dla dowolnej współrzędnej liniowej L rurociągu można obliczyć z wzoru

= −

2

0 2oblw Lp p

Dρλ (1)

gdzie p0 – ciśnienie początkowe, L – odległość od początku ruro-ciągu, D – średnica rurociągu, w – prędkość średnia w rurocią-gu, r – gęstość cieczy, l – współczynnik strat liniowych.

Wartości poszczególnych wielkości wejściowych wraz z oszacowanymi niepewnościami rozszerzonymi (k = 2) przy-jętymi do obliczeń są następujące

Rys. 2. Efekty związane z wyciekami o różnych lokalizacjach. Na rysunku naniesiono przebieg ciśnienia wzdłuż rurociągu (a) oraz wyznaczone wstępnie obszary niepewności dla od-chyleń przebiegu ciśnienia po wystąpieniu nieszczelności względem przebiegu bez nieszczelności (b)

Fig. 2. The effects of the leaks at various places. The pressure along the pipeline (a) and the uncertainty fields for pressure distribution during the leak occurrence relative to pressure distribution in the absence of the leak (b) are presented at the graph

001 061 141 341201 281

m 572 = wxm 591 = wxm 511 = wx

-10-12-14-16

kPa 6

024

-2-4

-8-6

100

150

200

250

kPa

300

350

141061 182102100 341 001 061 141 201 281 341

a)

b)


p0 = 390 kPa U(p0) = 2 kPa (patrz wyżej)L – zmienna U(L) = 0,05 m (z uwagi na łuki nie jest

możliwy dokładniejszy pomiar)D = 0,0340 m U(D) = 0,0001 m (owalizacja rury utrud-

nia dokładniejszy pomiar)w = 1,73 m/s U(w) = 0,01 m/s (z informacji o niepew-

ności użytego przepływomierza)ρ = 998,2 kg/m3 U(ρ) = 0,1 kg/m3 (niepewność

danych tablicowych)λ = 0,0194 U(l) = 0,0002 (główne źródło to niepew-

ność określenia chropowatości wewnętrz-nej powierzchni rurociągu i liczby Rey-noldsa)

Są to niepewności typu B, oszacowane o informacje przed-stawione przez producentów aparatury (niepewności instru-mentalne, w szczególności niepewność pomiaru ciśnienia), oraz wyznaczone w oparciu o znaną niepewność danych ta-blicowych (gęstość wody, współczynnik strat liniowych).

Następnie, zgodnie z wytycznymi Przewodnika [3], obli-czono współczynniki wrażliwości, które informują, jak zmie-nia się wielkość obliczana przy zmianach kolejnych wielkości wejściowych. Zwykle obliczane są one jako pochodne wiel-kości obliczanej względem kolejnych wielkości wejściowych. Wynoszą one:

( ) ∂= =

∂00

1pc pp

( ) ∂= =

∂

2

2p w Lc

Dρ λ

ρ

( ) ∂

= =∂p Lc w ww D

ρ λ (2)

( ) ∂

= =∂

2

2p wc LL D

ρ λ

( ) ∂

= = −∂

2

22p w Lc DD D

ρ λ

Niepewność złożoną obliczonego ciśnienia określono na podstawie równania

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ] = + + + + 2 2 2 2 2

0 0oblU p U p c p U c U w c w U L c L U D c Dρ ρ

(3)

Po wykonaniu obliczeń uzyskano– na początku rurociągu (L = 0 m) U(pobl) = 2,0 kPa– dla L = 50 m U(pobl) = 2,1 kPa– dla L = 150 m U(pobl) = 2,8 kPa– dla L = 300 m U(pobl) = 4,5 kPa– na końcu rurociągu (L = 341 m) U(pobl) = 5,0 kPa

Tak więc granice niepewności obliczonego ciśnienia roz-szerzają się w sposób nieliniowy wraz ze wzrostem długo-ści rurociągu, w okolicy wlotu nieznacznie, a wraz wzrostem odległości od początku rurociągu niepewności rosną coraz szybciej. Na wykresach (rys. 2b) granice te naniesiono linia-mi fioletowymi.

Obraz sytuacji jest wyjątkowo niekorzystny. Pola niepew-ności zmierzonych i obliczonych zachodzą na siebie w sze-rokim zakresie. W tej sytuacji trudno nawet stwierdzić, czy wyciek występuje, czy nie, nie mówiąc już o możliwości jego precyzyjnej lokalizacji. Szczególnie niekorzystna jest sytuacja dla położenia wycieku blisko źródła, natomiast im bliżej koń-ca rurociągu tym mniej pola niepewności zachodzą na siebie.

Paradoksalnie, systemy lokalizacji nieszczelności radzą so-bie bardzo dobrze z lokalizacją wycieków, mimo tak niedo-skonałych wejściowych danych pomiarowych. Potwierdzają to dane zawarte w tab. 1, gdzie zestawiono błędy lokalizacji wycieków przy zastosowaniu różnych odmian gradientowego algorytmu detekcji [1].

Jak widać (rys. 2), im większa odległość miejsca wycieku od źródła (wejścia rurociągu) tym efekty w postaci zmian ciśnienia są wyraźniejsze, kolejno, dla współrzędnych wycie-ku xw równych 115 m, 195 m i 275 m efekty w postaci zmian ciśnienia Δp to 8,0 kPa, 14,5 kPa i 18,0 kPa. Dzięki temu niepewność względna odniesiona do Δp powinna maleć. Po-winno to poprawić dokładność lokalizacji wraz ze wzrostem odległości wycieku od źródła.

W tab. 1 przedstawiono błędy lokalizacji wycieków, tj. różnice między znanymi współrzędnymi symulowanych wy-cieków (zmierzone na tyle dokładnie, że można je przyjąć jako wartość umownie prawdziwa) a współrzędnymi obliczo-nymi przez system detekcji i lokalizacji. Potwierdzają one in-tuicyjnie oczywistą i widoczną na rys. 2 tendencję – wzrost odległości wycieku od źródła zwiększa efekty w postaci zmian ciśnienia, a więc zmniejsza błąd lokalizacji. Podobne wnioski

wynikają też z obserwacji rzeczy-wistych rurociągów.

Nadspodziewanie dobre wy-niki działania algorytmu lokali-zacji nieszczelności można wyja-śnić wnikając nieco głębiej w al-gorytm lokalizacji nieszczelności, a zwłaszcza w jego część związa-ną ze wstępnym przetwarzaniem sygnałów pomiarowych. Tab. 1. Błędy i niepewności lokalizacji wycieku oraz niepewności

przy zastosowaniu różnych wersji metody gradientowejTab. 1. Errors and uncertainties of the leak localization with the use

of various versions of gradient methods

odległość wycieku od źródła

efekt wycieku – zmiana ciśnienia Δp

błędy lokalizacji (m)

niepewność lokalizacji (m)

błędy lokalizacji (%)

niepewność lokalizacji (%)

115 8,0 1,67 – 4,74 2,69 1,45 – 4,12 2,34

195 14,5 1,27 – 3,01 1,62 0,65 – 1,54 0,83

275 18,0 0,25 – 1,97 1,09 0,09 – 0.72 0,39

92

NAukA

4. Korekta wyznaczonych niepewności

Dane pomiarowe wprowadzane są do algorytmu lokaliza-cji nieszczelności nie bezpośrednio, a po wstępnym prze-twarzaniu.

W przypadku danych z przetworników pomiarowych, do obliczeń współrzędnej wystąpienia wycieku nie przyjmuje się chwilowych wartości, które mogą leżeć w dowolnym miejscu za-znaczonych na rys. 2b pól niepewności. Do obliczeń miejsca nie-szczelności przyjmuje się zwykle nie pojedynczy wynik pomia-ru, a dane uśrednione w pewnym okresie czasu (a więc średnią arytmetyczną z kilkudziesięciu do kilkuset wyników) [7]. Zmniej-sza to niepewność w stosunku odwrotnym do pierwiastka z licz-by pomiarów, a więc w przybliżeniu o mnożnik n1 . Dodat-kowo sygnały są odfiltrowane. Efekty tych operacji przedsta-wiono na rys. 3. Dla średniej ze 100 pomiarów niepewność zmniejsza się w przybliżeniu 10-krotnie. Dotyczy to, oczywiście,

wyłącznie niepewności typu A. W efekcie niepewność pomiaru ciśnienia zmaleje do wartości U(ppom) = 0,2 kPa.

Ponadto dla wyznaczenia przebiegu zmierzonego ciśnienia wzdłuż rurociągu stosuje się zwykle metodę najmniejszych kwa-dratów przy wykorzystaniu nie jednego, a kilku (m) przetwor-ników, co dodatkowo zmniejsza niepewność w przybliżeniu o mnoż-nik −1 1m .

W ten sposób dla pierwszego przypadku (współrzędna miej-sca wycieku 115 m) dla odcinka przed wyciekiem liczba prze-tworników m1 = 2 (mnożnik 1), a za wyciekiem liczba prze-tworników m2 = 4 (mnożnik 1/1,73).

Dla wycieku odległego o 195 m m1 = m2 = 3 (mnożnik 1/1,41).

Dla wycieku 275 m od wlotu m1 = 4 (mnożnik 1/1,73), a m2 = 2 (mnożnik 1).

W oparciu o te informacje można obliczyć, że operacje te mogą dodatkowo zmniejszyć niepewność, ale tylko dla wycie-ków zlokalizowanych w większej odległości, dla prezentowane-go tu przypadku od 1,4- do 2-krotnie.

Jeśli chodzi o obliczony przebieg ciśnienia, to także on nie jest w rzeczywistości obarczony wszystkimi niepewnościa-mi wielkości wejściowych. Niepewności te zmniejsza radykalnie strojenie (tunning) modelu. Strojenie jest konieczne, gdyż pew-ne parametry obiektu mogą zmieniać się w czasie.

Korozja lub osady w rurociągu mogą zmieniać zarówno jego średnicę wewnętrzną D jak też współczynnik strat liniowych l. Lepkość i gęstość płynu zmieniają się wraz z temperaturą, trudno to uwzględnić rachunkowo, gdyż brak informacji o roz-

Rys. 3. Przebiegi ciśnienia z uśrednianiem pomiarów; okres uśred-niania: a) bez uśredniania, b) 1 s (średnia ze 100 pomia-rów), c) 3 s (średnia z 300 pomiarów), d) 10 s (średnia z 1000 pomiarów)

Fig. 3. Diagram of the pressure with time averaging; averaging time constant: a) without averaging, b) 1 s (average of 100 measurements, c) 3 s (average of 300 measurements, d) 10 s (average of 1000 measurements)


kładzie temperatury wzdłuż podziemnego rurociągu, pomia-ry dokonywane nad ziemią na stacjach zasuw nie są miarodaj-ne dla tego celu.

Podczas strojenia minimalizuje się także efekty związane z dryftem i błędami systematycznymi przetworników pomia-rowych, zmniejszając w ten sposób instrumentalne niepew-ności pomiarów typu B. Składowa systematyczna, która za-warta jest w niepewności typu B zostaje w procesie stroje-nia zminimalizowana. Proces strojenia można w kategoriach metrologicznych ująć jako swego rodzaju pomiar różnicowy.

Strojenia dokonuje się w sensie technicznym poprzez ko-rektę współczynnika strat liniowych l, w okresach gdy nie ma wycieku, w taki sposób, aby uzyskać pełną zgodność modelu z obiektem rzeczywistym. Faktycznie uwzględnia się jednak przy tym wszystkie wyżej wymienione powolne zmiany para-metrów systemu. Oczywiście dokładność strojenia jest ściśle związana z dokładnością przetworników pomiarowych – nie można dokonać strojenia modelu z niepewnością lepszą niż niepewność typu A pomiarów parametrów wejściowych, po zminimalizowaniu błędów systematycznych w procesie stro-jenia. Założono więc wstępnie, że wartość niepewność ciśnie-nia obliczonego jest tego rzędu co niepewność typu A dla po-miarów (ale już po uśrednieniu sygnałów). W związku z tym obie niepewności U(pobl) = U(ppom) = 0,2 kPa.

Ponieważ zmiana ciśnienia wywołana wyciekiem Δp = U(pobl) – U(ppom), więc

( ) ( ) ( ) ∆ = + =

220,283 kPaobl pomU p U p U p

Na rys. 4 przedstawiono pola niepewności omawianych wielkości przy powyższych założeniach dla współrzędnej wy-

cieku xw = 115 m przed i po korekcji. Uwzględniono efekty filtracji, uśredniania i strojenia modelu. Dodatkowo uwzględ-niono, że na odcinku przed wyciekiem dostępne są informa-cje tylko z 2 przetworników ciśnienia, natomiast na odcinku za wyciekiem 4 przetworników.

Z wykresów przedstawionych na rys. 4 wynika, że identy-fikacja i lokalizacja wycieków jest znacznie bardziej prawdo-podobna, pola niepewności w okolicy wycieku nie zachodzą bowiem na siebie. Wyjaśnia to pozornie paradoksalne wyniki przedstawione w tab. 1.

Następnie obliczono, w sposób uproszczony, niepewność lo-kalizacji wycieku przy zastosowaniu metody gradientowej. Po-sługując się rys. 5, można łatwo wyprowadzić związek mię-dzy niepewnością pomiaru ciśnienia a niepewnością lokaliza-cji wycieku. Ma on postać

( ) ∆=

∆ + −

( )

1

ll

l

l

xU pU xxp

L x

(4)

O wyniki tych obliczeń uzupełniono tabelę 1.Z tab. 1 wynika, zgodnie z oczekiwaniami, że błędy lokali-

zacji wycieków są tego samego rzędu, co niepewności, a ten-dencje zgodne są z doświadczeniem (dokładność lokalizacji rośnie wraz z odległością od początku rurociągu).

Może budzić wątpliwości, że maksymalne błędy lokalizacji są niemal dwukrotnie większe od niepewności, bowiem przyjmując współczynnik rozszerzenia k = 2, prawdopodobieństwo tak dużego przekroczenia jest niewielkie, rzędu 5 %. Można to uzasadnić z jednej strony niedoszacowaniem niepewności wejściowych przyjętych do analizy, a z drugiej strony nieuwzględnieniem niedoskonałości tkwiących w samych algorytmach detekcji i lokalizacji.

W oparciu o przedstawioną analizę można stwierdzić, że proponowana metoda może być stosowana do oceny jako-ści systemów detekcji i lokalizacji nieszczelności, a po odpo-wiednich adaptacjach także do oceny jakości systemów dia-gnostycznych w ogólności. Po niewielkich przekształceniach może służyć też do realizacji zagadnienia odwrotnego, chy-ba jeszcze ważniejszego – do projektowania i realizacji sys-temów diagnostycznych tak, aby uzyskać ich założone para-metry dokładnościowe.

L

p U(D

p)

Rys. 5. Szkic do wyprowadzenia związku między niepewnościami

oszacowania ciśnienia a niepewnością współrzędnej wy-cieku

Fig. 5. Sketch for finding the relation between the uncertainty of pressure and the uncertainty of the leak coordinate

Rys. 4. Obszary niepewności przed (a) i po (b) przetworzeniu da-nych wejściowych przez uśrednianie wyników pomiaru, stro-jenie modelu oraz uwzględnienie ilości przetworników ci-śnienia przed i za wyciekiem

Fig. 4. Uncertainty fields before (a) and after (b) data process-ing consisting in measuring results averaging, tunning of the model and taking into account the number of pressure transmitters at upstream and downstream side of the leak

a)

b)

94

NAukA

5. Podsumowanie

Analityczne (wewnętrzne) systemy detekcji i lokalizacji nie-szczelności można traktować jako swego rodzaju system do pomiarów pośrednich.

Zastosowanie metod stosowanych w metrologii do szaco-wania niepewności pomiaru pośredniego może służyć również do szacowania skuteczności i dokładności analitycznych sys-temów detekcji i lokalizacji nieszczelności rurociągów. Me-toda ta, po niewielkich modyfikacjach, może służyć też do określenia niezbędnej dokładności przetworników pomiaro-wych do zaprojektowania i budowy systemu detekcji i loka-lizacji nieszczelności o z góry zadanych parametrach dokład-nościowych. W analizie należy uwzględnić możliwość popra-wy jakości danych wejściowych przez filtrowanie i uśrednia-nie wyników pomiarów oraz przez strojenie modelu.

Uzyskane wyniki są zgodne z doświadczeniem. Tak jak się to obserwuje na rurociągach rzeczywistych, wraz ze wzrostem odległości wycieku od źródła rosną efekty związane w wycie-kiem w postaci zmian ciśnienia, co wpływa pozytywnie na dokładność lokalizacji wycieku.

Zaproponowaną metodę można rozwinąć i zastosować ją nie tylko do systemów lokalizacji nieszczelności, ale także do diagnostyki procesów przemysłowych w ogólności.

Znalezienie dokładnego powiązania między niepewno-ścią pomiarów, odległością wycieku od źródła i intensyw-nością wycieków jest przedmiotem dalszych badań, tak-że dla rurociągów do transportu gazów. Podjęto też pró-by analitycznego ujęcia wpływu konfiguracji rurociągu na dokładność lokalizacji, zwłaszcza wpływu odległości miej-sca wycieku od źródła w bardziej skomplikowanych, roz-gałęzionych sieciach.

Podziękowania

Praca badawcza finansowana ze środków budżetowych na naukę w latach 2008–2011 w ramach projektu rozwojowe-go nr O R00 0013 06 oraz w latach 2010–2013 jako projekt badawczy Nr N N504 494439.

Bibliografia

1. Sobczak R., Turkowski M., Bratek A., Słowikowski M., Bogucki A., Metody i systemy detekcji nieszczelności rurociągów dalekosiężnych, cz. I. „Pomiary Automaty-ka Robotyka”, 4/2007, 45–49; cz. II. „Pomiary Auto-matyka Robotyka”, 5/2007, 15–18.

2. Turkowski M., Bratek A., Słowikowski M., Bogucki A., Postępy i problemy realizacji systemów detekcji i loka-lizacji nieszczelności rurociągów „Pomiary, Automaty-ka, Robotyka”, 1/2009, 62–66.

3. Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd Miar, 1999.

4. Ostapkowicz P., Signals of weak interobject interactions in diagnosing of leakages from pipelines, Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, vol. 33, nr 1, 31– 45, 2007.

5. Sobczak R., Turkowski M., Bratek A., Słowikowski M., Mathematical modeling of liquid flow dynamics in long range transfer pipelines. Part 1. “Problemy eksploata-cji”, ITE, Radom 2007.

6. Turkowski M., Bratek A., Słowikowski M., The impro-vement of pipeline mathematical model for the purpo-ses of leak detection. Recent Advances in Mechatronics – 7th International Conference Mechatronics, Warsza-wa 2007, 573–577.

7. Problems of the influence of the quality and integrity of input data on the reliability of leak detection systems, 9th International Conference Mechatronics 2011.

Analysis of the influence of input data uncertainty on the accuracy of the leak detection systems

Abstract: The method of the assessment of the leak detection and localization systems accuracy is presented. The method is based on the uncertainty analysis known from metrology. The cal-culations and experimental results carried on modeling installa-tion were presented.

Keywords: leak detection, leak localization, uncertainty analysis, measuring data processing, accuracy of leak localization

dr hab. inż. Mateusz Turkowski

Profesor nadzwyczajny w Instytucie Me-trologii i Inżynierii Biomedycznej, Wydział Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. Obszar zainteresowań naukowych to me-trologia przepływów, zastosowanie nu-merycznej mechaniki płynów w metro-logii, zagadnienia wzorcowania przepły-womierzy oraz infrastruktura pomiarowo – diagnostyczna rurociągów dalekosięż-nych.e-mail [email protected]

mgr inż. Andrzej Bratek

Specjalista badawczo-techniczny w Prze-mysłowym Instytucie Automatyki I Po-miarów. Główne obszary aktywności za-wodowej: systemy automatycznego zbie-rania danych i sterowania, automatyczne systemy pomiarowe.e-mail: [email protected]

dr inż. Paweł Ostapkowicz

Absolwent i pracownik Wydziału Mecha-nicznego Politechniki Białostockiej. Te-matyka prowadzonych prac badawczych dotyczy diagnozowania wycieków z ruro-ciągów i sieci wodociągowych oraz stero-wania i regulacji ciśnienia w sieciach wo-dociągowych. Prace autora obejmują za-gadnienia z zakresu: budowy i eksploata-cji maszyn, inżynierii produkcji, automaty-ki, miernictwa dynamicznego, diagnostyki maszyn i procesów przemysłowych oraz wibroakustyki.e-mail [email protected]


Robocomp w Krakowie 11 maja 2013

Robocomp od kilku lat wpisuje się w kalendarz największych polskich imprez związanych z tematyką robo-tyki amatorskiej. 11 maja br. w AGH Akademii Górniczo-Hutniczej w Kra-kowie odbędzie się już czwarta edycja tego międzynarodowego wydarzenia.

Głównym obszarem zainteresowania Koła Naukowego Integra, działającego przy Katedrze Automatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH Akademii Górniczo-Hutniczej, są roboty mobilne. Chcąc szerzyć tę fascynację i dzielić się pasją z innymi, stworzyło ono imprezę, któ-ra wzbudza zainteresowanie i podziw dorosłych oraz porywa serca dzieci – Festiwal Robotyki Robocomp. Inte-gra dokłada starań, by każdy uczest-nik poczuł smak rywalizacji i miał moż-liwość zaprezentowania swojego robo-ta, a zwiedzający w każdym wieku zna-leźli coś dla siebie – zarówno zapaleń-cy w dziedzinie automatyki i elektroni-ki, jak również dzieci wraz z rodzicami.

Główną atrakcją są zawody robotów organizowane na wzór zawodów odby-wających się w całej Europie. Co roku uczestniczy w nich kilkadziesiąt kon-strukcji. W szranki stają ze sobą kon-struktorzy robotów śledzących linie, gdzie – jak w Formule 1 – liczy się czas najszybszego przejazdu. Na specjalnie przygotowanych ringach walczą roboty sumo w różnych wariantach wagowo-rozmiarowych. Roboty „myszy” szukają wyjść z labiryntów, a naśladujące pają-ki roboty kroczące walczą o najszybsze pokonanie toru pełnego przeszkód.

W tym roku do walki ponownie sta-ną najlepsi konstruktorzy robotów za-równo z Polski, jak i z zagranicy. Będą rywalizować w różnych kategoriach: sumo, minisumo, Astor linefollower, li-nefollower enhanced, micromouse, Motorola solutions freestyle, linefollower light, Legosumo, microsumo, nanosumo i walking robot race. A to jeszcze nie ko-niec niespodzianek, jakie przygotowali

ZapowiedZi WydARzeniA

Miłośnicy walk robotów będą mieli wkrótce okazję do świętowania połączonego ze zwiedzaniem polski

– maj będzie stał pod znakiem zawodów organizowanych przez koła naukowe działające przy krakowskiej

akademii Górniczo-Hutniczej, politechnice poznańskiej oraz politechnice Gdańskiej. Roboty z całej polski zmierzą

się ze sobą w najbardziej wyszukanych konkurencjach. Zawody w wybranych miastach organizowane są w różnych

terminach, co umożliwia pasjonatom nowych technologii odwiedzenie ich wszystkich.

Fiesta robotów od morza niemal do Tatr

Fot.

Koł

o N

auko

we

Inte

gra

96

WydARzeniA ZapowiedZi

organizatorzy. Dodatkowo będzie można obejrzeć profesjonalne stoiska przygoto-wane przez sponsorów festiwalu. Zainte-resowani będą mieli okazję bezpośredniej rozmowy z przedstawicielami firm zwią-zanych z automatyką, robotyką i elektro-niką. Zobaczą też najnowsze rozwiąza-nia stosowane w przemyśle i przekonają się, że elektronika nie jest wiedzą tajem-ną dostępną tylko dla wybranych.

Wielkim zainteresowaniem cieszą się roboty z kategorii freestyle prezen-towane przez cały czas trwania festiwa-lu. W tej klasie nie obowiązują żadne ograniczenia – twórcy mogą swobodnie popisać się swoją kreatywnością i in-wencją twórczą. Dzięki temu często pojawiają się nietypowe rozwiązania, cieszące oko efekty wizualne czy nawet roboty zaprogramowane, aby naślado-wać układy taneczne.

Festiwal Robocomp to nie tylko za-wody robotów i rywalizacja. Dla naj-młodszych kibiców w trakcie festiwalu

organizowane są warsztaty, pozwalają-ce zetknąć się bezpośrednio z elektro-niką i robotyką. Jest to niezapomniane przeżycie, będące zarazem pierwszym krokiem na drodze do budowy własne-go robota. Dla starszych fanów elektro-niki i robotyki proponowane są prezen-tacje firm związanych z branżą. Przed-stawiane przez nich nowinki techniczne mogą stać się inspiracją dla przyszłych konstruktorów robotów.

Finał festiwalu jest urozmaicony konkursami dla publiczności, które są okazją do rozdania upominków.

www.robocomp.info

CybAiRBot w Poznaniu 18 maja 2013

Na terenie Centrum Wykładowego Politechniki Poznańskiej odbędzie się 10. edycja jednego z największych pol-skich festiwali robotyki – CybAiRBot 2013 w Poznaniu. Roboty z całej Pol-ski rywalizować będą w siedmiu kon-kurencjach: sumo, minisumo, nanosu-mo, linefollower, freestyle, światłolub i micromouse. Ostatnia z nich pojawi się na festiwalu po raz pierwszy, a za-danie będzie polegało na odnalezieniu przez małego robota drogi w ogromnym labiryncie. Wymaga to od konstrukto-rów zastosowania najnowszych technik sztucznej inteligencji.

Sumo to konkurencja, która towarzy-szy zawodom od samego początku. Łą-czy robotykę z japońską tradycją walk za-paśniczych sięgającą VIII wieku. Autono-miczne roboty walczą ze sobą na specjal-nie przygotowanym okrągłym ringu, a ich celem jest wypchnięcie przeciwnika.

Minisumo to miniaturyzacja kategorii sumo – roboty biorące udział w tej kon-kurencji muszą zmieścić się na kwadracie o wymiarach 10 ́ 10 cm. Tak ograniczo-ne rozmiary wymagają od konstruktorów pomysłowych rozwiązań, łączących mi-niaturyzację i kreatywność.

Nanosumo to roboty walczące w taki sposób jak ich więksi bracia, ale o nad-zwyczajnie małych rozmiarach. Maszy-ny porównywalne wielkością z pięciozło-tówką walczą na ringu o średnicy 19 cm.

Linefollower to konkurencja, któ-ra wymaga od konstruktorów wyjątko-wej inwencji. Robot musi samodzielnie

przejechać w jak najkrótszym czasie po trasie wyznaczonej przez czarną linię. Liczą się nie tylko dobre silniki, ale też koła i kształt podwozia. Freestyle to ka-tegoria, w której nie ma żadnych reguł. Można przynieść robota, który błyska diodami, nalewa kawę czy układa kost-kę Rubika. W tej konkurencji liczy się po-mysłowość oraz sposób wykonania kon-strukcji. Trzy najlepsze zostaną wybrane przez jury, a jeden przez publiczność.

Światłolub to robot, który zawsze jest głodny światła. Mobilna platforma podą-ża za latarką trzymaną przez zawodnika. To świetna zabawa przede wszystkim dla młodych adeptów robotyki, ale także dla dorosłych. Celem zawodów jest takie po-prowadzenie robota za pomocą latarki, aby jak najszybciej przejechał trasę mię-dzy liniami startu i mety.

Pula nagród dla zwycięzców wyno-si 20 000 zł i obejmuje też tablety czy smartfony. Dla każdego, niezależnie od wieku, oprócz zawodów przeznaczone są rozwijające warsztaty, konkursy z na-grodami oraz interesujące pokazy. Festi-wal jest niepowtarzalną okazją, by zo-baczyć najbardziej profesjonalne z robo-tów i porozmawiać z ich twórcami. Sta-nowi to niezwykłą inspirację do rozpoczę-cia własnej przygody z robotyką. Głów-nymi sponsorami Festiwalu Robotyki CybAiRBot 2013 są firmy Fibaro oraz Volkswagen Poznań.

www.sumo.put.poznan.pl

Roboxy w Gdańsku 26 maja 2013

Naukowe Koło Studentów Automatyki Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej zaprasza wszyst-kich miłośników robotyki na kolejną edycję turnieju Roboxy, która odbędzie się 26 maja br. w Gmachu Głównym Politechniki Gdańskiej przy ul. G. Naru-towicza 11/12.

Podczas turnieju Roboxy 2013 ro-zegrane zostaną następujące konkuren-cje:• linefollower,• minisumo,• micromouse,• freestyle.

Dla zwycięzców przewidziane są atrakcyjne nagrody, a dla każdego uczestnika – pamiątkowy dyplom.

www.roboxy2013.pl Fot.

Koł

o N

auko

we

Inte

gra

98

Forum młodych wydarzenia

20 marca 2013 r. już po raz piąty wręczono nagrody i wyróżnienia auto-rom najlepszych prac konkursowych. Ocenie poddano innowacyjność nade-słanych prac doktorskich oraz dyplomo-wych w trzech dziedzinach: automatyki, pomiarów i robotyki. Brano pod uwagę głównie walory poznawcze i naukowe, a przede wszystkim możliwość prak-tycznego wdrożenia ich rezultatów. Ważnymi czynnikami były też zgłosze-nia patentowe oraz poziom publikacji – to w przypadku prac doktorskich.

W tym roku do konkursu zakwali-fikowano 116 prac – 17 prac doktor-skich, 42 prace magisterskie i 57 prac inżynierskich. Znaczna liczba prac (22) została obroniona w Politech-nice Warszawskiej, poza tym repre-zentowane były uczelnie z Gdań-ska (Politechnika Gdańska), Gliwic

(Politechnika Śląska), Krakowa (AGH Akademia Górniczo-Hutnicza i Politech-nika Krakowska), Łodzi (Politechnika Łódzka), Opola (Politechnika Opolska), Wrocławia (Politechnika Wrocławska) oraz z Wojskowej Akademii Technicz-nej. Po raz pierwszy w konkursie swoje prace zaprezentowali absolwenci: Poli-techniki Częstochowskiej, Politechniki Koszalińskiej i Uniwersytetu Rzeszow-skiego oraz Instytutu Badań Systemo-wych PAN jako jednostki posiadającej prawa doktoryzowania.

Dwie pierwsze edycje konkursu (2009 r. i 2010 r.) stanowiły jeden z elementów projektu „Fabryka inno-wacji – popularyzacja osiągnięć nauki wśród młodych inżynierów”, realizo-wanego w ramach Programu Opera-cyjnego Kapitał Ludzki i współfinan-sowanego przez Europejski Fundusz

Społeczny. Później konkurs finansowa-li organizatorzy (Przemysłowy Insty-tut Automatyki i Pomiarów PIAP) oraz sponsorzy (Farnell oraz BPH). Ostat-nie dwie edycje konkursu (2012 r. i 2013 r.) dofinansowano z projek-tu „Młodzi Innowacyjni – wsparcie upowszechniania wiedzy w obszarach automatyki, robotyki i pomiarów”, realizowanego w ramach programu Narodowego Centrum Badań i Rozwo-ju „Kreator innowacyjności – wspar-cie innowacyjnej przedsiębiorczości akademickiej”.

rekordowa liczba innowacyjnych prac

zainteresowanie Ogólnopolskim Konkursem Prac dyplomowych „Młodzi

innowacyjni” – organizowanym przez Przemysłowy instytut automatyki

i Pomiarów PiaP – sięgnęło zenitu w środowisku akademickim. w piątej

edycji konkursu rywalizowało aż 116 prac z 21 ośrodków naukowych Polski.

uczelnia 2009 2010 2011 2012 2013

aGH akademia Górniczo-Hutnicza 2 5 5 3 19

akademia Morska w Gdyni 1

akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej 1 1

instytut Badań Systemowych Pan 2

Państwowa wyższa Szkoła zawodowa w Sanoku 1

Państwowa wyższa Szkoła zawodowa w Tarnowie 1 2

Politechnika Białostocka 1 3

Politechnika Częstochowska 1

Politechnika Gdańska 5 3 8 7 12

Politechnika Koszalińska 1

Politechnika Krakowska 5 6 1 3

Politechnika Łódzka 1 7 4 8

Politechnika Opolska 4 2 1 2

Politechnika Poznańska 2 2 3 10

Politechnika rzeszowska 1 2

uczelnia 2009 2010 2011 2012 2013

Politechnika Śląska 7 5 6 4 10

Politechnika Świętokrzyska 1 2

Politechnika warszawska 18 17 18 13 22

Politechnika wrocławska 4 5 5 2 8

Polsko-Japońska wyższa Szkoła Technik Komputerowych 1

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu 1 1

Uniwersytet rzeszowski 3

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy 2 1

Uniwersytet warmińsko-Mazurski w Olsztynie 1

Uniwersytet zielonogórski 1 2

wojskowa akademia Techniczna 1 1 2

wyższa Szkoła informatyki Stosowanej i zarządzania w warszawie

4

zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie 1 2 3

Zobacz więcej

Pobierz bezpłatną aplikację Par+ App Store | Google Play

Pomiary Automatyka robotyka nr 4/2013 99

W związku z bardzo wysokim, wyrównanym poziomem prac i ich liczbą członkowie komisji konkursowej w składzie:• prof. dr hab. inż. Janusz Kacprzyk – Instytut Badań Syste-

mowych PAN – przewodniczący,• prof. dr inż. Stanisław Kaczanowski – z-ca dyrektora

ds. badawczo-rozwojowych Przemysłowego Instytutu Auto-matyki i Pomiarów PIAP,

• dr inż. Małgorzata Kaliczyńska – redaktor merytoryczny miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka”,

• prof. dr hab. inż. Andrzej Masłowski – Wydział Inżynierii Produkcji Politechniki Warszawskiej,

• prof. dr inż. Tadeusz Missala – Przemysłowy Instytut Auto-matyki i Pomiarów PIAP,

• prof. dr hab. inż. Zbigniew Nahorski – Instytut Badań Syste-mowych PAN,

• prof. nzw. dr hab. inż. Mariusz Olszewski – Wydział Mecha-troniki Politechniki Warszawskiej,

• prof. dr hab. inż. Piotr Tatjewski – Wydział Elektroniki i Tech-nik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej,

• prof. dr hab. inż. Wiesław Winiecki – przewodniczący Komi-tetu Pomiarów POLSPAR,

• prof. nzw. dr hab. inż. Cezary Zieliński – Komitet Automaty-ki i Robotyki PAN,

zdecydowali o zmodyfikowaniu wcześniej określonych kwot nagród i zwiększeniu środków.

W każdej z kategorii przyznano nagrody pieniężne oraz wyróżnienia (roczne prenumeraty miesięcznika naukowo-technicznego „Pomiary Automatyka Robotyka” oraz kwar-talnika „Journal of Automation, Mobile Robotics & Inteligent Systems”).

Dyplomy laureatom wręczał dyrektor Przemysłowego Insty-tutu Automatyki i Pomiarów PIAP – dr inż. Jan Jabłkowski, gratulując nagrodzonym wartościowych, innowacyjnych prac, a promotorom – ambitnych i zdolnych wychowanków, oraz życząc utrzymania wysokiego poziomu w kolejnych latach.

– Przebieg konkursu pozwala pozytywnie patrzeć w przy-szłość. Polska nauka, polscy inżynierowie mają dobry warsz-tat, znakomite podstawy teoretyczne i ambicję, by rozwijać innowacyjne technologie w wielu dziedzinach, bez komplek-sów konkurując z kolegami z krajów Europy Zachodniej i Stanów Zjednoczonych. Do pełni szczęścia zazwyczaj braku-je wystarczających środków finansowych. Coraz częściej udaje się znaleźć rozwiązanie tego problemu – z pomocą przycho-dzą liczne unijne programy operacyjne – podsumował efek-ty konkursu prof. Janusz Kacprzyk (Instytut Badań Systemo-wych PAN), przewodniczący komisji konkursowej. Podobnie jak w poprzednich latach tematyka znacznej liczby prac była ukierunkowana na zrobotyzowane systemy automatyki i robo-ty mobilne, ale pojawiły się także prace poświęcone nowocze-snym sensorom i rozproszonym systemom pomiarowym.

Wybrane przez komisję konkursową prace zostały zaprezentowane w pierwszym dniu XVII Konferencji Naukowo- -Technicznej AUTOMATION 2013 Automatyzacja – Nowości i Perspektywy. Sesje młodych absolwentów cieszyły się ogromnym zainteresowaniem i towarzyszyły im burzliwe dyskusje. Było to doskonałe forum wymiany myśli i doświadczeń, a także sposób na nawiązanie nowych znajomości i przyjaźni oraz kontaktów naukowych.

dr inż. Małgorzata KaliczyńskaPAR

Prace doktorskie

nagroda i – dr inż. zofia Łabęda-Grudziak, Zastosowanie addytywnego modelu regresji do generacji residuów dla potrzeb detekcji uszkodzeń – Politechnika warszawska, wydział Mechatroniki, promotor – prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny

nagroda ii – dr inż. Piotr Bigaj, memetyczny algorytm globalnego planowania ścieżki z ograniczeniami ruchu dla robota mobilnego o nieholonomicznym układzie jezdnym – instytut Badań Systemowych Pan, promotor – prof. dr hab. inż. Janusz Kacprzyk

wyróżnienie – dr inż. dominik Jurków, Technologia i właściwości zintegrowanych czujników LTcc – Politechnika wrocławska, wydział elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, promotor – prof. dr hab. inż. Leszek Golonka

wyróżnienie – dr inż. edyta Krzystała, modelowanie i minimalizacja wpływu oddziaływania wybuchu min lądowych na pasażerów pojazdów specjalnych – Politechnika Śląska, wydział Mechaniczny Technologiczny, promotor – prof. dr hab. inż. arkadiusz Mężyk

Prace dyplomowe magisterskie

nagroda – mgr inż. aleksander Gosk, modelowanie i sterowanie turbiny wiatrowej z wykorzystaniem metody mPc – Politechnika warszawska, wydział Mechatroniki, promotor – prof. dr hab. inż. Krzysztof Janiszowski

nagroda – mgr inż. Paweł Kubiak, Tekstroniczny system zabezpieczający samochód przed kradzieżą – Politechnika Łódzka, wydział Technologii Materiałowych i wzornictwa Tekstyliów, promotor – prof. dr hab. inż. Krzysztof Gniotek

nagroda – mgr inż. Marcin Skóra, Zastosowanie czujników mEmS do sterowania napędu elektrycznego wózka inwalidzkiego – Politechnika wrocławska, wydział elektryczny, promotor – dr inż. Marcin Pawlak

wyróżnienie – mgr inż. dawid Seredyński, System sterowania dwukołowym robotem mobilnym o zmiennym sposobie lokomocji – Politechnika warszawska, wydział elektroniki i Technik informacyjnych, promotor – dr inż. Tomasz winiarski

wyróżnienie – mgr inż. Marek wąsik, Projekt i wykonanie pięcionożnego robota kroczącego – Politechnika Poznańska, wydział elektryczny, promotor – prof. dr hab. inż. andrzej Kasiński

Prace dyplomowe inżynierskie

nagroda i – inż. Bartosz Król, inż. Bartosz różański, Identyfikacja i detekcja epizodów kaszlu w sygnałach wibroakustycznych – Politechnika Gdańska, wydział elektroniki, Telekomunikacji i informatyki, promotor – dr inż. Stefan Sieklicki

nagroda ii – inż. Paweł Krutyń, Badania symulacyjne adaptacyjnego mechanizmu doboru współczynnika wzmocnienia filtru Kalmana – Uniwersytet rzeszowski, wydział Matematyczno-Przyrodniczy, promotor – prof. dr hab. inż. Tadeusz Kwater

wyróżnienie – inż. adam Bondyra, Koncepcja i realizacja wirtualnego kokpitu do sterowania quadrocopterem – Politechnika Poznańska, wydział elektryczny, promotor – prof. dr hab. inż. andrzej Kasiński

wyróżnienie – inż. wojciech Soska, System akwizycji, przetwarzania, gromadzenia i przesyłania danych mikroklimatycznych – Politechnika warszawska, wydział elektryczny, promotor – dr inż. Maciej a. dzieniakowski

Indeks fIrm

100

AutomatykaOnLine tel. 46 857 73 72www.automatykaonline.pl 25

Automatyka-Pomiary-Sterowanie SAtel. 85 74 83 400, 85 74 83 403www.aps.pl

31

P LATEQ PL Sp. z o.o. tel. 22 612 26 78

www.ateq.pl 15

B&L International Sp. z o.o. tel. 22 213 88 76 www.bil.com.pl 6

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o. tel. 61 8460 500 www.br-automation.com 8, insert

Balluff Sp. z o.o. tel. 71 787 68 30www.balluff.pl, www.leuze.pl 39

Conrad Electronic Polska tel. 12 622 98 16 www.conrad.pl insert

PPUH Eldar tel. 77 442 04 04www.eldar.biz 7

Elesa+Ganter Polska Sp. z o.o. tel. 22 737 70 47www.elesa-ganter.pl 8, IV okł.

Elmark Automatyka Sp. z o.o. tel. 22 541 84 65www.elmark.com.pl 6, 7, 27

Festo Sp. z o.o. tel. 22 711 42 71 www.festo.pl I okł., 54–56

Guenther Polska Sp. z o.o. tel. 71 352 70 70www.guenther.com.pl 61

HARTING Polska Sp. z o.o. tel. 71 352 81 71www.harting.pl 7

MERA ZB Sp. z o.o. tel. 22 863 71 48 www.mera-zb.pl 35

Pomiary Automatyka robotyka nr 4/2013 101

Omron Electronics Sp. z o.o. tel. 22 458 66 66www.omron.pl 43

PPH WObit E.K.J. Ober s.c. tel. 61 8350 800www.wobit.com.pl 53

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

tel. 22 87 40 000www.piap.pl II okł., 28–29

Relpol SA tel. 68 47 90 830 www.relpol.com.pl 62–63

RADWAG Wagi Elektroniczne tel. 48 384 88 00 www.radwag.pl III okł.

Rittal Sp. z o.o. tel. 22 310 06 12 www.rittal.pl 36–37

SCHUNK Intec Sp. z o.o. tel. 22 726 25 00www.schunk.com 57

ZIAD Bielsko-Biała SA tel. 33 813 82 00www.ziad.bielsko.pl 97

Wejdź na www.par.pl

Wiedza w parze z Praktyką

REKLAMA

REDAKCJA

102

Rok 17 (2013) nr 4 (194)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]

Sekretarz redakcjiUrszula Chojnacka

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.

PAR 4/2013

Documents

Transcript of PAR 4/2013