Aktuální vydání

celé číslo

05

2019

komunikace a software pro snímače a akční členy

tlakoměry

celé číslo
Účinná ochrana před nebezpečnými drony

Drony, bezpilotní dálkově řízené létající objekty, ještě nedávno technický div, jsou v současnosti běžnou a dostupnou komoditou pro civilní sektor. Prodej na trhu volně dostupných malých dronů (mikrodronů) se díky jejich výkonnosti, technickému vybavení a klesající ceně v posledních několika letech stal rychle rostoucím a výnosným obchodem. Existují rozsáhlé možnosti legálního použití těchto zařízení pro nejrůznější účely. Jsou zde ovšem také kriminální a teroristické skupiny, které rovněž rozpoznaly přednosti mikrodronů a snaží se je využívat pro své nezákonné cíle. Ačkoliv z tohoto důvodu má mimořádný význam detekční a obranná technika, nejsou v současnosti na trhu nabízena žádná zařízení, která by neznámé mikrodrony se zárukou detekovala a spolehlivě by před nimi chránila relevantní prostor. Zajímavý a účinný způsob ochrany před nebezpečnými drony nyní rozpracovávají vědečtí pracovníci na Univerzitě Julia-Maximiliana ve Würzburgu (JMU) ve spolupráci se svými partnery.  Zařízení k obraně před mikrodrony Snadno si lze představit následující či obdobnou situaci. Fotbalový stadion je při utkání místních rivalů plný diváků. Tisíce fanoušků hlasitě podporují svá mužstva a doufají, že to jejich vyhraje. Náhle se nad stadionem objeví neznámý dron. Je nebezpečný? Nebo chce jen náruživý fanoušek nafilmovat svůj tým z největší blízkosti? Během několika sekund vzlétnou k neznámému dronu dvě kvadrokoptéry s napnutou sítí, zachytí ho do ní a pro jistotu dopraví do bezpečné vzdálenosti. Aby něco takového brzy fungovalo, si klade za cíl právě projekt systému obrany před mikrodrony rozpracovávaný v současné době na JMU v rámci projektu s označením Midras (Mikro-Drohnen-Abwehr-System). „V současnosti si každý může koupit dron, a kdykoliv se mu zachce, provést s ním i něco nezákonného a nebezpečného,“ říká Sergio Montenegro, profesor pro informační techniku pro letectví a kosmonautiku na katedře pro informatiku JMU a vedoucí projektu. Obr. 1. Systém pro obranu před nebezpečnými drony se skládá ze dvou dronů se záchytnou sítí: vlevo letící samotný obranný dron JMU, vpravo dvojice obranných dronů nesoucí záchytnou síť (foto: Uni Würzburg – Rebecca Axen) Dron při obranném zákroku nespadne „Odborníci JMU vyvíjejí společně s dalšími partnery obranný systém, který nebezpečný dron rozpozná, klasifikuje ho a následně autonomně podle situace zahájí vhodná obranná opatření,“ vysvětluje Julian Rothe, doktorand a jeden z pracovníků zodpovědných za projekt. Jestliže se zjistí, že je přilétající objekt nebezpečný, naruší se nejdříve signály mezi ním a jeho pilotem na zemi. Není-li to možné nebo je to příliš nebezpečné, vzlétnou dva autonomní drony se záchytnou sítí. V předem vypočítaném záchytném bodě zachytí nepřátelský dron a odtáhnou ho z chráněné oblasti. „My chceme pokud možno rychle odstranit nebezpečný objekt z chráněné oblasti, protože útok je často záležitost jen několika málo sekund. Přednost našeho řešení oproti jiným obranným opatřením spočívá v tom, že se dron ani jeho části při obranném zákroku nezřítí,“ říká Michael Strohmeier, doktorand na katedře pro informatiku JMU, také spoluodpovědný za projekt.  Software z kosmického výzkumu V loňském roce bylo pracovníky JMU postaveno šest kvadrokoptér, tedy dronů se čtyřmi vrtulemi v obdélníkovém uspořádání, o velikosti přibližně krabice od banánů. Jednotlivé části kvadrokoptéry informatici sami navrhli a vyrobili při použití 3D tiskárny. Kvadrokoptéry létají s autopilotem speciálně pro ně vyvinutým (obr. 1). Navíc pracovníci JMU navrhli a postavili mikrodrony, s nimž chtějí ve své letové hale ve Würzburgu cvičit lety ve formacích (obr. 2).Obr. 2. Mikrodrony používané odborníky k nácviku letů ve formaci (foto: Uni Würzburg – Corinna Russow) Důležité je, aby letící záchytné drony s napnutou sítí udržovaly mezi sebou stále stejnou vzdálenost. Část zařízení, která se používá k měření a řízení této vzdálenosti, je převzata z kosmického výzkumného projektu LAOLa (Konzeption und Lokales Ad-hoc Ortungs- und Landesystem) Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR), zaměřeného na výzkum Marsu. V současnosti je důležitým úkolem při programování ještě zajistit, aby se kvadrokoptéry po zachycení své kořisti nesrazily. To bude předmětem podrobných provozních zkoušek v další fázi projektu, podobně jako zjištění zatížení, kterému je záchytná síť vystavena při obranném manévru. Při obraně před útokem nebezpečných dronů jde o sekundy. Záchytné drony musí být během deseti až patnácti sekund připraveny k použití a musí velmi rychle vzlétnout se zrychlením z nuly na rychlost 100 km/h během několika sekund. Přes velkou rychlost bude pro ochranu velkých ploch zapotřebí větší počet jednotlivých sestav zařízení. „K celkové komplexní ochraně letištního areálu bude přirozeně nutné použít podstatně větší počet sestav obranných dronů než k ochraně fotbalového stadionu,“ konstatuje profesor Montenegro.  Závěr Zařízení Midras vyvíjejí odborníci würzburské univerzity pro ochranu veřejnosti společně se svými partnery již jeden a půl roku. Na výzkumu spolupracují firmy ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH Bremen a Optoprecision GmbH Bremen, Fraunhoferův ústav pro sdělovací techniku Heinricha Hertze, Evropské středisko letecké bezpečnosti (EASC) a Technická vysoká škola v Brandenburgu. Partneři vyvíjejí mimo jiné metody optického, akustického a radarového rozpoznávání nepřátelských dronů. Projekt, který finančně podporuje Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum (BMBF) částkou 2,4 milionu eur, má být ukončen do roku 2020. [Abfangjäger aus dem 3D-Drucker. Pressemitteilung Uni Würzburg, 6. 2. 2018.] (Kab.)

Inspiromat pro výuku a Tecomat: co v učebnici automatizace nebylo

(část 3 – řízení tepelných soustav – od varné konvice k budovám, 2. díl) Přerušovaný ohřev a pulzně šířková modulace PWM Cílem dalších experimentů bylo dokumentovat vliv přerušovaného ohřevu na průběh nárůstu teploty vody a na schopnost „samoregulace“ – dosažení ustálené teploty. K řízení příkonu by bylo možné použít analogově pracující výkonový regulátor. Ten je ale drahý a od řídicího systému by vyžadoval analogový výstup. Pro laboratorní účely je zbytečný. V podobných situacích by mělo postačit periodické přerušování příkonu na principu pulzně šířkové modulace (PWM). Při ní je řídicí signál (akční veličina) sérií dvouhodnotových impulzů se stálou frekvencí, ale s proměnnou střídou (poměrem šířky impulzů pro zapnutí a mezer po vypnutí). Ukázka je na obr. 5. Výslednou hodnotou je okamžitá střední hodnota průběhu. K jejímu získání se používá filtr typu dolní propusti. Obvykle ale postačuje setrvačná dynamika řízené soustavy. Frekvence impulzů má být dostatečně vysoká, aby se nespojitý charakter neprojevil na kvalitě řízení. Při řízení elektromotorů se používá poměrně vysoká frekvence, k řízení varné konvice vystačí frekvence podstatně nižší – a navíc hladký průběh zde není nezbytný.Obr. 5. Tři ukázky k ilustraci principu pulzně šířkové modulace PWM (Pulse Width Modulation) – výsledný výkon je určen střední hodnotou impulzního průběhu Protože příkon konvice je 2 000 W a bylo třeba rozhodnout, jakou frekvenci a střídu zvolit, provedli jsme postupně několik pokusů a na základě vyhodnocení změřených průběhů jsme postupně zkracovali dobu sepnutí a prodlužovali dobu vypnutí. Při posledním měření jsme tak dosáhli periody 30,5 s. Pro první měření jsme nastavili doby pro spínání a vypínání 10 s a 10 s. Jednoduchý program v jazyce ST vypadá takto:   PROGRAM prgMain VAR raf :int; mem :INT; END_VAR   VAR_GLOBAL sekundy AT %S16 : INT;      //využití systémového registru pro nastavení časové prodlevy END_VAR   CASE raf OF 0 : mem := sekundy + 10;     //nastavení prodlevy 10 s ohrev_1 := 1;         //zapni ohřev raf := 1;   1 : IF mem = sekundy THEN ohrev_1 := 0;         //vypni ohřev mem := sekundy + 10;          //nastavení prodlevy 10 s raf := 2; END_IF;   2 : IF mem = sekundy THEN raf := 0; END_IF;   END_CASE; END_PROGRAM Obr. 6. Průběhy teploty vody v konvici řízené PWM se střídou pulzů 1 : 30 (1 s impulz/30 s mezera – šedá křivka), 5 : 20 (oranžově) a 10 : 10 (modře)Při druhém pokusu jsme nastavili doby pro spínání a vypínání 5 s a 20 s. Při třetím na 1 s a 30 s. Protože stále rostla teplota, v posledním pokusu jsme doby nastavili na 0,5 s a 30 s. Zde jsme se konečně dočkali ustálení teploty na 64 ° C. Doba tohoto posledního měření byla ale velmi dlouhá: měření trvalo celé 4 h. Na obr. 6 je grafické znázornění prvních tří pokusů. Teploty byly periodicky snímány po 15 s. Průběhy názorně ukazují vliv PWM na ohřev vody. Pří střídání zapnuto–vypnuto v poměru 10 : 10 teplota roste nejrychleji a již za 4 min dosahuje 75 °C. Při střídě 5 : 20 se této teploty dosáhne až za 12 min. Při střídě 1 : 30 je zřejmé, že nárůst teploty je ještě podstatně pomalejší. Na obr. 7 je průběh křivky s PWM regulací v poměru 0,5 s : 30 s. Obr. 7. Dlouhodobý průběh (téměř 4 h) teploty vody v konvici řízené PWM se střídou pulzů 0,5 : 30 – při takto malém příkonu se již dosáhne rovnováhy mezi ohřevem a tepelnými ztrátamiGrafy na obr. 6 a obr. 7 ale neukazují chování soustavy v čase po zapnutí ani kolísání teploty během zapínání a vypínání napájení. Proto jsme ještě jednou proměřili ohřev vody, avšak tentokrát se snímáním a záznamem teploty po 3 s. Průběhy pro jednotlivá měření jsou uvedeny na obr. 8. Z křivek je jednoznačně vidět zpoždění, které vzniká vlivem ohřevu dna konvice. Toto zpoždění se prodlužuje s menším dodávaným příkonem. Obr. 8. Počáteční úseky (do 2 min) průběhu teploty pro PWM se střídou 10 : 10 (žlutě), 2 : 20 (šedě), 1 : 20 (oranžově – s nižší počáteční teplotou) a 0,5 : 30 (modře) Dále se budeme věnovat křivce grafu 5 : 20 z obr. 8, která názorně ukazuje chování regulované veličiny. Při řízení pomocí PWM regulátoru by teoretický průběh regulované a akční veličiny měl vypadat podle průběhů na obr. 9. Obr. 9. Teoreticky očekávaný průběh teploty vody v konvici řízené PWM při vyloučení tepelných ztrátTo je průběh pro bezkapacitní soustavu, kde při zapnutí akční veličiny regulovaná veličina roste a při vypnutí udržuje konstantní hodnotu. V praxi se s tímto průběhem s největší pravděpodobností nesetkáme. Buď bude soustava vícekapacitní, nebo budou na soustavu působit různé poruchy, jako např. chlazení, při kterém by regulovaná veličina při vypnutí akční veličiny neudržovala konstantní hodnotu. Názorně je právě na grafu 5 : 20 z obr. 8 vidět vliv zpoždění a kapacity ohřívacího dna konvice. Obr. 10. Skutečný průběh teploty vody v konvici (modře) a řídicích impulzů PWM (oranžově) – je zde nápadný zpožděný náběh teploty oproti aktivaci topidlaNa obr. 10 je ještě jednou uveden průběh regulované veličiny 5 : 20, tentokrát v závislosti na akční veličině. Na začátku průběhu je patrný velký vliv zpoždění, kdy se voda začíná ohřívat až po 15 s. Z průběhu je také zřejmé, že při vypnutí ohřevu se skutečně zpomaluje růst teploty a že vše je silně ovlivněno kapacitou topného dna konvice.   Úlohy 1.  Obdobně k úlohám 1, 2, 3, 4 řešte problémy s využitím řízení příkonu konvice metodou PWM. 2.  Navrhněte algoritmy, popř. program PLC, pro různé metody řízení konvice metodou PWM. 3.  Navrhněte algoritmy, popř. program PLC, pro řízení konvice metodou PWM ve více stupních, popř. spojitě, obdobně jako u regulátoru typu P.  Závěrem Původním účelem měření ohřevu vody bylo ověřit, zda by bylo možné varnou konvici zařadit do výuky v laboratorních cvičeních pro sledování chování regulovaných soustav. Naším cílem bylo také proměřit charakteristiku ohřevu vody v konvici v závislosti na čase, a to při různém příkonu. Z provedených měření a rozborů vyplývá, že varná konvice je vhodná pro výuku metodiky měření teploty a pro úlohy, které nevyžadují dlouhé doby, např. dynamiku počáteční fáze ohřevu a začátku chladnutí, k ilustraci základního principu PWM. Naopak pro úlohy dlouhodobého charakteru, např. regulace s uvažováním opětného zapnutí nebo samovolné ustálení teploty při malých výkonech PWM, je konvice pro příliš dlouhé doby měření – řádově v hodinách, nevhodná. Pro tyto případy je nutné najít a konstrukčně vyřešit jiné, rychlejší modely.  Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s., a externí redaktor Automa, Ing. Josef Kovář a Ing. Zuzana Prokopová, učitelé automatizace na SPŠ Zlín O čem se v učebnicích nemluví Učebnice regulační techniky se v převážné míře zabývají řízenými soustavami a regulátory, které lze označit přívlastky: lineární, s jedním vstupem (SISO – Single Input, Single Output), s konstantními parametry (časově invariantní) a bez dopravního zpoždění. Toto upřesnění se zde obvykle ani neuvádí, takže studující získává dojem, že jiné objekty snad ani neexistují nebo nejsou předmětem regulace (teorie ani praxe). Typickým příkladem takové „vzorové řízené soustavy“ je elektrický pohon. Jeho rychlost je možné spojitě měnit od zastavení k maximální hodnotě a zpět, podle potřeby lze směr pohybu reverzovat a řídit opačným směrem se stejnou dynamikou. Pro takové soustavy je vybudována elegantní matematická teorie pro exaktní popis soustavy a jejího řízení (regulace) – volbu vhodného typu regulátoru a nastavení jeho parametrů tak, aby vykazoval požadované chování, přesnost a dynamiku procesu regulace. Tradiční teorie regulace se navíc zabývá spojitě pracujícími (analogovými) regulátory a využívá matematický aparát Laplaceo­vy transformace. Analogové regulátory se ale v praxi používají výjimečně. Se současnou součástkovou základnou jsou převážně (téměř výhradně) realizovány číslicově pracující regulátory – na bázi mikroelektronických obvodů – mikroprocesorů, signálových procesorů, zákaznických obvodů, počítačů (někdy běžných PC, častěji však průmyslových IPC, nebo jiných zabudovatelných mikropočítačů) a programovatelných automatů PLC, popř. jejich periferních modulů. Číslicové regulátory sice pracují s časovou nespojitostí (která je podstatou číslicového zpracování), ale v důsledku vysoké frekvence vzorkování se chovají téměř jako spojité regulátory a pro jejich použití lze využít v podstatě stejný teoretický aparát jako pro analogové regulátory. Pro přesný popis chování číslicových systémů (nejen regulátorů, ale třeba i číslicových filtrů) je určen matematický aparát Z transformace. Pro potřebu výzkumu, vývoje a výuky jsou často používány matematické programové produkty, s kterými je možné snadno řešit i simulace soustav různých typů a jejich řízení. Je to úžasný nástroj, který urychluje a usnadňuje práci. V simulačním prostředí lze jednoduše a názorně vytvářet modely, řešit na nich simulační experimenty a názorně graficky prezentovat výsledky. To je výhodné nejenom pro výzkumnou práci, ale i pro výuku. Problémem však je skutečnost, že se nepracuje s reálnou skutečností, ale s virtuál­ní realitou. Neodpovídá-li model skutečnosti, jde jen o „hračku“ (i když zajímavou a názornou) a získané výsledky jsou fikcí. Cílem této části seriálu je ukázat, že existují a v praxi jsou rozšířené řízené soustavy, které vybočují z kategorie „učebnicových soustav“. Jsou jimi především soustavy se dvěma vstupy, řízené jedním vstupem s jednopolaritní akční veličinou. Zdaleka to není jen ojedinělý případ varné konvice. Ta je použita jen jako názorný příklad, který zastupuje širokou třídu tepelných soustav – nejenom v technice budov, ale i v průmyslových procesech. Lze odhadnout, že takových soustav je v praxi většina. Obdobnou dynamiku vykazuje rovněž široká třída hydraulických soustav. Je možná překvapující, že podobnou dynamiku vykazují i některé mechanické nebo mechatronické soustavy, např. soustavy s nespojitým řízením. Jsou obdobou situace, kdy bychom rychlost automobilu řídili jen plynovým pedálem. Nebylo cílem seriálu „znesvětit“ tradiční teorii regulace a její výuku – jen ukázat, že se v praxi vyskytují složitější typy soustav, k jejichž řízení je nutné použít jiné algoritmy regulace než regulátor PID. Jestliže absolvent vyzbrojený znalostí tradiční teo­rie použije pro vytápění v moderní budově tradiční regulátor PID a nastaví jej „podle svého nejlepšího vědomí a svědomí“, patrně se nesetká s úspěchem. Ať nastaví jeho parametry jakkoliv, výsledek nebude odpovídat jeho představám. Avšak zpětná vazba je natolik „mocná“, že soustavu „nějak ureguluje“, ale stejného nebo lepšího výsledku by asi dosáhl s intuitivním použitím termostatu. Zvládnutí tradiční teorie regulace (skutečné „hlubinné“ pochopení) poskytuje teo­retický nadhled a chápání souvislostí, které lze s výhodou uplatnit při hledání (a nacházení) intuitivního řešení. Je zřejmé, že hledání vhodného algoritmu regulace nebude snadné – předpokládá opuštění „vyšlapaných cestiček“. Pro začátek je třeba si problém alespoň uvědomit. Bezmyšlenkovité používání naučených rutinních postupů připomíná anekdotu, kdy hledáme jehlu pod lucernou, přestože jsme ji ztratili v temném koutě – ale pod lucernou je na to lépe vidět.

Inspiromat pro výuku a Tecomat: logika (nejenom) pro programátory – Díl druhý

Předcházející díl seriálu, jehož dvě části vyšly v minulém a předminulém čísle, obsahoval řešené příklady jednoduchých programů zapsané ve třech jazycích – v textovém ST a grafických LD a CFC. Řešily základní úlohy kombinační logiky. Byly uváděny bez jakéhokoliv vysvětlení a zdůvodnění postupu, jen předkládány k uvěření a empirickému ověření správnosti – spíše jako ukázka možností programovacích jazyků a jako podklad pro nápodobu při intuitivním přístupu k řešení podobných úloh. Nyní následuje teoretická pasáž s minimální mírou teorie, která je nutná k hlubšímu pochopení a k systematickému řešení úloh kombinační logiky.  Výroková a aplikovaná logika Logika je věda, která se zabývá usuzováním, pravdivostí, dokazatelností a vyvratitelností tvrzení. V podstatě je studiem argumentace. Snaží se kodifikovat správné postupy, pomocí nichž vyvozujeme platné závěry z daných informací. Při svém uvažování obvykle dodržujeme základní logická pravidla, ale přesto je vhodné se snažit o jejich formalizaci, která nám pomáhá ve složitějších situacích, kdy je nutné se vyznat ve velkém množství logických vztahů. Používají se dvě základní úrovně klasické logiky: zde se budeme zabývat výrokovou logikou, která představuje nižší úroveň, vyšší úroveň (širší a teo­reticky náročnější) je predikátová logika. Logikou se zabývali již filozofové v antice. Nejznámější byl Aristotelés ze Sta­geiry (384–322 př. n. l), který logiku povýšil na úroveň vědecké disciplíny – jako nauku o správném myšlení, o formách a metodách myšlení (tedy nikoliv o obsahu myšlení). Logika je tak návodem, jak musíme v myšlení postupovat, abychom od daných předpokladů dospěli ke správným závěrům. Logika tehdy sloužila především filozofům, řečníkům, politikům a právníkům, a to až dodnes – kéž by ji důsledně používali všichni naši politici a novináři. Významnou osobností moderní logiky byl anglický matematik a filozof George Boole (1815–1864), který je zakladatelem algebraic­ké logiky. Navrhl postup, při kterém jsou logické problémy, výroky a věty vyjádřeny jako logické rovnice a z nich je možné analyzovat platnost logických závěrů. Booleova algebra pracuje s dvouhodnotovými (binárními, booleovskými) výroky, které mohou nabývat jen dvou hodnot (pravda – nepravda), jež jsou obvykle reprezentované logickými číslicemi 1, 0 (neoznačují žádné číslo nebo množství, ale mají pouze rozlišující funkci). S dvouhodnotovými výroky operují tři základní booleovské operátory: logického součtu, součinu a negace (OR, AND, NOT). S nimi lze realizovat jakoukoliv logickou závislost (složený výrok, logickou funkci). Tyto operátory tak tvoří úplný logický soubor a pro jejich použití platí soubor pravidel – Booleova algebra. Základní booleovské operátory lze doplnit dalšími, které jejich možnosti rozšiřují. Lze použít i jiný úplný soubor operátorů, např. NAND, NOR (negace AND a OR), s nimiž je možné vytvořit jinou algebru. V roce 1930 Claude Shannon (1916–2001, americký elektronik a matematik, „otec teorie informace“), napsal diplomovou práci, kde předvedl, jak lze aplikovat Booleovu algebru na systém elektromechanických relé. Na těchto základech vytvořil teorii logických obvodů, která se stala základem pro číslicovou techniku a informatiku. Shannonova práce měla široký vliv na návrh elektronických logických obvodů, vývoj mikroelektroniky, počítačů, řídicích systémů, jejich programů a aplikací v nejrůznějších oborech. Právě takto vytvořená metodika je předmětem aplikované (konstruktérské) logiky, které je věnován následující text. Jejím cílem není studium argumentace a vyvozování platných závěrů, ale navrhování technických systémů, které využívají pravidla Booleovy logiky a jsou řešeny pevnou logikou nebo programem. Takto vytvořené logické a číslicové systémy jsou využívány k výpočtům, automatickému řízení, technické diagnostice a komunikacím. Dnes se používají ve všech oborech našeho života.  Hardware, software a aplikovaná logika Logické systémy jsou obvykle viditelné jako počítače (PC, IPC) a řídicí systémy (např. PLC, CNC). Jejich technické vybavení (hardware) je v současné době řešeno s využitím mikroelektronických obvodů, zejména mikroprocesorů a mikrořadičů – univerzálních či specializovaných mikroelektronických obvodů s funkcí počítače. Řeší nejenom funkce centrálních modulů, ale i pomocné funkce spolupracující elektroniky, např. obvodů vstupů a výstupů, modulů pro komunikaci, měření polohy a řízení pohonů, pro obsluhu a komunikaci s operátorem nebo pro technickou diagnostiku. Jsou základem funkce přídavných zařízení, např. tiskáren, skenerů, klávesnic a operátorských panelů. Lze se s nimi setkat i ve specializovaných přístrojích, třeba ve čtečkách karet, ve snímačích biometrických údajů, senzorech pohybu osob, kvality vzduchu, koncentrace CO2 a v ostatních modulech „inteligentní elektroinstalace“. Jsou nezbytnou součástí domácích spotřebičů, komunikačních a multimediálních přístrojů, ale i dětských hraček. Na úrovni programového vybavení počítačů, řídicích systémů a mikrořadičů, popř. skrytých pevných programů jsou vytvářeny softwarové logické systémy, které „oživují“ svůj hardware a poskytují mu nové funkce a vyšší úroveň „inteligence“. Také k tvorbě softwaru a firmwaru je účelné využívat aplikovanou (konstruktérskou) logiku. Znalost pravidel Booleovy algebry a metodiky řešení logických systémů poskytuje programátorům výkonný a názorný aparát pro produktivní práci s minimem chyb a časových ztrát – tedy konkurenční výhodu. Přesto je při výuce programování její znalost opomíjena, mnohdy přímo ignorována. K úspěšnému zvládnutí profese programátora nestačí pouhá znalost programovacího jazyka, jeho příkazů a syntaxe, ale jsou potřebné především dovednosti v tvorbě algoritmů – pro logické systémy to je aplikovaná logika. Je užitečná nejenom pro produktivní tvorbu spolehlivých programů, ale i pro efektivní a bezchybnou komunikaci se zadavatelem a uživatelem systému. Ta se odehrává na slovní úrovni, v duchu výrokové logiky. Znalost aplikované logiky není pro práci programátora nezbytná, ale je výhodná. Její kurz nevnucujeme, jen nabízíme – rozhodnutí je na čtenáři.  Výroky a výroková logika Výrok je tvrzení (sdělení), o němž lze rozhodnout, zda je pravdivé, nebo nepravdivé. Má formu oznamovací věty. Výroky nejsou zvolání, rozkazy, otázky a věty, které jsou samy se sebou v rozporu, např. „kolikátého je dnes? kdybych tohle tušil! odejděte! vstupte! tato věta není pravdivá“. Výroku přiřazujeme jednu ze dvou pravdivostních hodnot: ano, pravda, true, logická 1 nebo jen 1 – ne, nepravda, false, logická 0 nebo jen 0. Výrok musí splňovat dvě základní podmínky: je buď pravdivý, nebo nepravdivý, jiná možnost neexistuje, nemůže být současně pravdivý i nepravdivý.  Jednoduchý výrok Jednoduchý (atomický) výrok nelze rozložit na více dílčích výroků, např.: „prší; svítí slunce; číslo 7 je prvočíslo; číslo 7 je liché; číslo 8 je sudé; číslo 8 je dělitelné třemi; bylo 8:30 hodin; ještě není 10 hodin; je horko; teplota je 21 °C; rameno manipulátoru je nahoře; čelisti manipulátoru jsou sevřené“. O pravdivosti některých výroků lze jednoznačně rozhodnout vždy a bez jakýchkoliv dalších podmínek, např. číslo 7 je vždy prvočíslem a je liché, 8 je vždy sudé a není nikdy dělitelné třemi. Naproti tomu pravdivost některých výroků závisí na situaci, ve které je hodnotíme, obvykle na čase a místě. Většinou předpokládáme, že pravdivost výroků je posuzována v situaci „tady a teď“ (na tomto místě a v současnosti), např. výroky o teplotě. Podobně lze předpokládat, že časové údaje platí pro dnešní den. V opačném případě by bylo nutné formulaci výroku upřesnit, aby odpověď mohla být jednoznačná. U výroku „prší“ může být potřebné uvést údaj o místě a čase vyhodnocení, popř. ještě upřesnit (kvantifikovat) intenzitu – od jaké hodnoty lze srážky již považovat za déšť, popř. jak jej odlišit od sněžení či krupobití. U výroku „svítí slunce“ může být účelné upřesnit intenzitu slunečního svitu nebo míru oblačnosti. Pro „horko“ je rovněž potřebné uvést teplotní hranice pro tento pojem. Požadavek na dvouhodnotový charakter výroku může být omezující, např. v situaci, kdy odpověď na otázku může být neznámá nebo nejednoznačná a spíše by vyhovovala hodnota „nevím“, „pravda asi z poloviny“, „pravda asi na 75 %“. Tomu by ale odpovídala vícehodnotová logika (se třemi nebo několika stupni pravdivosti), popř. fuzzy logika (se spojitým rozložením pravdivosti mezi 0 až 1) – „to už je ale jiná pohádka“, zde zůstaneme u tradiční booleovské, tedy dvouhodnotové logiky.  Složený výrok Složený výrok (logická formule) je tvořen jednoduchými výroky, které jsou spojeny slovními spojkami (logickými operátory) – booleovská logika používá jen tři: logický součet (nebo, OR), logický součin (a, současně, AND) a negace (popření, ne, není pravda, NOT). Takto je možné vytvořit např. složené výroky: „prší a současně svítí slunce; prší nebo svítí slunce; neprší a nesvítí slunce; číslo 7 je prvočíslo a současně je liché; bylo 8:30 a ještě není 10 hodin; ještě nebylo 8:30 nebo už bylo 10 hodin; číslo 8 není dělitelné třemi; číslo 8 je sudé a není dělitelné třemi“. Nad rámec booleovské logiky existují další operátory, např. buď – nebo, ani – ani.  Negace v logice a v češtině Negace ve výrokové logice znamená prostý zápor, popření pravdivosti negovaného výroku. Z toho vyplývá, že negace negovaného výroku má pravdivost původního výroku. V hovorovém vyjadřování to ale takto jednoznačné nebývá. Například český výrok „nikdo tam není“ sice obsahuje dva zápory (nikdo, není), takže striktně podle výrokové logiky bychom jej měli chápat ve významu „někdo tam je“, ale my (Češi) jej podvědomě chápeme opačně, tedy ve významu „je tam prázdno“. V němčině by stejnou situaci vyjádřili jako „niemand ist dort“ – doslovně přeloženo: „je tam nikdo“. S nejednoznačnostmi v chápání záporů se setkáváme i v jiných jazycích. Například v angličtině sloveso „must“ znamená muset, ale „must not“ znamená nesmět, nikoliv nemuset. (Pozn. red.: Nad tím se ovšem pozastaví jen český mluvčí, pro anglicky mluvícího je zcela přirozeným a logickým opakem k „muset“ „nesmět“.) V detektivním příběhu (obvykle přeloženém z angličtiny) vyšetřovatel pokládá sugestivní otázku „není pravda, že jste tam byl?“, ale ve skutečnosti otázkou myslí opak: „je pravda, že jste tam byl?“. Podobně problematická je otázka „byl jste tam, nebo ne?“. Pokud vyšetřovaný odpoví „ano“ nebo „ne“, není jasné, jak lze jeho odpověď správně chápat – jakkoliv. Jednoznačným řešením by zde byla odpověď celou větou, např. „ano, byl jsem tam“ nebo „ne, nebyl jsem tam“. Obr. 1. Příklad úrovní vstupních napětí pro logický signál v rozsahu 24 V (červeně je označena logická 1, modře logická 0) Jak třeba chápat tvrzení „nic není nemožné“ se třemi zápory? V českém jazyce podvědomě jeho význam chápeme ve významu „všechno (cokoliv) je možné“. Ale zkusme jej rozebrat po částech v duchu výrokové logiky: „nic není“ by mělo znamenat „něco je“ – takže „něco je nemožné“?, nebo snad „není nemožné“ znamená „je možné“ – takže „nic je možné“? (Pozn. red.: Takto zrádná je ovšem jen čeština, anglicky se daný výrok řekne logicky správněji: „nothing is impossible“.) S podobně nahromaděnými zápory se setkáváme často, např. v písni V+W: „nikdo nic nikdy nemá míti za definitivní“. Situaci mnohdy komplikují zápory podstatných nebo přídavných jmen, které jsou „poněkud neostré“. Často chybně ztotožňujeme negaci za protiklad k původnímu výroku. Například negací výroku „x je záporné číslo“ není výrok „x je kladné číslo“, ale „x je nezáporné číslo“ (může být i nula). Podobně negováním výroku „není vpravo“ neříkáme „je vlevo“ – může být i uprostřed nebo kdekoliv v prostoru. Není naším úkolem řešit zde problémy lingvistiky. Jen je třeba upozornit na rozpory mezi významem negace (popření) ve striktním chápání výrokové logiky a její podvědomou interpretací v hovorovém vyjadřování. Proto bychom se při popisu logických systémů (při zadávání požadavků na jejich funkci nebo při interpretaci jejich chování) měli vyhýbat formulacím se zápory nebo je alespoň používat velmi opatrně a obezřetně. V běžné mezilidské komunikaci lze případné nepochopení okamžitě rozpoznat a vysvětlit. Naproti tomu chybné porozumění požadavku zadavatele systému (na řešení hardwaru nebo softwaru) má za následek chybu ve funkci systému, kterou objevíme až při jeho uvádění do chodu nebo v průběhu jeho používání. Zjištění příčiny nebývá snadné, je spojeno se stresem, časovými ztrátami, vícenáklady, popř. ztrátou dobré pověsti – vše lze vyčíslit finančně.  Logický signál, pevná logika, hardware Jako signál je označována fyzikální veličina, která nese informaci – měronosná veličina. Může to být hodnota odporu snímače teploty nebo síly (spíše napětí na něm), napětí na vodičích termočlánku, elektrické napětí nebo proud, přiváděné na vstupní svorky řídicího systému nebo odváděné z jeho výstupních svorek. Někdy jde o spojitě se měnící veličiny – analogové signály, např. o napětí v normalizovaném rozsahu –3 až +3 V, –10 až +10 V, 0 až 10 V, proud v normalizovaném rozsahu 0 až 20 mA nebo 4 až 20 mA. Často se používají dvouhodnotové (binární) signály – poněkud nepřesně označované jako číslicové či digitální. Jejich zdrojem bývají kontakty tlačítek, relé, stykačů, spínací obvody senzorů nebo výstupní obvody řídicích systémů. Většinou jde o napěťové signály, jejichž hodnoty se mohou vyskytovat ve dvou pásmech. Například pro vstupy a výstupy programovatelných automatů (PLC) jsou obvyklé binární signály v rozsahu 24 V. Logické nule zde odpovídá nízká úroveň napětí (typicky 0 až 12 V) a logické jedničce odpovídá vyšší úroveň napětí (typicky 15 až 24 V). Mezi nimi se nachází „zakázané pásmo“ (pásmo neurčitosti, rozhodovací oblast) s hodnotami, kterých by logický signál neměl dlouhodobě nabývat – nebylo by možné mu přiřadit logickou hodnotu. Nad horní úrovní leží další „zakázané pásmo“ (pásmo destrukce). Napětí této hodnoty již může způsobit poškození vstupních obvodů řídicího systému nebo akčního členu (obr. 1). Jiné úrovně mají binární signály používané v mikroelektronických obvodech s integrovanými obvody – TTL (typicky 0 až 5 V) nebo unipolární (obvykle s nižší úrovní napětí). V logických systémech s pevnou logikou (hardwarových) odpovídají výrokům logické signály. Jsou zpracovány logickými obvody, a vytvářejí tak logické funkce. Ty jsou ekvivalentem složených výroků. Je praktické jednotlivým logickým signálům přiřadit jména, která stručně vystihují jejich význam (např. „tlačítko start“, „jeď vpravo“, „jede vpravo“, „pravý koncový spínač“). Chování systému (při zadávání nebo při vysvětlování jeho funkce) potom má podobu vyprávění příběhu podle zásad výrokové logiky, např. „stiskem tlačítka start aktivujeme pohon posuvu vpravo a po dosažení pravého koncového spínače pohyb zastavíme“. Při realizaci starších systémů byly používány soubory relé a stykačů. Logické funkce zde vznikaly propojením jejich kontaktů do kontaktní sítě. Někdy se používají i logické systémy na bázi pneumatických obvodů. V současnosti je k řešení logických systémů téměř výhradně používána mikroelektronika. Logické signály jsou zpracovávány logickými členy (hradly), které řeší dílčí logické funkce (např. AND, OR, negaci, NAND, NOR, XOR a další). Jejich propojením do sítě (mnohdy velmi rozsáhlé) vznikají požadované logické funkce. Skupiny logických členů bývají zapouzdřeny jako integrované obvody. Hustota jejich integrace postupně narůstala. První integrované obvody malé hustoty integrace (SSI – Small Scale Integration) obsahovaly jen několik logických členů, v současné době je stupeň integrace o několik řádů vyšší. Integrovanými obvody (popř. ještě dalšími součástkami) jsou osazovány desky plošných spojů. U složitějších systémů jsou desky umísťovány do rámů. S rozvíjející se technologií se zmenšují rozměry logických členů a roste hustota integrace. V pouzdru integrovaného obvodu se tak daří umístit stále větší počet logických členů. K realizaci složitých logických systémů tak postačuje jen několik pouzder, popř. jsou všechny funkce realizovány uvnitř jednoho integrovaného obvodu. Tradičně byly integrované obvody navrhovány pro konkrétně zadanou funkci – jejich vnitřní struktura a propojení logických členů byly neměnné. V současné době se převážně používají programovatelné logické obvody. Mají univerzální strukturu a uspořádání logických členů. Jejich konkrétní propojení (a tedy i výsledná logická funkce) je realizováno programováním. Používají se různé druhy programovatelných logických obvodů, např. na principu přepalovaných propojek nebo programovatelné elektrickým nábojem. Někdy je naprogramované propojení trvalé (nevratné), u některých typů lze naprogramované propojení vymazat a obvod znovu naprogramovat.  Logická proměnná, program, software Při řešení programem jsou zpracovávané signály přivedeny na vstupy programovatelného systému (PC, IPC, PLC, mikrořadiče) a jeho výstupy jsou pak připojeny k akčním členům nebo jiným prvkům výstupního charakteru. Program ale pracuje se vstupními a výstupními proměnnými, na které se vnější signály transformují. Zatímco vstupní a výstupní signály systému jsou fyzikální a měřitelné veličiny, jsou proměnné programu datové objekty charakterizované adresou, kde jsou uloženy. Syntaxe programovacího jazyka určuje typy proměnných a zásady pro jejich jména. Analogové vstupní signály jsou v analogově číslicových (A-D) převodnících převedeny do číslicové formy a uloženy v některém z formátů pro zobrazení číselných proměnných. Norma IEC EN 61131-3 definuje formáty celých čísel (integer) v rozsahu 8, 16 a 32 bitů se znaménkem nebo bez něj. Pro složitější výpočty je výhodnější formát s plovoucí řádovou čárkou (real) v rozsahu 32 nebo 64 bitů. Existují i formáty pro časové údaje. Dvouhodnotové vstupní signály jsou převedeny na logické proměnné typu (BOOLE), které mohou být používány samostatně nebo uspořádané do bitových řetězců v délce 8 (BYTE), 16 (WORD), 32 (DWORD) nebo 64 bitů (LWORD). Podobně jako u logických signálů je výhodné proměnné programu pojmenovat krátkými a výstižnými názvy (identifikátory proměnných). Je ale nutné dodržovat pravidla syntaxe pro identifikátory: mohou obsahovat číslice, malá a velká písmena z anglické abecedy (bez háčků a čárek), znak „_“ (podtržítko), nesmí obsahovat mezery, musí začínat písmenem nebo podtržítkem. Proměnné musí být deklarovány dříve, než budou použity (příklad deklarace je na obr. 5 v druhé části prvního dílu seriálu v č. 10 na str. 12). Vstupní logické proměnné jsou obvykle obrazem stavu binárních prvků z okolí řídicího systému (tlačítka, kontakty spínačů nebo stav jiných dvouhodnotových senzorů). Mohou být ale vytvářeny programem, např. jako výsledek vyhodnocení číselných proměnných. O stavu stroje obvykle informují spínače, signalizující dosažení význačné polohy jeho pohyblivých částí, např. koncových poloh, zón redukce rychlosti posuvu nebo referenční polohy. Je-li k dispozici číselný údaj o poloze, lze z něj odvodit další binární proměnné, které charakterizují důležité situace – pouhým porovnáním (operacemi rovností nebo nerovností). Podobně lze binární proměnné odvodit z číselného údaje o rychlosti pohybu, teplotě apod. Doplňkové binární proměnné mohou mít význam: „dosažena poloha výměny nástroje“, „teplota 23 °C je dosažena“, „ještě nebylo 10 h“, „počet výrobků je právě deset“. Program zpracovává jednotlivé logické proměnné a vytváří zadané logické funkce, které mají opět formát logických proměnných. Jsou uloženy jako vnitřní proměnné pro další použití nebo jsou jako výstupní proměnné převedeny na výstupní logické signály systému. Vně systému pak mohou ovládat akční členy dvouhodnotového charakteru, např. ve významu: „sepni spojku pro osu +X“, „zapni topení“, „rozsviť žlutou signálku“. Podobně jako u systémů s pevnou logikou je i zde možné popsat algoritmus logického systému jako „vyprávění příběhu podle zásad výrokové logiky“.  (Dokončení v příštím čísle.)   Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s., a externí redaktor časopisu Automa

Budoucnost patří bezpečné spolupráci člověka s robotem

Budoucí náročné výrobní úkoly v průmyslovém prostředí lze efektivně zvládnout pouze tehdy, podaří-li se dosáhnout skutečně týmové spolupráce člověka s robotem. Odborníci Fraunhoferovy společnosti se této problematice intenzivně věnují již několik let a navrhli několik nástrojů, hardwarových i softwarových, které se v praxi již osvědčily. Poslední pokroky v tomto oboru prezentovaly na Hannover Messe 2019 ústavy Fraunhofer IWU a Fraunhofer IEM.  Spolupracovat přímo, bezpečně a efektivně i s velkými roboty Nová technika z ústavu Fraunhoferovy společnosti pro obráběcí stroje a tvářecí techniku IWU (Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik) nově zvyšuje efektivitu při spolupráci člověka s robotem a tím i celé výroby [1]. „Podařilo se nám již zavedené výrobní zařízení doplnit prostředky pro efektivní, spolehlivou a flexibilní interakci,“ říká Dr. Ing. Mohamad Bdiwi, vedoucí oddělení ve Fraunhoferově ústavu IWU, a dále konstatuje: „Díky tomu člověk může nyní poprvé přímo komunikovat a bezpečně spolupracovat i s rozměrnými a hmotnými průmyslovými roboty.“ Ve výrobním provozu probíhá taková kooperace rámcově tak, že vstoupí-li člověk do pracovního prostoru kolem robotu, rozpozná robot jeho gesta, obličej a držení těla. Získané údaje využije jednak k zabezpečení spolupráce a jednak k řízení. Tak může člověk svému kovovému kolegovi např. zadávat pracovní příkazy gesty rukou nebo paže – robot přitom dokáže analyzovat i velmi složité pohyby. „Naše nová technika přináší ovládání gesty do průmyslového prostředí, přičemž dosud bylo využíváno zejména v herních aplikacích,“ zdůrazňuje Dr. Bdiwi. Vedle rukou pozoruje robot také obličej svého lidského spolupracovníka. Dívá-li se obsluhující do strany nebo dozadu, protože třeba právě hovoří s vedle stojícím kolegou, robot pozná, že pohyby jeho paží neplatí pro něj.Obr. 1. Robot spolehlivě rozpozná montážní díl, který pracovník drží v ruce (foto: Fraunhofer IWU) Člověk a robot mohou spolu přímo pracovat a předávat si mezi sebou také obrobky nebo nástroje (obr. 1). Jestliže je ruka pracovníka příliš blízko u robotu, takže by při předání hrozilo nebezpečí úrazu, robot situaci rozpozná a čeká, až pracovník odsune svou ruku do bezpečné vzdálenosti. Základem realizované metody interakce člověka s robotem jsou inteligentní algoritmy a kamery s prostorovým snímáním (3D), které plní funkci „oči“ robotu. Algoritmy jsou připraveny k okamžitému zavedení a jejich použití v praxi předvedli odborníci Fraunhoferova ústavu IWU poprvé odborné veřejnosti a návštěvníkům na letošním mezinárodním veletrhu v Hannoveru (podrobněji na https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2019/januar/industrie-roboter-interaktiv-steuern.html).  Částečně automatizované svařování v malosériové výrobě Zcela automatizovat robotizovaný proces svařování není vždy nejhospodárnější. Zejména ve strojírenství a při výrobě speciálních strojů jde často o realizaci individuálních přání zákazníků nebo o malé výrobní série, kde zcela automatizovaná robotická výroba nemá šanci uspět pro nepřijatelně velké náklady pro každé jednotlivé přizpůsobení robotu. Odborníci z Fraunhoferova ústavu pro projektování mechatronických systémů IEM (Institut für Entwurfstechnik Mechatronik) ukazují, že doposud manuálně prováděné operace svařování lze částečně automatizovat s použitím kolaborativních robotů vedených snímači [2]. Kovozpracující podniky tak mohou své svařovací procesy cíleně optimalizovat, a to přes malé počty vyráběných kusů. „Částečná automatizace znamená individuální svařování podle požadavků zákazníka, které je pro pracovníky komfortní a pro podnik hospodárné,“ shrnuje přednosti kolaborativního uspořádání Dr. Ing. Christian Henke, vedoucí oddělení vědecké automatizace a automatizační techniky ve Fraunhoferově ústavu IEM.Obr. 2. Člověk a robot v pracovním týmu umožní efektivně provést zákaznicky individuální operace svařování (foto: Fraunhofer IEM) Konkrétní nástroj vyvinutý ve Fraunhoferově ústavu IEM na požadavek firmy MIT Moderne Industrietechnik, GmbH (Viotho–Exter), byl představen na letošním Hannover Messe jako příklad užitečného asistenčního systému k využití ve výrobě. Obsluhující pracovník prostřednictvím ovládacího panelu zvolí na trojrozměrném (3D) modelu obrobku plochy nebo hrany, které se mají opracovat, a zkonfiguruje svařovací proces. Běžné náklady na individuální naprogramování robotu pro každý obrobek, dosud nezbytné, odpadají. Snímače v inteligentní svařovací hlavici stroje snímají obrysy obrobku, přičemž zařízení rozpozná odchylky reálného obrobku od jeho konstrukčního modelu, které během svařování samostatně vyrovná. Dělník flexibilně seřizuje svařovací rameno kolaborativního robotu, bez programátorských znalostí (obr. 2). Robot dělníka zbaví nesnadné a organismus zatěžující tělesné práce, ale přitom mu ponechá trvalou kontrolu nad průběhem svařovacího procesu. „Pro nás je částečně automatizované svařování optimálním uspořádáním, při kterém člověk a robot pracují jako tým. Společně s odborníky z Fraunhoferova ústavu IEM chceme nyní na novou úroveň výkonnosti převést i naše další manuální svařovací procesy,“ uvádí Hans-Dieter Tenhaef, obchodní ředitel firmy MIT Moderne Industrietechnik, která na vývoji nástroje s Fraunhoferovým ústavem IEM aktivně spolupracovala. Prezentace nového nástroje na letošním hannoverském veletrhu vzbudila zájem odborné veřejnosti a potvrdila schopnosti Fraunhoferova ústavu IEM v oboru inteligentních mechatronických systémů.  Literatura: [1] FRAUNHOFER IWU. Industrie-Roboter interaktiv steuern. Pressemitteilung Fraunhofer IWU, 29. 1. 2019. [2] FRAUNHOFER IEM. Kollaborative Robotik ohne Programmieraufwand einsetzen. Pressemitteilung Fraunhofer IEM, 12. 2. 2019.  (Kab.)

IO-Link Safety se standardizovaným rozhraním SMI

Článek vysvětluje princip komunikace IO-Link Safety pro úlohy zajišťující funkční bezpečnost, shrnuje její přednosti, popisuje současný stav standardizace a seznamuje s prioritami dalšího vývoje příslušné pracovní skupiny IO-Link Safety sdružení IO-Link Community. Rychlý růst počtu zařízení využívajících rozhraní IO-Link pokračuje. Ke konci roku 2017 bylo registrováno více než osm milionů zařízení a očekává se, že v příštích letech jejich počet dále poroste. Také proto se sdružení IO-Link Community v posledních několika letech systematicky zabývá funkčně bezpečnou komunikací – od úvodních studií až po hloubkovou analýzu potřeb trhu. Na tvorbě technické specifikace IO-Link Safety – rozšíření systému, která byla zveřejněna v dubnu 2017, se podílelo více než dvacet průmyslových společností etablovaných v oboru funkční bezpečnosti. Koncept funkčně bezpečné komunikace byl předem ověřen německou akreditační společností TÜV Süd. Co se od té doby událo?Agenda pracovní skupiny IO-Link Safety má tři hlavní témata:proveditelnost konceptu v různých architekturách zařízení IO-Link,nové standardizované rozhraní pro řídicí jednotky – Master (SMI – Standardized Master Interface), požadované zákazníky,specifikace testů (včetně testovacích zařízení). Klasická funkčně bezpečná komunikaceV tomto článku bude představen koncept IO-Link Safety a několik jeho významných předností. Výchozím bodem je klasické propojení jednoduchých bezpečnostních zařízení k jednotce vzdálených I/O (RIO – Remote Input/Output) s provozní sběrnicí prostřednictvím komunikačního profilu funkční bezpečnosti FSCP (Functional Safety Communication Profile), jak je ukázáno vlevo na obr. 1.V závislosti na typu snímačů a akčních členů jsou pro implementaci moderních bezpečnostních systémů požadovány funkčně bezpečné analogové vstupy (FS AI), funkčně bezpečné analogové výstupy (FS AO), funkčně bezpečné digitální vstupy (FS DI) a funkčně bezpečné digitální výstupy (FS DO). Stejně jako v případě základního systému IO-Link je však i u verze IO-Link Safety spektrum I/O modulů omezeno na jediný typ (FS Master), jak je vidět na obr. 1.Obr. 1. Funkčně bezpečné moduly vzdálených I/OAž dosud byla funkční bezpečnost v automatizaci charakterizována funkcemi bezpečnostního vypnutí, jako jsou „bezpečné odpojení“, „bezpečné zastavení“ apod. K jejich rea­lizaci byly třeba binární snímače, jako jsou koncové spínače, světelné závory nebo laserové skenery. IO-Link Safety umožňuje bezpečně sbírat data z více analogových snímačů, a bezpečnostní řídicí systém se tak může lépe rozhodnout, zda je skutečně vyžadováno bezpečné odpojení, nebo zastavení. Proč IO-Link Safety?Obecně vzato, tento druh úloh může být také implementován prostřednictvím bezpečnostních provozních zařízení s protokolem FSCP na úrovni provozní sběrnice. Ovšem v současné době je po celém světě již více než deset různých FSCP, často s regionálním významem (viz EN 61784-3 Industrial communication networks – Profiles – Part 3: Functional safety fieldbuses – General rules and profile definitions). Pro výrobce zařízení, jestliže se snaží uplatnit na světovém trhu, to s sebou nese zvýšené náklady na vývoj komunikačních rozhraní.Obr. 2. Univerzální bezpečnostní zařízení FS Device pro všechny komunikační profily FSCPNa obr. 2 je ukázáno řešení prostřednictvím IO-Link Safety. Univerzální bezpečnostní zařízení FS Device jsou tak kompatibilní se všemi profily FSCP – stačí, že existuje jen jediná řídicí jednotka FS Master s daným FSCP. Protože jednotky IO-Link Master pro specifické sběrnice vyvíjejí obvykle specializovaní výrobci, je přirozené, že se tito výrobci starají také o jejich bezpečnostní verze FS Master. Výrobci bezpečnostních zařízení FS Device se tak mohou plně soustředit na bezpečnostní úlohy vykonávané jejich zařízeními.Než se vytvoří trh s těmito zařízeními, bude určitou dobu trvat. V tomto procesu může pomoci strategie migrace k IO-Link Safety. Nedávná historie konceptu IO-Link zahrnuje přechod od tzv. spínacího režimu (SIO – switching I/O) ke komunikačnímu režimu IO-Link. Znamená to, že zařízení mohou být připojena jak ve spínacím režimu ke klasickému modulu digitálních vstupů a výstupů, tak v komunikačním režimu k jednotce IO-Link Master. Bezpečnostní snímače se spínacím výstupem – OSSDBezpečnostní snímače se spínacím výstupem jsou rovněž označovány zkratkou OSSD (Output Switching Sensing Devices). Jejich redundantní signály původně pocházely z reléových výstupů. Relé byla spínána navzájem antivalentně – to umožňovalo detekovat poruchu kabelu. Když však došlo k přechodu k elektronickým zařízením (OSSDe), objevily se také ekvivalentně spínané signály, protože při ztrátě napájení elektronického modulu antivalentní spínání není možné využít. K detekci poruch nyní slouží krátké, rovnoměrně rozložené testovací pulzy, které jsou zařízením zpětně zaznamenávány a vyhodnocovány.U IO-Link Safety bylo rozhodnuto omezit různá dosavadní řešení testovacích pulzů na jednu specifikaci: Type C Class 1, která pokrývá většinu úloh vyskytujících se na trhu a je definována v dokumentu CB24I německého sdružení ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie). Vzhledem k tomu, že maximální dovolená délka kabelů IO-Link je 20 m, je kontrola kabelu těmito testovacími pulzy snadná. Komunikace IO-Link Safety by tak měla mít velmi stabilní provoz a realizace komunikačního systému pro uživatele by se měla zjednodušit, protože nebudou zapotřebí filtry nebo nastavení časové odchylky (rozložení dvou signálů v čase).V IO-Link Safety je pro druhý signál OSSD určen pin 2 konektoru M12. To je ve shodě se specifikací sdružení německého automobilového průmyslu AIDA (Automatisierungsinitiative der deutschen Automobielhersteller). Komunikace IO-Link SafetyV komunikačním režimu se pro IO-Link Safety používá osvědčený princip black channel, jak je uvedeno na obr. 3. Zabezpečená komunikační vrstva je umístěna nad existující komunikační stack IO-Link Master a IO-Link Device. Kromě vlastní bezpečnostní úlohy tato vrstva obsahuje stavový automat pro přijetí a přenos zabezpečených dat (bezpečnostní PDU – Protocol Data Unit) zahrnující zabezpečená provozní data a dodatečný zabezpečovací kód. V protokolu se kontroluje včasné přijetí nových dat a zjišťuje se, zda pocházejí od správného vysílajícího zařízení a zda nebyla po cestě změněna.Obr. 3. Princip „black channel“ IO-Link SafetyIO-Link Safety používá dva formáty protokolu. První formát je vhodný pro malé objemy dat do tří oktetů (osmic bitů), čemuž odpovídá i kratší bezpečnostní kód, zatímco druhý je pro až 25 oktetů s delším bezpečnostním kódem.Na obr. 3 je také znázorněno propojení vrstvy komunikace IO-Link Safety zařízení FS Master s vyšší vrstvou protokolu FSCP provozní sběrnice. Obě vrstvy mohou být implementovány jako software, např. v jedné redundantní jednotce. Standardizované rozhraní řídicí jednotky SMIV uplynulých letech vyžadovali významní zákazníci zlepšení harmonizace chování jednotek IO-Link Master a možnost provozovat jednotky IO-Link Master od různých výrobců prostřednictvím jednotného nástroje IO-Link Master Tool (IO-Link Master Tool je aplikace, která se instaluje do počítače a je určena ke konfiguraci a nastavování parametrů komunikace IO-Link). Protože specifikace IO-Link byla navržena a vydána již před několika lety, specializovala se na provozní sběrnice, z nichž jen málo bylo tehdy založeno na Ethernetu. Dosud nebylo možné najít vhodné řešení, protože k tomu bylo k dispozici málo znalostí a zkušeností. To se nyní mění. Provozní sběrnice založené na Ethernetu se již staly běžnými a byly získány zkušenosti se „zakotvením“ IO-Link do provozních sběrnic.Na obr. 4 jsou znázorněny horní vrstvy jednotky IO-Link Master (v tomto případě je to FS Master), které se skládají z konfiguračního manageru, podpory parametrických dat, acyklické komunikace, diagnostické jednotky a cyklické výměny provozních dat. 4. Standardizované rozhraní řídicí jednotky Master (SMI)Rozhraní SMI specifikuje pro každou z těchto jednotek standardizované služby, které mohou být volány z komunikační brány. Komunikační brána zajišťuje přizpůsobení odpovídajícímu uživatelskému protokolu. Pro bezpečnostní PLC je tímto protokolem FSCP jeho provozní sběrnice. Například pro FS Master Tool je to ethernetový protokol definovaný uživatelem.IO-Link Safety rozšiřuje standardní SMI pro konfigurační manager, např. pro konfiguraci nezbytných bezpečnostních parametrů. Speciální funkcí je splitter/composer pro výměnu cyklických provozních dat. Zde jsou v přijaté zprávě IO-Link oddělena data bezpečnostní jednotky PDU od běžných provozních dat nebo jsou naopak složena před odesláním zkomponované zprávy.Pro IO-Link Safety má SMI zásadní význam. Díky specifikaci SMI pro FS Master, která je nyní velmi detailní, může být vyhodnocení bezpečnosti přesunuto z implementační úrovně na úroveň specifikace, čímž se vlastní implementace výrazně zjednoduší. Vývojová sada, nebo specializovaný dodavatel?Sdružení IO-Link Community je v příznivé pozici k tomu, aby se stalo řídicí silou zaštiťující přípravu vývojové sady pro IO-Link Safety. Mezi členskými firmami jsou specializovaní dodavatelé, kteří jsou ochotni asistovat v počáteční fázi vývoje zařízení a nabídnout potřebné technické komponenty (stacky). Pro více informací lze navštívit www.io-link.com. Specifikace testů a testování protokoluV důsledku těchto inovací bylo třeba doplnit také nové postupy testování. V počáteční fázi vývoje jsou na počítači simulovány oba stavové stroje s cílem generovat testovací vzorky pro automatizované testování protokolu. Testovací vzorky jsou optimalizovány tak, aby doba testování nebyla zbytečně dlouhá. Další práce na verzi 1.1 IO-Link SafetyIntegrace SMI do verze 1.1 specifikace IO-Link Safety byla dokončena. Nyní prochází mezinárodním posouzením, které bude trvat několik měsíců. Posuzovaná specifikace je dostupná na www.io-link.com. V protokolu samotném se nic významného nezměnilo.Současně bylo v testovacích laboratořích provedeno doplňující zhodnocení konceptu. Publikace výsledků se očekává v příštích měsících.  Dr. Wolfgang Stripf, vedoucí projektové skupiny IO-Link Safety IO-Link Community

Elektroprojekční software pro automatizaci

V souvislosti s automatizací vyvstává také potřeba dokumentace, ať už k elektroprojektu pro ovládání výrobních zařízení, nebo výrobě produktů. Zde jsou stručné informace o dvou CAD programech určených pro tento účel. PC|SCHEMATIC Program PC|SCHEMATIC Automation (zkráceně PCSCHEMATIC) není v ČR žádným nováčkem. Přestože je možné ho používat i pro projekty elektroinstalace, zde bude stručně představen jako program vhodný zejména pro elektroprojektování v oblasti automatizace.Obr. 1. Prostředí programu PC|SCHEMATIC Jde o projektově orientovaný databázový program – používá databázi s potřebnými daty konkrétních přístrojů a umožňuje pracovat na projektu s neomezeným počtem stránek, které zahrnují všechny potřebné informace. Vybráním prvku z databáze program automaticky nabídne potřebné schematické symboly, očísluje jejich vývody, pošle odpovídající mechanický symbol do výkresu rozváděče a data přístroje do výpisů materiálu podle nastavení. Projekt zahrnuje všechny výkresy nutné pro daný účel (schémata, rozváděče, ovládacích panely atd.) spolu s automaticky generovanými výpisy (materiálu, PLC, kabelů a svorek, spojů atd.) a pomocnými výkresy (montážní schéma, výkres kabelů a svorek atd.). Změna provedená ve schématu nebo ve výkresu rozváděče se automaticky promítne do všech navazujících stránek projektu. Stránky projektu zahrnují i titulní stránku, technickou zprávu a jakékoliv další informace, ať už v podobě vložených obrázků, textových dokumentů, tabulek v Excelu, či výkresů DWG nebo DXF atd. Program umožňuje export projektu do inteligentního PDF, napsání vlastních aplikací nebo skriptů. Zahrnuje překladač textů cizích jazyků, funkce pro práci s PLC apod. Program PC|SCHEMATIC Service je určen pro montáž a osazení rozváděčů a panelů, stejně jako pro údržbu a opravy elektrických zařízení. Pracuje s projekty vytvořenými v programu PC|SCHEMATIC, ale bez možnosti je modifikovat.  Solid Edge Electrical Tento software od společnosti Siemens je určen pro navrhování kabelových svazků a zkreslení jejich kompletní dokumentace. Nachází využití v automobilním, leteckém a vojenském průmyslu, stejně jako při výrobě domácích elektrospotřebičů (bílé zboží), ovládacích pultů, různých elektrických zařízení atd. Solid Edge sám o sobě je znám především jako 3D systém MCAD. Připojením modulů Solid Edge Wiring, Solid Edge Harness a Solid Edge Routing vzniká Solid Edge Electrical.Obr. 2. Část výkresu svazku vodičů v Solid Edge Electrical Solid Edge Wiring umožňuje nakreslit elektrické zapojení zaměřené na následné vytvoření 2D výkresu svazku vodičů či kabelů v Solid Edge Harness. Solid Edge Routing potom dovolí připojení k 3D Solid Edge, ve kterém je nakreslen prostorový model mechanické části výrobku a kde lze poté vytvořit i 3D model svazku vodičů/kabelů. Jednotlivé části Solid Edge Electrical zahrnují množství nástrojů, díky nimž jsou kreslení schématu i návrh kabelového svazku jednoduché, automatizované a správné. Kreslení elektrického zapojení je rychlé, zatímco kontrola zapojení ujistí projektanta o správném zakreslení daného obvodu. Zabudovaný simulátor kontroluje možnosti zkratu, velikost proudu v jednotlivých vodičích, úbytky napětí na vodičích atd. Knihovna potřebných komponent zahrnuje nejenom elektrické prvky, ale i mechanické části, které se svazkem vodičů či kabelů souvisejí (průchodky, těsnění, upevňovací materiál atd.). Uživatel si může vytvořit knihovní prvky podle své potřeby. Výstupem je výkres schematického zapojení, 2D výkres rozvinutého tvaru svazku vodičů, výpisy materiálu, vodičů, konektorů. Zobrazení svazku ve 3D je výstupem z programu Solid Edge. Změny provedené v návrhu se dynamicky promítají do výstupů, které jsou tak udržovány aktuální. Více informací zájemci naleznou na webových stránkách www.cadware.cz/elektrotechnika/. Ing. Milan Klauz, CADware s. r. o.

MVK Fusion – jeden modul pro maximální rozmanitost

MVK Fusion – jeden modul pro maximální rozmanitost   MVK Fusion je komunikační modul Profinet/PROFIsafe, který umožňuje zapojení těchto přístrojů: •            standardních digitálních senzorů a akčních členů, •            bezpečnostních digitálních senzorů a akčních členů, •            přístrojů s rozhraním IO-Link Tato inovativní kombinace vede k pokročilými koncepcím automatizačních řešení. Užití modulu MVK Fusion se zjednodušuje konfiguraci a instalaci. Celou konfiguraci lze provést v inženýrském nástroji bezpečnostního řízení. Vývojář softwaru a konstruktér elektro se nemusí učit specifické nástroje výrobce a studovat jeho příručky. Při užití modulu MVK Fusion stačí méně sběrnicových modulů na každou modulární jednotku, v nejlepším případě pouze jeden. To přináší zajímavé možnosti zapojení v mnoha automatizačních řešeních.   Jeden modul pro maximální rozmanitost Zvláštností sběrnicového modulu MVK Fusion je jeho rozmanitost. Je určen pro standardní digitální senzory a akční členy, bezpečnostní digitální senzory a akční členy a také zařízení s rozhraním IO-Link. MVK Fusion má tato zásuvná místa: •            dvě standardní digitální zásuvná místa, která je možné nakonfigurovat libovolně jako vstup nebo výstup podle toho, jak to vyžaduje daná aplikace, •            čtyři bezpečnostní zásuvná místa, která zajišťují, aby bylo možné bez zvýšených nákladů do instalační koncepce zahrnuty téměř všechny digitální bezpečnostní požadavky, •            dvě zásuvná místa IO-Link nabízejí velmi širokou škálu funkcí, protože integrují do sběrnicového systému i složité senzory a akční členy; kromě toho jsou také vhodné pro nákladově efektivní rozšíření digitálních standardních signálů prostřednictvím hubů IO-Link. MVK Fusion je navržen tak, aby usnadňoval instalaci, šetřil prostor a snižoval počet potřebných modulů.   Maximální flexibilita pro bezpečnostní aplikace Modul MVK Fusion umožňuje zahrnout do instalace i bezpečnostní úlohy. Pomocí tří bezpečných dvoukanálových vstupních portů lze shromažďovat signály typických bezpečnostních senzorů, jako jsou nouzové vypínače, světelné závory, obouruční ovládání, bezpečnostní dveře atd. Lze dosáhnout funkční bezpečnosti až do úrovně PLe. Bezpečný výstupní port se dvěma bezpečnými výstupy může být konfigurován podle potřeb dané aplikace (spínání PP, PM nebo PPM) a umožňuje proto integraci nejrůznějších typů akčních členů až po dvojité ventily a ventilové ostrovy,i v tomto případě s funkční bezpečností až do úrovně PLe. Speciální port IO-Link třídy B zajišťuje, aby bylo možné zařízení IO-Link, jako jsou ventilové ostrovy nebo huby, jednoduchým způsobem bezpečně vypínat až do úrovně vlastností PLd. S využitím MVK Fusion lze tedy dosáhnut vysokých bezpečnostních úrovní a optimální ochrany lidí i strojů.   Nastavení bezpečnostních parametrů pomocí několika kliknutí myší S modulem MVK Fusion je konfigurace bezpečnostních senzorů a akčních členů velmi snadná. V inženýrském nástroji bezpečnostního řízení stačí pomocí několika kliknutí myší vybrat bezpečnostní funkce (např. světelné záclony nebo nouzové vypínače) a konfigurace je hotova. Uživatel (většinou vývojář softwaru ne konstruktér elektro) nepotřebuje žádné specifické znalosti o parametrech modulu. Odpadá dodatečné ověřování (výpočet CRC) prostřednictvím dalšího speciálního softwaru výrobce. Práce tak jde rychleji a šetří nervy, protože chybná zadání jsou vyloučena.   Vysoký výkon Modul MVK Fusion vyhovuje požadavkům  Profinet Conformance Class C (IRT), má funkce Shared Device a odolává síťové zátěži podle Netload Class III. Díky tomu nestojí nic v cestě, aby byl modul MVK Fusion použit tam, kde je požadován maximální výkon a absolutní spolehlivost. Jsou stavebním kamenem pro řešení Profinet par excellence.   Široké spektrum využití Plně zalisované robustní kovové pouzdro otevírá široké spektrum využití sahající až po náročné svářecí úlohy. Modul ukládá chyby s časovým razítkem na integrovaném webovém serveru, i v případě výpadku napětí. Chyby lze snadno nalézt, a tím jsou redukovány prostoje. Pomocí otočného přepínače se nastavuje bezpečnostní adresa přímo na modulu a prostřednictvím adresy „000“ je také možné obnovit do továrního nastavení modulu MVK Fusion. Modul je možné používat i při vysokých okolních teplotách (až do 60 °C) v kombinaci s vysokými proudy (až do 16 A). Volitelný chladič pro tyto extrémní podmínky rozšiřuje možnosti využití. Modul lze instalovat – což je neobvyklé – i v ve výrobních závodech umístěných v velké nadmořské výšce (až do 3 000 m.n.m).   Rozsáhlé diagnostické možnosti U každého jednotlivého kanálu jsou monitorovány chyby, jako jsou přetížení, zkrat senzoru nebo přerušení kabelu. Rozsáhlé diagnostické možnosti zajišťují, že chyby je možné rychle identifikovat, analyzovat a odstranit. Další informace jsou uvedeny na  www.murrelektronik.cz.                                                                                                           (Murrelektronik)

Vertikální modul pro manipulátory a zakladače

Brněnská společnost HIWIN s. r. o. představila vertikální modul pro lineární systém HD4 navržený pro stavbu dvou a tříosých modulárních manipulátorů s možností polohování ve svislém směru. Modul zvládá zátěž do 50 kg se zdvihem od 200 do 1 500 mm při zrychlení 5 m/s2 a maximální rychlosti 2 m/s. „Konstrukci modulu, tedy osy Z, tvoří Al profil, který je osazen lineárním vedením HIWIN, a jeho polohování je realizováno pomocí ozubeného řemene vedeného soustavou řemenic. Volitelně lze modul vybavit energo řetězem, koncovými spínači polohy a také přídavnou fixací klidové polohy – pneumatickou brzdou,“ popisuje nové řešení Jan Chrást, hlavní konstruktér oddělení polohovacích systémů Hiwin. Tento modul doplňuje lineární systém HD4 o osu Z a uplatní se v tříosých kompaktních manipulátorech, zakladačích a v zařízeních pro manipulační úlohy typu pick-and-place. Modul byl navržen s ohledem na zachování modularity a kompaktnosti, kterou se vyznačují systémy HD4 i všechny moduly řady Hx. Zákazník si může zvolit některou ze základních variant a vedle toho si mohou zvolit jinou převodovku i motor. „Ve spolupráci se zákazníky jsme schopni navrhnout pro danou aplikaci optimální parametry pohonu a doporučit vhodné komponenty řízení, jak od značky HIWIN, tak od ostatních dodavatelů. Samozřejmostí je kompletní dodávka na míru,“ Tomáš Sojka, obchodní manažer oddělení polohovacích systémů HIWIN s. r. o.

Decentrální systém Cube67 firmy Murrelektronik ve zkušebních zařízení Hager

Kdo si nechává provádět nebo rekonstruovat elektroinstalaci v domě, v bytě nebo třeba ve výrobní hale, setká se téměř s jistotou s produkty a řešeními značky Hager. Tato společnost je předním specialistou na automatizaci budov a na elektroinstalace. Prodejní síť stejně jako výrobní závody firmy Hager jsou rozmístěny na všech kontinentech. ýroba vyhovuje nejvyšším standardům kvality. Žádná komponenta se nedostane do obchodu, dokud není do detailu prověřena její funkčnost. Pro tyto testy jsou zapotřebí prvotřídní zkušební zařízení. V tomto případě platí: pokud jsou nároky vysoké, je nejlepším řešením vzít věci do vlastních rukou. Proto si společnost Hager sama vyrábí stroje a zařízení pro testování svých produktů. Tým technicky zdatných a zkušených techniků, sídlí ve městě Obernai ve východní Francii. Obr. 1. Konstruktéři mohou jednotlivá zásuvná místa používat jako vstupy nebo výstupy, a mohou tedy ze standardních modulů vytvořit „na míru šité“ kombinované moduly Společnost Hager hledala optimální koncepci instalace pro automatizaci testovacích zařízení. Hlavní výzvou je, že žádný stroj není jako druhý. Neustále je třeba brát v úvahu nové aspekty. U různých produktů musí být kontrolovány velmi odlišné kvalitativní vlastnosti a funkce.Testovací zařízení jsou používána ve výrobních závodech po celém světě, proto jsou na ně kladeny rozmanité požadavky. Jen několik málo instalačních oblastí může být konstruováno podle opakujících se vzorů. Úkol je komplikován vysokou hustotou vstupů a výstupů, které je potřeba umístit na velmi malý prostor. Důležité je také, že stroje musí být dokončeny v krátkém čase, protože poptávka po výkonných a spolehlivých testovacích zařízeních v rámci skupiny Hager je vysoká a cykly pro zavádění nových výrobků jsou velmi úzce koordinované a závazné. Pro instalační koncepci to znamená, že musí být velmi flexibilní, a proto rozhodli odpovědní pracovníci firmy Hager, že bude použit modulární decentrální kompaktní systém Cube67 společnosti Murrelektronik. Rozhodující přednost: flexibilita Díky flexibilitě systému Cube67 jej může Hager využít nejrůznější I/O moduly. Podle potřeby se do instalace začlení komponenta se čtyřmi nebo osmi zásuvnými místy. V některých strojích se používají moduly se zásuvnými místy M12, často však Hager využívá také obzvláště kompaktní moduly se zásuvnými místy M8. Tím se šetří místo a umožňuje shromáždit mnoho vstupů a výstupů na malém prostoru. Moduly se umísťují přímo vedle senzorů a akčních členů, tedy přímo v procesu, např. na pneumaticky poháněných jednotkách nebo na podavačích. Obr. 2. Systémové vedení, které přenáší data i energii, představuje velkou výhodu ve vlečných řetězech, kde je často velmi málo místa  Odtud mohou elektrokonstruktéři propojit senzory a akční členy pomocí velmi krátkých kabelů. Díky tomu je instalace nenáročná a úsporná. Druhou výhodou flexibility je pro firmu Hager multifunkčnost portů. U jednotlivých zásuvných míst se mohou konstruktéři rozhodnout, zda jej chtějí využívat jako vstup nebo výstup, takže mohou ze standardních modulů vytvořit „na míru šité“ kombinované moduly, se kterými mohou propojit jak senzory, tak i akční členy v blízkosti modulu. Díky multifunkčnosti je možné snížit počet variant modulů a také celkový počet potřebných modulů, což přináší výhody co do nákladů, prostoru i instalace. Kromě toho mohou konstruktéři firmy Hager také jednoduchým způsobem přímo na místě ovládat ventily pomocí přípojek ventilových ostrovů Cube67 (vícepólové konektory). Jeden kabel pro data a napájení Pro firmu Hager je výhodné, že moduly systému Cube67 společnosti Murrelektronik je možné se sběrnicovým uzlem propojit pouze jediným systémovým kabelem. Kromě toho se vedení propojuje sériově od jednoho modulu k dalšímu. Vytváří se hvězdicová topologie vedení, která poskytuje maximální flexibilitu. Obr. 3. Moduly se umísťují přímo vedle senzorů a akčních členů, tedy přímo do procesu, např. na pneumaticky poháněných jednotkách nebo na podavačíchSystémový kabel přenáší jak data, tak i energii pro napájení senzorů a akčních členů, není tedy nutné instalovat k modulům dva samostatné kabely. Tímto způsobem mohou konstruktéři dosáhnout výrazného zjednodušení instalace. Potřebují jen poloviční počet kabelů, rychlost instalace je dvojnásobná a navíc je možné pro elektroinstalaci plánovat celkově méně prostoru. To je zvláště výhodné ve stísněných prostorech vlečných řetězů. Systémové vedení Cube67 společnosti Murrelektronik bude firmě Hager dodáno předmontované, přesně v požadovaných délkách. Nebude proto nutné montovat na kabely konektory, což má dvě výhody: firma Hager ušetří čas a dále se tím vyloučí mnoho zdrojů možných chyb, protože funkčnost prefabrikovaných kabelů od společnosti Murrelektronik se stoprocentně kontroluje ještě ve výrobním procesu.   Vysoká disponibilita díky diagnostice pomocí Cube67 Pro ekonomický provoz strojů firmy Hager je velmi důležitá vysoká disponibilita. Z tohoto důvodu je nezbytné rychle odhalovat a odstraňovat chyby. K tomu využili konstruktéři rozsáhlé diagnostické možnosti systému Cube67, které personálu údržby na místě usnadní hledání příčiny problému, její analýzu a odstranění pomocí vhodných opatření. Technici z výrobních závodů firmy Hager jsou k tomu školeni svými kolegy v Obernai. A pokud by přece jen došlo k problému, který nelze snadno vyřešit, může se vzdáleným přístupem přes Internet „zapojit“ tým z Obernai. Přechod „od Profibus k Profinet“ zvládli odpovědní pracovníci firmy Hager úspěšně již před několika lety. Ohledně instalační koncepce mohou hovořit o dobrých zkušenostech. Koncepce Cube dovoluje změnu protokolu beze změny systému, proto je možné jednoduše vyměnit sběrnicový uzel a připravit tím zařízení pro použití v nadřazeném systému Profinet. V rovině pod sběrnicovým uzlem mohla zůstat struktura nezměněná. Obr. 4. Pomocí přípojek ventilových ostrůvků Cube67 (vícepólové konektory) je možné ovládat ventily jednoduchým způsobem přímo na místěTím se velmi snižují nároky na dokumentaci a programování, ale také náklady na vnitřní procesy nebo udržování zásob. Také v současné době těží firma Hager z koncepce společnosti Murrelektronik. Zatímco asi 80 % strojů a zařízení je pro integraci do systémů Profinet připraveno, je zde naopak 20 % v prostředí sítě Ethernet/IP. Zde platí, co se již podařilo při přechodu ze sběrnice na Ethernet: stačí jednoduše vyměnit sběrnicový uzel a pak pokračovat podle již známých principů.   (Murrelektronik)

Nová cloudová strategie EPLAN ePulse: zvyšování kvality na úrovni produktů a procesů

Od začátku roku 2019 firma EPLAN rozšířila nabídku cloudových řešení o další systém EPLAN eView, v němž mohou být zobrazovány, ověřovány a v režimu sledování změn opatřovány komentáři projekty platformy EPLAN. Prostřednictvím uceleného cloudového řešení pod názvem EPLAN ePulse firma systematicky pokračuje v dialogu se svými zákazníky a partnery směrem k aktivnímu využívání cloudu pro správu a sdílení dokumentace ve virtuálním prostředí. EPLAN ePulse, nejnovější řešení, jež firma nabízí, je základem pro integrovanou virtuální platformu, která spojuje a sdílí data mezi projektanty a zákazníky napříč celým spektrem inženýrských disciplín. Prostřednictvím internetového prohlížeče mají uživatelé přístup k aplikacím, které doplňují stávající svět systémů platformy EPLAN dalšími novými funkcemi. Otevřený design EPLAN ePulse zahrnuje také možnost v budoucnu zajistit dostupnost pro širokou škálu datových formátů a rozhraní systémů od jiných dodavatelů.  Propojení v dodavatelském řetězci „Pro naši nabídku cloudových řešení používáme aktivní metody vývoje a bedlivě přitom sledujeme potřeby našich zákazníků,“ říká Sebastian Seitz, výkonný ředitel EPLAN a Cideon (obr. 1). „EPLAN ePulse slouží jako propojení v dodavatelském řetězci mezi koncovými zákazníky, dodavateli strojů a zařízení a výrobci komponent v průmyslové výrobě.“ Data projektu uložená v tomto prostředí jsou současně zdrojem popisu systému pro výrobu i základem pro dokumentaci určenou pro zákazníky, ve všech ohledech tvorby digitálních dvojčat se vztahem k automatizaci. „V éře digitalizace to pomáhá našim zákazníkům, aby se mohli stoprocentně spoléhat na digitální data,“ vysvětluje Seitz. K tomu firma EPLAN vytvořila nové oddělení, které spoluvytváří nové trendy v rámci digitalizace. Toto oddělení dynamicky konzultuje návrhy, postoje a pohledy zákazníků z praxe, přičemž při vývoji klade velký důraz na flexibilní a tvůrčí myšlení. Obr. 1. „EPLAN ePulse slouží v dodavatelských řetězcích k propojení mezi koncovými zákazníky, dodavateli strojů a zařízení a výrobci komponent v průmyslové výrobě,“ říká Sebastian Seitz, předseda představenstva firem EPLAN a Cideon Přehled cloudových systémů EPLAN EPLAN eView Umožňuje, aby technické projekty vytvořené v systémech platformy EPLAN byly přímo dostupné v cloudu. To znamená, že data projektu je možné zobrazit kdykoliv a odkudkoliv. Funkce opatřování dokumentace komentáři umožňuje zaměstnancům v provozu nebo pracovníkům údržby přidávat do schémat své návrhy na změny a vylepšení.  EPLAN Data Portal Slouží pro webový přístup k vysoce kvalitním datům produktů mnoha výrobců komponent. K této webové službě mají stejný přístup všechny aplikace zakotvené v platformě EPLAN. Jednoduchý přesun komponent pomocí myši do dokumentace EPLAN zkracuje dobu projektování, snižuje úsilí potřebné na inženýrské práce a zlepšuje kvalitu dokumentace strojů a zařízení. Obr. 2. EPLAN eView umožňuje nepřetržitou výměnu komentářů mezi vývojovými pracovníky a pracovníky provozu a údržby, přičemž data projektu jsou vždy dostupná v cloudu Cloudová verze EPLAN Cogineer Již brzy dovolí vytvářet přímo v prohlížeči schémata na základě knihovny maker. Nová, rozšířená verze EPLAN Cogineer Advanced nabízí dodatečné funkce: import konfiguračních proměnných a sad hodnot pro snadné opakované použití podprogramů ještě více usnadňuje tvorbu dokumentace.  Pozadí Cloudová řešení jsou účinným nástrojem pro pokročilou standardizaci dat a procesů. V inženýrské práci jdou ruku v ruce s novými možnostmi, jak optimalizovat procesy a zvyšovat kvalitu na úrovni produktů a procesů. V zásadě všichni zúčastnění budou čerpat z jedné unifikované databáze – s možností rozšířit přístup do celého dodavatelského řetězce. Cloud jako centrální bod pro výměnu odpovídajících technických dat umožňuje rychlý přístup a vytváří výjimečně snadný přístup k vysoce kvalitním digitálním datům. EPLAN ePulse tak v současné době nabízí podnikům možnost udržet si dlouhodobě a úspěšně svoji konkurenceschopnost. (EPLAN ENGINEERING CZ, s. r. o.)