Aktuální vydání

celé číslo

06

2018

Systémy strojového vidění

Výrobní a montážní linky

celé číslo
Bezpečnostní asistenční systém varuje před špinavými bombami

Nebezpečí teroristických útoků v Evropě v uplynulých letech výrazně vzrostlo. Velký strach mají odborníci i politici z možného použití tzv. špinavých bomb. Nový asistenční systém vyvinutý ve Fraunhoferově společnosti by měl v budoucnu identifikovat potenciální nositele radioaktivních látek i v prostředí, kde se současně pohybuje velké množství lidí. Nový systém je jako jedno z mnoha ochranných opatření použit v německo-francouzském projektu Rehstrain (REsilience of the Franco-German High Speed TRAIn Network). V popředí projektu je potřeba zajistit bezpečnost německo-francouzských rychlovlaků ICE a TGV.  Technika proti radiologickým zbraním Experti již dlouho varují před teroristickými útoky použitím tzv. špinavých bomb, způsobujících radioaktivní zamoření rozmetáním radioaktivních látek klasickou výbušninou. Obávají se, že teroristé by mohli snadno k běžné trhavině přimíchat radioaktivní materiál, který se účinkem exploze rozptýlí do širokého okolí. Nebezpečí je reálné, protože např. představitelé tzv. Islámského státu oznámili, že radioaktivní látky mají k dispozici. Bezpečnostní úřady jsou tudíž na pozoru: letos v červnu byl americký logistický terminál v Charlestonu po varování před špinavou bombou na palubě jedné z lodí evakuován a několik hodin uzavřen. Po odvolání poplachu bezpečnostní orgány oznámily, že je nezbytné být přehnaně opatrný a odpovídajícím způsobem také jednat. Radioizotopy potřebné na stavbu špinavých bomb, jako např. cesium 137, kobalt 60, americium 241 nebo iridium 192, lze opatřit snáze než štěpný materiál pro jaderné zbraně – špinavé bomby nejsou jaderné bomby, při jejich odpálení neprobíhá žádná jaderná řetězová reakce. Radioizotopy se běžně používají na mnoha nukleárních lékařských pracovištích ve větších nemocnicích nebo výzkumných centrech, uplatňují se však také při kontrole konstrukčních materiálů v průmyslu. „Pět gramů izotopu cesia – rozmísených v několika kilogramech trhaviny – stačí k tomu, aby vznikly materiálové škody v miliardové výši, nehledě na obrovské psychosociální a zdravotní důsledky. Potenciální zhotovitelé špinavých bomb sice riskují smrt vlivem ozáření, to však teroristy neodstraší,“ říká prof. Dr. Wolfgang Koch, vedoucí oddělení Senzorové údaje a slučování informací (Sensordaten- und Informationsfusion) ve Fraunhoferově ústavu pro komunikaci, zpracování informací a ergonomii FKIE (Fraunhofer Institut für Kommunikation, Informations­verarbeitung und Ergonomie) ve Wachtbergu. Asistenční systém, který identifikuje osobu nesoucí u sebe radiologickou zbraň i v davu lidí a upozorní bezpečnostní personál, je příspěvkem pracovníků ústavu FKIE k německo-francouzskému projektu Rehstrain, jenž se zabývá zranitelností vysokorychlostních vlaků ICE a TGV. Ústav FKIE vyvíjí systém ve spolupráci s vysokou školou BonnRhein-Sieg.  Prioritou je ochrana osobních údajů Daný asistenční systém se skládá z většího počtu komponent: ze sítě snímačů, v obchodě běžných kamer Kinect a softwaru pro sloučení údajů. Síť snímačů sestává z gamaspektrometrů, které zjišťují a klasifikují záření gama. „Většina látek přicházejících v úvahu k výrobě špinavých bomb vysílá gama záření, které nelze odstínit. Proto používáme tento typ snímačů,“ vysvětluje dr. Koch. V dalším vývojovém stupni systém rozpozná, o jakou substanci jde, a navíc rozliší, zda je substance nesena na těle, nebo zda se v těle nachází – třeba když určitá osoba musí ze zdravotních důvodů používat speciální medikamenty, jako např. radioaktivní jód. Ačkoliv jednotlivé snímače poskytují údaje o druhu a intenzitě záření radioaktivní látky, nejsou samy schopny zdroj záření lokalizovat. K tomu je nutná rozprostřená síť gamaspektrometrů, které jsou propojeny s běžnými kamerami Kinect, používanými v herním průmyslu. Velkou předností je, že kamery dodávají vedle obrazů také informace o vzdálenosti. Při upevnění na stropě vnímají množství lidí jako pahorkové pohoří, a proto lze podezřelou osobu přesně sledovat i v hustém davu osob. „V každém okamžiku víme, kde se osoba XYZ nachází. Její identitu neznáme – to je důležité z hlediska ochrany osobních údajů,“ zdůrazňuje matematik a fyzik dr. Koch. Ke snímání biometrických údajů potenciálně nebezpečných osob by se mělo přistoupit jen při dostatečně silném podezření.  Systém jednoznačně identifikuje nositele nebezpečné látky Uvedeným způsobem propojené přístroje snímají v čase a prostoru skupinu (dav) lidí a získané údaje patřičně slučují. Z obrovských souborů údajů jsou pomocí důmyslného vyhodnocovacího algoritmu vyfiltrovány požadované informace. „Používáme s výhodou umělou inteligenci, s jejímiž algoritmy vypočítáme (trasu) pohyb osoby, která se sama přiřazuje údajům gamaspektrometrů. Tím je potenciální atentátník identifikován,“ vysvětluje dr. Koch. Jsou-li umístěny na neuralgických bodech, tedy v nádražních halách a na nástupištích při příjezdu a odjezdu vlaků, v metru, v letištních terminálech, na sportovních stadionech nebo v jiných veřejných budovách, mohly by takové asistenční systémy v budoucnu předávat informace o nositelích radiologického nebezpečí monitorovacímu systému např. dopravního podniku. Otázka zásahu pak podléhá rozhodnutí bezpečnostního personálu a policie. V laboratoři byl systém navržený výzkumnými pracovníky z Wachtbergu (obr. 1) již úspěšně ověřen pod dohledem komisaře z instituce zabývající se ochranou před radioaktivním zářením. Ústav FKIE má povolení experimentovat se slabě radioaktivními substancemi. Oficiálně byl projekt Rehstrain představen již během pracovní konference v ústavu FKIE, které se vedle partnerů spolupracujících na vývoji systému z Německa a Francie zúčastnili také potenciální koncoví uživatelé.  Stručně o projektu Rehstrain Teroristické útoky na metro v Bruselu v březnu 2016 ukázaly, jak napadnutelná teroristickými hrozbami může být kolejová doprava a že je nezbytné rozpracovávat bezpečnostní koncepce a strategické bezpečnostní analýzy, které před možnými útoky chrání. Vysokorychlostní vlaky ICE a TGV při své otevřené a velkoplošně rozprostřené síti kladou na správu bezpečnostních hledisek mimořádné požadavky. Aby zaručili bezpečnost cestujících i v přeshraničním železničním provozu, vyšetřují partneři v projektu Rehstrain míru zranitelnosti německo-francouzského systému rychlovlaků s ohledem na možnou teroristickou hrozbu. Četná opatření k odvrácení nebezpečí mají lépe chránit kritickou infrastrukturu železnice a požadavky v oboru bezpečnosti přizpůsobovat měnícím se hrozbám teroristů. Získané poznatky se předávají do tzv. manažerského kokpitu, který mimo jiné zobrazuje kompletní síť tratí. Software pro komplexní soubor snímačů využívající metody umělé inteligence má předcházet teroristickým útokům, popř. následky teroristického útoku rychle a s minimálními dalšími ztrátami bezpečně zvládnout – třeba určením alternativní jízdní trasy. Další podrobnosti lze nalézt na webové stránce http://www.sifo.de/files/Projektumriss_REHSTRAIN.PDF. Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum BMBF podporuje projekt Rehstrain, řešený od října 2015 do ledna 2018, celkovou částkou 1,5 milionu eur. Řízením projektu je pověřen prof. Dr. Stefan Pickl z univerzity německých ozbrojených sil (Universität der Bundeswehr) v Mnichově. [Sicherheitsassistenzsystem warnt vor schmutzi­gen Bomben. Fraunhofer Forschung Kompakt, září 2017.] Ing. Karel Kabeš Obr. 1. Bezpečnostní asistenční systém musí nositele špinavé bomby jednoznačně identifikovat a nesmí vyvolat falešné poplachy (zdroj: FKIE)  

Univerzální simulační model obecného výrobního úseku

Jednou z časově i odborně náročných fází realizace simulační studie je tvorba simulačního modelu. Přes snahu tento proces automatizovat [1] a tím i urychlit byla doposud vyvinuta řešení, která většinou nelze využít obecně bez ohledu na předmět simulace (typ výrobního systému nahrazovaného modelem). Tyto automatizační mechanismy se spíše zaměřují na samotnou práci v simulačním prostředí (software), kde je snahou nahradit opakované rutinní činnosti algoritmem, který vykoná (část) sestavení simulačního modelu automaticky. Alternativní přístup prezentuje tento příspěvek, který pojednává o simulačním modelu umožňujícím na základě vhodné parametrizace rekonstruovat v simulačním prostředí materiálový tok, jehož charakteristiky mohou mít libovolný tvar a hodnoty. Universal simulation model of a general production section: One of the phases within realization of a simulation project is the creation of simulation model itself. Despite the effort to automate [1] and thus accelerate this process, so far, solutions have been developed, which usually cannot be generally applied regardless of the subject of simulation (type of the production system which is to be imitated by the model). These automation mechanisms are more focused on the use of the particular simulation software while trying to replace routine repetitive activities by an algorithm which accomplishes (part of) the creation of the simulation model automatically. An alternative approach is presented in this article, which deals with a simulation model that allows to reconstruct material flow (simulated by the use of a suitable software) of arbitrary form and readings of its characteristics based on appropriate parameterization.1. ÚvodČasto řešená úloha, a to nejen v automobilovém průmyslu, který patří mezi průkopníky ve využití simulace materiálového toku a v inovacích přístupů k němu (za účelem optimalizace testovaných výrobních a logistických procesů), je posouzení nutné kapacity pro mezioperační zásoby oddělující technologické úseky (typicky svařovnu, lakovnu a montáž) a také ověření náběhových a výběhových scénářů, kdy je v průběhu času plynule měněn výrobní program (vzájemný podíl typů výrobků, které vyžadují odlišné technologické postupy, řídí se jinou logikou materiálového toku, směnovým režimem výroby atd.) [2]. Obvykle je nutné posoudit desítky až stovky scénářů, které se liší v zásadních parametrech – vyjádřitelných numericky, jako jsou plán výroby, směnový režim v jednotlivých výrobních úsecích či technologické časy (coby funkce typu výrobku pro každou operaci), nebo v parametrech logických, jako jsou pravidla řízení materiálového toku a další.Vytvářet detailní simulační model, který zohlední veškeré tyto parametry, je možné, avšak často nevyhovující vzhledem k časovému rámci vyhrazenému pro provedení simulačních experimentů a zpracování jejich výsledků [3]. Navíc takový model často není univerzální, a tudíž ani opakovatelně využitelný v příštích projektech.Řešením tohoto problému je vytvoření simulačního modelu, jehož pouhou parametrizací (nikoliv úpravou struktury) lze dosáhnout ve značném rozsahu změn chování, které ve smyslu validace odpovídají požadovaným parametrům materiálového toku, resp. impulzů (např. odvolávek materiálu). Stejně jako první otázka při realizaci simulační studie zjišťuje, zda je vůbec metoda simulace vhodným přístupem k řešení problému, i v případě návrhu popisovaného modelu byl nejprve proveden kritický rozbor dostupných funkcí základních prvků použitého simulačního softwaru (Plant Simulation) s ohledem na dosažitelnost variability jejich chování. 2. Požadavky na univerzální simulační modelStandardní prvek source pro generování entit, jež reprezentují jednotky (diskrétního) materiálového toku v prostředí Plant Simulation, umožňuje variabilní parametrizaci, díky které jsou typy entit materiálu generovány podle pevného výrobního programu, náhodně nebo cyklicky, a to v konstantních či (pseudo)náhodných časových intervalech, popř. podle přesně stanoveného harmonogramu. Nevýhodou je relativně nesnadná parametrizace v případě komplexních scénářů, které navíc mají zahrnovat např. dodržení směnových režimů, korekci podle dosažené produkce v definovaných časových intervalech vzhledem k zohlednění náhodných prostojů atd. Na obr. 1 jsou zachyceny jednotlivé požadavky na takovou funkci (vpravo) v porovnání se standardním řešením (vlevo).Obr. 1. Přehled rozsahu parametrizace standardního prvku a požadovaných funkcíDosažení těchto požadavků bylo řešeno ve dvou krocích. Prvním byl vývoj v prostředí Microsoft Excel, jehož výsledkem je šablona, podle níž je možné nejen přehledně nastavovat všechny parametry týkající se požadovaného způsobu generování materiálového toku, ale také validovat správnost a konzistenci zadaných parametrů. Uživatel tak ještě před převodem parametrů do prostředí Plant Simulation (mezi softwarem Plant Simulation a editorem Microsoft Excel je standardní komunikační rozhraní) získá grafický náhled, díky kterému lze snadněji validovat správnost následných výstupů simulačního modelu (obr. 2).Obr. 2. Prostředí pro parametrizaci generovaného materiálového toku vyvinuté v MS Excel Druhým krokem byl návrh a implementace konceptu v prostředí Plant Simulation. Hlavním požadavkem byla modularita univerzálního modelu. Vytvořený model tedy obsahuje šest modulů (viz číselné označení na obr. 3), z nichž pouze první dva jsou nezbytnou komponentou modelu, neboť zajišťují veškeré funkce spojené s parametrizací a statistickým sledováním dosahované produkce v průběhu simulace. Obr. 3. Modulární struktura univerzálního simulačního modelu Při aktivaci modulu 3 jsou za běhu k dispozici grafické charakteristiky materiálového toku, které usnadňují validaci modelu, resp. jeho požadovaného nastavení. Příklad těchto grafických analýz včetně vysvětlení informační hodnoty grafů je na obr. 4 až obr. 6. Rovněž moduly 4 a 5 jsou využitelné zejména ve fázi verifikace modelu s danými parametry. Zaznamenávají generované impulzy, které je následně možné vhodným nástrojem analyzovat a výsledné hodnoty porovnávat s požadovaným nastavením [4], [5]. Modul 6 je určen k průběžnému záznamu veškerých událostí v simulačním modelu. Při validaci modelu byl využit ve fázi ladění. Ponechán byl pro případné budoucí rozšíření modelu o další funkce, kdy bude opět nutné model odladit. Funkce modulů 3 až 6 je založena na tzv. instrumentaci modelu, tedy na rozšíření programu logického řízení o možnost záznamu provedení příslušných příkazů. Obr. 4. Počty typů na výstupu v jednotlivých dnechObr. 5. Přehled manka oproti plánované produkci v jednotlivých obdobíchObr. 6. Přehled časového profilu instancí na výstupu3. Další usnadňující funkceVýrazným usnadněním práce se simulačním modelem je využití již zmíněného parametrizačního prostředí v MS Excel. Pokud jde o parametrizaci, umožňuje navíc model ukládat neomezený počet alternativních scénářů, z nichž každý je reprezentován nejen parametry vztahujícími se k požadované produkci entit materiálového toku (či generování impulzů), ale také dalšími parametry nastavení modelu, jako jsou zejména:využitelnost (v procentech) a střední doba trvání prostojů;způsob zohlednění deficitu nebo přebytku, jichž bylo dosaženo náhodnými prostoji vykazujícími odchylku od stanovených parametrů využitelnosti a střední doby trvání, kdy:deficity (přebytky) nejsou korigovány,deficit je kompenzován v následujícím období navýšením původního plánu produkce – se zohledněním deficitního typu a jeho zařazení do výrobního plánu nadcházejícího období či bez ohledu na ně;tvorba sekvence při stanovení několika typů ve výrobním programu;způsob navazování produkce v následujícím období s ohledem na poslední typ předchozího období.Nastavitelné je rovněž využití či deaktivace jednotlivých modulů (viz předchozí kapitola), stejně jako možnost deaktivace celého modelu jako instance vložené coby dílčí model do celkového simulačního modelu určitého výrobního systému. I to jsou parametry, jejichž hodnoty lze zvolit v alternativních scénářích.Mezi jednotlivými scénáři je možné volit s využitím volně programovatelného uživatelského rozhraní (v prostředí Plant Simulation) – viz obr. 7. Parametry lze rovněž kopírovat z jednoho simulačního modelu do jeho dalších instancí v prostředí Plant Simulation pouhým přetažením (drag and drop). Odpadá tak relativně zdlouhavý proces nastavení hodnot veškerých parametrů. Obr. 7. Centrální parametrizace instancí simulačního modelu, varianty nastavení4. Využití v simulačních projektechVytvořený simulační model lze univerzálně využít jako dostatečnou náhradu, která zastupuje detailní model materiálového toku v určitém výrobním úseku. Již bylo naznačeno, že v automobilovém průmyslu jsou těmito úseky typicky oblast svařoven, lakoven a montážních hal. Schéma na obr. 8 ukazuje, že z pohledu materiálového toku, resp. jeho řízení podle určité logiky, je přípustná náhrada celého systému v místech tzv. evidenčních bodů, ve kterých je materiál při průchodu zaznamenán (přičemž záznamy mohou být následně analyzovány). Více o evidenčních bodech pojednává [4]. Vyvinutý model rovněž může namísto elementů materiálu v prostředí simulačního softwaru generovat signály, které lze využít pro spuštění příkazů řídících materiálový tok (prostřední část schématu).Obr. 8. Princip náhrady detailního modelu výrobního úseku univerzálním modelemVe smyslu tohoto principu byly v reálném projektu (simulační studie) nahrazeny detailní simulační modely úseků svařoven a montáží instancemi vyvinutého univerzálního simulačního modelu (obr. 9). Tyto instance generují elementy materiálového toku na straně svařoven a naopak vydávají signály pro vstup příslušných elementů (představujících karoserie) do oblasti montáže. Instance popisovaného modelu, řešené jako detailní simulační model na úrovni dopravníkové techniky, jsou rovněž použity v oblasti lakovny. V tomto případě je jejich úkolem změna logiky řízení simulovaného materiálového toku lakovnou v určitých časových okamžicích. Obr. 9. Náhrada detailních simulačních modelů úseků svařoven a montáží 5. ZávěrČlánek pojednává o univerzálním simulačním modelu, který dovoluje pomocí vhodné parametrizace rekonstruovat v simulačním prostředí materiálový tok, jehož charakteristiky mohou mít libovolný tvar a hodnoty. Detailní simulační model je tak možné nahradit jednodušší formou, která poskytuje dostatečnou přesnost charakteristik materiálového toku, resp. signálů pro řídicí logiku. Vyvinutý simulační model navíc obsahuje mnoho užitečných funkcí usnadňujících jeho nastavení, jako je rozhraní pro parametrizační tabulku v MS Excel nebo možnost zadat neomezený počet alternativních scénářů, které lze následně mezi jednotlivými instancemi kopírovat a přepínat mezi nimi.Další vývoj bude směřovat k doplňujícím algoritmům pro stanovení požadované sekvence typů generovaných elementů materiálového toku a s tím souvisejícímu rozšíření grafických výstupů, které již v současné verzi modelu poskytují užitečnou zpětnou vazbu o správné funkci modelu, a to jak během simulace, tak po jejím ukončení, kdy jsou grafy doplněny údaji o hodnotách statistik generované produkce. Literatura:[1] WENZEL, Sigrid, Markus RABE a Sven SPIECKERMANN. Verifikation und Validierung für die Simulation in Produktion und Logistik: Vorgehensmodelle und Techniken. Berlin: Springer, 2007. ISBN 978-354-0352-815.[2] CLAUSING, Matthias a Stefan HEINRICH. Mensch, Maschine, Material – die Standardisierung der Ablaufsimulation in der Automobilindustrie. ProduktDatenJournal [online]. Darmstadt: Prostep Ivip Verein, 2008, (1), s. 23–25 [cit. 2018-03-15]. ISSN 1436-0403. Dostupné z: https://www.simplan.de/wp-content/uploads/2008_01_ProduktDatenJournal.pdf[3] HLOSKA, Jiří. Optimalizace materiálového toku v hromadné výrobě simulačními metodami. Brno, 2014. Dizertační práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství. Vedoucí práce Miroslav Škopán.[4] ŠTOČEK, Jiří a Vladimír KARPETA. Systémová analýza dat o průchodu zakázky evidenčními body. Automa: časopis pro automatizační techniku. Praha: FCC Public, 2010, (6), s. 8–10. ISSN 1210- 9592.[5] HLOSKA, Jiří. Analýza a rekonstrukce logistických procesů pomocí simulačního metamodelu. 1, Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2011. In: Sborník přednášek XXXVII. mezinárodní konference dopravních, manipulačních, stavebních a zemědělských strojů: sborník přednášek: 14.–15. září 2011. Brno: VUT Brno, 2011, s. 91–94. ISBN 978-80-214-4323-5. Ing. Jiří Štoček, Ph.D.,odborný koordinátor pro virtuální plánování, ŠKODA AUTO a. s. (jiri.stocek@skoda-auto.cz), Ing. Jiří Hloska, Ph.D., specialista pro simulace, EDAG Production Solutions CZ s. r. o. (jiri.hloska@vutbr.cz) 

Moderní průtokoměry s integrovanými funkcemi monitorování a ověření

Článek představuje základní rozdíly mezi ověřením a kalibrací provozních měřicích přístrojů. Zabývá se zajištěním kvality výsledků měření a předcházením selhání přístrojů v průběhu jejich životnosti. Zvláště popisuje použití kalibrace a ověření u měřicích přístrojů, které mají přímý vliv na kvalitu výsledného produktu a na zajištění funkční bezpečnosti. Popisuje moderní průtokoměry Proline s integrovanou funkcí Heartbeat Technology pro samosledování přístrojů. 1. Úvod Procesní průmysl vyvíjí velké úsilí pro to, aby zajistil vysokou úroveň spolehlivosti řízení procesů, trvalou kvalitu výsledných výrobků a jejich přesné fakturační měření. Roste také potřeba zaručit udržitelnost provozu a shodu s nařízeními o ochraně životního prostředí. Při zajišťování těchto požadavků hrají klíčovou roli moderní průtokoměry, jež dlouhodobě zaručují velmi stabilní měření. Nehledě na spolehlivost průtokoměrů však v současnosti zůstává běžnou praxí prověřovat v pravidelných intervalech funkci měřicích zařízení, zvláště závisí-li na nich kvalita výrobků nebo provozní bezpečnost. Senzory moderních průtokoměrů zpravidla nemají žádné pohyblivé části, které by mohly podléhat opotřebení. Vyznačují se také měřicí elektronikou s funkcí samodiagnostiky. Tyto dvě skutečnosti dohromady umožňují omezit objem práce spojené se správou zařízení a významně snižují množství servisních úkonů, které nejsou skutečně nezbytné – např. je díky nim možné prodloužit kalibrační intervaly. Navíc diagnostické informace podporují rychlé řešení potíží a vzhledem k nepřetržité analýze funkce v systému sledování stavu zařízení (condition monitoring) zabraňují neplánovaným odstávkám výroby. Na základě vnitřních zkoušek průtokoměru je možné vystavit zprávu o ověření měřicí funkce a tímto způsobem dokumentovat stav měřicího zařízení. Automaticky generované zprávy o ověření lze využít také k dokumentování kvality výrobků nebo k prokázání shody s regulatorními požadavky a standardy. Nyní již každý jednotlivý výrobce měřicí techniky integruje do svých průtokoměrů funkce pro diagnostiku, sledování a ověření, které mohou být jednotným způsobem použity pro všechny instalované měřicí přístroje v celém podniku. Příkladem mohou být průtokoměry Proline od firmy Endress+Hauser. Sladěné ovládání a jednotné funkce umožňují uživatelům zjednodušit jejich pracovní postupy standardizací provozních procedur. Díky standardizované implementaci  v široké škále měřicích přístrojů se uživatelé mohou naučit uvedené funkce používat jen jednou. Výsledkem jsou úspory nákladů a zvýšení produktivity práce.Základním požadavkem nutným pro spolehlivou vnitřní diagnostiku a ověření funkce přístroje je zařízení s dlouhodobou stabilitou, které je zkoušeno prostřednictvím vnitřních referenčních veličin s redundancí. Pro zařízení s vnitřním ověřením již není třeba tradiční metoda ověření s vnějším měřicím přístrojem navázaným na firemní etalony. Často je rovněž možné prodloužit interval mezi náročnými rekalibracemi průtokoměrů v laboratoři. Výhodami tohoto procesu jsou snadné použití a možnost integrace do řídicího systému vyšší úrovně nebo systémů AMS (Asset Management System). To vše šetří čas i náklady a současně eliminuje možnost ovlivnění výsledků nesprávným zacházením. 2. Požadavky průmysluV procesním průmyslu rostou požadavky na kvalitu a bezpečnost. Současně ale stoupá tlak na snižování nákladů efektivnějším využíváním zdrojů, omezením těch servisních zásahů, které nejsou nezbytné, a snížením rizika neplánovaných odstávek. Dalším výrazným faktorem ovlivňujícím náklady je specializace zařízení: specializace zvyšuje složitost systému a v důsledku toho i náklady. Jednotliví výrobci měřicí techniky pro automatizaci procesní výroby čelí těmto trendům ucelenou nabídkou, která pomůže snižovat složitost systému. Cílem je dosáhnout sladěných a jednotných řešení bez nutnosti uplatnění speciálních odborných znalostí a zkušeností. Dosažení úspor nákladů na provoz a údržbu vychází ze dvou faktorů, jež jsou popsány v následujících kapitolách. 2.1 StandardizaceStandardizace je založena na jednotnosti řešení úloh (stejné věci se dělají stejným způsobem) a sladěností (stejné řešení lze použít pro různé výrobky). Ovládání všech zařízení jednotným způsobem zvyšuje bezpečnost a zjednodušuje zaškolení obsluhy. Možnost použít stejné řešení pro různé výrobní technologie dovoluje využít funkce měřicích a řídicích zařízení jednotně v celém výrobním závodě. To zjednodušuje průběh výroby. Sladěnost však také znamená, že přiřazení funkcí zůstává stejné po celou dobu životního cyklu měřicí a řídicí techniky – to zaručuje, že jednotlivé postupně uváděné verze zařízení jsou navzájem kompatibilní. Standardizace zaručuje udržitelnost jednou navržených procesů a získaných zkušeností.  2.2 Jednoduché začleněníCílem jednoduchého začlenění do systému je zlepšit tok informací mezi zařízeními a jejich okolím, např. umožnit dokonalou interakci mezi měřicím zařízením a jeho řídicí jednotkou. Diagnostika vestavěná v zařízení nepřetržitě generuje informace o stavu zařízení, upozornění a zprávy o událostech – např. o stavu, kdy aktuální provozní podmínky negativně ovlivňují činnost měřicího přístroje. Jestliže se při každé diagnostické události na displeji objeví také informace o možnostech nápravy, velmi to zrychlí a zjednoduší cílené řešení problémů.    Jestliže zařízení samo generuje a ukládá informace potřebné pro dokumentování jeho činnosti, jsou tyto automaticky dostupné všem operátorským i servisním rozhraním. Zmíněné informace mohou být použity pro dokumentování ověření měřicího zařízení, např. v podobě tištěné zprávy, jak to vyžaduje ISO 9001. Začlenění navíc zvyšuje bezpečnost personálu, protože za určitých podmínek je možné informace předávat z provozu a do něj bez fyzického přístupu k měřicímu přístroji. Moderní průtokoměry, jako např. Proline od Endress+Hauser, již tyto požadavky splňují a umožňují realizovat jednotné, trvalé a začleněné řešení diagnostiky, sledování a ověření přístroje v jednotlivých měřicích bodech bez nutnosti přerušovat proces a bez přímého přístupu do provozu. Popsané funkce jsou založené na integrovaném systému samosledování. Měřicí zařízení určená pro budoucí výrobní linky procesního průmyslu dokážou tyto požadavky splnit za přispění vysoce spolehlivé vestavěné diagnostiky a funkcí pro ověření, jako je např. Heartbeat Technology. Heartbeat Technology vychází z neustálého sledování všech významných vnitřních veličin a stavu mechanických, elektromechanických a elektronických částí. Spolehlivé měření a diagnostika vyžadují, aby tyto části byly dlouhodobě stabilní. U nejmodernějších zařízení je dlouhodobá stabilita zajištěna realizací vysoce stabilních vnitřních referenčních signálů s redundancí. Jejich dlouhodobá stabilita v průběhu životnosti přístroje je také neustále sledována.Následující kapitola to podrobně vysvětlí a poskytne přehled o tom, jak jsou tyto principy realizovány u moderních průtokoměrů.  3. Měření s trvalou kvalitou3.1 Měřicí technika s dlouhodobou stabilitouModerní průtokoměry, které pracují na Coriolisově, magneticko-indukčním, ultrazvukovém nebo termickém principu, nemají žádné pohyblivé části, které by podléhaly opotřebení. Jsou vyzkoušené v tisících úloh a známé dlouhodobě vysoce stabilními výsledky měření.Příčinou dlouhodobé stability je právě nepřítomnost jakýchkoliv pohyblivých částí, které by mohly podléhat opotřebení. Jestliže jsou tedy průtokoměry pracující na těchto měřicích principech správně vybrány, dimenzovány a nainstalovány, lze předpokládat, že jejich funkce bude dlouhodobě stabilní. Správná technická praxe eliminuje systematické odchylky, které mohou vznikat např. špatným výběrem materiálu senzoru, jenž vlivem měřeného média podléhá korozi. Vestavěný systém samosledování umožňuje v čase rozpoznat vznik podmínek ohrožujících bezpečnost nebo kvalitu měření. To je důležité tehdy, jestliže je průtokoměr použit v provozních podmínkách, které mohou ovlivňovat měření nebo způsobit poruchu přístroje. Průtokoměry měřící na základě uvedených principů jsou schopné měřit kromě primární veličiny, tj. průtoku, ještě sekundární veličiny, které jsou užitečné pro sledování a dokumentaci podmínek měření. Na rozdíl od primární veličiny poskytují sekundární veličiny informaci o funkci a celistvosti přístroje a o podmínkách měření, které mohou mít vliv na změřenou hodnotu průtoku (kvalitu řízení procesu). 3.2 Úplná diagnostikaDiagnostika je primárně založena na neustálém sledování funkce vnitřních částí zařízení v průběhu měření. Umožňuje proto rychle reagovat na vznikající události. Uživatel je okamžitě varován, jestliže se zařízení dostane do kritického stavu. Informace jsou obvykle vyhodnocovány v souladu s doporučením NAMUR NE 107 a zobrazovány na displeji zařízení jako diagnostická hlášení (obr. 1). To zahrnuje také přímé instrukce, jaké nápravné akce je třeba učinit.Obr. 1. Diagnostická hlášení podle doporučení NAMUR NE107 (lze použít také jen samotné barvy nebo jen černobílé piktogramy) To zaručuje, že v případě odstávky je možné provoz obnovit co nejdříve, a přitom se omezují ty servisní úkony, které nejsou nezbytné. Diagnostika navíc umožňuje detekovat stav, kdy je výsledek měření ovlivňován provozními podmínkami. Jde o události typu „mimo specifikaci“ nebo „požadavek na údržbu“. Signál „kontrola funkce“ je používán v případě, že v přístroji právě probíhá např. ověřování, a proto aktuálně neposkytuje platnou hodnotu měřené veličiny. Všechny tyto informace zařízení předává prostřednictvím svého rozhraní. Analýza událostí v řídicím systému vyšší úrovně umožňuje operátorům reagovat na specifické diagnostické události stanoveným způsobem. 3.3 Sledování stavu zařízeníStručně řečeno, diagnostika umožňuje rychlou a cílenou odpověď na přerušení funkce během provozu v případě výskytu odchylek nebo selhání měřicího zařízení. To ve většině případů dostačuje pro zaručení bezpečného a spolehlivého provozu. Selhání funkce během provozu, která zůstanou nedetekována nebo jsou detekována pozdě, mohou vést k neplánované odstávce provozu, výrobním ztrátám nebo ke snížení kvality produktu. To platí zejména pro případy, kde lze předpokládat selhání způsobená náročnými provozními podmínkami (tvorba nálepů a úsad, výskyt vícefázových médií) nebo kde je nutné počítat s opotřebením (koroze, abraze). Pro tyto typy úloh je doporučeno použít sledování stavu zařízení (condition monitoring). Funkce sledování stavu zařízení sleduje provozní podmínky, kvalitu měření nebo narušení celistvosti zařízení. Do systému sledování stavu zařízení jsou přenášeny hodnoty popsaných sekundárních veličin. Systém potom sleduje trendy sekundárních diagnostických veličin a vyhodnocuje vazby mezi jednotlivými parametry. Nepřetržité sledování snižuje riziko nečekaného selhání. Systém sledování stavu zařízení také umožňuje zobrazit dočasná selhání způsobená provozními podmínkami, které nelze detekovat ani kalibrací, ani ověřením, protože tyto úkony zjišťují stav přístroje jen v určitém okamžiku.  3.4 Ověřování průtokoměrůOvěřování1 průtokoměrů se používá pro zjištění stavu zařízení v daném okamžiku. Ověřením se prokazuje, že průtokoměr splňuje specifické technické podmínky určené výrobcem nebo uživatelem.V průběhu ověřování jsou aktuální hodnoty sekundárních veličin porovnávány s jejich referenčními hodnotami a tak je určen stav přístroje. Výsledkem ověření je prohlášení, že přístroj vyhovuje nebo nikoliv. Pro zajištění spolehlivosti výsledku jsou využívány vnitřní referenční veličiny navázané na etalon s redundantní architekturou. V případě Coriolisova průtokoměru je referenční signál generován druhým oscilátorem s nezávislou referenční frekvencí. Výsledkem ověření je zpráva, která obsahuje kvalitativní vyhodnocení ověřovaných parametrů ve formě vyhovuje/nevyhovuje.Zpráva o ověření přístroje je generována jeho webovým serverem nebo softwarem AMS. Může být implementována jako součást dokumentace o kvalitě (podle ISO 9001) nebo, jde-li o úlohy se zvýšenými požadavky na funkční bezpečnost, jako dokumentace o zkoušce funkce (pro splnění podmínek SIL). 4. Požadavky spolehlivostiPožadavky jsou vysoké: průtokoměr musí fungovat po celou dobu životnosti beze změn kvality měření. To je nutné k tomu, aby byla:zajištěna bezpečnost provozu závodu,zaručena vysoká kvalita produktů, zvýšena funkčnost a produktivita výrobních zařízení apod.Obr. 2. Předpoklady pro zvýšení provozní spolehlivosti zařízeníPro zvýšení provozní spolehlivosti je třeba splnit velké množství požadavků (obr. 2). Nejlépe jsou tyto požadavky splněny úplnou diagnostikou měřicího zařízení za provozu a metodami údržby podmíněné stavem zařízení. Jak již bylo uvedeno, efektivními metodami pro plánování údržby měřicích zařízení jsou sledování stavu a ověřování přístroje během celé doby provozu zařízení.Pro zajištění dlouhodobé stability měření je třeba splnit ještě další předpoklady. Prvním z nich je použití měřicí techniky, která je sama o sobě dlouhodobě stabilní a není citlivá na rušivé vlivy. Dalším významným předpokladem spolehlivosti moderních průtokoměrů je uplatnění funkcí samosledování podle doporučení NAMUR NE 107 Self-Monitoring and Diagnosis of Field Devices. Nejdůležitějším předpokladem je však to, že výsledky diagnostiky musí být spolehlivé a musí umožňovat uživatelům přijmout odpovídající opatření. V tomto ohledu je špatná diagnostika horší než žádná. Jestliže jsou výsledky diagnostiky nespolehlivé, chybné signály o stavu procesu a měřicího zařízení snižují bezpečnost procesů a funkční spolehlivost systémů. V tomto případě chybná diagnostika nevede ke stabilizaci procesu, ale naopak k jeho přerušení. To samé platí i pro kvalitu výsledků měření: bezpečnost provozu a kvalitu výrobku lze zajistit jen tehdy, je-li měření průtoku spolehlivé. Následující kapitoly proto pojednají o spolehlivém samosledování a měření průtoku.  4.1 Návaznost a dlouhodobá stabilitaMěřit znamená porovnávat aktuální hodnotu s hodnotou referenční. V průtokoměrech je signál aktuální hodnoty vysílán senzorem a v elektronice převodníku je porovnáván s referenční hodnotou. Pro zajištění přesných výsledků měření tedy musí být spolehlivá referenční hodnota. Proto je v průtokoměru implementována samosledovací funkce referenční hodnoty. Aby tato funkce dávala věrohodné výsledky, musí být samosledování založeno na navázaném referenčním systému s osvědčenou dlouhodobou stabilitou. To umožňuje dosáhnout vysoké úrovně stability kvality měření dokonce bez ověření vnějším kalibračním průtokoměrem (obr. 3).  4.1.1 NávaznostTermín návaznost je definován ve vztahu ke kalibraci. Návaznost je vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou je určen jejich vztah k národním nebo mezinárodním etalonům prostřednictvím nepřerušeného řetězce porovnání s uvedením příslušných nejistot2.Systém ověření je založen na referenčním signálu a odpovídající referenční hodnotě. Referenční hodnota je permanentně uložena v zařízení již při jeho výrobě.  Referenční systém je kalibrován s návazností na etalon již ve výrobním závodě. V případě Coriolisových průtokoměrů, stejně jako jiných měřicích principů využívajících měření času (jako jsou vírové nebo ultrazvukové průtokoměry), je pro analýzu frekvence měřicí trubice používán referenční oscilátor. U magneticko-indukčních průtokoměrů se používá referenční napětí – měřená hodnota je určována srovnáním napětí na elektrodách senzoru s referenčním napětím. Referenční hodnoty a podmínky v době kalibrace ve výrobním závodě jsou uložené v zabezpečené napěťově nezávislé paměti snímače, která se nazývá HistoROM, a současně v dokumentaci CER (Common Equipment Record). V CER společnost Endress+Hauser bezpečně ukládá data z celého životního cyklu všech zařízení. Uživatelé k nim v případě potřeby mohou přistupovat prostřednictvím nástroje W@MPortal.Výchozí bod vytvořený pro účely kalibrace v závodě představuje zdokumentované hodnoty a podmínky v době, kdy byl přístroj nový, tzn. před dodáním zákazníkovi. Proto jsou tyto informace platné po celou dobu životnosti přístroje a při rekalibraci je není třeba měnit.  4.1.2 Dlouhodobá stabilitaPrimární referenční hodnota je monitorována druhým, redundantním referenčním systémem, čímž je zaručeno, že po celou dobu životnosti přístroje nedojde k její změně. Dva referenční signály z primárního a sekundárního referenčního modulu (např. napětí nebo frekvence) jsou permanentně srovnávány a drift nebo odchylky jsou okamžitě detekovány a oznámeny uživateli prostřednictvím diagnostiky přístroje. Obr. 3. Ověření snímače 4.1.3 Nezávislost na provozních podmínkách a podmínkách okolíPrůtokoměry v průmyslu často pracují po mnoho let. Referenční hodnoty s dlouhodobou stabilitou zaručují, že odchylky způsobené stárnutím přístroje nebo vnějšími vlivy jsou extrémně nepravděpodobné. Ovšem jestliže se vyskytnou, jsou ihned detekovány kontinuálně pracujícím samosledovacím systémem integrovaným v přístroji. To zaručuje vysokou spolehlivost měření. Detekování změn v čase zabraňuje, aby přístroj pracoval mimo tovární specifikaci. To zvyšuje bezpečnost provozu a zaručuje konzistentní kvalitu produktu. 5. Ověření průtokoměruPro zajištění shody (kvality) produktu vyžaduje norma ISO 9001 určit, která měření a sledování je třeba provádět a které měřicí a monitorovací přístroje jsou třeba pro doložení shody výrobku se stanovenými požadavky. Pro zajištění ověřených výsledků musí být měřicí zařízení ve stanovených intervalech nebo před použitím kalibrována nebo ověřována prostřednictvím kalibračních přístrojů navázaných na národní nebo mezinárodní etalony. Záznam s výsledky provedené kalibrace nebo ověření musí být archivován.3Popsané požadavky může kompletně splnit jedině akreditované kalibrační zařízení pro průtokoměry s doloženou návazností. Akreditace znamená formální uznání oprávnění provádět specifické služby popsané v obsahu akreditace (v našem případě tedy kalibrovat průtokoměry) a je klíčová pro transparentnost, důvěryhodnost a srovnatelnost výsledků. Nejistota měření určená neakreditovaným kalibračním pracovištěm je obecně považována za nevěrohodnou. 5.1 Vnější a vnitřní ověřeníPožadavky normy ISO 9001 byly také popudem k zavedení současné běžné praxe požadovat pro ověření měřidla nezávislý referenční systém. Ovšem tak se neověřuje primární měřená veličina (průtok), ale jen to, že zařízení plní svou funkci. V praxi může být ověření průtokoměru provedeno dvěma způsoby: buď prostřednictvím vnějšího ověřovacího přístroje, jehož referenční systém je po celou dobu životnosti sledován a celý přístroj v pravidelných intervalech ověřován rekalibrací, nebo vnitřním ověřením, které je založeno na dlouhodobě stabilní vnitřní referenční hodnotě (viz též obr. 3 v předchozí části článku). V tomto případě jsou tovární hodnoty vnitřních referenčních veličin zaznamenány při kalibraci ve výrobním závodě a bezpečně uloženy v paměti průtokoměru. Tyto referenční hodnoty tvoří základ pro následné ověřování průtokoměru po celou dobu jeho životnosti. Pro průtokoměry existují různé metody ověření již mnoho let. Dříve ale nebyly k dispozici dlouhodobě stabilní vnitřní referenční systémy pro ověření průtokoměrů, a proto se vždy používaly kvalifikované vnější ověřovací přístroje. Nyní, u nejnovější generace průtokoměrů, jsou poprvé k dispozici spolehlivé vnitřní metody ověření. Dále budou porovnány obě metody a uvedeny jejich výhody a nevýhody v praxi. Obě metody ověření jsou ovšem jen doplňkem kalibrace. Ověření přístroje není totéž jako kalibrace průtokoměru, a proto ověření neodstraňuje nutnost kalibrace.5.1.1 Vnější ověřeníK ověření průtokoměru je možné použít vnější ověřovací přístroj. Ten představuje nezávislý referenční systém a podle ISO 9001 je považován za zkušební zařízení, proto musí pravidelně procházet kalibrací. Při ověřování je přístroj připojen k průtokoměru prostřednictvím zkušebního rozhraní, simulují se referenční signály a sleduje odezva systému. Referenční signály pro převodník jsou generovány simulátorem a referenční signály do senzoru prostřednictvím zkušebního modulu senzoru. V obou případech jsou zkoušeny elektrické vlastnosti systému. Výsledky se porovnávají s hraničními hodnotami danými výrobcem. Na obr. 4 je znázorněno ověření magneticko-indukčního průtokoměru Promag od firmy Endress+Hauser prostřednictvím přístroje pro ověření FieldCheck.Obr. 4. Ověření elektromagnetického průtokoměru Promag (Endress+Hauser) Signály převodníku a senzoru jsou simulovány automaticky a navzájem nezávisle. Přístroj automaticky měří odezvu průtokoměru a vyhodnocuje výsledky: jestliže jsou naměřené hodnoty v intervalu daném výrobcem, algoritmus automaticky stanoví, že zařízení vyhovuje. Stav ověření a změřená data jsou následně použity pro dokumentaci výsledků ve zprávě o ověření. Moderní přístroje pro ověření, jako je FieldCheck od firmy Endress+Hauser, se o celý proces postarají automaticky: zkontrolují průtokoměr, simulují měřené hodnoty a zdokumentují data pro další zpracování. Nehledě na to je však vnější ověření průtokoměru velmi složitá procedura, která vyžaduje přístup k měřicímu místu v provozu. V průběhu ověření je nutné převodník otevřít, aby do něj bylo možné prostřednictvím speciálního zkušebního adaptéru zavést vnější vstupní signály. Ověření tedy mohou vykonávat jen zkušení technici a vyžaduje přibližně třicet minut. Jsou nutné specifické znalosti o montáži průtokoměru a jeho údržbě. To je důvod, proč je ověření většinou zajišťováno jako služba, tj. jako součást servisní smlouvy.  5.1.2 Vývoj metod a techniky pro vnitřní ověřeníVnitřní ověření je založeno na schopnosti zařízení ověřit svou vlastní funkci vestavěnými zkušebními procedurami, které lze spustit na vyžádání. Jednotliví výrobci měřicích zařízení do průtokoměru integrují diagnostické, samosledovací a ověřovací funkce, které lze u všech instalovaných přístrojů využívat jednotným způsobem. Příkladem jsou průtokoměry Proline od firmy Endress+Hauser s vestavěnou samodiagnostikou Heartbeat Technology. V průběhu ověřování průtokoměru jsou aktuální hodnoty sekundárních parametrů srovnávány s jejich referenčními hodnotami, z čehož je možné posoudit stav přístroje. Výsledkem ověření je výrok „vyhovuje“ nebo „nevyhovuje“. Jednotlivé zkoušky a jejich výsledky jsou zaznamenány v paměti průtokoměru a mohou být využity pro vytištění zprávy o ověření přístroje.  5.1.3 Spolehlivost metod vnitřního ověřeníSpolehlivost výsledků ověření je založena na využití referenčních hodnot s redundancí, návazných na etalonové hodnoty, které jsou součástí systému pro ověření měřicích zařízení. V případě magneticko-indukčních průtokoměrů je to referenční napětí, které představuje sekundární nezávislou referenční veličinu. Integrovaná autodiagnostika nahrazuje potřebu vnějšího zkušebního zařízení jedině v případě, že je založena na redundantním referenčním systému navázaném na podnikové etalony. Spolehlivost a nezávislost zkušební metody jsou zajištěny kalibrací nebo ověřením referenčních hodnot v závodě a nepřetržitým sledováním jejich dlouhodobé stability v průběhu celé doby života výrobku. Vnitřní ověření přístroje odstraňuje nutnost používat vnější a doplňková zařízení a odstranit možnost špatné manipulace s nimi, proto je v praxi spolehlivější než vnější ověření.  5.2 Diagnostické pokrytíOtázka diagnostického pokrytí může být osvětlena na specifickém příkladu: požadavek na vysoké diagnostické pokrytí je splněn, jestliže je při konstrukci měřicího zařízení počítáno s jeho samosledováním jako s jeho integrální součástí už od samého počátku. Například funkce Heartbeat Technology byly vyvíjeny současně s průtokoměry Proline. Díky tomuto konceptu jsou ve všech elektronických modulech přístroje k dispozici diagnostické zkoušky. V nových průtokoměrech Endress+Hauser je tento koncept plně začleněn, a proto je diagnostické pokrytí srovnatelné nebo vyšší než při vnějším ověření. Základním parametrem je TTC – Total Test Coverage, který uvádí, jak účinné a věrohodné zkoušky jsou. Hodnota faktoru TTC je vyjádřena pro náhodné závady následujícím vzorcem (výpočet je založen na metodě FMEDA podle IEC 61508):TTC = (λTOTλdu) / λTOT kdeλTOT je počet teoreticky možných závad,λdu počet nedetekovaných nebezpečných závad.Jako „nebezpečné“ závady se označují ty, které mohou zkreslit měření nebo je přerušit. Integrované samosledující funkce průtokoměrů Proline obecně detekují více než 95 % všech potenciálních závad (TTC > 95 %). Například Coriolisův průtokoměr Proline Promass 100 má pokrytí TTC = 96 %.  5.3 Případové studieVelké diagnostické pokrytí umožňuje použít funkci ověření pro kontrolu funkčnosti měřicího zařízení v měřicích bodech souvisejících s kvalitou výsledného výrobku a pro průtokoměry použité v systémech souvisejících s funkční bezpečností (SIS). V současné době je běžnou praxí zajišťovat kvalitu měření průtokoměrů pravidelnou kalibrací za použití těchto metod: kontrola měřené hodnoty kalibračním zařízením: měřená hodnota je rekalibrována s využitím kalibračního zařízení, jež splňuje podmínky normy ISO 17025 (všeobecné požadavky na způsobilost zkušebních a kalibračních laboratoří), přičemž kalibraci lze provést na místě pomocí mobilního kalibračního zařízení, nebo ve výrobním závodě, což je však spojeno s nutností průtokoměr demontovat a odeslat do laboratoře, kontrola měřené hodnoty přes sumátor průtokoměru: měřeným médiem se naplní kalibrovaná měřicí nádoba, přičemž průtok při plnění odpovídá zhruba limitní hodnotě průtoku, který má být sledován, a poté se odměří množství média v nádobě a údaj se porovná s údajem sumátoru průtokoměru.Kontrola měření kalibrací pokrývá 98 % nebezpečných nedetekovaných poruch. V případě úloh spojených s funkční bezpečností je tedy diagnostické pokrytí PTC (Proof Test Coverage) 98 %. Naproti tomu při použití vnitřního ověření, např. funkcí Heartbeat Technology u průtokoměrů Proline, mohou uživatelé zkoušet průtokoměry instalované v provozu. Protože zkouška je realizována vnitřním diagnostickým systémem, celkové diagnostické pokrytí TTC dosažené touto metodou je 95 % a lepší. Toto pokrytí se týká i dokumentace zkoušek v úlohách, kde se sleduje kvalita výsledného výrobku.  5.4 Ověření senzoruElektronika je navíc schopná na vyžádání také ověřit funkce senzoru. Při tom se ověřuje funkčnost a celistvost senzorového systému. V případě Coriolisových průtokoměrů Promass se zkouší funkce elektrodynamického budiče, elektrodynamických senzorů a senzorů teploty, stav kabelů, konektorů a měřicí trubice. U magneticko-indukčních průtokoměrů Promag se ověřuje budicí systém a proud v cívce. U vírových průtokoměrů Prowirl je předmětem ověření elektrická a mechanická celistvost vírového senzoru a senzoru teploty. Tímto způsobem je možné detekovat systematické chyby způsobené vlastnostmi média nebo provozními podmínkami.  5.5 Další výhody vnitřního ověření Výsledky vnitřního ověření jsou stejné jako v případě ověření vnějšího: je to určení, zda přístroj vyhověl nebo nevyhověl, a zaznamenány jsou také nezpracované naměřené hodnoty. Jestliže však je ověření součástí přístroje, je možné sběr dat a jejich interpretaci realizovat přímo v přístroji. Výhodou je to, že údaje o funkčnosti jsou potom dostupné prostřednictvím všech ovládacích a servisních rozhraní. Postup ověření závisí na měřicím principu a trvá od několika sekund do přibližně deseti minut. Skutečná úspora času ovšem spočívá ve snadném použití, protože pro ověření není třeba žádné složité nastavování a komunikace s měřicím přístrojem. Začlenění funkce ověření do měřicího přístroje přináší množství dalších výhod, které jsou založené na zjednodušení celého procesu ověření.  5.5.1 Bezpečnost a kvalitaOvěření měřicího bodu je možné spustit podle potřeby ze všech ovládacích rozhraní (místního displeje nebo webového serveru), stejně jako ze servisních rozhraní dostupných prostřednictvím komunikačních sítí (HART, Profibus, Foundation Fieldbus, Modbus nebo EtherNet/IP; obr. 5). Proces ověření je možné spustit také ze systémů vyšší úrovně (AMS nebo PLC). Výsledkem je spolehlivé ověření stavu přístroje. Přitom není třeba přístup do provozního prostředí, což snižuje riziko pro obsluhu. Lepší je také kvalita výsledků ověření, protože se snižuje riziko omylů a lidských chyb.Obr. 5. Možnosti spouštění a ovládání procesu ověřování průtokoměrů Vnitřní ověření je možné realizovat mnohem častěji než vnější – denně nebo před začátkem každé výrobní dávky –, protože je snadno dostupné a celý proces trvá jen několik minut, bez nutnosti přerušit nebo ukončit probíhající výrobní proces. To zvyšuje bezpečnost a spolehlivost provozních zařízení a pomáhá zvýšit kvalitu výsledného produktu.  5.5.2 Vyšší dostupnost provozních zařízeníPřístroje s vnitřním ověřením mohou ukládat výsledky ověření v paměti převodníku. To platí nejen pro výsledek ověření (vyhověl/nevyhověl), ale i pro měřené hodnoty. Výhodou je, že data jsou dostupná pro pozdější dokumentaci a je možné off-line vytvářet zprávy o ověření jako součást dokumentace o kvalitě výrobku. Navíc lze srovnáním výsledků zkoušek v čase detekovat trendy a sledovat je po celou dobu životnosti měřicího zařízení. Tak lze sledovat stav měřicího zařízení v čase a vliv provozních parametrů na výsledky měření. To pomáhá při prevenci neočekávaných poruch. A nakonec, tato data je možné využít také pro lepší plánování údržby. Výsledkem jsou úspory nákladů vyplývající z lepší dostupnosti provozních zařízení a zvýšené efektivity servisu a údržby.  5.6 Elektronická dokumentace výsledků ověření Ruční záznam dat při dokumentaci činnosti systémů pro ověřování je již považován za zastaralý a nahradila jej elektronická dokumentace (obr. 6), odolná proti dodatečné manipulaci a snižující riziko lidských chyb. To, že operátor nemusí výsledky zkoušek zapisovat na papír, celý proces zrychluje a v důsledku toho také snižuje náklady. Zvyšuje se kvalita výsledků ověření, protože se v nich vyskytuje méně chyb způsobených lidskými omyly.Obr. 6. Protokol o ověření průtokoměru Data získaná při ověření mohou být dále předána do softwaru pro správu zařízení – AMS, kde jsou archivována a analyzována: kromě výsledků ověření (vyhovuje/nevyhovuje) se zaznamenávají aktuální hodnoty všech měřených veličin. Tato data mohou být využívána pro sledování trendů po celou dobu životnosti měřicího zařízení – umožňují usuzovat, jaký je stav měřicího zařízení, a omezovat neočekávaná selhání.Velkou výhodou ověření je skutečnost, že pro ně není třeba demontovat průtokoměr z potrubí, a proto může být realizováno bez přerušení procesu. To výrazně snižuje nejen náklady ve srovnání s kalibrací, ale také  počet potřebných odstávek.  6. Kalibrace a ověřeníOvěření je ideálním doplněním rekalibrace průtokoměrů, zvláště tam, kde je nutné počítat s možností výskytu systematických chyb. „Systematickou“ chybou je zde míněna chyba, jejíž příčinou je způsob použití průtokoměru nebo vliv provozních podmínek. Příkladem může být koroze senzoru, jestliže je použit materiál, který pro dané médium není nejvhodnější. Do této kategorie chyb spadají též rostoucí nejistota měření vlivem nepříznivých provozních podmínek nebo nesprávné montáže. Příčina je vždy ve vzájemné vazbě mezi měřicím přístrojem a měřeným mé­diem nebo okolím. Příčiny se navíc zpravidla vyskytují již při instalaci snímače nebo mohou být zjištěny při jeho oživování. Systematickým chybám lze zabránit správným výběrem snímače, jeho správnou montáží a uvedením do provozu. To je také důvod, proč se v praxi vyskytují relativně zřídka. Jestliže se taková chyba přesto vyskytne, je často detekována a odstraněna už na začátku životního cyklu měřicího přístroje. Obr. 7. Vanová křivka pravděpodobnosti selháníNa obr. 7 je vanová křivka, která ilustruje pravděpodobnost selhání přístroje v průběhu jeho životního cyklu. Podle ní k 70 % selhání dochází v počáteční fázi používání přístroje. Potom pravděpodobnost selhání rychle klesá a po dlouhou dobu zůstává nízká a konstantní. Na konci životnosti se pravděpodobnost selhání opět zvyšuje. Nejde ovšem už o vliv systematických chyb, ale projevuje se přirozené stárnutí komponent. Zkušenosti ukazují, že moderní průtokoměry, které nemají žádné pohyblivé části, jež by podléhaly opotřebení, mají zhruba stejnou křivku životního cyklu. Jejich technická životnost může bez problémů přesáhnout deset let. Díky znalosti této křivky mohou uživatelé optimalizovat intervaly kalibrace a ověření svých měřicích zařízení. Jestliže je zařízení již vyzkoušeno v provozu – v praxi k tomu dochází zpravidla po jednom nebo dvou letech –, je možné konstatovat, že potenciál výskytu systematických chyb, zvláště těch, které jsou způsobeny vlivem provozních podmínek působících na senzor, je velmi omezený. To znamená, že se snímač nachází v plochém dnu křivky. V této fázi poskytuje ověření výsledky srovnatelně spolehlivé jako rekalibrace. Je to proto, že spontánní chyby jsou v této fázi životnosti způsobeny nejčastěji elektronickými komponentami a diagnostika elektroniky v převodníku je snadná a spolehlivá. To umožňuje měřicí přístroje zkoušet jen ověřením. Kalibraci sice není možné zcela pominout, ale intervaly mezi rekalibracemi je možné prodlužit např. z jednoho roku na tři. To šetří provozní náklady, protože náklady na rekalibraci jsou tvořeny nejen náklady na vlastní proces zkoušení, ale také náklady na dopravu rekalibrovaného přístroje a zvláště náklady na nutnou odstávku zařízení.   První ověření přístroje, k němuž dochází již při uvedení do provozu a kdy jsou také stanoveny příslušné ověřovací procedury, dokumentuje stav přístroje, který je „jako nový“, a pomáhá odstranit systematické chyby. V první fázi životního cyklu je třeba měřicí schopnosti a celistvost průtokoměru monitorovat záznamem výsledků kalibrací i ověření. Jestliže kalibrace ukazuje, že měřicí schopnosti zůstávají beze změny po několik cyklů rekalibrace, lze systematické chyby vyloučit a přístroj považovat v dané úloze za vyzkoušený a osvědčený. Poté lze intervaly rekalibrace prodloužit, zatímco intervaly ověření zůstanou zachovány.Častější sledování parametrů ověřením (denně nebo před každou novou výrobní dávkou) usnadňuje identifikaci změn měřicích vlastností přístroje a zvyšuje důvěryhodnost výsledků:u přístrojů zkoušených pravidelným ověřením se zvyšuje kvalita výsledků, protože odchylky v provozu jsou odhaleny mnohem dříve, sledováním trendů v čase je možné včas učinit nápravná opatření, dříve, než dojde k selhání přístroje, a tím snížit náklady na údržbu a omezit neplánované odstávky zařízení, protože náklady na ověření jsou výrazně menší než náklady na rekalibraci, je možné přístroje ověřovat mnohem častěji, a tím se zvyšuje spolehlivost měření a kvalita výsledného výrobku, protože ověření lze realizovat u průtokoměrů pracujících na libovolných měřicích principech, lze ji použít i tam, kde by rekalibrace byla ekonomicky nezdůvodnitelná. 7. ZávěrObr. 8. Zajištění vyšší spolehlivosti průtokoměrů autodiagnostikou, sebemonitorováním a ověřenímPrůtokoměry, jejichž nedílnou součástí je funkce samosledování, mají vyšší spolehlivost. Uživatelům přinášejí výhody třemi způsoby (obr. 8).1. Neustálá samodiagnostika umožňuje reagovat rychle a cíleně na poruchu přístroje nebo na problém s danou měřicí úlohou. Jestliže diagnostický systém generuje specifické hlášení a doporučí opravné opatření, je řešení problémů velmi rychlé.2. Jestliže je informace z autodiagnostického systému exportována ze zařízení do nadřazeného systému, lze ji využít pro sledování stavu zařízení. Neustálý dohled nad stavem zařízení a probíhajícími procesy umožňuje na základě sledování trendů realizovat proaktivní opatření a tak omezit neplánovanou údržbu.3. Spolehlivé metody samosledování jsou založené na továrních navázaných referenčních veličinách, které mají velkou a dlouhodobou stabilitu. Tyto metody je možné použít pro vnitřní ověření průtokoměrů a dokumentaci pro účely řízení kvality (ISO 9001) nebo i pro bezpečnostní úlohy (SIL – opakující se funkční zkoušky) a pro ověření metrologických požadavků (stanovená měřidla). Modularita řešení umožňuje přizpůsobit funkce autodiagnostiky, samosledování a ověření požadavkům dané úlohy. Tím, že se pro širokou škálu zařízení využívá jednotná sada funkcí, je zajištěno konzistentní ovládání všech instalovaných měřicích přístrojů. Protože řada převodníků Proline s funkcí Heartbeat Technology je v oblasti měření průtoku vhodná pro všechny instalované průtokoměry, mohou zákazníci optimalizovat své pracovní procesy prostřednictvím důsledné standardizace. To omezuje složitost navrhovaných řešení a umožňuje realizovat další úspory v oblasti inženýrinku, provozu, servisu a údržby.  Gernot Engstler, Endress+Hauser Product Management1 Jde o diagnostické ověření, a ne o metrologické ověření stanovených měřidel.2 Zdroj: Mezinárodní úřad pro míry a váhy BIPM. Úkolem BIPM je zajistit celosvětovou jednotnost měření a její návaznost na etalony mezinárodního systému jednotek SI. Viz http://www.bipm.org3 Zdroj: EN ISO 9001:2008; kapitola Měřicí zařízení.

TSN se standardními, komerčně dostupnými komponentami

Rozšíření standardu IEEE 802.1Q pro přepojování v ethernetových sítích, známé často pod obecně používaným názvem TSN (Time Sensitive Networking, časově citlivé síťování), umožňuje vytvářet automatizační systémy s homogenní síťovou architekturou od snímače po cloud. Ve srovnání s tím tradiční řešení používající na provozní úrovni řízení proprietární síťové standardy, jež zajišťují „tvrdý“ reálný čas, vždy představují určitou diskontinuitu síťové architektury. Sítě TSN tuto diskontinuitu odstraňují, protože dokážou zajistit tok informací z provozní úrovně řízení do vyšších pater řídicí hierarchie. Navíc uživatelé a výrobci zařízení získají výhodu unifikovaného hardwaru, který je flexibilní a cenově výhodný. Další výhodou je lepší využití instalovaných zařízení a běžné kabeláže množstvím různých aplikací bez rizika vzájemného ovlivňování.  Vzhledem k očividným výhodám se o vstupu sítí TSN do světa automatizace již nediskutuje – stal se skutečností. Rozdíly ve strategiích používaných různými firmami se nejčastěji týkají jen časování a sekvencí kroků. Jednotliví výrobci již dodávají na trh první výrobky s TSN, mnohé jsou už vyvinuty a další budou postupně následovat. Hlavní otázkou při zavádění TSN je široká dostupnost vhodného hardwaru. Standardy TSN jsou stále relativně nové a jejich implementace do odpovídajících polovodičových zařízení vyžaduje čas. Naproti tomu jen malá, avšak nevyhnutelná část standardů TSN vyžaduje podporu specializovaného hardwaru. Mnoho funkcí, které se vztahují k TSN, např. správa sítě, je čistě softwarových a mohou být snadno implementovány na libovolný hardware. V současné době mají výrobci zařízení k dispozici dvě hlavní možnosti, jak zavést funkce TSN do svých výrobků. Na jedné straně jsou to rozhraní založená na FPGA, díky nimž lze do rozhraní produktů pružně implementovat nejnovější funkce. Cena tohoto řešení se skládá ze tří faktorů: relativně vysoké výrobní ceny, ceny za programování FPGA včetně otestování logických funkcí a certifikace a popř. ceny za licenci, použije-li se hotové řešení. Na druhé straně jsou na trhu k dispozici běžná polovodičová zařízení, která za nízkou cenu nabízejí verifikované funkce TSN. Nízké ceny se dosahuje mj. tím, že není třeba znovu vyvíjet to, co už bylo jedno vyvinuto: standardy TSN jsou založeny na osvědčených konceptech, které se jen dále vyvíjejí a zevšeobecňují. Tato polovodičová zařízení vybraná podle specifických požadavků aplikace je možné použít jako základ pro vyžití komunikace TSN. V současné době je již obvyklou praxí, že výrobci zařízení implementují funkce TSN do automatizačních prostředků s využitím standardních, komerčně dostupných komponent.  TSN v automatizaci Požadavky na komponenty sítí, zvláště na koncové uzly a switche, se liší podle jejich funkce a konfigurace v síti. Síťové rozhraní PLC nebo rozhraní uzlu edge musí být jiné než rozhraní jednoduchého provozního zařízení. Podobně se musí switche na úrovni provozního řízení vypořádat s mnohem větším zatížením sítě než jejich protějšky na nižších úrovních snímačů a akčních členů. To se odráží v minimálních požadavcích na odpovídající komponenty zvláště v oblasti jednoduchých provozních zařízení, kde se zpravidla používá liniová nebo kruhová topologie s jedním nebo dvěma externími ethernetovými porty. Skupina substandardů TSN nabízí dvě hlavní metody, jak zajistit časově deterministický přenos dat: zaprvé přidělování prio­rit a preemptivní rámce (asynchronní) a za druhé časově řízený přenos ve vyhrazených časových slotech (metoda TDMA – Time Division Multiple Access, synchronní). Obě metody je možné kombinovat. V současné době je v oblasti průmyslové automatizace kladen důraz zvláště na časově řízenou komunikaci TSN a přenos dat v tvrdém reálném čase. Tento princip se již osvědčil u standardů, jako jsou Profinet IRT, Sercos III, EtherCAT nebo Powerlink. Standard TSN IEEE 802.1Qbv (Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Media Access Control (MAC) Bridges and Virtual Bridged Local Area Networks Amendment: Enhancements for Scheduled Traffic) rozšiřuje a zobecňuje existující proprietární mechanismy, aby se rozšířila oblast potenciálního využití a umožnila koexistence různých systémů reálného času ve společných sítích bez vzájemné interakce. Časové řízení přenosů dat v sítích Qbv zabraňuje nežádoucím kolizím mezi různými datovými proudy opouštějícími switch na společném portu. Jestliže jde o komponentu, která je koncovým zařízením s jedním ethernetovým portem, a tedy nemá vestavěnou funkci switche pro přeposílání telegramů, je pro účast v časově řízené komunikaci TSN postačující přesné řízení času přenosu jednotlivých ethernetových rámců. Pro efektivní použití časově řízeného přenosu je nezbytnou podmínkou přesná synchronizace všech účastníků v síti s přesností ve zlomcích mikrosekund. Zavedené procedury v souladu s normami IEEE 1588 (Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems) a IEEE 802.1AS (Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks) kladou na hardware stejné požadavky jako Qbv. Odpovídající zařízení musí být vybavena hardwarovým časovačem protokolu PTP, od nějž se při odesílání a příjmu synchronizovaných zpráv generují časové značky. Frekvence a fáze časovače PTP musí být nastavitelná synchronizačními hodinami1).  TSN ve stávajících zařízeních Některá polovodičová zařízení, např. switche řady RZ/N1 od firmy Renesas, již nabízejí mechanismy jako vysoce přesnou synchronizaci a přenosy dat řízené časem s využitím TDMA. Sítě TSN budou využívat nový protokol PTP podle IEEE 802.1AS-Rev založený na metodách popsaných v IEEE 1588, který nemá žádné dodatečné požadavky na hardware. Jako alternativa se již dnes používají mechanismy podle dosud užívaných norem IEEE 802.1AS a IEEE 1588. Rozdíl v implementaci obou standardů je výhradně v softwaru. Metoda TDMA je již implementována v mnoha dostupných zařízeních jako rozšíření specifikace Qav. V tomto případě jsou ethernetové rámce klasifikovány podle Qav a jsou jim v jednom cyklu komunikace přiděleny individuální časové sloty. Tento mechanismus je předchůdcem specifikace Qbv, která se využívá v TSN. Čip s podporou IEE 1588/.1AS a Qav + TDMA je tedy vhodný i pro realizaci zjednodušené funkce Qbv pro TSN. To umožňuje využívat výhody TSN v jednoduchých koncových zařízeních na provozní úrovni v hvězdicové, liniové i kruhové topologii, stejně jako v hybridních topologiích. Obr. 1. Bloková struktura funkce TDMA ve switchích RZ/N1Na obr. 1 je bloková struktura funkce TDMA ve switchích RZ/N1. Nahoře jsou přicházející ethernetové rámce blokem Forwarding Engine přepojovány na své cílové porty. Tam je každý rámec klasifikován podle konfigurovatelných kritérií a umístěn do jedné ze čtyř výstupních front (Queues). Hardwarový časovač gPTP je synchronizován s časem sítě v příslušné doméně TSN. Od něj se odvozují všechny časové sloty mechanismu TDMA. Časové sloty s individuálně konfigurovatelnou délkou jsou specifikovány centrálně pro všechny ethernetové porty zařízení v seznamu Gate Control List se čtyřmi vstupy. V každém časovém slotu mohou být otevřeny libovolné fronty výstupního portu, řízené prostřednictvím funkce Bitmasks. V tomto kontextu „otevřené“ znamená, že ethernetové rámce, které jsou ve frontě, mohou být prostřednictvím řízení priorit zpracovány v linkové vrstvě MAC (Media Access Control) a tím připraveny k odeslání po kabelu. Systém řízení priorit pro přeposílání vždy vybírá ethernetové rámce s nejvyšší prioritou fronty. Ovšem ethernetové rámce v „uzavřených“ frontách nejsou v odpovídajícím časovém slotu přeposlány. Tak to funguje i podle starších standardů. Qbv se liší primárně v počtu front a časových slotů, tj. v diverzifikaci řízení jednotlivých ethernetových rámců. Detailní srovnání je v tab. 1. Například switche řady RZ/N1 od firmy Renesas podporují čtyři fronty a čtyři časové sloty. Pro srovnání: standard TSN Qbv definuje osm front, zatímco počet časových slotů nechává neurčený. Switch podle standardu Qbv má centrální časovač gPTP a seznam Gate Control List je specifický pro kaž­dý port, takže každý port switche může mít vlastní plánování komunikace. Pro provozní zařízení s jedním ethernetovým portem a provozní zařízení v jednoduché liniové nebo kruhové topologii využívající vestavěný switch jsou uvedená omezení často akceptovatelná. Je to proto, že se v reálném čase přenáší jen několik různých strea­mů a rozvrh komunikace je pro všechny porty stejný, což umožňuje ethernetovým rámcům bez zdržení procházet jednotlivými komponentami, a tím celou liniovou nebo kruhovou sítí. Ilustruje to následující příklad použití TSN. Příklad použití TSN Jednoduchá konfigurace na obr. 2 ilustruje, jak může být vytvořen automatizační systém využívající TSN prostřednictvím funkcí dostupných ve switchích RZ/N1.Obr. 2. Ukázkový systém TSN Programovatelný automat (PLC) schopný komunikovat v sítích TSN, fyzicky instalovaný v provozu nebo virtuálně v průmyslovém počítači edge, řídí velký počet I/O komponent (označených TEP n.m), které jsou uspořádané do dvou liniových sítí. Alternativně lze v tomto případě použít i kruhovou síť. Provoz v síti je řízen časem a synchronizován s řídicími cykly PLC. Řídicí cykly PLC mají tři fáze: čtení hodnot z I/O zařízení, výpočet nových výstupních hodnot prostřednictvím programu v PLC a výstup nově vypočítaných výstupních hodnot na terminálová zařízení. Fáze 1 a 3 se v čase překrývají. Páteřní síť TSN, která se skládá ze switchů TSW 1 a TSW 2, si musí poradit s veškerou komunikací mezi PLC a subsítěmi, a jestliže je to nutné a je to indikováno prostřednictvím switchů TSW x1 a TSW x2, také s další komunikací se sousedními segmenty sítě. To vyžaduje v páteřních switchích TSW 1 a TSW 2 plnou podporu standardu TSN Qbv, a je-li to požadováno, také Qbu. Požadavky v liniových podsítích jsou mnohem menší. Komponenty označené TEP n.m jen přeposílají komunikaci mezi sousedními uzly. Jejich role jako koncových bodů TSN je omezena na jednoduchý stream v reál­ném čase pro komunikaci s PLC a další časově nekritickou komunikaci, jako je synchronizace nebo komunikace se serverem OPC UA. V tab. 2 jsou ukázány různé třídy a jejich namapování na dostupný hardware switchů řady RZ/N1, které splňují požadavky na funkce TSN v tomto uspořádání. V uvedeném případě jsou všechny síťové komponenty, switche a koncové uzly, synchronizovány navzájem prostřednictvím synchronizačního protokolu popsaného v IEEE 802.1AS a pro zabránění nežádoucím kolizím využívají časově řízený přenos. Komunikace se uskutečňuje v časových rámcích s pevným rastrem, který se cyklicky opakuje. V tab. 2 je také znázorněno přiřazení tříd do časových slotů tohoto rastru pro koncová zařízení v liniových subsítích. Doba cyklu a délka individuálních časových slotů závisejí na aplikaci. Časový slot T3 je vždy prázdný, tj. v této době se neodesílá žádná fronta, a měl by mít délku nejdelšího ethernetového rámce, který se v síti vyskytuje. To zaručuje, že výstupní port je na začátku okna reálného času T0 vždy volný a není obsazen předchozím rámcem, což by vedlo k nežádoucímu zpoždění odeslání rámce reálného času. Obr. 3. Plánování v síti TSN Schéma komunikace Všechna koncová zařízení TEP n.m na začátku každého komunikačního cyklu posílají do PLC své aktuální hodnoty jako vstupní proměnné. PLC v této části současně posílá nové výstupní hodnoty vypočítané z předchozích hodnot získaných z koncových uzlů. Pro to je v každé subsíti i v páteřní síti vyhrazen časový slot T0, v němž jsou přenášena jen data v reálném čase mezi koncovými zařízeními TEP n.m a PLC. Kolize s jiným provozem na síti není možná, takže je garantována maximální doba přenosu z každého koncového uzlu a do něj. Koncové uzly přenášejí své aktuální hodnoty do svých nadřízených switchů páteřní sběrnice TSW 1 a TSW 2 simultánně. Switche sbírají data a odesílají je do PLC. Také zde je kolize při komunikaci vyloučena, protože páteřní switche přenášejí data z každé podsítě v oddělených časových slotech. To vyžaduje mít odpovídající zdroje ve switchích páteřní sítě. Výstupní hodnoty jsou přenášeny ve dvou krocích, aby se tak dosáhlo téměř simultánního příchodu výstupních hodnot PLC do každého uzlu TEP n.m; nejprve v subsíti 2, potom v subsíti 1. Časový slot T0 v subsítích musí být dostatečně dlouhý, aby umožnil přeposlání všech výstupních proměnných. Simultánní přenos aktuálních a nových výstupních hodnot je bezkolizní a nevyžaduje žádná dodatečná opatření, protože data proudí v opačných směrech. Poté, co jsou všechny aktuální hodnoty přeneseny do PLC ve svém definovaném přenosovém okně a nové výstupní hodnoty přeneseny do všech koncových uzlů, začne PLC zpracovávat svůj vlastní program, který vypočítává nové výstupní hodnoty z aktuál­ních hodnot. Výstupní uzly zpracovávají své nové žádané hodnoty synchronně na základě synchronizovaného síťového času, takže všechny komponenty změní svůj výstupní stav najednou. Potom, co PLC ukončí své výpočty, bez přerušení následuje další cyklus komunikace. Další data mohou být přenášena mimo vyhrazené časové sloty na páteřní síti TSN i v obou subsítích 1 a 2 bez nutnosti starat se o vliv na komunikaci v reálném čase. Například data reálného času RT x mohou být přenášena mezi dvěma přilehlými segmenty sítě a uzavřena v individuálních časových slotech tak dlouho, jak to umožňuje zbývající šířka přenosového pásma. Další důležité datové strea­my jsou používány pro synchronizaci nebo pro dotazování objektů OPC UA.  Závěr Standard TSN je stále ještě mladý a potřebná hardwarová podpora se postupně rozvíjí. Ovšem i s běžnými, komerčně dostupnými produkty, jako jsou switche RZ/N1 od firmy Renesas, které jsou založeny na obecně rozšířených standardech předchozí verze, je možné již nyní využívat výhody metod TSN, jsou-li v dané aplikaci přijatelná jejich omezení.  Arno Stock, Renesas Electronics Europe Tab. 1. Srovnání mezi Qbv a Qav + TDMA Vlastnost IEEE 802.1Qbv IEEE 802.1Qav + TDMA1) komunikační fronty 8 4 časové sloty >82) 4 plánovač individuální pro každý port globální pro všechny porty kritéria klasifikace VLAN PCP, defaultní pro neoznačené rámce VLAN PCP určení MAC IPv4 (DiffServ) Ipv6 (Class of Service) programovatelný Pattern Matcher typ ethernetových rámců defaultní fronta Queue pro neoznačené rámce řízení kongescí Guard Window není3)   1)   jako příklad se používá Renesas RZ/N1 2)     specifické podle aplikace, není definováno ve standardu Qbv 3)    Je-li to nezbytné, vloží se „prázdný“ časový slot, který odpovídá maximální délce rámce v daném čase.   Tab. 2. Třídy a jejich namapování na dostupný hardware switchů řady RZ/N1 Priorita Třída Příklad Fronta T0 T1 T2 T3 7 data v reálné čase I/O data 4 1 0 0 0 5 řízení sítě synchronizace 3 0 1 0 0 3 přiřazena priorita OPC UA 2 0 1 1 0 1 jiné http, stav, diagnostika 1 0 1 1 0   T0: časový slot výhradně pro data v reálném čase; zabránění kolizi s jinými třídami T1: časový slot pro všechny zbývající třídy T2: časový slot pro data s nízkou prioritou, pro zajištění minimální propustnosti T3: vyhrazené pásmo, zaručující volný výstupní port okamžitě na začátku T0 následujícího cyklu   Obr. 1. Bloková struktura funkce TDMA ve switchích RZ/N1 Obr. 2. Ukázkový systém TSN Obr. 3. Plánování v síti TSN

Kontrola barevného odstínu světlovodičů automobilového reflektoru

Osvětlení moderních automobilů využívá téměř výhradně optické díly vyrobené lisováním z plastu. Týká se to i světlovodů pro vytváření tvarovaných nebo jinak efektních světel. Výrobu optických komponent z plastu umožnily nové materiály a nové technologie vícefázového lisování. Přesto je výroba plastových optických komponent stále velmi náročná a ve výsledném výrobku se mohou objevit různé druhy vad. Jednou z těchto vad je i změna spektrální propustnosti materiálu výlisku. Projevuje se nejčastěji zežloutnutím způsobeným oxidací organických složek materiálu při nedodržení teplotně-časového diagramu lisovacího procesu. Nepatrné zežloutnutí nemá na funkci reflektoru žádný vliv, jde pouze o estetický nedostatek, který je však viditelný tím spíše, když se projeví na jednom z páru reflektorů. Cílem kontroly tedy není změřit spektrální propustnost absolutně, ale udržet výrobu světlovodů tak, aby jejich spektrální propustnost zůstala v definovaném okolí propustnosti kalibračního normálu. Obr. 1. Princip komparačního měření světlovodičePrincip měření ukazuje obr. 1. Měřením kalibračního světlovodu na standardním LED modulu se získá referenční bod v chromatickém diagramu podle CIE. Kolem něj je vytyčeno toleranční pole, např. ve tvaru obdélníku. Je-li barva světla vycházejícího ze světlovodu nasazeného na stejném LED modulu mimo toto toleranční pole, klasifikuje se světlovod jako neshodný – NOK (obr 2).Obr. 2. Diagram CIE s vyznačeným kalibračním bodem a povolenou tolerancí barvy (vlnová délka λ v nm) Vytyčení tolerančního pole v diagramu CIE je výhodné z hlediska jednoduchosti a názornosti; je zde přímo vidět změnu barevného odstínu. Tato výhoda má však i odvrácenou stranu: diagram CIE je pouze indikátorem shody barev, jak je vidí lidské oko. Jde tedy o jistý druh převodu subjektivního vjemu na objektivní hodnotu, založený na skutečnosti, že stejného barevného vjemu lze v lidském oku dosáhnout různými kombinacemi spektrálních (čistých) barev (metamerismus). V praxi se již od 30. let minulého století využívá trojice spektrálních barev, červená (R), zelená (G) a modrá (B), které umožňují srovnávací měření v komparačním kolorimetru. Protože pro část barevného vjemu je nutné použít složku R zápornou (červené světlo se musí přidávat ke světlu měřenému, nikoliv referenčnímu), byl zaveden přepočet složek RGB funkcemi color matching xŻ(λ), yŻ(λ) a zŻ(λ). Pomocí těchto funkcí lze pro libovolnou barvu vypočíst XYZ tristimulus, tedy hodnoty X, Y, Z, které barvu jednoznačně určují (obr 3).Obr. 3. Funkce color matching a charakteristiky kamery Grafickým vyjádřením normalizovaného XYZ tristimulu je právě chromatický diagram. Normalizace umožňuje převést trojrozměrný prostor XYZ tristimulu do dvojrozměrného grafu. Z něj lze určit všechny potřebné informace charakteristiky zobrazovaného světla, a navíc ve své nejrozšířenější podobě barvu i znázorňuje. Cesta od pohledu do komparačního kolorimetru k zobrazení barvy v chromatickém diagramu je tedy poměrně komplikovaná. Jak ji lze realizovat pomocí barevné kamery? Problém by byl elegantně vyřešen, kdyby charakteristiky barevné citlivosti buněk RGB kamery odpovídaly funkcím color matching. Výstupní signály RGB kamery by pak představovaly přímo XYZ tristimulus, neboť hodnota signálů RGB je úměrná integrovanému množství světla dopadajícího na světlocitlivou buňku pro příslušnou barvu. Charakteristiky kamery se ale obecně od funkcí color matching liší (obr. 3). Naštěstí se v této úloze měří v oblasti blízké bíle barvě, kde lze pro komparační měření uplatnit některá zjednodušení.Obr. 4. Perceptuální rozdíly mezi barvami v chromatickém diagramu Komerční kamery obvykle poskytují funkci „vyvážení bílé“, která upraví zesílení složek tak, aby se výstupní signály v přiměřeném okolí vzorku bílé barvy blížily hodnotám funkcí color matching. Charakteristiky kamery jsou také nastaveny tak, aby v okolí bílé barvy chromatický diagram nevykazoval oproti standardnímu diagramu natočení. Natočení by totiž způsobilo zkreslení barev, které lidské oko vnímá jako nepřirozené. Výrobce kamery tedy zařídil, že se uživatel při transformaci charakteristik kamery do barevného prostoru funkcí color matching nemusí starat o posunutí a natočení. Měřítko se získá kalibrací s normálem OK světlovodu, neboť prováděné měření je komparační.Obr. 5. Oblast poklesu spektra světla prosvětlovací LED po průchodu zežloutlým plexisklem Další výhodou je, že právě v okolí bílé barvy je subjektivní citlivost oka na barevné změny poměrně malá. Na obr. 4 jsou ukázány relativní perceptuální rozdíly mezi barvami v chromatickém diagramu (úsečky spojují barvy, mezi kterými člověk ještě nevnímá rozdíl). Je zřejmé, že právě na změnu bílé ve žlutou je oko málo citlivé. Kamera v této oblasti naopak dosahuje velké citlivosti. Žloutnutí světlovodu má za následek pokles původního spektra prosvětlovací LED v levé části, tedy v oblasti azurové barvy (obr. 5). Právě v této oblasti je však křivka modré barvy (B) nejstrmější a i malá změna azurové vyvolá velkou změnu výstupního signálu B.Obr. 6. Rozhranní aplikace pro měření zežloutnutí světlovodiče Na základě těchto úvah byla vytvořena aplikace pro kontrolu žloutnutí materiálu světlovodičů. Citlivost aplikace k měření barevného posuvu ke žluté barvě autoři testovali zajímavým způsobem. Jeden ze dvou kancelářských papírů nechali v temnotě, druhý vystavili na dvanáct hodin slunečnímu záření. Přestože okem nebylo zežloutnutí tohoto papíru viditelné, běžná kamera od firmy Basler je ve spojení s vytvořenou aplikací spolehlivě detekovala. Na obr. 6 je ukázáno rozhraní aplikace při detekci zežloutnutí papíru při kalibraci neosvětleným papírem.   Otto Havle, FCC průmyslové systémy Co znamená zkratka CIE? CIE, Commission Internationale de l’Éclairage, mezinárodní sdružení pro osvětlení, je nezisková a nezávislá organizace, která umožňuje celosvětovou spolupráci a výměnu vědeckých a technických informací v oblastech nauky o světle, světelných zdrojů, osvětlování, měření barev, vidění, fotobiologie a technik zpracování obrazu. Sdružení CIE bylo založeno v roce 1913 a v současné době sídlí ve Vídni. Více lze najít na webové stránce http://www.cie.co.at/. V roce 1931 vytvořilo sdružení CIE matematicky definovaný barevný prostor nazývaný CIE 1931 nebo CIE XYZ. Pomocí funkcí color matching přepočítává souřadnice prostoru RGB na XYZ tristimulus. Barevných prostorů však existuje velký počet. Například barevný prostor CIELAB vychází z CIE XYZ a z Munsellova barevného systému. Souřadnice CIELAB se ze souřadnic CIE XYZ vypočítají nelineární transformací a umožňují jednotněji popsat rozdíly barev. Lidské oko totiž není schopné rozlišit rozdíly některých barev, ale z obr. 4 je patrné, že tyto oblasti, nazývané MacAdamovy elipsy (v obrázku jsou zakresleny jejich hlavní a vedlejší osy), mají v diagramu CIE 1931 různou velikost a orientaci, což při posuzování a kvantifikaci rozdílu barev činí potíže.

EVERSWITCH – piezoelektrické spínače SML1

Piezoelektrické spínače značky EVERSWITCH firmy Baran Advanced Technologies Ltd. se používají pro manuální ovládání technologických zařízení v náročných pracovních podmínkách. Neobsahují žádné pohyblivé části, a proto jsou dlouhodobě spolehlivé. Odolávají vlhkosti, prachu i hrubému zacházení. Díky krytí IP69K je lze používat také pod vodou. Spínače řady SML1 jsou nově dodávány v pouzdře z korozivzdorné oceli AISI 316L. Tento materiál rozšiřuje oblast jejich použití i v potravinářském a chemickém průmyslu. Ke své funkci spínače nepotřebují napájecí napětí. Připojují se do externího elektronického systému, který reaguje na aktivaci piezoelektrického spínače a ovládá elektrické obvody pomocí kontaktů relé. Vestavěná RGB LED indikuje aktuální stav. Spínače jsou k dispozici s kabelem délky 2,5, 8 a 15 m. Firma INTRADIS s. r. o, která zastupuje výrobce v ČR a SR, také dodává certifikovanou řídicí elektroniku v montážních krabicích na zeď nebo k instalaci na lištu DIN. Baran Advanced Technologies Ltd., www.barantec.com, www.intradis.cz tel.: +420 604 221 919, e-mail: info@intradis.cz  

Emparro Premium Power –napájecí systém od společnosti Murrelektronik

Komponenty řady Emparro od společnosti Murrelektronik jsou cenově úsporným a spolehlivým řešením napájení strojů a zařízení. Ucelený napájecí systém složený z vysoce výkonných spínaných zdrojů, spolehlivých vyrovnávacích modulů a účinných filtrů (obr. 1) je vzájemně perfektně sladěný. Zástupci řady Emparro spolupracují nejen v rozváděči, ale i v provozním prostředí: spínané napájecí zdroje s krytím IP67 umožňují přesunutí napájení přímo ke spotřebičům.  Filtr pro maximální odolnost proti rušení Jednostupňový filtr Emparro MEF (na obr. 1 první zleva) chrání napájecí systémy proti elektromagnetickým polím a zvyšuje elektromagnetickou kompatibilitu elektrických komponent ve strojích a zařízeních. Filtr působí obousměrně: brání přenosu rušení z externí sítě do systému napájení i opačně. Obr. 1. Rodina napájecí zdrojů, filtrů a UPS od firmy Murrelektronik do rozváděče i do provozního prostředí: zleva filtr Emparro MEF, třífázový zdroj AS-Interface, jednofázový spínaný zdroj do 10 A, třífázový spínaný zdroj do 40 A, vyrovnávací modul Emparro Cap, UPS Emparro ACCUcontrol, odolný zdroj Emparro HD např. do rozváděče pohyblivých zařízení, 4A zdroj Emparro67 pro montáž na stroj, mimo rozváděč, a Emparro67 Hybrid, který má kromě zdroje také možnost monitorovat proudové zatížení Spínané napájecí zdroje Spínané napájecí zdroje Emparro (třetí modul zleva na obr. 1) pro jednofázové a trojfázové sítě jsou pozoruhodně spolehlivé. Díky širokému sortimentu s různými výkony nabízí Murrelektronik řešení pro téměř všechny oblasti použití. Při výrobě zdrojů Emparro se používají výhradně nejkvalitnější součásti. Díky tomu činí střední doba mezi poruchami MTBF až 1·106 h. Spínané zdroje mjaí účinnost až 95 % a dlouhou životnost. Pro bezproblémové spínání velkých zátěží mají zdroje Emparro funkce Boost: Power Boost dodává po dobu až pěti sekund výkon ve výši až 150 %, Hyper Boost po dobu 20 ms až 400 % jmenovitého výkonu. Díky své kompaktní konstrukci vyžadují spínané zdroje v rozváděči jen málo místa. Integrované přístrojové pojistky přispívají nejen k další úspoře prostoru, ale snižují také náročnost konstrukčních a instalačních prací.  Spínané zdroje pro AS-Interface Varianta Emparro pro AS-Interface (na obr. 1 druhý zleva) je třífázový napájecí zdroj pro provozní napětí 30,5 V. Je mimořádně kompaktní, zabere na liště DIN pouze 50 mm, a přípojné svorky push-in umožňují montáž přípojných vodičů bez nástrojů. Protože třífázové spínané zdroje Emparro pro AS-Interface oddělují data a napájení, není zapotřebí žádný samostatný oddělovací modul. Obr. 2. Spínaný zdroj Emparro HD lze využít např. v rozváděčích kontejnerových překladačů Třífázové zdroje Emparro 40 A Zdroje Emparro 40-3obr. 1 je to čtvrtý zleva) se vyznačují výstupním proudem až 40 A. Jejich vysoká účinnost, 95 %, snižuje spotřebu elektřiny, a tím šetří uživatelům peníze. Současně se tyto zdroje vyznačují malým ztrátovým teplem, proto nevyžadují tak velký rozváděč. Výstupní napětí je při přetížení regulováno tak, aby proud zůstal konstantní, a to 100 % jmenovitého proudu v běžném režimu a 150 % v režimu Power Boost. Zdroj je tak chráněn před poškozením. Zdroje jsou vybaveny také diagnostickou funkcí: kontinuálně monitorují teplotu, zatížení a počet zapnutí. Spočítá-li systém, že se blíží čas výměny zdroje, vybaví hlášení pro údržbu, která může výměnu naplánovat na následující odstávku.  UPS Emparro ACCUcontrol Záložní zdroj UPS Emparro ACCUcontrol (čtvrtý zprava na obr. 1) překlenuje výpadky proudu. Externí akumulátory s kapacitou až 40 A·h zajišťují dlouhodobé překlenutí výpadku napájení. Modul UPS je k dispozici ve variantách pro 20 nebo 40 A. Emparro ACCUcontrol lze montovat bez použití nástrojů a je bezúdržbový. Varianta 20 A zabírá v rozvaděči se svou šířkou pouhých 65 milimetrů mimořádně málo místa. Pro řízené vypnutí strojů a řídicích jednotek je vhodný vyrovnávací modul Emparro Cap (na obr. 1 pátý zleva). Jeho  ultrakondenzátory poskytují potřebné napětí pro cílené uvedení zařízení do stabilního stavu – při 20 A po dobu 0,1 s. Emparro Cap je po celou dobu životnosti bezúdržbový.  Emparro HD – ideální pro náročná prostředí Emparro HD (Heavy Duty, na obr. 1 třetí zprava) je koncipován pro úlohy, v nichž je spínaný zdroj sice umístěn v rozváděči, přesto je však vystaven rozmanitým vnějším vlivům, např. na pohyblivých částech jeřábů nebo jiných zařízení provozní manipulační techniky. Zdroje jsou zde vystaveny velké elektromagnetické indukci a vlivům počasí – extrémním teplotám a velké vlhkosti. Jsou proto navržené tak, aby odolaly velkému přepětí, např. i při úderu blesku v blízkém okolí, a rozsah pracovních teplot je od −40 do +80 °C.  Emparro67 – napájení přímo u spotřebiče Zdroje Emparro67 (na obr. 1 druhá zprava) se používají přímo v prostoru průmyslového zařízení. Robustní a plně zalité spínané zdroje v krytí IP67 odolávají extrémním okolním podmínkám. Napětí z 230 V AC na 24 V DC se mění přímo u spotřebiče. Tím se snižují na minimum ztráty ve vedení a redukují náklady na elektřinu. Protože ztrátové teplo za provozu je minimální (účinnost dosahuje téměř 94 %), je možné se zdroje dotknout holou rukou. Zdroje pracují spolehlivě do okolní teploty +85 °C. Přesunutím napájení do prostoru zařízení se ušetří prostor v rozvaděči. Činnost zdrojů Emparro67 neovlivňují ani nečistoty, vlhkost, chladicí kapaliny nebo maziva.  Emparro67 Hybrid – napájení, jištění a komunikace v provozním prostředí Inovativní spínaný zdroj Emparro67 Hybrid (na obr. 1 první zprava) je „multitalent“ s mnoha přednostmi. Jeho výhodou není jen přesun elektrického napájení z rozváděče do prostoru zařízení, ale pomocí dvou integrovaných kanálů Mico pro kontrolu zátěžových obvodů 24 V DC navíc sleduje proud, a pomáhá tak zajišťovat vysokou provozní spolehlivost. Samostatně s ním lze kontrolovat jak napájení senzorů a modulů, tak i napájení akčních členů připojených sběrnicových systémů. V obou kanálech lze hodnotu sledovaného proudu nastavit samostatně. Komunikaci umožňuje rozhraní IO-Link (konektor M12). Díky tomu je možné Emparro67 Hybrid použít v propojených inteligentních zařízeních. Konkrétním příkladem je sledování životnosti zařízení.  Proč klade Murrelektronik velký důraz na umístění komponent do provozního prostředí? Na tuto otázku odpovídají experti společnosti Murrelektronik pro oblast napájení Dennis Braun a Florian Holzmann: „Sledujeme myšlenku „nulového rozváděče“ a přesouváme funkce z rozváděče přímo do zařízení. Naši zákazníci mohou dimenzovat rozvaděče menší a někdy je zcela vynechat. Umístění spínaných zdrojů mimo rozváděč znamená, že odpadá jeden zdroj tepla a chlazení může být méně výkonné. Kromě toho se tak snižuje i náročnost instalace kabelů. Převod napětí probíhá přímo v místě spotřebiče, což má pozitivní vliv na energetickou bilanci. Myšlenka nabízet spínané zdroje určené přímo do zařízení je progresivní, ale také logická, neboť jdeme vždy důsledně cestou decentralizace. Máme celý sortiment komponent přímo pro zařízení, od roviny senzorů a akčních členů až po rovinu řízení. Schopnost vyrábět produkty pro použití v drsném průmyslovém prostředí byla využita i při vývoji spínaných zdrojů.“  (Podle tiskové zprávy Murrelektronik. Úprava a doplnění: redakce. Foto: Murrelektronik) Bk

Nové řídicí jednotky Rockwell Automation pro různé úrovně funkční bezpečnosti

Řídicí jednotky Allen-Bradley GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 lze nastavit na různé úrovně funkční bezpečnosti: SIL 2/PL d až SIL 3/PL e. Tato škálovatelnost přispívá k optimální konstrukci bezpečnostního systému a ke snížení nákladů při dodržení příslušných předpisů na bezpečnost strojů. Řídicí jednotky mají lepší výpočetní výkon, a dosahují tak kratších časů odezvy a menších bezpečných vzdáleností. Díky tomu lze konstruovat menší stroje, ušetřit cenný prostor ve výrobní hale a zvýšit efektivitu obsluhy strojů.Obr. 1. Řídicí jednotky GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 mají certifikát TÜV pro funkční bezpečnost „Mnozí inženýři konstruují bezpečnostní systémy na vyšší úroveň bezpečnosti, než daná aplikace vyžaduje,“ řekl Dave Sullivan, produktový manažer pro oblast bezpečnostních systémů společnosti Rockwell Automation. „V konečném důsledku takové systémy obsahují více komponent, než kolik potřebují, což vede k větší složitosti systémů a navýšení nákladů nad nezbytnou úroveň. Naše nové řídicí jednotky inženýrům umožňují správně dimenzovat bezpečnostní systém včetně souvisejících nákladů tak, aby současně splňoval příslušné úrovně bezpečnosti bez nadbytečné rezervy.“   Jediná řídicí jednotka pro standardní i bezpečnostní řízení Užití nových řídicích jednotek umožní inženýrům použít jen jedinou řídicí jednotku pro standardní i bezpečnostní řízení. Výsledkem je jednodušší a méně nákladný řídicí systém, který nezabírá mnoho místa v rozváděči, a přitom se díky velkému výkonu zlepší produktivita.   Lepší komunikační schopnosti GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 mají rozhraní pro gigabitový Ethernet. To inženýrům pomáhá plnit požadavky inteligentní výroby na intenzivní datový provoz, aniž by bylo třeba doplňovat další hardware. Stroje s těmito řídicími jednotkami jsou připraveny na případné budoucí požadavky koncových uživatelů na shromažďování a sdílení větších objemů dat.   Produktivnější stroje Nové řídicí jednotky lze používat s integrovaným vývojovým prostředím Studio 5000 a servoměničem Kinetix 5700, a proto mohou zajistit funkce bezpečného zastavení, bezpečné rychlosti, bezpečné polohy a další funkce bezpečnostního sledování. Tyto funkce vedou k pružnějšímu bezpečnostnímu systému. Stroj se např. může pouze zpomalit, a nikoliv úplně zastavit, když se k němu přiblíží pracovník obsluhy. Tím je možné zvýšit produktivitu stroje při zachování požadované úrovně funkční bezpečnosti. Bezpečnostní funkce jsou nastaveny tak, aby vyhovovaly např. spolupracujícím robotům. Systém dokáže detekovat přítomnost přibližující se osoby a pohyb robotu buď zpomalí, nebo zcela zastaví.  (ed)

Integrace: EPLAN a Melsoft iQ Works

Integrace mezi softwarem EPLAN Electric P8 a prostředím Melsoft iQ Works je možná díky použití otevřeného a univerzálního nástroje AutomationML. Nové řešení integrace dat mezi softwarem EPLAN Electric P8 a Melsoft iQ Works od Mitsubishi Electric propojuje světy elektrotechniky a automatizace. Data, jako např. symbolické adresy, mohou být nyní mezi oběma stávajícími softwarovými systémy přenášena oboustranně. Výsledek v softwaru EPLAN Electric P8 je přesvědčivý: uživatelům jsou k dispozici platná schémata včetně zapojení sběrnic pro jednotlivé části PLC a hardwarové konfigurace. Obousměrná výměna dat pro PLC pomáhá optimalizovat procesy projektování a přispívá k automatizaci konstruování. Novou integrací mezi EPLAN Electric P8 a Melsoft iQ Works tak učinily firmy Eplan a Mitsubishi Electric další krok vpřed. Obr. 1. Rack PLC Mitsubishi v softwaru Eplan Electric P8 Základem integrace je AutomationML, tedy systém, který svou neutralitou a otevřeností pro výměnu dat připravuje cestu pro Industry 4.0. Soubor dat vytvořených v prostředí EPLAN je základem pro návrh hardwaru PLC (sestavy v racku, obr. 1) a programování jeho softwaru. A co je jedinečná vlastnost: data jsou přenášena po celou dobu vývoje produktu z jednotného ověřeného zdroje. Potřebná data s informacemi o komponentách totiž poskytuje databáze EPLAN Data Portal. Dohromady se tím urychluje konfigurace komponent a veškeré konstrukční práce. Melsoft iQ Works je integrovaná softwarová sada, která zahrnuje softwarová řešení potřebná k programování automatizačních produktů Mitsubishi Electric. S novou integrací do současné verze platformy EPLAN 2.7 mohou uživatelé obousměrně vyměňovat, později editovat a synchronizovat kompletní data ve všech fázích projektu. Uživatelé tak už nemusí data zadávat více než jednou, což jim pomáhá vyvarovat se chyb. Usnadňuje to také spolupráci mezi elektrokonstruktéry a vývojáři softwaru. Uživatelé z oblasti elektrokonstrukce získávají ještě další výhodu: výběr komponent PLC je nyní zcela transparentní. Prostřednictvím systémové podpory je možné sestavy PLC editovat rychleji, změny na poslední chvíli jsou mnohem snazší a jejich implementace je univerzální v celém projektu. AutomationML Technology AutomationML jako univerzální a standardizovaný formát dat založený na XML může nést konstrukční informace o topologii, struktuře, prostorovém rozmístění a logických funkcích systému. Pro zobrazení informací o struktuře a topologii používá AutomationML formát CAEX (Computer Aided Engineering Exchange), mezinárodně uznávaný datový formát standardizovaný podle IEC 62424 a IEC 62714. To nabízí základní objektově orientovaný koncept, který je možné použít k reprezentaci provozních zařízení a struktury systému. AutomationML dále umožňuje přenášet celé struktury systému, např. sestavu zařízení v racku. Tak lze vytvořit plně strukturovanou dokumentaci pro všechny části procesu, včetně servisu a údržby. A data z různých softwarových nástrojů, např. informace o provozních přístrojích, je možné snadno přenášet mezi výrobci a zákazníky a bez potíží je začlenit do dokumentace.  Melsoft iQ Works Obr. 2. Melsoft Navigator umí integrovat data z prostředí Eplan Melsoft iQ Works je integrovaná softwarová sada obsahující nástroje potřebné pro programování automatizačních produktů od firmy Mitsubishi Electric – GX Works3, MT Works2, GT Works3, RT ToolBox2 a FR Configurator2. Integrace softwaru je podporována nástrojem Navigator, grafickým, snadno použitelným rozhraním mezi uživatelem a konfigurací centrálního systému (obr. 2). Dalšího zjednodušení se dosahuje jednotným použitím označení a parametrů v celém projektu. Výhody této výkonné softwarové sady zahrnují zjednodušení vývoje systému díky tomu, že pro opakované úkoly je vyžadováno mnohem méně času, dále minimalizaci zdroje chyb a snížení celkových provozních nákladů spojených s jejich odstraňováním. Pozadí spolupráce EPLAN a Mitsubishi Electric spolupracují v rámci strategického partnerství již mnoho let. Dodavatel řešení EPLAN je členem sdružení e-F@ctory Alliance; naopak Mitsubishi Electric poskytuje svá data do databáze EPLAN Data Portal. Cíl obou firem je s ohledem na jejich zákazníky a uživatele jasný: zvyšovat kvalitu dat, urychlovat inženýrské a výrobní procesy a zvyšovat produktivitu.  (EPLAN Software & Service)Eplan Efficiency Days V minulých dnech se konal postupně v Ostravě, Praze, Bratislavě a v Košicích seminář Eplan Efficiency Days (článek o semináři bude v příštím čísle). Osobně jsem měl možnost zúčastnit se bohatě navštívené a informačně zajímavé akce v Praze. V jedné z diskusí zazněla otázka, jak jsou softwarové prostředky Eplan integrovány s konstrukčním a programovacím prostředím různých výrobců řídicích systémů, neboť prezentace na semináři uváděla jako příklad u nás pravděpodobně nejrozšířenější prostředí firmy Siemens: TIA Portal a Step7. Konkrétně se účastník ptal právě na řídicí systémy Mitsubishi. V tomto článku tedy najde odpověď na svou otázku. Petr Bartošík

Kabelové svazky pro systémy sledování letového provozu

Letecký provoz je stále častější způsob dopravy. Bezpečnost letového provozu je na prvním místě. Také proto si pardubická společnost ERA vybrala firmu LAPP jako silného a spolehlivého partnera. Společnost ERA se zaměřuje na výzkum, vývoj a výrobu pasivních sledovacích systémů jak pro sledování letového provozu, tak pro úkoly ohledně obrany vzdušného prostoru. Radarové systémy dodává civilnímu i vojenskému sektoru. Je výrobcem vojenského radiolokátoru Věra, jeho předchůdci nesli název Tamara, Ramona a Kopáč. Věra je pro letadla neviditelná, ale dokáže sledovat až 250 letounů najednou a určit jejich typ. Společnost ERA si u firmy LAPP objednala konfekcionované kabelové svazky určené pro systém lokalizace letadel ve vzduchu i na zemi. Konfekcionovaný kabelový svazek tvořil např. kabel ÖLFLEX® ROBUST 215C, který byl na jedné straně zakončený hranatým konektorem podle specifikace zákazníka a kabelovou vývodkou SKINTOP® MS-SC-M s možností připojit stínění kabelu. Na druhé straně byly jednotlivé žíly chráněné smršťovacími hadicemi a ukončené kabelovými oky z nabídky LAPP. Pro tento projekt firma vyrobila celkem 1 200 kabelových svazků ve čtyřiceti různých provedeních. Pro výrobu bylo použito padesát druhů materiálů. A vše bylo vyrobeno a dodáno během 50 dní, a to včetně nabídkového procesu. LAPP KABEL s. r. o., tel.: +420 573 501 086, e-mail: info@lappgroup.com, http://www.lappgroup.cz