PAR 7-8/2014 by Redakcja PAR

7-8/2014

P O M I A RY • A U T O M AT Y K A • R O B O T Y K A

PAR miesięcznik naukowo-techniczny

ISSN 1427-9126 Indeks 339512 Cena 10,00 zł w tym 8 % VAT

www.par.pl

Oczekujesz niezawodnego rozwiązania? Potrzebujesz najwyższej wydajności? Oferujemy Ci kompletny system.

EXCM-30

Festo Sp. z o.o.

Kompaktowy manipulator EXCM - idealne rozwiązanie dla małych urządzeń montażowych. Wysoka funkcjonalność połączona z bardzo kompaktową konstrukcją pozwala optymalnie wykorzystać przestrzeń roboczą. Napęd oparty na kinematyce równoległej zapewnia niską masę własną elementów ruchomych, zaś pakiet napędowy z pozycjonerem pozwala na łatwe i szybkie uruchomienie dzięki automatycznej parametryzacji.

9 771427 91230 6

Janki k/Warszawy ul. Mszczonowska 7 05-090 Raszyn Contact Center Tel. +48 22 711 41 00 Fax +48 22 711 41 02 www.festo.pl

Temat Numeru

rozmowa par

RYNEK I TECHNOLOGIE

Automatyzacja montażu, pakowania i transportu

Profesor Krzysztof Tchoń z Politechniki Wrocławskiej

Routery i przełączniki przemysłowe

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ i odkryj trzeci wymiar papieru PAR+ to bezpłatna aplikacja mobilna na systemy iOS oraz Android, dzięki której Czytelnicy miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka” uzyskują bezpośredni dostęp do dodatkowych treści powiązanych z wybranymi publikacjami. PAR jest pierwszym miesięcznikiem naukowo-technicznym w Polsce, który oferuje swoim odbiorcom to unikatowe rozwiązanie. Dzięki PAR+można jednym dotknięciem palca obejrzeć film lub animację powiązaną z artykułem, przejść na stronę internetową lub do galerii zdjęć z wydarzenia opisanego w relacji prasowej, przeczytać rozszerzoną wersję artykułu, przejrzeć i pobrać specyfikację produktu opisywanego w artykule, skomentować artykuł na Facebooku, i wiele, wiele więcej. Więcej informacji na par.pl/plus

Pobierz i uruchom bezpłatną aplikację PAR+

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

Na wyświetlaczu urządzenia pojawi się sześcian z logo PAR+ oraz przyciski prowadzące do dodatkowych treści

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

FACEBOOK

VIDEO

Spis treści

Nowości 22

Nowe produkty

Nowa generacja czujników BOS 6K – czujniki klasy kompaktowej w nowym standardzie

Nowe rozwiązania do aplikacji ruchomych

Dociskacze szybkomocujące ELESA+GANTER

Temat numeru temat numeru

Automatyzacja montażu, pakowania i transportu 36

Chwytak z napędem serwoelektrycznym LEG 760 firmy SCHUNK– optymalne rozwiązanie w systemach paletyzacji i pakowania

Instalacja robota przemysłowego wymaga nie tylko samego

Manipulatory do szybkiego pakowania

ramienia, ale też elementu chwytającego, odpowiednio

EXCM – manipulator do wielu zastosowań

RFID w zakładach mięsnych

Roboty kartezjańskie i SCARA automatyzują proces pakowania

Wielofunkcyjne urządzenia chwytające – rozwiązania stosowane w robotach przemysłowych

dostosowanego do konkretnej aplikacji. W artykule szczegółowo zdefiniowano wielofunkcyjne urządzenie chwytające oraz przedstawiono przegląd rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń tego typu stosowanych w robotach przemysłowych.

Wydarzenia 6

Aktualności

System pozycjonowania PGV wyróżniony w konkursie Automation Award. Position Guided Vision – wyznaczanie drogi

RYNEK I TECHNOLOGIE

Targi energetyczne jak salon eko-motoryzacji

Urządzenia warstwy trzeciej w zastosowaniach przemysłowych

HONEYWELL rewolucjonizuje rynek czujników

Henry Ford powiedział kiedyś: „Jeśli jest coś, czego nie

Optymalizacja produkcji – robot partnerem człowieka. Relacja z targów AUTOMATICA 2014 w Monachium

nie ma sensu, żebyśmy to robili”. W dzisiejszych czasach

CeBIT 2014 – rozwiązania biznesowe i nowoczesne zarządzanie informacjami

się na zwiększone koszty późniejszej diagnostyki i serwisu.

Kalendarium

z pogranicza przemysłu i branży IT.

20 85

potrafimy zrobić wydajniej, taniej i lepiej niż konkurenci, „wydajniej” nierzadko oznacza po prostu szybciej, co w przypadku systemów automatyki może przekładać Jednym ze sposobów ich ograniczenia są rozwiązania

forum mŁodych 82

Starcie robotów w Opolu

Wpływ pojemności pasożytniczych transoptora na sterowanie tranzystorami w przekształtniku impulsowym

inż. Maciej Cisek – Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Nauka

Rozmowa PAR

Robot społeczny nie może być nudny

Rozmowa z profesorem Krzysztofem Tchoniem z Politechniki Wrocławskiej na temat robotyki społecznej.

Interfejs operatora pojazdu bezzałogowego działającego w strefach zagrożenia

dr hab. inż. Andrzej Typiak, ppłk dr inż. Adam Bartnicki – Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Gliwice

Admittance Method for Monitoring of Non-electrical Objects

prof. Tetiana Bubela, prof. Petro Stolyarchuk prof. Yevhen Pohodylo, Marta Herasym – Institute of Computer Technologies, Automation and Metrology, “Lviv Polytechnic” National University UA

106

Budowa i testowanie modułów funkcjonalnych w programie Arena do modelowania i sterowania wybranymi obiektami systemu produkcyjnego

mgr inż. Grzegorz Madej dr inż. Waldemar Małopolski – Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

aplikacje 44

Zrobotyzowane stanowisko paletyzacji listew transportowych

Automatyka 54

Sterownik OPLC serii Samba firmy UNITRONICS

Ekstendery USB i KVM

112

Indeks firm

114

Prenumerata

POMIARY 56

Iskrobezpieczne czujniki temperatury zgodne z dyrektywą ATEX nr 94/9/WE Miesięcznik naukowo-techniczny Pomiary Automatyka Robotyka

rynek i technologie 67 68 70

Technologia LTE w routerach przemysłowych

Rok 18 (2014) nr 7-8 (209-210) ISSN 1427-9126, Indeks 339512

PAR miesięcznik naukowo-techniczny

ISSN 1427-9126 Indeks 339512 Cena 10,00 zł w tym 8 % VAT

www.par.pl

Oczekujesz niezawodnego rozwiązania? Potrzebujesz najwyższej wydajności? Oferujemy Ci kompletny system.

EXCM-30

MiDGE – router UMTS/LTE przyjazny użytkownikowi DesignSpark Mechanical – test drive

7-8/2014

P O M I A RY • A U T O M AT Y K A • R O B O T Y K A

Festo Sp. z o.o.

Na okładce: kompaktowy manipulator EXCM firmy Festo

9 771427 91230 6

Janki k/Warszawy ul. Mszczonowska 7 05-090 Raszyn Contact Center Tel. +48 22 711 41 00 Fax +48 22 711 41 02 www.festo.pl

TEMAT NUMERU

ROZMOWA PAR

RYNEK I TECHNOLOGIE

Automatyzacja montażu, pakowania i transportu

Profesor Krzysztof Tchoń z Politechniki Wrocławskiej

Routery i przełączniki przemysłowe

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Wydarzenia aktualności

Polskie przedsiębiorstwa coraz chętniej inwestują w automatyzację – wynika z badania przeprowadzonego przez firmę ASTOR, w którym wzięło udział 325 uczestników odbywającej się w Poznaniu Otwartej Konferencji Lean Manufacturing. 81 proc. ankietowanych polskich firm przyznało, że ich produkcja jest zautomatyzowana, w tym 9 proc. zadeklarowało całkowitą automatyzację, zaś 72 proc. częściową. Porównanie wyników tegorocznych i ubiegłorocznych ankiet pokazuje, że branża automatyki i robotyki w Polsce się rozwija, ale w niezbyt szybkim tempie. Wciąż też daleko nam do średniej światowej pod względem liczby robotów pracujących w przemyśle. Jak wynika z najnowszego raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki IFR, przepaść między wdrożeniami

PILZ buduje zakład w Azji

z zakresu automatyki i robotyki w Polsce i w innych krajach nadal jest bardzo widoczna. Podczas gdy nad Wisłą na 10 tys. pracowników przypada 18 robotów przemysłowych, w Niemczech jest ich aż 273. Średnia światowa wynosi 58. Badania ASTOR wykazały też zależność między stopniem automatyzacji a przychodem przedsiębiorstwa. Wśród firm, których roczny obrót przekracza 300 mln zł, aż 20 proc. jest w pełni zautomatyzowanych. W przypadku firm o obrocie do 300 mln zł takie przedsiębiorstwa stanowią zaledwie 4 proc. – Jeśli chodzi o automatyzację, sporo się w Polsce zmieniło, ale mamy jeszcze wiele do zrobienia. Stosunkowo niskie koszty pracy w relacji do zachodnich powodują, że producenci nie zawsze dostrzegają uzasadnienie biznesowe automatyzacji. Polskie przedsiębiorstwa najczęściej wdrażają ekonomiczniejsze rozwiązania, czyli minimalną funkcjonalność potrzebną do osiągnięcia celu biznesowego, tymczasem za granicą inwestuje się w systemy, które można łatwo rozwijać – ocenia Stefan Życzkowski, prezes firmy ASTOR.

Targi MIDEST już w listopadzie

W Chinach powstanie nowy, pierwszy poza Europą, zakład produkcyjny firmy Pilz, dzięki czemu możliwe będzie zwiększenie szybkości zaopatrywania klientów z regionu Azji i Pacyfiku w jej produkty. Chińska fabryka zajmie powierzchnię ponad 9 tys. m2. Rozpoczęcie produkcji planowane jest na pierwszy kwartał 2015. – Nowa fabryka jest kamieniem milowym w historii Grupy Pilz. Nasze zaangażowanie w Chinach odzwierciedla wciąż rosnące znaczenie rynku azjatyckiego dla technologii automatyzacji – mówi Thomas Pilz, partner zarządzający Pilz GmbH & Co. Fabryka budowana jest w miejscowości Jintan, w prowincji Jiangsu, na północny zachód od Szanghaju, która jest jednym z najbardziej aktywnych ekonomicznie regionów kraju.

Tegoroczna, 44. edycja targów Midest, które odbywać się będą od 4 do 7 listopada, będzie pierwszą pod kierownictwem nowego prezesa targów, Patricka Munini i nowego dyrektora, Jean-François Sol-Dourdin. W centrum zainteresowania znajdzie się w tym roku lotnictwo. Powierzchnia sektorów targowych będzie o 13 proc. większa niż rok temu. Największy wzrost odnotowały sektory tworzyw sztucznych i elektroniki. Zaplanowano ponad 60 konferencji poświęconych najnowszym osiągnięciom technologicznym, strategicznym i gospodarczym. Po raz kolejny zorganizowany zostanie też Sektor Technologiczny we współpracy z CETIM (Centrum Technicznym Przemysłu Mechanicznego). Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej www.midest.com.

Dwie rocznice firmy igus

Eplan świętuje 30-lecie działalności

Specjalizująca się w produkcji prowadników kabli, przewodów do aplikacji ruchomych, polimerowych łożysk ślizgowych, liniowych systemów prowadzenia oraz przegubowych łożysk polimerowych firma igus ma w tym roku dwie okazje do świętowania. Pierwszą z nich jest 50-lecie istnienia, drugą – 30 lat od chwili skonstruowania polimerowych lożysk ślizgowych z materiału iglidur. Obie te rocznice były fetowane w trakcie targów Mach-Tool, które odbyły się w czerwcu w Poznaniu. W trakcie targów został też wyłoniony zwycięzca polskiej edycji konkursu vector, w którym nagradzane są aplikacje z zastosowaniem systemów zasilania. Pierwsze miejsce zajęła spawarka wysokiej częstotliwości firmy Zemat Technology Group LTD. Drugie miejsce przypadło maszynie wiertniczo-palowniczej firmy Wamet. Na trzecim miejscu uplasował się system transportowy używany w FIAT Auto Poland.

Ponad 40 tys. klientów, ponad 100 tys. instalacji w ponad 50 krajach oraz ponad 700 zatrudnionych – to tylko niektóre dane świadczące o sukcesie firmy Eplan, która w tym roku obchodzi 30 rocznicę istnienia. Eplan, największy dostawca oprogramowania CAE, jest już obecny w ponad 50 krajach. W ostatnim czasie pojawiły się filie w Japonii, RPA i Turcji. – Dostarczamy rozwiązania CAE na całym świecie. Eplan ma obecnie pozycję firmy globalnej i widzę przed nami szerokie możliwości rozwoju na rynkach na całym świecie – podkreśla Maximilian Brandl, prezes Eplan. W planach firmy jest zwiększenie ekspansji w USA, Chinach, Indiach i Japonii. Znaczącą część dochodu Eplan stanowią usługi profesjonalne, w tym doradztwo, wdrożenia i wsparcie techniczne. W tym roku firma chce osiągnąć dwucyfrowy wzrost i stworzyć ponad 100 nowych miejsc pracy.

Fot. ASTOR, Pilz, Międzynarodowe Targi Francuskie, igus, Eplan

Automatyzacja postępuje, ale powoli

Dostarczamy do 24h lub do 48h w zależności od lokalizacji ﬁrmy klienta.

CZY OFERUJE

TAK

CZY UMOŻLIWIA

NIE

ŁATWE WYSZUKIWANIE PRODUKTÓW?

Nie ryzykuj.

SZYBKĄ DOSTAWĘ?

TAK

NIE

Lepiej szukać dalej.

Oferujemy 500 000 produktów ponad 2500 wiodących marek.

Intuicyjna strona internetowa z wieloma opcjami ﬁltrowania.

TAK

CZY ZAPEWNIA

NIE

FACHOWĄ OBSŁUGĘ KLIENTA?

CZY POSIADA

BOGATĄ OFERTĘ

PRODUKTÓW OD WIODĄCYCH PRODUCENTÓW?

NIE

Oj, niedobrze.

NIE

ZAUFANEGO DOSTAWCĘ

ELEKTRONIKI I AUTOMATYKI?

TAK

CZY OFERUJE

Nie warto ryzykować.

JAK ZNALEŹĆ

Oferujemy szybką obsługę i wsparcie techniczne.

DOBRĄ RELACJĘ JAKOŚCI DO CENY? Rabaty ilościowe, indywidualne negocjacje cen, zamówienia terminowe i wiele więcej z nami oszczędzasz czas i pieniądze.

TAK

RS Components Na nas można liczyć. Dystrybutor produktów z zakresu elektroniki, automatyki i utrzymania ruchu z wieloletnim doświadczeniem. RS - właściwy wybór.

pl.rs-online.com

Wydarzenia aktualności

Piłkarskie mistrzostwa branży automatyki przemysłowej W Parku Zdrowia i Rozrywki Solpark w Kleszczowie (woj. łódzkie) rozegrano w drugi weekend czerwca I Mistrzostwa Polski branży automatyki przemysłowej w piłce nożnej „P+F Cup ’14”. Organizatorem była firma Pepperl+Fuchs, jeden z wiodących producentów podzespołów do automatyki przemysłowej na świecie. W turnieju piłkarskim wzięło udział osiem drużyn podzielonych na dwie grupy. W grupie A grały firmy Blumenbecker IPS Polska, Dürr Poland, Kirchhoff Polska z Mielca oraz Mars

Polska. W skład grupy B weszły połączone siły firm Aumatic, Valeo, IGM i Industria oraz firma Kirchhoff Polska z Gliwic, Magna Formpol, a także Tema, wsparta zawodnikami firmy Amsort. Drużyny zostały powitane przez Tomasza Michalskiego, dyrektora handlowego FA firmy Pepperl+Fuchs oraz gościa specjalnego mistrzostw, piłkarza Piotra Świerczewskiego – reprezentanta Polski, srebrnego medalistę IO w Barcelonie oraz uczestnika MŚ w Korei Płd. i Japonii. Mecze były bardzo zacięte, a spotkania rundy pucharowej dostarczyły emocji na najwyższym poziomie. Radomski Dürr pokonał skromnie 1:0 „czarnego konia” mistrzostw, drużynę Aumatic/Valeo/IGM/Industria, zaś w drugim półfinale drużyna Kirchhoff z Mielca pokonała wynikiem 2:0 innego z faworytów turnieju, firmę Magna Formpol. W wielkim finale zwycięstwo wywalczyła drużyna mielecka, która pokonała 2:1 rywali z Radomia. Wisienką na torcie był mecz P+F Cup ’14 All Stars, z Piotrem Świerczewskim w składzie, ze zwycięską drużyną z Mielca. W tym przypadku Kirchoff został pokonany 3:1. W przerwie między rundą grupową oraz pucharową przeprowadzone zostały konkursy, w których zawodnicy – demonstrując swoje wyszkolenie techniczne – mogli wygrać wiele nagród przygotowanych przez organizatorów mistrzostw. Po wręczeniu pucharów i nagród wszyscy uczestnicy udali się na grilla, który był okazją do podzielenia się wrażeniami z turnieju, natomiast następnego dnia korzystali z uroków parku wodnego Solpark. Na przyszły rok zaplanowana jest kolejna edycja mistrzostw.

REKLAMA

We Wrocławiu odbędzie się poświęcona przemysłowi 4.0 konferencja rozproszona, organizowana przez cztery firmy powiązane z obszarem automatyzacji procesów produkcji – Balluff, FANUC, Lapp Kabel i Wago. Spotkania będą odbywały się w siedzibach wymienionych firm, 11 i 12 września. W trakcie konferencji inżynierowie będą mogli zapoznać się z rozwiązaniami dotyczącymi Fabryki Przyszłości. Zostaną przedstawione najnowsze trendy i kierunki rozwoju systemów sterowania oraz informacje o tym, jak zbudować lub zmodernizować fabrykę, aby była gotowa na kolejną rewolucję przemysłową – przemysł 4.0. Celem konferencji jest integracja środowiska automatyków i elektryków wokół tego zagadnienia. Konferencja jest skierowana do wszystkich osób mających wpływ na rozwój i unowocześnianie fabryk: przedstawicieli utrzymania ruchu, projektantów automatyki przemysłowej, inżynierów produkcji i szefów produkcji, dyrektorów technicznych, integratorów systemów sterowania, a także pracowników działów planowania i rozwoju. Wydarzenie jest objęte patronatami honorowymi Prezydenta Miasta Wrocławia oraz Politechniki Wrocławskiej. Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej www.przemysl40.pl.

Fot. Elmark Automatyk, ASTOR, Fundacja Polskiego Godła Promocyjnego, Schneider Electric, Unity, Pepperl+Fuchs, przemysl40.pl

Konferencja na temat przemysłu 4.0

nagrody i wyróżnienia Wydarzenia

System pozycjonowania PGV wyróżniony w konkursie Automation Award Position Guided Vision – wyznaczanie drogi

System pozycjonowania PGV – rozwiązanie oferowane przez firmę Pepperl+Fuchs – znalazł się w gronie pięciu najlepszych produktów wyróżnionych w ostatnim konkursie o nagrodę Automation

Fot. Pepperl+Fuchs, przemysl40.pl

Award.

Unikatowy system pozycjonowania PGV (ang. Position Guided Vision) firmy Pepperl+Fuchs, dzięki uzyskaniu 13,1 proc. głosów, zajął czwarte miejsce podczas konkursu Automation Award 2013 w Norymberdze.

Optymalne pozycjonowanie System pozycjonowania PGV to jedyny produkt, który oferuje optymalne Promocja

rozwiązanie do pozycjonowania zautomatyzowanych pojazdów sterowanych. Łączy on w sobie optyczne śledzenie kolorowej taśmy napędowej z wykorzystaniem kodów macierzy danych do pozycjonowania oraz z użyciem kodów sterujących do nawigacji.

Niezawodność i odporność na zakłócenia Szerokie okienko czujnika umożliwia obsługę rozgałęzień, skrzyżowań, a nawet pokonywanie ciasnych zakrętów. Jest to możliwe dzięki stałej dostępności precyzyjnych informacji o położeniu. System pozwala na pewne śledzenie taśm o różnych kolorach i szerokościach, a jednocześnie zapewnia najwyższą niezawodność procesu. Jego podzespoły optyczne są skupione wyłącznie na wybranym obszarze monitorowania, dzięki czemu system PGV działa niezależnie od zakłóceń zewnętrznych, takich jak zabrudzenia lub uszkodzenia taśmy kolorowej/kodowej

czy kodów, a także niezależnie od oświetlenia zewnętrznego.

O nagrodzie Każdego roku jury, w którego skład wchodzą przedstawiciele komitetu kongresu SPS IPC Drives, VDMA, ZVEI oraz branży elektroniki i automatyki, nominuje do nagrody 10 produktów z branży automatyzacji. Goście wystawy SPS IPC Drives w Norymberdze mogą oddawać swoje głosy na wybrane produkty. Produkt, który uzyska największą liczbę głosów, otrzymuje nagrodę Automation Award.

PEPPERL+FUCHS ul. Marsa 56B 04-242 Warszawa tel. 22 256 97 70 fax 22 256 97 73 e-mail: info@pl.pepperl-fuchs.com www.pepperl-fuchs.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Wydarzenia aktualności

Elmark dystrybutorem firmy Getac w Polsce i Europie Środkowo-Wschodniej Firma Elmark Automatyka rozszerzyła zasięg dystrybucji produktów Getac na kolejne kraje. Obecnie jest jedynym oficjalnym ich dystrybutorem w Polsce, a od maja dostarcza komputery Getac także na rynki Czech, Słowacji, Węgier, Rumunii, Bułgarii, Litwy, Łotwy i Estonii. Produkty Getac znane są na całym świecie i słyną z jakości oraz niezawodności. Sprzęt kierowany jest głównie do służb mundurowych, przemysłu, logistyki i zastosowań GIS. Aktualnie oferta tego typu wytrzymałych urządzeń (ang. rugged) jest bardzo rozbudowana i spełnia oczekiwania praktycznie każdej grupy zawodowej. W ofercie są notebooki klasy Semi oraz Fully Rugged, notebooki konwertowalne (z dotykowym i obracanym ekranem) oraz wzmocnione tablety i handheldy. Elmark Automatyka oferuje klientom pełną gamę produktów Getac, przy czym większość modeli jest dostępna od ręki w magazynie.

Godło „Teraz Polska” dla robota PIAP Gryf Robot antyterrorystyczny PIAP Gryf, opracowany i wytwarzany w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów PIAP, został nagrodzony w tegorocznym, XXIV konkursie „Teraz Polska” Fundacji Polskiego Godła Promocyjnego. Podczas uroczystej gali, która odbyła się 9 czerwca w Teatrze Wielkim w Warszawie, w imieniu PIAP statuetkę odebrał prof. nzw. dr inż. Piotr Szynkarczyk, zastępca dyrektora ds. Inteligentnych Systemów Bezpieczeństwa PIAP (na zdjęciu z lewej). PIAP Gryf, mały robot do rozpoznania terenu, został nagrodzony w kategorii przedsięwzięcie innowacyjne. Robot jest zaawansowanym technologicznie, zdalnie sterowanym urządzeniem do szybkiego rozpoznania terenu i miejsc trudno dostępnych oraz do przeprowadzania w nich różnego rodzaju interwencji. – Mały robot do rozpoznania jest urządzeniem idealnie dopasowanym do potrzeb misji wojskowych i działań jednostek specjalnych. Jego konstrukcja została opracowana pod kątem maksymalnej uniwersalności i użyteczności dla tych służb. Robot PIAP Gryf to już drugi tego typu produkt Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP, który został nagrodzony Godłem „Teraz Polska”. W 2002 roku Instytut otrzymał nagrodę za mobilny robot interwencyjno-inspekcyjny Inspector – przypomina Michał Lipiński, dyrektor konkursu „Teraz Polska”. Celem konkursu „Teraz Polska” jest wyłonienie i nagrodzenie najbardziej nowatorskich rozwiązań w zakresie działań podejmowanych w celu usprawniania dotychczasowych procesów produkcyjnych, jak również tworzenia nowych lub znaczącego ulepszania istniejących produktów i usług.

UNITY rozwija nową markę Intratic Grupa Unity, dostarczająca rozwiązania IT dla e-biznesu, wydzieliła z oferty rozwiązania oparte na technologiach Microsoft i stworzyła markę Intratic, która będzie wsparciem dla klientów w zakresie wdrażania rozwiązań usprawniających wewnętrzne procesy w firmach zarówno w kraju, jak i za granicą. W ofercie Intratic są przede wszystkim usługi wdrożeniowe, oparte na podejściu User Centric Design, w tym wdrożenia systemów workflow oraz document management, z wykorzystaniem technologii SharePoint oraz Nintex, projekty omnichannel, a także specjalistyczne aplikacje oparte na technologii .NET. Specjaliści Intratic tworzą systemy cyfrowego środowiska pracy, w tym wdrożenia wspierające komunikację, pracę grupową, zarządzanie obiegiem dokumentów i wiedzą już od ponad 10 lat. Wśród klientów firmy są m.in. Skoda, Allianz, Carrefour, Mostostal, EFL, BZ WBK czy VB Leasing.

Rozwiązania SCHNEIDER ELECTRIC i STÄUBLI na targach INTERPACK Na międzynarodowych targach maszyn pakujących Interpack 2014 w Düsseldorfie została zaprezentowana rekordowa liczba maszyn wykorzystujących rozwiązania automatyki Schneider Electric – ponad 300. Wśród wystawców, którzy demonstrowali maszyny wykorzystujące rozwiązania Schneider Electric znalazł się m.in. międzynarodowy specjalista w dziedzinie robotyki, firma Stäubli, która przedstawiła metodę płynnej integracji robotów cztero- i sześcioosiowych z rozwiązaniami automatyki opartymi na platformie PacDrive Schneider Electric. Jest to jedno z najbardziej innowacyjnych rozwiązań automatyki dla nowoczesnych maszyn pakujących z układem sterowania napędów serwo, coraz częściej stosowanych także w segmencie maszyn przenośnikowych. Podczas targów Stäubli zaprezentowało również możliwości swojego rozwiązania – oprogramowania symulacyjnego pracującego równolegle z robotem Stäubli TS80 SCARA. Możliwość integracji robotów Stäubli na poziomie programu otwiera ciekawe możliwości przed użytkownikami sterownika PacDrive i umożliwia rozbudowę układów o standardowe roboty przemysłowe.

relacje Wydarzenia

Pierwsza edycja Łódzkich Targów Energetycznych, zorganizowana w ostatnich dniach czerwca w nowej hali Expo przy Al. Politechniki, miała dość nietypowy charakter. Impreza, zapowiadana jako wydarzenie, podczas którego będzie można zapoznać się z inteligentnymi i proekologicznymi rozwiązaniami energooszczędnymi dla przemysłu i dla domu, została bowiem w dużej mierze zdominowana przez… pojazdy elektryczne.

Fot. Elmark Automatyka, Unity, Fundacja Polskiego Godła Promocyjnego, Schneider Electric, S. Ścibior (PAR)

Targi energetyczne jak salon eko-motoryzacji Liczba prezentowanych pojazdów hybrydowych i elektrycznych mogła przyprawić o zawrót głowy. Wśród nich uwagę zwracał m.in. miejski autobus z ekologicznym napędem elektrycznym – centralny element stoiska Politechniki Łódzkiej. Na targach obejrzeć można było również „wtyczkowozy” i hybrydy m.in. takich firm, jak Toyota, Volvo, Mitsubishi, Renault czy BMW, ponadto skutery i rowery elektryczne, a nawet projekt samochodu solarnego, prezentowany przez SKN Miłośników Motoryzacji i SKN Młodych Elektroników Politechniki Łódzkiej. Zarówno hala, jak i niektóre ze stoisk, często świeciły jednak pustkami. W pewnej mierze był to zapewne efekt stosunku liczby wystawców do powierzchni nowej hali Expo. Targom towarzyszyły też wystąpienia przedstawicieli obecnych na nich firm i instytucji oraz kół naukowych, jednakże przysłuchiwało im się bardzo nieliczne grono osób.

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Reprezentacja firm z branży automatyki i pokrewnych była raczej uboga. Wśród wystawców znalazła się specjalizująca się w bezpieczeństwie przemysłowym firma ASE (Automatic Systems Engineering), swoje osobne (choć niewielkie) stoiska miały też firmy ABB i Danfoss, a na stoisku firmy Grodno około jednej czwartej ekspozycji przeznaczono na prezentację oferty firmy Eaton Electric. Na razie nic nie wskazuje na to, by łódzkie wydanie targów energetycznych mogło w niewielkim choćby stopniu zagrozić takim konkurentom, jak poznański Expopower czy lubelski Energetics, o Energetabie nawet nie wspominając. Należy jednak pamiętać, że była to pierwsza edycja nowego wydarzenia na polskiej mapie imprez targowych, a wyzwanie, które stanęło przed organizatorem – Międzynarodowymi Targami Łódzkimi – nie należało do łatwych.

Potencjałem, na którym Łódzkie Targi Energetyczne mogą budować swoją markę, jest niewątpliwie infrastruktura – nowoczesna, klimatyzowana hala Expo udostępnia wystawcom niemal 6 tys. m² powierzchni wystawienniczej oraz aulę na blisko 500 osób, z kolei dobre skomunikowanie Łodzi z resztą Polski, dzięki bliskości autostrad A1 i A2 czy Portu Lotniczego Łódź im. Władysława Reymonta, może przyciągnąć wielu zwiedzających, zwłaszcza tych z Warszawy i okolic. O tym, czy Międzynarodowe Targi Łódzkie, organizator Łódzkich Targów Energetycznych, znajdzie pomysł na należyte wykorzystanie tego potencjału, będziemy mieli szansę przekonać się już w przyszłym roku.

Urszula Chojnacka Seweryn Ścibior

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

PAR

Wydarzenia aktualności

Międzynarodowa konferencja Smart Communications & Technology Forum Już tylko dwa miesiące dzielą nas od czwartej edycji międzynarodowej konferencji Smart Communications & Technology Forum, która odbędzie się 18 września w warszawskim hotelu Marriott. Spotkanie zainauguruje wykładem Gianluca Fulli, reprezentant Komisji Europejskiej, koordynujący unijny projekt „Smart Electricity Systems and Interoperability”. W trakcie zorganizowanej przez CBE Polska konferencji zostaną zaprezentowane najistotniejsze światowe osiągnięcia w zakresie inteligentnych sieci, m.in. ogromne smartgridowe przedsięwzięcie w Sacramento, w którym zainstalowano 619 tys. inteligentnych liczników. Dzięki temu każdego miesiąca dostawca usług elektrycznych SMUD (ang. Sacramento Municipal Utility District), ze względu na niższe koszty utrzymania sieci, oszczędza ogromne kwoty, a dodatkowo udało się zredukować o kilka procent szczytowe obciążenie. Wdrożenie zostało nagrodzone jako najlepszy projekt Smart Grid 2013 r. przez magazyn „PowerGrid International”. Wśród najważniejszych zagadnień, które zostaną omówione w trakcie wrześniowej konferencji, znajdą się takie tematy, jak: ramy regulacyjne, operowanie informacją i zarządzanie danymi a kwestia bezpieczeństwa, studium opłacalności

inwestycji – rzeczywiste koszty implementacji, plany spółek i funkcjonowanie poczynionych inwestycji, projekty pilotażowe i wdrożenia komercyjne w świetle aktualnych trendów, przegląd technologii, a także analizy, raporty i doświadczenia zagraniczne na konkretnych przykładach. Szczegółowe informacje można uzyskać pod numerem telefonu +48 22 82 77 123 i na stronie internetowej www.cbepolska.pl. Organizator ogłosił też konkurs dla Czytelników miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka”. Do wygrania są dwa podwójne zaproszenia na Smart Communications & Technology Forum. Aby wziąć udział w konkursie, należy poprawnie odpowiedzieć na trzy pytania: 1. W których polskich miastach odbył się pierwszy etap wdrożenia szerokopasmowego AMI? 2. Jaką technologię komunikacji PLC zastosowano? 3. Ile inteligentnych liczników zostało zamontowanych w tamtym etapie? Odpowiedzi należy przesłać do końca sierpnia na adres: konkursy@cbepolska.pl. Dział powstaje we współpracy z portalem

REKLAMA

8 - 16 listopada 2014 r.

Japonia Edycja II

Japan Kaizen Tour Benchmark rozwiązań systemu ciągłego doskonalenia japońskich fabryk i ich implementacja w polskich warunkach rynkowych i kulturowych

tel.: 22 696 80 20 więcej 12 na www.langas.pl

Podczas wizyty zwiedzimy fabryki: Toyota Motor, LEXUS, TOTO Shikansen Tabor, Yaskawa Electric Corporation, Panasonic

relacje Wydarzenia

Anizotropowe czujniki magnetorezystancyjne to najnowsza propozycja w ofercie firmy Honeywell. Wprowadzenie nowych

Gospodarzami konferencji prasowej byli (od lewej) Mariusz Chrustny, dyrektor Pionu Komponenty Automatyki Honeywell, Paula Calarasu, EMEA Marketing Communications oraz James McKenna, Product Director Electronic Sensing, EMEA Honeywell Sensing and Control

produktów na rynek było okazją do spotkania z przedstawicielami prasy branżowej i portali internetowych, które odbyło się w czerwcu w hotelu Novotel w centrum Warszawy.

Fot. CBE Polska, J. Górska-Szkaradek (PAR), Honeywell

HONEYWELL rewolucjonizuje rynek czujników Celem konferencji, której gospodarzami byli Mariusz Chrustny, dyrektor Pionu Komponenty Automatyki w Honeywell Sp. z o.o., Paula Calarasu, EMEA Marketing Communications oraz James McKenna, Product Director Electronic Sensing, EMEA, Honeywell Sensing and Control, było przedstawienie pierwszych w branży układów scalonych nanoamperowych, anizotropowych czujników magnetorezystancyjnych serii Nanopower. Nowe czujniki magnetorezystancyjne firma Honeywell przedstawiła miesiąc wcześniej w Stanach Zjednoczonych, w Minneapolis, a obecnie promuje to rozwiązanie na rynkach zagranicznych. W Warszawie najnowszą ofertę Honeywell omówił James McKenna, który następnie odpowiadał na zadawane przez dziennikarzy pytania. Według niego czujniki te zrewolucjonizują rynek towarów przemysłowych, medycznych i konsumpcyjnych. Czujniki magnetorezystancyjne (MR) Honeywell z serii Nanopower mają postać układów scalonych. Charakteryzuje je Czujnik serii Nanopower zamknięto w niewielkiej obudowie typu SOT-23. Zdjęcie obrazuje wielkość czujnika

najwyższy poziom wrażliwości na pole magnetyczne (standardowo nawet zaledwie 7 G), przy poborze prądu mierzonym w nanoamperach (360 nA). Są mniejsze, bardziej trwałe i niezawodne w porównaniu z kontaktronami. Przy zachowaniu tej samej czułości i zasadniczo takich samych kosztach nowe czujniki magnetorezystancyjne z serii Nanopower nadają się idealnie do systemów zasilanych z akumulatorów, w których dotychczas można było stosować wyłącznie kontaktrony, ze względu na bardzo małe zużycie energii i szerokie szczeliny powietrzne. W porównaniu z czujnikami Halla nowe czujniki magnetorezystancyjne z serii Nanopower cechują się większą czułością, dzięki czemu mogą wyczuwać zmiany pola magnetycznego przez szczeliny powietrzne dwukrotnie szersze niż czujniki Halla. Wyższa czułość daje większą elastyczność przy projektowaniu i może oznaczać znacznie niższe koszty zastosowania dzięki wykorzystywaniu mniejszych lub słabszych magnesów. Czujniki magnetorezystancyjne z serii Nanopower są przeznaczone do stosowania w bardzo różnych rodzajach urządzeń zasilanych bateryjnie, takich jak liczniki wody i gazu, liczniki energii elektrycznej, przemysłowe czujniki dymu, sprzęt treningowy, systemy bezpieczeństwa, komputery mobilne i skanery, a także w sprzęcie gospodarstwa domowego, jak

zmywarki, kuchenki mikrofalowe, pralki, lodówki i ekspresy do kawy, w sprzęcie medycznym, np. łóżkach szpitalnych, szafkach do wydawania leków, pompach infuzyjnych, oraz w urządzeniach elektroniki użytkowej, takich jak notebooki, tablety i głośniki bezprzewodowe. Czujniki z serii Nanopower są dostępne w dwóch wariantach, różniących się czułością magnetyczną, co zwiększa zakres ich zastosowań: SM351LT – do zastosowań, które wymagają ultrawysokiej czułości magnetycznej (typowa wartość robocza to 7 G, maksymalna – 11 G) oraz bardzo niskiego poboru prądu (typowo 360 nA) i SM353LT – do zastosowań wymagających bardzo wysokiej czułości magnetycznej (typowa wartość robocza wynosi 14 G, maksymalna – 20 G) oraz bardzo niskiego poboru prądu (typowo 310 nA). Czujniki wykonane w postaci układów scalonych, umieszczonych w subminiaturowych obudowach do montażu powierzchniowego SOT-23, są dostarczane na taśmie i w zwoju (3000 układów na zwój). Są mniejsze od większości kontaktronów i mogą być instalowane przez urządzenia do automatycznego pobierania i rozmieszczania układów, co zmniejsza koszty produkcji. Jolanta Górska-Szkaradek

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

PAR

Wydarzenia RELACJE

Wszyscy zainteresowani robotyką przemysłową i usługową, automatyką, przemysłowym przetwarzaniem obrazu, współpracą człowiek–maszyna i umożliwiającymi szybszą i wydajniejszą produkcję nowościami technicznymi, którzy przyjechali na targi Automatica 2014 na pewno nie wyjechali zawiedzeni. To, co mogli zobaczyć, czego mogli dotknąć i wysłuchać, na niejednym zwiedzającym zrobiło ogromne wrażenie.

Optymalizacja produkcji – robot partnerem człowieka Relacja z targów AUTOMATICA 2014 w Monachium

Odwiedzający, wykupując tylko jeden bilet wstępu, mieli więc możliwość zobaczenia trzech imprez targowych.

Rekordowe targi Szósta edycja targów Automatica była rekordowa w porównaniu z minionymi – zgromadziła 34,5 tys. odwiedzających z ponad 100 krajów (o 10 proc. więcej w porównaniu z edycją z 2012 r.) i 731 wystawców z 42 krajów (o 7 proc. więcej niż w 2012 r.). Motto targów Automatica 2014 brzmiało „Optimize your production”. Takie podejście do produkcji jest coraz bardziej popularne na całym świecie. Optymalizacja produkcji rozumiana jest jako lepsza jakość produktów, szybsze i korzystniejsze wytwarzanie oraz bezpieczeństwo produkcji. Kluczem do takich rozwiązań są m.in. zintegrowane rozwiązania montażowe oraz robotyzacja i systemy wizyjne, a takie właśnie rozwiązania można było obejrzeć na stoiskach ekspozycyjnych.

Robotyka w różnym wydaniu W bieżącym roku po raz pierwszy zaprezentowano nowy obszar wystawienniczy – profesjonalną robotykę serwisową. Ponad 60 firm, specjalizujących się w robotyce usługowej B2B, zaprezentowało możliwości inteligentnych robotów usługowych i komponentów z obszarów medycyny i pielęgniarstwa, kontroli i utrzymania ruchu, jak również logistyki. Na targach obecni byli liderzy branży robotowej: firmy ABB, Comau, FANUC, KUKA i Yaskawa Motoman, prezentujące pionierskie rozwiązania, ale również inni producenci starali się zaskoczyć nowinkami technologicznymi. Zwiedzając targi można było stwierdzić, że zaczyna się nowa era robotyki, w której współpraca człowieka z robotem będzie na porządku dziennym. Prezentowane rozwiązania, z udoskonalonymi konstrukcjami i ulepszonym oprogramowaniem, doprowadziły do powstania robotów, które mogą bezpiecznie pracować razem z człowiekiem.

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

Międzynarodowe Targi Automatyki i Mechatroniki Automatica to pierwsze i jedyne targi międzynarodowe, które swoją tematyką obejmują wszystkie dziedziny robotyki i automatyki. Odbywają się od 2004 r., w cyklu dwuletnim, na nowych terenach targowych New Münich Trade Fair Centre w niemieckim Monachium. Ich organizatorem jest Messe München GmbH oraz Związek Niemieckich Producentów Maszyn i Urządzeń w zakresie robotyki (VDMA Robotik + Automation), sprawujący patronat i opiekę techniczną nad targami. Targi Automatica 2014 odbyły się w dniach 3–6 czerwca. Tegorocznej imprezie towarzyszyły jeszcze dwie inne, odbywające się równolegle na tych samych terenach targowych w Monachium – targi Intersolar Europe i Maintain. Pierwsze z nich są największą na świecie platformą kombinacji fotowoltaiki i magazynowania energii. Drugie – to największe europejskie wiodące targi obsługi przemysłu.

ABB Firma ABB zaprezentowała podczas tegorocznej edycji targów Automatica szereg nowości, ale najbardziej widoczny był nowy design i nowy kolor robotów. Dotychczasowy, pomarańczowy kolor, który stanowił swego rodzaju ostrzeżenie, przy dzisiejszych rozwiązaniach nie musi już pełnić takiej roli. Roboty ABB zaprezentowane zostały w kolorze białego grafitu, ale klient może zamówić je także w dotychczasowym kolorze. Zmiana koloru obejmuje dostawy wszystkich robotów ABB od maja 2014 r. ABB na targach zaprezentowała także nową rodzinę robotów IRB 1200 i IRB 6700. Elastyczne i kompaktowe roboty IRB 1200 charakteryzują się maksymalnie dużym zasięgiem pracy. Dostępne są w dwóch wariantach: robot o zasięgu 700 mm ma udźwig do 7 kg, a wersja o zasięgu 900 mm może udźwignąć do 5 kg. Obie wersje mogą być zamontowane pod dowolnym kątem. W standardzie mają stopień ochrony IP40, ale dostępna jest też opcja IP67. IRB 6700 jest bardziej wydajny niż jego poprzednik. Robot ma lepszą dokładność, udźwig oraz prędkość. Uproszczona została również konserwacja robota, dzięki czemu najbardziej wydajny robot w swojej klasie (150–300 kg udźwigu) może pochwalić się najniższymi kosztami utrzymania. Całkowity koszt jego utrzymania został zredukowany o 20 proc., a czas między przeglądami okresowymi maksymalnie wydłużony. Ta nowa generacja robotów to również

Nowe roboty ABB z serii IRB 6700

obniżony o 15 proc. pobór mocy. W rezultacie to najbardziej solidny oraz efektywny ze względu na koszty robot ABB.

Comau Wśród robotów firmy Comau niewątpliwą „gwiazdą” był robot RACER, który wcześniej został zauważony i doceniony podczas warszawskich targów Automaticon 2014, otrzymując złoty medal tej imprezy. Oficjalna europejska premiera odbyła się w Monachium. Robot jest najnowszym osiągnięciem konstruktorów Comau, a swój wygląd zawdzięcza znanej i cenionej na

świecie włoskiej szkole designu. Robot przeznaczony jest do aplikacji, w których ważna jest szybkość i dokładność. Ponadto na stoisku prezentowano m.in. Spot Welding Machine, czyli stanowisko zgrzewania punktowego z robotem Smart NJ4. W robotach tej serii wykorzystuje się technologię „hollow wrist”. Pokazano również nowy kontroler C5G i nowy terminal programowania robota TP5. Nowy panel ma lepszą, ergonomiczną konstrukcję, zapewnia 30 razy większą wydajność, ma ulepszoną grafikę, siedmiocalowy panoramiczny ekran dotykowy oraz uproszczoną klawiaturę. Jest prostszy w obsłudze, a przede wszystkim lżejszy. Działa w oparciu o system Linux. Zarząd firmy Comau spotkał się w trakcie targów z przedstawicielami prasy międzynarodowej, prezentując 40-letni dorobek firmy oraz omawiając kierunki dalszych działań i strategie rozwoju, tak aby dalej utrzymać wiodącą rolę w branży.

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

Epson

Przedstawiciel nowej rodziny lekkich i szybkich robotów Comau – robot Smart5 NJ. W tle nowy układ sterowania C5G

Firma Epson pokazała szereg nowości, a wśród nich nową serię robotów Epson Scara serii H. Roboty te są 20 proc. szybsze w stosunku do poprzedników, mają o 33 proc. większą wydajność, są lekkie i kompaktowe. Firma pokazała również robota dwuręcznego oraz precyzję współdziałania dwóch robotów, wyposażonych w chwytaki firmy SCHUNK, na przykładzie współpracy przy ustawianiu kolorów na kostce Rubika.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Wydarzenia RELACJE

Wielofunkcyjny dwuręczny robot Epson

FANUC Firma FANUC aranżacją swojego stoiska przypominała o XX Mistrzostwach Świata w Piłce Nożnej, czyli Mundialu 2014 – cała powierzchnia została zaaranżowana na wzór boiska piłkarskiego. Graczami na polu robotyzacji były różne roboty z bogatej oferty FANUC, prezentowane w aplikacjach przygotowanych przez integratorów firmy. Jedną z nich było stanowisko z dwoma robotami FANUC, które wykorzystywały system wizyjny w jaki wyposażony jest kontroler robota (iRVision – Integrated Robot Vision). Robot M-710iC/70 lokalizował bezładnie porozrzucane detale (robot + system wizyjny 3D), a następnie drugi robot M20iA/10L z systemem wizyjnym 2D pobierał detal z taśmy i układał na palecie.

KUKA Firma KUKA, wśród licznych zrobotyzowanych stanowisk, duży nacisk położyła na promocję nowej generacji robotów KUKA LBR iiwa. Ten nowy, lekki robot określa się jako nieprzeciętnie

KUKA moiros", czyli mobilna robotyzacja w rozmiarze XXL "

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

Intuicyjnie programowany robot KUKA LBR iiwa wzbudzał duże zainteresowanie

Wśród robotów wyróżniał się m.in. wielofunkcyjny, wydajny, niezawodny robot R-2000iC, który stosowany jest do zgrzewania, manipulacji i montażu. W gronie firm współpracujących z firmą FANUC jest firma Wikpol, która jako jedyny polski przedstawiciel uczestniczyła w tegorocznych targach Automatica. Firma ta specjalizuje się w aplikacjach paletyzacji i depaletyzacji różnego typu produktów, wykorzystując w tym celu roboty FANUC.

innowacyjny, funkcjonalny, o wyjątkowej jakości, ergonomii oraz wzornictwie. Robot, wzorowany na ludzkim ramieniu, ma siedem osi i umożliwia sterowanie pozycyjno-siłowe. Ten rodzaj sterowania w połączeniu ze zintegrowanymi czujnikami zapewnia programowalną czułość robota. Jego wysoko rozwinięta zdolność wykrywania kolizji i zintegrowany układ sensoryczny w napędach wszystkich osi predestynuje go do precyzyjnych zadań montażowych i umożliwia zastosowanie prostych narzędzi. Dzięki swojej sensytywności robot LBR iiwa otwiera nowy rozdział we współpracy człowieka z robotem. Reaguje jak „trzecia ręka“ operatora i może pracować bezpośrednio z człowiekiem, bez ogrodzenia ochronnego. Firma zaprezentowała nowego robota w 12 różnych aplikacjach, pokazując współpracę człowiek–robot w przemyśle i robotyce usługowej. Robot KUKA LBR iiwa prezentowany był z nowym układem sterowania, opartym na języku programowania Java, co zdaniem inżynierów KUKA pomoże w zdobywaniu nowych rynków. Innym ciekawym rozwiązaniem firmy był mobilny model koncepcyjny KUKA „moiros“ (mobile industrial robot system), składający się z robota KR Quantec posadowionego na mobilnej platformie KUKA omniMove. Robot i platforma są sterowane równolegle z jednego sterownika, co umożliwia np. prowadzenie obróbki dużych elementów podczas ruchu. Cały system jest zasilany za pomocą konwencjonalnych akumulatorów, które pozwalają na pracę ciągłą przez około 8 godzin.

Długi, smukły i elastyczny robot firmy OC Robotics

OC Robotics Zupełnie inaczej wyglądał robot prezentowany przez firmę OC Robotics. Długi, smukły i elastyczny robot, przypominający węża, jest przeznaczony do wykonywania operacji niebezpiecznych i zdalnej obsługi w ciasnych i zamkniętych pomieszczeniach. Roboty takie znajdują zastosowanie np. w przemyśle jądrowym, kosmicznym, medycznym, ochronnym.

OTC-Daihen Japoński producent robotów, firma OTC-Daihen, specjalizuje się w aplikacjach spawalniczych i zgrzewalniczych oraz manipulacyjnych (paletyzacja, pakowanie i załadunek/rozładunek). Na stoisku uwagę zwiedzających skupiały cztery roboty, sterowane z jednego

układu sterującego, symulujące spawanie jednego detalu. Jak podaje producent, z jednego układu sterującego można zaprogramować siedem robotów (maksymalnie 54 osie), które w sposób bezpieczny mogą współpracować ze sobą dzięki oprogramowaniu antykolizyjnemu. Pokazano również nowy, bezprzewodowy panel programowania, dzięki któremu jest ono znacznie łatwiejsze. Firma zaprezentowała roboty w dwóch kolorach i aby poznać opinię potencjalnych przyszłych użytkowników, ogłosiła konkurs na wybór koloru.

Stäubli Robotics Na uwagę zasługiwała również oferta firmy Stäubli, która zaprezentowała

nową generację szybkich i precyzyjnych robotów sześcioosiowych TX2, z nowym kontrolerem CS9 oraz nowym panelem sterowania SP2. Nowa seria robotów o dużej wydajności ma nowe funkcje, takie jak Safe Speed (bezpieczna prędkość) i Safe Stop (bezpieczny stop), co umożliwia współpracę z obsługą bez ogrodzenia ochronnego. Dzięki czujnikom zintegrowanym z robotem wykrywa on obecność człowieka w swoim zasięgu i natychmiast zmniejsza prędkość. Praca na niższych obrotach nie powoduje zatrzymania awaryjnego i nie ma potrzeby czasochłonnego ponownego uruchamiania robota. Nowy kontroler CS9 ma kompaktową budowę, mniejszą masę oraz wiele funkcji upraszczających i przyspieszających programowanie. Ponadto Stäubli Robotics zaprezentowała nowe oprogramowanie Stäubli Robotics Suite 2013, ułatwiające i przyspieszające tworzenie aplikacji zrobotyzowanych. Firma wyspecjalizowała się w produkcji robotów do pracy w wymagających warunkach (lakierowanie, praca w środowiskach zawilgoconych, warunkach sterylnych itp.) i takie przykłady aplikacji prezentowała.

Yaskawa Motoman Dla firmy Yaskawa Motoman targi były okazją do premiery układu sterowania DX200. Zaawansowana technologia sterowania ruchem, będąca wynikiem DX200 – nowy układ sterowania pracą robotów firmy Yaskawa Motoman

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

Cztery roboty firmy OTC-Daihen symulują spawanie jednego detalu

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Wydarzenia RELACJE

Wyposażenie stanowisk zrobotyzowanych i zautomatyzowanych – wybrane przykłady Festo Firma Festo tradycyjnie nie mogła narzekać na brak zainteresowania zwiedzających.

VMT, spółka zależna Pepperl+Fuchs, zdobyła nagrodę za głowicę SpinTop 3D

W bogatej ofercie tradycyjnie prezentowała coś z bioniki – tym razem był to adaptacyjny, wzorowany na ludzkiej dłoni, chwytak przeznaczony do bezpiecznego chwytania elementów o nieregularnych kształtach oraz kolejny, innowacyjny robot inspirowany naturą – bioniczny kangur, który potrafi naśladować rzeczywiste skoki kangurów, a każdy kolejny ruch wykonywany jest dzięki odzyskaniu energii z wykonanego skoku.

FLIR W ofercie firmy FLIR na uwagę zasługuje nowa, kompaktowa kamera termowizyjna FLIR A35, która przeznaczona jest do automatyzacji procesów przemysłowych i przydatna jest wszędzie tam, gdzie należy zapewnić bezpieczeństwo. Kamera może być instalowana w każdym miejscu procesu

Adaptacyjny chwytak Festo wzorowany na ludzkiej dłoni

produkcyjnego w celu detekcji i pomiaru anomalii temperaturowych.

Schmalz Również firma Schmalz pokazała kilka rozwiązań chwytaków, a wśród nich chwytak igłowy SNG-AP do przenoszenia porowatych lub niestabilnych elementów roboczych: tekstyliów, materiałów izolacyjnych, pianek, filcu i wełny, dywanów, filtrów, materiałów tkanych (włókno szklane), pianek polistyrenowych i metalowych. Igły chwytaka są wbijane w element roboczy i wyciągane z niego za pomocą siłownika pneumatycznego dwustronnego działania. Igły o średnicy 0,8 mm lub 1,2 mm (w zależności od modelu) są wprowadzane w element przenoszony pod kątem, tak aby zapewnić jego niezawodne uchwycenie. Kąt zagłębiania igły wynosi 30° lub 45°, a maksymalna głębokość wbicia igły to 3 mm, 10 mm lub 20 mm. Poza wspomnianymi chwytakami prezentowano m.in. powierzchniowe podciśnieniowe systemy chwytakowe FXP oraz FMP, służące do przenoszenia elementów roboczych o różnych wymiarach, nawet jeżeli ich położenie nie zostało dokładnie określone. Ten system chwytakowy jest wykorzystywany do realizacji zautomatyzowanych zadań paletyzowania, kompletowania zamówień i sortowania elementów roboczych. Powierzchnia systemu chwytakowego jest dostosowana do danego zadania i elementu roboczego, który ma być przenoszony. Paletyzator podciśnieniowy można wyposażyć w zespół kielichów ssących lub specjalną piankę uszczelniającą.

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

kilkudziesięcioletniego doświadczenia, pozwoliła na stworzenie kontrolera mogącego sterować jednocześnie, w sposób zsynchronizowany, pracą siedmiu robotów lub 72 osiami ruchu. Kontroler DX200 jest udoskonaloną wersją DX100. Dodatkowe opcje obejmują funkcje bezpieczeństwa oraz ponad 120 funkcji aplikacji. To rozwiązanie jest szczególnie korzystne dla tych, którzy wykorzystują roboty przemysłowe Motoman do spawania oraz do zadań przenoszenia. Nowy kontroler oszczędza zużycie energii od 38 proc. do 70 proc., w zależności od zastosowania i wielkości robota. Na stoisku prezentowane były różne aplikacje z wykorzystaniem m.in. robotów Motoman MA1440, MC 2000 oraz MS80W. Sześcioosiowy robot Motoman serii MS80W to odpowiedź firmy na ogólnoświatowy trend budowy coraz lżejszych zgrzewadeł w aplikacjach zgrzewania punktowego. Robot ma bardzo dużą dynamikę i udźwig 80 kg. Stosowany jest do zgrzewania punktowego, paletyzacji, manipulacji. Aplikacje te ułatwia prowadzenie przewodów wewnątrz ramienia robota. Poza aplikacjami przemysłowymi firma pokazała mobilnego robota dwuramiennego, który obsługiwał laboratorium badawcze.

Natomiast warstwowy podciśnieniowy system chwytakowy SPZ został zaprojektowany specjalnie z myślą o wydajnej paletyzacji i depaletyzacji całych warstw produktów. Chwytak warstwowy stosuje się zazwyczaj w logistyce i logistyce wewnętrznej. Do paletyzacji niepełnych palet stosuje się połączenie techniki podciśnieniowej i mechanicznego mocowania. Powierzchnia przyssania jest wykonana ze specjalnej, elastycznej pianki albo składa się z pojedynczych przyssawek.

SCHUNK Targi są miejscem ekspozycji nie tylko firm, które są dostawcami robotów, ale także wszystkich tych, które oferują elementy stanowisk, gniazd i linii zrobotyzowanych. Wśród nich niewątpliwym liderem była firma SCHUNK, marka z 30-letnim doświadczeniem w dziedzinie techniki mocowań i systemów chwytaków. Schunk na swoim stoisku prezentował wiele nowości, a wśród nich m.in. elektryczny dwupalcowy chwytak równoległy EGN oraz trójpalcowy chwytak EZN. Chwytaki te mają płynną regulację siły zacisku, prędkości i położenia palców w czasie rzeczywistym podczas procesu manipulacji. Są to pierwsze certyfikowane bezpieczne chwytaki, które umożliwiają bezpieczną współpracę człowiek–maszyna.

Servo-Robot Oferta kanadyjskiej firmy Servo-Robot obejmowała różne czujniki laserowe do kontroli spoin on-line i off-line. Wśród nich są takie, które mogą być zamocowane na robocie i umożliwiają śledzenie i rejestrację spoiny podczas jej

wykonywania. Z firmą współpracuje m.in. japońska firma OTC-Daihen, stosując czujniki tej firmy do zrobotyzowanego spawania.

Testo Wśród kamer termowizyjnych na uwagę zasługuje również oferta Testo. Nowa kamera termowizyjna testo 870 (dwa wykonania – 870-1 i 870-2) to idealne rozwiązanie do pomiarów instalacji elektrycznych, wycieków z ogrzewania podłogowego czy instalacji grzewczych. Podstawowe zalety to bardzo prosta obsługa, czułość termiczna (<100 mK), szerokokątny obiektyw 34° × 26° i zakres pomiarowy do 280 °C. Atutem wyróżniającym kamerę testo 870-2 w odniesieniu do 870-1 jest wbudowany aparat cyfrowy, ułatwiający znacząco późniejszą weryfikację wykonanych zdjęć, a także nakładanie obrazu termowizyjnego na rzeczywisty z poziomu programu IRSoft (dostarczanego z kamerą).

VMT i Pepperl+Fuchs W przemyśle samochodowym coraz bardziej wyróżnia się technologia klejenia. Według ekspertów ilość kleju na każdy samochód, która już dzisiaj sięga nawet 20 kg, wzrośnie o jedną trzecią. Nie dziwi więc nagroda MM Award Innovation Prize, którą otrzymała firma VMT, spółka zależna Pepperl+Fuchs, za głowicę SpinTop 3D. Głowica mocowana jest na robocie wokół dyszy klejowej i w oparciu o system laserowy nadzoruje prawidłową warstwę i drogę układania kleju. Wyniki pomiaru są rejestrowane. Zastosowanie głowicy SpinTop 3D daje wymierne oszczędności czasu i zużywanego surowca.

Kamera termowizyjna testo 870

Podsumowanie Podczas targów Automatica 2014 wystawcy prezentowali wiele nowych, innowacyjnych rozwiązań, które powstały z myślą o środowisku. Bardzo często podkreślano wydajność urządzeń i ich sprawność, zwracano też uwagę na materiały zastosowane w konstrukcji. Wśród wystawców brakowało polskich firm, ale pojawili się zwiedzający. Czy ta wizyta przełoży się na rozwój rodzimego rynku w zakresie automatyzacji i robotyzacji produkcji – czas pokaże. Jedno jest pewne: nasz przemysł musi szybko nadrabiać zaległości w tych kierunkach, bo zostajemy daleko w tyle w porównaniu z wieloma krajami. Optymizmu może jednak dostarczyć przykład ekspozycji polskiej firmy na równolegle odbywających się targach Intersolar. Firma ML System, producent paneli fotowoltaicznych przeznaczonych do integracji z budynkami, prezentowała swoją ofertę na dużym, dobrze wyeksponowanym stoisku, wzbudzając duże zainteresowanie zwiedzających. Następne targi Automatica odbędą się w Monachium w dniach 21–24 czerwca 2016 r. Organizatorzy już teraz zapraszają do udziału.

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

Jolanta Górska-Szkaradek PAR

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Nowe elektryczne chwytaki – fragment bogatej oferty SCHUNK

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Wydarzenia RELACJE

Serwer stelażowy firmy IBM

Forum Public Sector Parc

Targi CeBIT z roku na rok zmieniają swoją formułę. W tym roku, w miejsce tradycyjnej prezentacji szerokiego asortymentu urządzeń elektroniki użytkowej z dziedziny ICT przeznaczonej dla odbiorców indywidualnych, na targach przedstawiano ofertę kierowaną do użytkowników biznesowych.

Z danych organizatorów wynika, że podczas CeBIT 2014 zawarto kontrakty na kwotę 25 mld euro, co oznacza 25-proc. wzrost w porównaniu z poprzednią edycją targów w Hanowerze. Krajem partnerskim była w tym roku Wielka Brytania. Poprzednio tę rolę pełniła Polska, która także w tym roku silnie zaznaczyła swoją obecność – nasz kraj reprezentowało ponad 170 firm i instytucji otoczenia biznesu. Nowością tegorocznych targów, które odbyły się w dniach 10–14 marca 2014, było wyraźne skoncentrowanie się na dziedzinie ECM (ang. Enterprise Content Management), która obejmuje zarządzanie informacjami przedsiębiorstwa, niezależnie od tego, czy informacje te są w formie dokumentu papierowego, pliku elektronicznego, ciągu danych czy nawet wiadomości e-mail.

Datability Rosnące zainteresowanie ECM przełożyło się na wyeksponowanie tematu przewodniego tegorocznej edycji targów – Datability. Datability to zwrot powstały z połączenia dwóch wyrażeń – Dane i Zdolność (ang. Data and Capability). Opisuje systemy i ich zdolność do przetwarzania danych o ogromnych rozmiarach w sposób rozważny i odpowiedzialny. Z terminem Datability ściśle związane jest inne pojęcie i jednocześnie jeden z głównych gorących tematów tegorocznych prezentacji na stoiskach oraz seminariach targowych – Big Data (pol. Wielkie Dane).

Gromadzenie i przetwarzanie Big Data Gromadzenie danych nie jest rzeczą nową, jednak współczesne możliwości przetwarzania danych elektronicznych powodują wzrost wykorzystania

informacji. Ponadto automatyzacja i rozpowszechnione łącza danych – w tym transmisja danych w sieci telefonicznej – umożliwiają gromadzenie danych w sposób nieporównywalnie łatwiejszy niż w czasach przechowywania informacji w formie papierowej. Gromadzone informacje stają się Wielkimi Danymi. Współcześnie maszyny przemysłowe nie działają w izolacji, lecz są połączone – ze sobą, z systemami informatycznymi, a także z ludźmi. Zautomatyzowane linie produkcyjne są wyposażane w sieć czujników generujących dane, które następnie zapisywane są w składnicach danych i analizowane. Rozwój technologii informatycznych pozwala na bezzwłoczną analizę danych pomiarowych. Przykładem takiego rozwiązania jest zaprezentowana na targach CeBIT 2014 platforma HANA firmy SAP. Wykorzystuje ona technologię „IMC – in-memory computing”. Dane przetwarzane są w szybkiej pamięci podręcznej RAM zamiast na dysku twardym systemu komputerowego. Dlatego cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest duża ilość tej pamięci – setki gigabajtów, a nawet terabajty. Jak wspomniano wcześniej, dane przetwarzane są w pamięci podręcznej, ale do przechowywania danych pierwotnych oraz wyników analiz nadal wykorzystywane są dyski twarde. Tu także

Fot. Marian Wrzesień (PIAP), Łukasz Olejnik (PIAP), Oracle

CeBIT 2014 – rozwiązania biznesowe i nowoczesne zarządzanie informacjami

Fot. Marian Wrzesień (PIAP), Łukasz Olejnik (PIAP), Oracle

Prezentacja rozwiązań firmy SAP

Krajem partnerskim targów w roku 2013 była Polska

zaprojektowany do pracy z wielkimi widać coraz szersze wykorzystanie dyszbiorami danych. Serwer IBM został ków półprzewodnikowych w technologii zbudowany z wykorzystaniem najnowSSD, które zastępują tradycyjne dyski taszej technologii IBM X-Architecture. lerzowe HDD. Wielokrotnie szybsze czaSerwer tego typu jest w stanie obsłusy dostępu, odczytu oraz zapisu danych giwać 56 TB wewnętrznej pamięci mapozwalają wykorzystać pełnię możliwosowej oraz 16 modułów pamięci DIMM ści pamięci RAM, przez wyeliminowanie (512 GB RAM). Standardowe wypoprzestojów w transferze danych między sażenie serwera obejmuje nadmiarodyskami a pamięcią podręczną. we zasilacze, co zwiększa jego nieSystem firmy SAP to nie tylko nowazawodność. Zarówno dyski, jak i zatorskie rozwiązania sprzętowe, ale taksilacze mogą być wymieniane w trakże programowe. Zintegrowanie szybcie pracy serwera. Serwer ma innokiej analizy wszystkich danych w jedwacyjne systemy diagnostyczne Light nym systemie pozwala sprawniej zarząPath Diagnostics oraz Predictive Failure dzać przedsiębiorstwem, szybciej reagoAnalysis, które proaktywnie monitorują wać na zmiany i na potrzeby klientów, podzespoły serwera i wskazują obszary, a także szybciej wdrażać zmiany na liw których występują lub mogą wystąniach produkcyjnych. Łatwo wyobrazić pić problemy, minimalizując w ten sposobie system zamówień przedmiotów, sób czas przestojów. które mogą być dowolnie konfigurowaNa stoisku firmy Oracle miała miejsce ne przez klienta, np. samochodów. Anapremiera maszyny bazodanowej Exadata liza najczęściej wybieranych konfiguracji w dwóch wariantach konfiguracyjnych: pozwoli dostosować linie produkcyjne do osiem dwugniazdowych lub dwa ośmiotych konkretnych konfiguracji, przykłagniazdowe serwery baz danych. Exadata dowo przez wytypowanie najczęściej wyzostała zaprojektowana jako platforma korzystywanych narzędzi na linii produko najwyższej wydajności i najcyjnej i takie jej skonfigurowalepszej dostępności dla baz nie, by przezbrajanie robotów danych Oracle. Skalowalność było jak najkrótsze. Rozwiąprzestrzeni dyskowej tego rozzanie to zostało zaimplemenwiązania jest liczona w petatowane w fabryce Harley-Dabajtach. vidsona w mieście York w staŚrodowisko ICT jest zgodnie Pensylwania. Pozwoliło to ne, że konieczne jest wprona skrócenie czasu od złożewadzanie nowych rozwiązań, nia zamówienia na spersonaliwspomagających zarządzazowany motocykl do momentu nie danymi. Na tegorocznych rozpoczęcia produkcji z 21 dni targach CeBIT rozwiązania do sześciu godzin. z tej dziedziny prezentowało Na stoisku firmy IBM szerokie grono projektantów uwagę przyciągał najtechnologii ICT. Z jednej stronowszy serwer stelażowy ny takie potęgi, jak wcześniej – System x3650 M4 BD, Oracle – Exadata

wspomniane SAP czy IBM, a z drugiej strony uczestnicy CODE_n – konkursu dla innowacyjnych start-up’ów (projektów prekursorskich), który miał swój finał w czasie imprezy targowej.

CODE_n CODE_n oznacza Kod Nowości (ang. Code of the New) – DNA innowacji. W ramach tej globalnej platformy innowacyjności wielu młodych ludzi realizuje idee, dla których rynek poszukuje rozwiązań. CODE_n został zainicjowany w marcu 2011 r. przez GFT Technologies AG. Jego celem jest wspieranie wybitnych talentów biznesowych i ich wyjątkowych pomysłów na biznes przez zapewnienie im platformy do dialogu z potencjalnymi klientami, inwestorami oraz decydentami politycznymi i biznesowymi, a tym samym stymulowanie i przyspieszanie innowacji w dziedzinach ich zainteresowań. W tym roku obszar zagadnień objętych rywalizacją skupia się na Big Data. 50 finalistów dostało szansę zaprezentowania swoich osiągnięć na forum targów CeBIT 2014. Najbardziej innowacyjną firmą wybrano Viewsy z Londynu. Zaprezentowała ona system dokonujący analizy zachowań klientów z zastosowaniem takich rozwiązań, jak czujniki wykorzystujące transmisję w technologii Wi-Fi i kamery 3D.

dr inż. Marian Wrzesień mgr inż. Łukasz Olejnik mgr inż. Piotr Ryszawa Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości nowe produkty

System identyfikacji do dużej ilości danych nośników jest wykonana w technologii FRAM, co gwarantuje praktycznie nieograniczoną liczbę cykli zapisu i odczytu. Nie wymagają one dodatkowego źródła zasilania, dzięki czemu są całkowicie bezobsługowe. Wysoki stopień ochrony gwarantuje bezproblemową pracę w najtrudniejszych warunkach przemysłowych. Nośniki danych o bezkonkurencyjnej pojemności pamięci

MG102i – bezprzewodowy router GPRS/EDGE/UMTS

MG102i to przemysłowy router bezprzewodowy firmy Racom, przeznaczony do pracy w sieciach LTE i UMTS. Bezpiecznie łączy ze sobą dwie lokalizacje lub sieci prywatne przez publiczną sieć komórkową i Internet. Do transmisji używa standardów LTE, GPRS, EDGE, HSPA+, UMTS i innych. Aby stworzyć połączenie VPN, router wykorzystuje dwie technologie realizujące zaszyfrowane połączenia: IPsec oraz OpenVPN. Do realizacji mniej wymagających zadań, gdy nie zachodzi potrzeba tworzenia wirtualnych sieci prywatnych, można wykorzystywać stałe adresy IP lub dynamiczny DNS. Wbudowany pięcioportowy switch Ethernetowy i port szeregowy RS-232/485 umożliwiają routerowi współpracę z wieloma różnymi urządzeniami. MG102i ma także zintegrowane dwa wyjścia i dwa wejścia cyfrowe. Urządzenie wypo-

Promocja

sażone jest w dwie karty SIM (z automatycznym lub ręcznym wyborem sieci o najlepszej dostępności) oraz dwa modemy GSM/ LTE, które mogą pracować jednocześnie. Opcjonalnie dostępny jest też odbiornik GPS z funkcją serwera czasu NTP, a także karta WLAN WiFi (IEEE 802.11 b, g, n). Urządzenie zostało zaprojektowane w typowy dla producenta sposób: z ogromną dbałością o wydajność, jakość i bezpieczeństwo. Solidna, metalowa obudowa, dodatkowe wzmocnienie przeciw wstrząsom i wibracjom, zastosowane komponenty, a także szeroki zakres temperatury pracy (od –25 °C do +60 °C) pozwalają stosować routery w trudnych warunkach i gwarantują ich trwałość oraz poprawną pracę przez wiele lat.

SABUR Sp. z o.o. ul. Puławska 303 02-785 Warszawa, tel. 22 549 43 53 fax 22 549 43 50 e-mail: sabur@sabur.com.pl www.sabur.com.pl

skuteczność działania: można skrócić czas cyklu i zwiększyć wydajność. Wszystkie dane są dostępne w czasie rzeczywistym, a rozproszone przechowywanie danych zapewnia największe bezpieczeństwo. BALLUFF Sp. z o.o.

i największa prędkość zapisu oraz odczytu, wraz z wydajnym procesorem BIS V, zapewniają najlepszą

ul. Muchoborska 16 54-424 Wroclaw www.balluff.com www.leuze.pl

RipEX jeszcze szybszy Radiomodem RipEX firmy Racom, wraz z najnowszą wersją firmware’u, zyskał nową prędkość przesyłu danych w kanale radiowym: 166 kbps/50 kHz. Seria RipEX to najbardziej zaawansowane technologicznie produkty w ofercie Racom i jednocześnie najskuteczniejsze radiomodemy w swojej klasie. Dwuzakresowe radiomodemy VHF/UHF z funkcją routera i konwertera protokołów obsługują różne szybkości transmisji i standardy modulacji. Ponadto mogą pracować w trybie transparentnym. Bazują na systemie operacyjnym Linux i są zaprojektowane z ogromną dbałością o zapewnienie wysokiej wydajności, jakości i bezpieczeństwa danych. Dzięki wyjątkowej czułości i konfigurowalnej mocy wyjściowej do 10 W radiomodemy RipEX utrzymują połączenia w odległości ponad 50 km, bez konieczności widoczności anten. Każda jednostka może pracować jednocześnie jako klasyczny radiomodem, repeater (z nielimitowaną ilością przekazań) i jako interfejs między siecią radiową a dowolną

siecią IP (WLAN, Internet, itp.). Za pomocą radiomodemów RipEX można budować sieci o różnej topologii, w tym hybrydowe. Solidna obudowa, wykonana z odlewu aluminium, oraz wykorzystanie komponentów militarnych i przemysłowych, a także

szeroki zakres temperatury pracy (od –40 °C do +70 °C) pozwalają zastosować RipEX-y w nawet najbardziej niesprzyjających warunkach i gwarantują ich trwałość oraz poprawną pracę przez wiele lat.

SABUR Sp. z o.o. ul. Puławska 303 02-785 Warszawa, tel. 22 549 43 53 fax 22 549 43 50 e-mail: sabur@sabur.com.pl www.sabur.com.pl

Fot. Balluff, Sabur, Elmark

Firma Balluff wprowadziła do oferty nową generację nośników danych o bardzo dużej pojemności pamięci, aż do 128 kB. Nowe nośniki, oprócz wyjątkowo dużej pojemności, oferują największą prędkość odczytu i zapisu danych – aż do ośmiu razy szybciej niż podano w wymaganiach standardu ISO 15693. Są więc idealnym rozwiązaniem do aplikacji związanych z traceability. Pamięć

CEN – nowa seria zasilaczy LED

mocy i napięć wyjściowych. Nowością w ofercie firmy Mean Well jest seria CEN – ekonomicznych zasilaczy o mocy 60 W, 75 W i 100 W. Zasilacze wykonane są w aluminiowej obudowie o stopniu ochrony IP66. Nie jest ona wypełniona przewodzącym ciepło klejem, co pozwoliło zmniejszyć koszty produkcji (np. w porównaniu z seriami CLG lub HLG). Dodatkową zaletą są stalowe śruby oraz wodoodporne przewody, umożliwiające eksploatację w trudnych warunkach zewnętrznych. Chłodzenie zasilacza odbywa się w otwartym obiegu powietrza, w temperaturze od –30 °C do +70 °C. Napięcie wejściowe mieści się w szerokim zakresie od 90 V AC do 295 V AC, natomiast na wyjściu dostępne są napięcia od 12 V DC do 54 V DC. Istnieje możliwość regulacji wartości znamionowej napięcia w zakresie ±10 % oraz prądu w zakresie 75–100 %. Można tego dokonać bez zdejmowania obudowy, za pomocą trymerów schowanych pod szczelnymi zatyczkami. Wbudowana aktywna funkcja PFC spełnia wymagania normy EN 61000-3-2, klasa C, dotyczące harmonicznych prądu, zaś współczynnik mocy wynosi powyżej 0,9 przy obciążeniu co najmniej 60 %. Promocja

Zasilacze CEN są odporne na przepięcia 4 kV i są wyposażone w zabezpieczenia przepięciowe, przeciążeniowe, przeciwzwarciowe i termiczne. Modele

serii CEN są zgodne z globalnymi regulacjami dotyczącymi oświetlenia, m.in. UL 8750, EN 61347-1, EN 613472-13, jak również zgodne ze standardami TUV/UL/CUL/CE gwarantującymi bezpieczeństwo. Te wysoko wydajne zasilacze mogą być stosowane w aplikacjach LED, takich jak wyświetlacze, oświetlenie dekoracyjne budynków, lampy uliczne itp. Dzięki bardzo szczelnej obudowie, odpornej na działanie pyłów i wody, zasilacze serii CEN mogą być z powodzeniem używane w trudnych warunkach środowiskowych na otwartym powietrzu. Właściwości zasilaczy CEN to: szeroki zakres napięcia wejściowego, wbudowany układ PFC PF>0,9, zgodność z wymaganiami normy EN 61000-3-2, klasa C, obudowa o stopniu ochrony IP66, regulacja napięcia i prądu wyjściowego trymerem, sprawność do 91 %, chłodzenie w otwartym obiegu powietrza, zabezpieczenia przeciwzwarciowe, przeciążeniowe, przepięciowe i termiczne, szeroki zakres temperatury pracy oraz trzy lata gwarancji.

ELMARK Automatyka Sp. z o.o. www.elmark.com.pl

REKLAMA

Fot. Balluff, Sabur, Elmark

Firma Mean Well ma w ofercie kilka serii zasilaczy przeznaczonych do stosowania w systemach oświetleniowych. Różnią się one m.in. szczelnością i rodzajem obudowy oraz różną konfiguracją

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości nowe produkty

Przetwornik różnicy ciśnień typu PXWD wewnętrznymi mikroprzełącznikami. Podstawowy zakres pomiarowy może być od 50 mbar do 20 bar. Standardowo przetwornik wykonywany jest w dokładności 0,5 %. Możliwe są również opcjonalnie dokładności 0,25 % i 0,1 %. Obudowa wyświetlacza i elektroniki jest aluminiowa natomiast wszystkie pozostałe części wykonane są ze stali kwasoodpornej. Istnieje też możliwość zastosowania do części zwilżanych innych

bardziej odpornych materiałów. Wyświetlacz występuje w kilku opcjach: nieprogramowalny ustawiony fabrycznie na żądany zakres wyświetlania, albo programowalny z dwoma przyciskami do ustawiania konfiguracji. Dostępna jest także opcja zaawansowanego wyświetlacza i elektroniki z komunikacją HART. Przetwornik daje więc możliwość zastosowań w szerokim zakresie przy jednoczesnej optymalizacji jego kosztu.

Peltron TPH Sp. z o.o. tel. 22 615 63 56 e-mail: peltron@home.pl www.peltron.pl

Przemysłowy 12-portowy zarządzalny switch gigabitowy do sieci Ethernet

ADAM-6217 – moduł z wejściami analogowymi do sieci Ethernet z funkcją switcha i logiką GCL

Firma CSI oferuje zarządzalny switch Ethernet LNX-1212GN-T, produkowany przez spółkę Antaira i przeznaczony do aplikacji przemysłowych. Ten uniwersalny switch jest wyposażony w osiem portów Gigabit Combo i cztery porty 1000BaseX SFP, które mogą być portami światłowodowymi lub miedzianymi RJ45. LNX-1212GN-T charakteryzuje się szeroko rozbudowaną funkcjonalnością – jest wyposażony we VLAN (801.2q) ze wsparciem VLAN Tagging i GVRP, RADIUS, zarządzanie pasmem na poziomie adresacji IP, a także automatyczne mechanizmy obrony przed atakami DOS/DDOS. LNX-1212GN-T obsługuje ramki Jumbo frame do 9 kB i umożliwia tworzenie topologii redundantnego pierścienia z czasem rekonfiguracji łącza poniżej 20 ms. Dodatkową zaletą jest możliwość zastosowania topologii Ring Coupling i Dual Homing. Jeśli użytkownik chce wpiąć switch LNX-1212GN-T do istniejącej już sieci, w której proto-

ADAM-6217 to kolejny moduł firmy Advantech przeznaczony do pracy w sieci Ethernet, tym razem wyposażony w osiem różnicowych wejść analogowych o rozdzielczości 16 bitów, które pozwalają na pomiar wielkości analogowych w standardzie napięciowym (±150 mV, ±500 mV, ±1 V, ±5 V, ±10 V) oraz prądowym (0–20 mA, 4–20 mA).

Promocja

koły redundantnego pierścienia nie są ze sobą kompatybilne, może wykorzystać redundancję za pomocą RSTP/STPMSTP (IEEE 802.1D/w/s). Konfiguracja switcha Antaira odbywa się np. przez wykorzystanie SNMP z szyfrowaną autentykacją, jak również za pomocą konsoli Web, Telnet, CLI. Urządzenie ma odporną aluminiową obudowę o stopniu ochrony IP30 i może pracować w rozszerzonym zakresie temperatury: od –40 °C do +70 °C. Przełącznik ma także możliwość redundantnego zasilania (dwa wejścia) z przedziału 12–48 V DC. Może być montowany na ścianie lub szynie DIN. Poza wysoką jakością zarządzalnego switcha LNX-1212GN-T dodatkowymi atutami, oferowanymi dzięki współpracy firm Antaira i CSI, są stosunkowo niska cena i pięcioletnia gwarancja. CSI Computer Systems for Industry tel. 12 390 61 80 e-mail: ipc@csi.pl www.csi.pl

Moduł ma także dwuportowy switch ethernetowy, umożliwiający tworzenie połączeń kaskadowych na dystansie do 100 m. Funkcja auto by-pass zapewnia ciągłą komunikację między portami sieciowymi, nawet w przypadku awarii zasilania. Bogatą funkcjonalność uzupełnia wbudowany web serwer obsługujący HTML5, który pozwala na

proste wyświetlanie danych z poziomu przeglądarki internetowej na komputerach przenośnych lub smartfonach. Moduł został przystosowany do pracy w trudnych warunkach przemysłowych, w temperaturze od –10 °C do +70 °C. Ma szereg zabezpieczeń, w tym izolację 2,5 kV. Podobnie jak wszystkie moduły tej serii, jest przystosowany do montażu DIN lub naściennego oraz zasilania napięciem stałym w zakresie 10–30 V DC. ADAM-6217, tak jak poprzednie wersje do komunikacji, wykorzystuje standardowy protokół Modbus TCP. Zakres zastosowań rozszerza funkcja P2P (PeerTo-Peer), umożliwiająca autonomiczne przenoszenie sygnałów za pośrednictwem sieci Ethernet. Moduł może pełnić rolę prostego sterownika przy wykorzystaniu wbudowanych algorytmów GCL (ang. Graphic Condition Logic), w ramach których można zdefiniować do 16 reguł łączących wewnętrzną logikę z sygnałami I/O. ELMARK Automatyka Sp. z o.o. www.elmark.com.pl

Fot. Peltron, CSI, Elmark Automatyka, HARTING, Phoenix Contact

W ofercie firmy Peltron pojawił się analogowy przetwornik różnicy ciśnień w wersji zintegrowanej ze zbloczem zaworowym. Jest to propozycja ekonomicznej wersji przetwornika wyposażonej w programowalny wyświetlacz lokalny i adapter umożliwiający bezpośredni montaż do standardowego zblocza trzy- lub pięciozaworowego. Przetwornik w wersji wyjścia 4–20 mA może mieć cztery zakresy pomiarowe przełączane

Przewodowa antena HARTING RFID Ha-VIS LOCFIELD Antena Ha-VIS LOCFIELD UHF RFID w formie przewodu umożliwia dostosowanie systemu RFID do specyficznych potrzeb i wymagań aplikacji. Innowacyjność anteny polega na tym, że sam przewód koncentryczny jest wykorzystywany jako antena. Przewód może być dowolnie formowany, umożliwiając instalację w trudno dostępnych miejscach, szczelinach i wszędzie tam, gdzie wymagany jest specyficzny kształt 3D dla anteny, przekładający się na kre-

znaczne obniżenie kosztów systemu RFID i ułatwi jego instalację. Anteny dostępne są w wersjach o różnych długościach: 0,6 m, 1,5 m, 2,5 m, 3 m. Zakres odczytu anteny mieści się w przedziale od kilku cm do nawet 1 m. owanie specyficznego pola odczytu. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest rozpoczęcie stosowania technologii RFID w miejscach, w których dotychczas było to bardzo utrudnione, np. w automatycznych systemach

magazynowych, 19² rackach, skomplikowanych i zabudowanych maszynach, systemach drzwiowych lub przy identyfikacji narzędzi. We wszystkich tych aplikacjach instalacja tego typu anteny przełoży się na

HARTING Polska Sp. z o.o. ul. Duńska 9, 54-427 Wrocław tel. 71 352 81 71 fax 71 350 42 13 e-mail: pl@HARTING.com www.HARTING.pl

Fot. Peltron, CSI, Elmark Automatyka, HARTING, Phoenix Contact

Kontroler AXIOCONTROL AXC 3050 o maksymalnej wydajności Nowy kontroler Axiocontrol AXC 3050 firmy Phoenix Contact, ze względu na szybkość przetwarzania, doskonale nadaje się do skomplikowanych zadań automatyki. Funkcje takie jak szybkie liczniki i zadania zdarzeniowe są wykonywane bezpośrednio przez sterownik. Zapewnia to krótki czas reakcji, bez potrzeby stosowania specjalnych modułów wejść/wyjść.

Wytrzymała i odporna na zakłócenia elektromagnetyczne (EMC) obudowa daje nowe możliwości w zakresie zastosowań w trudnych warunkach przemysłowych. Do tworzenia lokalnych stacji mogą być dodatkowo dołożone moduły systemu Axioline FI/O (moduły wejść/wyjść). Sterownik może być zintegrowany z istniejącymi sieciami za pomocą trzech interfejsów Ethernet. Użytkownik ma

możliwość wyboru spośród protokołów komunikacyjnych TCP/IP, UDP, Modbus/ TCP i PROFINET. Sterownik funkcjonuje zarówno jako kontroler PROFINET, jak i jako urządzenie PROFINET. Złącze USB ułatwia zapisywanie danych na nośnikach wymiennych, aby zarejestrować i zaktualizować oprogramowanie kontrolera. W przypadku awarii zasilania Axiocontrol PLC automatycznie tworzy kopię zapa-

sową wszystkich danych sterownika z aplikacji na karcie pamięci. PHOENIX CONTACT ul. Wrocławska 33D Długołęka, 55-095 Mirków tel. 71 39 80 410 www.phoenixcontact.pl

REKLAMA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości nowe produkty

ANT – autonomiczne roboty mobilne

ANT (ang. Autonomous Navigation Technology) to inteligentny system, który umożliwia automatycznie sterowanym pojazdom, platformom lub robotom niezależnie nawigować w znanych przestrzeniach, bez konieczności stosowania dodatkowej infrastruktury. Nawigacja z użyciem ANT polega na wykorzystywaniu istniejących, specyficznych cech otoczenia do określania pozycji maszyny oraz do rozpoznawania kierunków, określania pozycji wyjściowej i celu, a także do unikania przeszkód. Działanie modułu ANT opiera się na enkoderach i laserowych skanerach bezpieczeństwa, co pozwala uzyskać precyzję na poziomie 1 cm.

Omawiany komponent znalazł zastosowanie w aplikacji opracowanej wspólnie przez firmę BlueBotics i Oppent – zakład w Mediolanie, specjalizujący się w zaawansowanej technologii napędowej. Firmy te stworzyły zautomatyzowane pojazdy na potrzeby lokalnego szpitala, w którym maszyny samodzielnie poruszają się po korytarzach, dostarczają pacjentom posiłki i leki, wynoszą śmieci, podają akcesoria medyczne i przewożą pościel do prania. Dzięki temu pracownicy szpitala mają znacznie więcej czasu, który mogą poświęcić pacjentom. Technologia autonomicznej nawigacji firmy BlueBotics była prezentowana w tym roku na targach LogiMAT 2014 w Stuttgarcie. Zaprezentowano wtedy najnowszą innowację firmy, jaką jest system ANT lite+.

Urządzenia chłodnicze serii Optyma Slim Pack Firma Danfoss poszerzyła ofertę o 15 nowych produktów z serii Optyma Slim Pack. Obecnie można wśród nich znaleźć kompletny wybór agregatów skraplających do zastosowań chłodniczych niskotemperaturowych (LBP od 0,6 kW do 5,6 kW) i średniotemperaturowych (MBP od 0,8 kW do 10,6 kW).

Agregaty skraplające Danfoss cechuje niezawodność, zwarta konstrukcja i niski koszt, dzięki czemu są one bardzo efektywnymi rozwiązaniami pod względem kosztów chłodzenia. Konstrukcja agregatu

skraplającego Optyma Slim Pack jest dostosowana do pracy na zewnątrz – urządzenie jest odporne na wpływ warunków atmosferycznych, a mikrokanałowe wymienniki ciepła i obudowa – odporne na korozję, co potwierdza pomyślny wynik 400-godzinnego testu w komorze solnej. Opracowana przez firmę Danfoss konstrukcja sprężarki zapewnia cichą pracę i minimalizację drgań. Urządzenie zaprojektowano w lekkiej, zwartej obudowie – waży ono do 87 kg, jest to więc najlżejszy agregat skraplający na rynku. Agregaty Optyma Slim Pack spełniają wymagania nowych europejskich norm energetycznych. Urządzenia te są przeznaczone do takich aplikacji, jak schładzalniki do mleka oraz chłodnie w supermarketach, sklepach osiedlowych i na stacjach benzynowych.

Rozkładamy na części pierwsz 26

www.AutomatykaOnline.pl

Fot. BlueBotics, Danfoss, Phoenix Contact, Elhurt

REKLAMA

www.schmersal.pl Komputery przemysłowe Designline 7000

Nowe komputery przemysłowe Phoenix Contact z serii DESIGNLINE 7000 mają stopień ochrony IP65 i są dostępne z funkcją wielodotykowego ekranu oraz wyświetlaczami w technologii LED od 15² do 21,5². Wyposażone w czwartej generacji procesory Intel Core i7 są przygotowane do wykonywania zadań bardzo wymagających pod względem zasobów w procesie sterowania maszyny, wizualizacji oraz zapewnienia jakości i przesyłu danych.

Zintegrowana karta graficzna Intel HD Graphics 5000 oraz wsparcie dla DirectX 11, OpenGL 4.0 i OpenCL 1.2 dostarczają potężną platformę do graficznych wizualizacji. Dzięki solidnej obudowie z aluminium odlewanego ciśnieniowo (całe urządzenie ma 60 mm grubości) komputery przemysłowe są szczególnie zalecane do stosowania bezpośrednio w maszynach. Niski pobór prądu i konstrukcja całkowicie pozbawiona wentylatorów zapewniają energooszczędne, trwałe i łatwe do utrzymania funkcjonowanie i monitorowanie. Dzięki zastosowaniu wspornika VESA 100 i klapy serwisowej na tylnej części obudowy montaż i serwisowanie mogą być zredukowane do minimum.

AAEON, jeden z największych producentów przemysłowych rozwiązań informatycznych, wprowadził trzy nowe płyty komputerowe Mini-ITX: EMB-QM87A, EMB-CV2, przeznaczone do automatyzacji rynku NVR oraz gałęzi przemysłowych i płytę EMB-Q87A, przeznaczoną do aplikacji AIO oraz reklam cyfrowych i podpisów elektronicznych. Płyta EMB-QM87A obsługuje procesory Intel Core i7/i5 4 generacji i pracuje w oparciu o chipset Intel QM87. Ma dwa gniazda pamięci DDR3 1333/1600 SODIMM o maksymalnej pojemności do 16 GB. Cztery porty SATA 6,0 Gb/s i dwa SATA 3,0 Gb/s zapewniają możliwość podłączenia wielu

dysków. EMB-CV2 ma chipset Intel ICH10R oraz wbudowany dwurdzeniowy procesor Intel Atom D2550. Zbudowany z użyciem 32-nanometrowego procesu technologicznego, EMB-CV2 jest wyposażony w dwa gniaz-

Wyłącznik bezpieczeństwa AZ 16 Milion zastosowań na całym świecie Bezpieczne przełączanie i monitorowanie n Wyłączniki do kontroli otwarcia osłon n Urządzenia sterownicze z funkcją bezpieczeństwa n Naciskowe urządzenia bezpieczeństwa n Optoelektroniczne urządzenia bezpieczeństwa Moduły i sterowniki programowalne n Moduły przekaźnikowe bezpieczeństwa n Sterowniki programowalne bezpieczeństwa n Przemysłowe sieci bezpieczeństwa Automatyka przemysłowa

da SODIMM DDR3 1066 do obsługi maksymalnie 4 GB pamięci, jeden port RS-232, jeden port RS-232/422/485, sześć portów USB 2.0, sześć portów SATA 3,0 Gb, jeden port Line-in/Line-out /Mic-in oraz jeden port klawiatury/myszy.

n Pozycjonowanie n Osprzęt tablicowy

REKLAMA

Fot. BlueBotics, Danfoss, Phoenix Contact, Elhurt

Płyty komputerowe Mini-ITX firmy AAEON

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości nowe produkty

Uruchomienie i monitorowanie procesu to dwa tryby pracy maszyn, w których wyłączniki nożne bezpieczeństwa odgrywają ważną rolę. Tak długo, jak operator maszyny trzyma wciśnięty pedał wyłącznika, może on

sterować maszyną z otwartą osłoną bezpieczeństwa, np. w celu dokonania niezbędnych ustawień maszyny. Wyłącznik nożny bezpieczeństwa firmy .steute został zaprojektowany specjalnie do tego typu zadań i ma istotną przewagę nad wcześniejszym, konwencjonalnym rozwiązaniem – RF GF(S)I 2.4 GHz-safe-b jest pozbawiony kłopotliwego przewodu, a do komunikacji z maszyną wykorzystywana jest technologia transmisji radiowej, opracowana przez .steute.

Protokół sWave 2.4-safe charakteryzuje się wysoką niezawodnością i możliwością bezproblemowej koegzystencji z innymi systemami bezprzewodowymi. Co więcej, pozbawiona interferencji, równoległa praca z innymi systemami jest możliwa nawet w przypadku, gdy w jednej strefie pracuje wiele systemów radiowych. Wyeliminowanie kabli oznacza, że lokalizacja wyłącznika może być niemal dowolna, dzięki czemu operator łatwiej monitoruje proces produkcji.

Połączenie radiowe jest utrzymywane tak długo, jak długo operator trzyma wciśnięty pedał. Sygnał radiowy jest ewaluowany przez niewielki, połączony z przekaźnikiem bezpieczeństwa odbiornik, montowany na szafie rozdzielczej. Ergonomicznie dopracowany wyłącznik zapewnia komfortową obsługę, a trwałość mechaniczna została przetestowana w tysiącach aplikacji tych urządzeń, we wcześniejszej wersji wyposażonej w kabel.

trójfazowe próby zwarciowe, zgodnie z jedną z najbardziej restrykcyjnych norm na świecie – rosyjską normą GOST. Instalacja takiej rozdzielnicy jest szybka i prosta – na dostawę i montaż jednego pola na miejscu przeznaczenia wystarczy jeden dzień. Zmniejszone wymiary i bardziej kompaktowa konstrukcja to mniejsza powierzchnia montażowa, więcej miejsca dla obsługi i mniej zużytych materiałów.

Nowa oferta ABB w zakresie rozdzielnic GIS obejmuje jeszcze jedną nowatorską funkcję – system monitorowania gazu MSM (ang. Modular Switchgear Monitoring). Całość wyposażona jest w filtry predykcyjne. Są one tak skonfigurowane, że potrafią odróżnić rzeczywiste ubytki od naturalnych zmian gęstości gazu, wynikających z niejednorodnych rozkładów temperatury w komorach.

Rozdzielnice wysokiego napięcia ABB Rozdzielnica GIS firmy ABB, na napięcie 145 kV, wykorzystuje nowatorski system monitorowania gazu MSM, wykrywający nawet niewielkie nieszczelności w układzie ciśnieniowym, sięgające zaledwie 0,5 proc. ubytku gazu rocznie. Nowa generacja rozdzielnicy, w izolacji gazowej ELK-04, to rozwiązanie wykorzystywane zarówno w energetyce dystrybucyjnej, jak i w przesyłowych stacjach

elektroenergetycznych pracujących po stronie 110 kV. Najnowsza wersja rozdzielnicy GIS przeszła unikalne,

REKLAMA

Przetwornik ciśnienia dla układów hydraulicznych Przetwornik ciśnienia HM20-2x Bosch Rexroth uzupełnia ofertę ciśnieniowych sensorów dla aplikacji hydrauliki przemysłowej. Zakres mierzonych ciśnień wynosi od 0 bar do 630 bar, a klasa dokładności – 0,5. Charakteryzuje się on doskonałą niepowtarzalnością, poniżej 0,05 proc. i może pracować w temperaturze od –40 °C do +85 °C.

HM20-2x jest tańszy od przetworników HM17 i HM20-1x i może być użyty jako ich zamiennik. Przetworniki HM20-1x będą dostępne w sprzedaży do końca 2018 r., natomiast HM17 będą jeszcze w tym roku wycofane z oferty.

Fot. .steute, ABB, Bosch Rexroth, NSK, Eaton

Bezprzewodowe wyłączniki nożne bezpieczeństwa

Fot. .steute, ABB, Bosch Rexroth, NSK, Eaton

Prowadnice liniowe serii NH i NS w ofercie NSK W tym miesiącu w ofercie NSK pojawiły się nowe serie prowadnic liniowych NH i NS. Prowadnice liniowe NSK tej firmy mają zastosowanie w szerokiej gamie urządzeń produkcyjnych, m.in. robotach przemysłowych, obrabiarkach i innych urządzeniach, stosowanych do produkcji półprzewodników, systemów LCD oraz samochodów. Ze względu na oczekiwania dotyczące większej wydajności i dłuższych okresów między przeglądami takich urządzeń,

stosowane w nich prowadnice liniowe muszą być w stanie pracować bezawaryjnie przez bardzo długi okres czasu. Technologia użyta podczas projektowania i produkcji bieżni przekłada się na żywotność prowadnic liniowych. W seriach NH i NS zastosowano nowy kształt bieżni, aby osiągnąć dwukrotnie dłuższą żywotność w porównaniu z konwencjonalnymi prowadnicami liniowymi. Nowe prowadnice liniowe NSK osiągają też

o 30 proc. większą nośność dynamiczną w porównaniu z prowadnicami serii LS i LH. Wymiary montażowe są takie same, jak w tradycyjnych seriach produktów LH i LS, co oznacza, że nowe prowadnice mogą

być używane bez konieczności zmian konstrukcji urządzeń. Wraz z nowymi prowadnicami mogą być stosowane opcjonalnie popularne zespoły smarujące NSK K1, które zapewniają bezobsługową pracę przez długi czas. Prowadnice liniowe z serii NH i NS przeznaczone są do różnych urządzeń produkcyjnych – robotów przemysłowych, obrabiarek, urządzeń stosowanych do produkcji półprzewodników, systemów LCD, samochodów itp.

Uchwyty te sprawdzają się ze standardowymi kablami, eliminując potrzebę użycia specjalnych kabli zasilających i wsporników do zarządzana kablami, które mogą podnieść ogólny koszt systemu ePDU w szafach montażowych nawet o 50 proc. Nowe ePDU firmy Eaton pozwalają na nieprzerwaną pracę w temperaturze do

+60 °C, sprawdzą się więc w nowoczesnych centrach danych z podwyższonymi profilami temperaturowymi. Nowe jednostki dystrybucji zajmują minimalną ilość miejsca w szafach montażowych i są kompatybilne ze wszystkimi ich rodzajami. Możliwości montażu z boku i z tyłu zapewniają nieograniczony dostęp do urządzeń IT w szafach rackowych.

Jednostki dystrybucji zasilania nowej generacji Firma Eaton wprowadziła na rynek nowe

jednostki dystrybucji zasilania ePDU trzeciej generacji (G3) do szaf montażowych, które łączą najlepszą w klasie wydajność i niezawodność z zaawansowaną technologią. Zaprojektowano

je z myślą o sprostaniu wymogom menedżerów IT i centrów danych w zakresie rozdziału energii przez zapewnienie zaawansowanych możliwości monitorowania zasilania. Unikatowy uchwyt dla złączy IEC, dostępny w nowych jednostkach ePDU, kładzie kres powszechnym i często kosztownym problemom z wtyczkami, które wypadają z gniazd IEC z powodu wstrząsów i wibracji.

Dział powstaje we współpracy z portalem

REKLAMA

Niezawodne i kompletne rozwiązania dla automatyki przemysłowej • Czujniki zbliżeniowe • Czujniki fotoelektryczne • Przemysłowe systemy wizyjne • Czujniki ultradźwiękowe • Enkodery obrotowe • Systemy pozycjonowania • Czujniki wychylenia i przyspieszenia • System AS-i • Systemy identyfikacji

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

Wielofunkcyjne urządzenia chwytające Rozwiązania stosowane w robotach przemysłowych

Instalacja robota przemysłowego

wymaga nie tylko samego ramienia, ale też elementu chwytającego, odpowiednio dostosowanego do konkretnej aplikacji. W artykule szczegółowo zdefiniowano wielofunkcyjne urządzenie

chwytające oraz przedstawiono przegląd rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń tego typu stosowanych w robotach przemysłowych.

W zależności od sytuacji robot przemysłowy może być wyposażony w pojedynczy efektor, głowice wielofunkcyjne lub złożone urządzenie chwytające.

Efektory robotów Efektory robotów to chwytaki i narzędzia mocowane (na stałe lub wymiennie) do ramienia robota przemysłowego. Chwytaki są obecnie najbardziej zróżnicowanym konstrukcyjnie zespołem robotów, gdyż ogromna różnorodność obiektów manipulacji, wielorakość zadań, nowe obszary zastosowań robotów, zmienność parametrów procesu manipulacji i inne aspekty wymagają przemyślanego wyboru właściwego chwytaka. Wybór dotyczy zarówno zasady działania (podciśnieniowy, elektromagnetyczny, mechaniczny z siłownikiem pneumatycznym lub silnikiem elektrycznym), jak i uzyskania odpowiedniej siły chwytu.

Rynek chwytaków dla robotów przemysłowych ciągle się rozwija. Na potrzeby użytkowników wprowadzane są wciąż nowe typy najczęściej stosowanych chwytaków pneumatycznych. Rozwijane są również konstrukcje chwytaków z napędem elektrycznym, w tym także wieloczłonowe chwytaki dłoniopodobne. Mimo wyraźnej dominacji napędu elektrycznego we współczesnych robotach przemysłowych, w ich standardowym wyposażeniu integratorzy robotyki najczęściej oferują chwytaki z napędem pneumatycznym. Dotychczas rozwój konstrukcji chwytaków dla robotów przebiega raczej w kierunku ich specjalizacji (przystosowania do konkretnych zadań) niż ich uniwersalności. Pojedyncze chwytaki, zarówno mechaniczne, jak i podciśnieniowe, świetnie sprawdzają się w operacjach chwytania i szybkiego przenoszenia

pojedynczych obiektów. W wielu przypadkach integratorzy używają specjalnych, rozbudowanych, firmowych rozwiązań, których nie ma w ofercie katalogowej producentów chwytaków – takie konstrukcje najczęściej stosowane są w procesach pakowania. Chwytaki bywają wyposażane w różnego rodzaju sensory i mechanizmy wspomagające chwytanie. Przykładowo na ramieniu robota, razem z urządzeniem chwytającym, może być umocowany układ wizyjny, złożony z kamery i oświetlenia. Tego typu konstrukcją jest system TrueView firmy ABB, który charakteryzuje się wysoką skutecznością rozpoznawania części (zarówno płaskich, jak i przestrzennych), dużą elastycznością oraz łatwością programowania. Na fot. 1 zamieszczono przykładowe rozwiązania urządzeń chwytających, stosowanych do robotów ABB. Chwytak zaciskowy (fot. 1a)

Fot. ABB, J. Barczyk (PAR), manulift, Schmalz

Fot. 1. Chwytaki firmy ABB: a) zaciskowy, b) widłowy, c) podciśnieniowy

Fot. 2. Przykład chwytaka zaprojektowanego przez Comau Poland

przeznaczony jest do przenoszenia kartonów o szerokim zakresie wymiarów: od 200 mm × 200 mm × 150 mm do 650 mm × 500 mm × 330 mm. Chwytak oferowany jest w dwóch wersjach o udźwigu 40 kg i 60 kg (masa chwytaków wynosi odpowiednio 45 kg i 80 kg). Chwytak widłowy (fot. 1b) przeznaczony jest do przenoszenia worków o masie do 50 kg i wymiarach 300–750 mm × 300–550 mm × 120–250 mm. Sam chwytak waży 70 kg. Chwytak podciśnieniowy (fot. 1c) przeznaczony jest do chwytania kartonów o wymiarach: minimalnych 240 mm × 240 mm × 100 mm, maksymalnych 1500 mm × 200 mm × 300 mm. Waga chwytaka wynosi 75 kg, zaś jego udźwig 40 kg. Chwytak podciśnieniowy wyposażony jest

dodatkowo w cztery szczęki do przenoszenia palet. Również firma Comau dla swoich robotów, przeznaczonych głównie do paletyzacji i depaletyzacji, oferuje specjalne urządzenia chwytające: mechaniczne oraz podciśnieniowe. Urządzenia chwytające są najczęściej wielofunkcyjnymi, specjalizowanymi mechanizmami przystosowanymi do realizacji różnorodnych zadań, umożliwiającymi pobieranie i przenoszenie produktów o różnych wymiarach. Najczęściej przenoszony obiekt jest nie tylko ściskany przez płyty boczne chwytaka, ale także podtrzymywany od spodu, co zapobiega zniszczeniu produktów. Dodatkowe uchwyty umożliwiają przenoszenie pustych palet. Comau oferuje specjalne urządzenia do chwytania

Fot. ABB, J. Barczyk (PAR), manulift, Schmalz

worków (o masie do 50 kg i maksymalnych wymiarach 250 mm × 450 mm × 750 mm), kartonów, a nawet kostki brukowej. Innym rozwiązaniem, często stosowanym w procesach pakowania, jest użycie kilku chwytaków, co umożliwia równoczesne łapanie wielu obiektów. Robot KUKA KR 150, wyposażony w uchwyty pneumatyczne, w ciągu jednej godziny może załadować do skrzynek około 30 tys. butelek. Urządzenia do chwytania grupowego o różnych zasadach działania, pomimo często skomplikowanej budowy, realizują tylko jedną funkcję – równoczesnego chwytania kilku obiektów. Do chwytania grupowego najczęściej stosowane są chwytaki wykorzystujące energię sprężonego powietrza.

Fot. 3. Chwytaki powierzchniowe: a) firmy manulift, b) firmy Schmalz

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

Przykładowo firma manulift oferuje podciśnieniowe chwytaki powierzchniowe, matrycowe, ssawkowe oraz specjalne, a także chwytaki pneumatyczne: kielichowe i listwowe. Chwytaki powierzchniowe są wyposażone w wiele przyssawek i umożliwiają chwytanie płaskich obiektów. Podciśnienie robocze jest załączane jedynie w miejscach, w których przyssawka styka się z powierzchnią ładunku. Aktywny jest tylko ten fragment powierzchni chwytaka, który ma kontakt z obiektem. Takie wielkopowierzchniowe chwytaki są urządzeniami uniwersalnymi – mogą przenosić różne materiały (drewno, blacha, szkło, tektura, tworzywa sztuczne), o różnych kształtach i wymiarach. Użytkownicy robotów mogą więc korzystać z tego samego chwytaka nawet przy częstych zmianach opakowania produktu. Segmenty przyssawek mogą być przesuwane

(fot. 3b) w celu poprawnego uchwycenia elementów o różnych kształtach. Chwytaki pneumatyczne mają membrany lub listwy, które zaciskają się wokół chwytanych obiektów, dzięki wypełnieniu elementów chwytnych sprężonym powietrzem. Chwytaki kielichowe stosowane są w browarach i rozlewniach napojów do przenoszenia pełnych lub pustych butelek. Pojedyncza butelka chwytana jest za szyjkę po podaniu ciśnienia do pierścieniowej membrany Zespół chwytaków przedstawiony na fot. 4 umożliwia jednoczesne załadowanie dwóch skrzynek.

Wielofunkcyjne głowice Rozszerzenie funkcji robota przemysłowego można uzyskać dzięki umieszczeniu na ramieniu robota dwóch lub więcej chwytaków o różnych parametrach technicznych, np. o większym i mniejszym zakresie rozwarcia końcówek

Fot. 5. Głowica z czterema chwytakami firmy SCHUNK

chwytnych, czy o różnych wartościach siły chwytu. W tym celu stosowane są systemy automatycznej wymiany chwytaków. Takie rozwiązania umożliwiają nie tylko chwytanie obiektów o różnej masie i różnych wymiarach, pojawiających się w trakcie procesu produkcyjnego, lecz również pozwalają na skrócenie cyklu obsługi maszyn lub czasu montażu. Przykładowo chwytak RVK może być wyposażony w maksymalnie sześć standardowych chwytaków typu PGN firmy SCHUNK (na fot. 5 głowica z czterema chwytakami). Zespół chwytający RVK ma zintegrowane przepusty pneumatyczne i elektryczne oraz system zaworów sterujących poszczególnymi chwytakami. Każdy z chwytaków może być sterowany niezależnie od pozostałych. Położenia szczęk chwytaków są na bieżąco kontrolowane przez czujniki. Głowica chwytająca RVK umożliwia skrócenie cyklu oraz szybkie dostarczenie w jednym cyklu elementów montażowych, pozwala zminimalizować puste przebiegi, a także zrezygnować z systemu automatycznej wymiany chwytaków. Ciekawym przykładem jest też wielofunkcyjna głowica (fot. 6) firmy Mitsubishi Electric, zaprezentowana podczas XVIII Międzynarodowych Targów Automatyki i Pomiarów Automaticon. Na sześcioosiowym robocie RV 6S zamontowano głowicę złożoną z trzech chwytaków i jednego narzędzia. Takie rozwiązanie prezentowano jako zastosowanie robota w procesach montażowych. Jedno z zadań polegało na nałożeniu warstwy kleju, pobraniu i zamontowaniu kolejnych elementów. Konieczność używania różnych chwytaków wynikała

Fot. manulift, SCHUNK, J. Barczyk (PAR)

Fot. 4. Chwytak pneumatyczny firmy manulift

Fot. 6. Wielofunkcyjna głowica firmy Mitsubishi Electric

Fot. manulift, SCHUNK, J. Barczyk (PAR)

Wielofunkcyjne urządzenia chwytające Wielofunkcyjne urządzenie chwytające umożliwia realizację nie tylko zadań związanych z uchwyceniem i przeniesieniem różnych obiektów, ale również innych zadań manipulacyjnych lub technologicznych w realizowanym procesie. Wielofunkcyjne urządzenie chwytające zawiera kilka niezależnych napędów, ma zwartą konstrukcję i najczęściej stanowi jednostkowe rozwiązanie dla konkretnego zrobotyzowanego stanowiska produkcyjnego. Pierwsze tego typu urządzenia zastosowano już w początkach robotyzacji, np. do usuwania wlewka – po uchwyceniu odlewu z maszyny, w trakcie przenoszenia, wlewek był usuwany specjalnym nożem. Współczesne rozwiązania konstrukcyjne urządzeń chwytających umożliwiają robotom na jednym stanowisku wykonywanie bardzo zróżnicowanych czynności, takich jak pobranie palety, ułożenie warstwy obiektów (często o różnym gabarycie), położenie przekładki oddzielającej warstwy czy owinięcie stosu na palecie i przeniesienie załadowanej palety. Często te zadania w procesach paletyzowania były realizowane na oddzielnych stanowiskach. Taki postęp w rozwoju

urządzeń chwytających wymuszają na producentach robotów ich użytkownicy, którzy żądają wszechstronności, większej elastyczności i łatwości użycia, a często również „inteligentnego” działania. Takie działanie efektora polega np. na samodzielnym podejmowaniu określonych decyzji pozycjonowania, niezależnie od robota. Inteligentne efektory umożliwiają dokonywanie szybkich zmian w systemie i skracają czas pracy programistów. W przypadku, gdy przewidziane jest chwytanie obiektów o dużych masach (nawet kilkadziesiąt kg), istotnym problemem dla konstruktorów jest budowa urządzenia chwytającego o jak najmniejszej masie własnej. Do budowy wykorzystuje się lekkie materiały, tworzone są także konstrukcje ażurowe. Zdarza się, że wielofunkcyjny efektor ma rozmiar nieproporcjonalny do rozmiarów samego robota.

Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych Paletyzacja worków Uniwersalne, wielofunkcyjne urządzenie chwytające do przenoszenia worków musi zapewnić sprawną obsługę stanowiska zrobotyzowanego przy zmiennych warunkach. Worek może być wykonany z różnych materiałów (tworzywo sztuczne, tkanina, papier itp.), może być luźno zapakowany, elastyczny albo sztywny, może mieć różny kształt i masę (od kilku do kilkudziesięciu kilogramów), może też być wypełniony produktami o różnorodnej strukturze (sypkie, galaretowate, bryły itp.) Worki są pobierane

REKLAMA

z różnych wymiarów montowanych elementów oraz dostępności miejsca podczas montażu. Takie rozwiązanie jest tańsze od stosowanych systemów automatycznej wymiany chwytaków i narzędzi. Głowica z wieloma chwytakami również znacznie przyspiesza proces montażu.

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

a) a)

widłami od spodu, zazwyczaj z przenośnika rolkowego, lecz muszą być zabezpieczone w trakcie manipulacji dodatkowymi mechanizmami po bokach i od góry. Uniwersalny chwytak do worków powinien pozwalać na regulację obsługiwanej szerokości i wielkości worka. Ta zmiana powinna być dokonywana automatycznie (fot. 7b), gdy na tej samej linii pojawiają się worki o różnych wymiarach, albo robot obsługuje dwie linie produkcyjne. Uniwersalne urządzenia chwytające w procesach paletyzacji są dodatkowo wyposażone w haki do przenoszenia palet oraz przyssawki do umieszczania przekładek między warstwami. Amerykańska firma SAS Automation oferuje dwa typy chwytaków do worków: ABG i FBG (fot. 7) w cenie około 12 tys. euro. Standardowa konstrukcja chwytaka składa się z głównej płyty montażowej, szyn, wałków i łożysk, haków do chwytania palet oraz pokręteł umożliwiających zmianę ustawienia płyt zaciskowych wraz z widłami. Zaokrąglone końce wideł mają rozstaw zgodny z rozstawem wałków przenośnika. Taki chwytak jest wyposażony w trzy lub cztery siłowniki pneumatyczne, kilka przyssawek, dwa dodatkowe pneumatyczne zawory elektromagnetyczne, generator próżni, ultradźwiękowy czujnik obecności i ewentualnie inne elementy – zgodnie z zamówieniem. Sterowanie chwytakiem może być realizowane w różnych wersjach: sygnałem dyskretnym, przez Ethernet lub DeviceNet albo niestandardowo.

Fot. 8. Elementy wielofunkcyjnego chwytaka firmy SCHUNK: a) transport palety, b) układanie przekładki

Operacje z paletami Firma SCHUNK do budowy wielofunkcyjnych efektorów proponuje chwytak z napędem elektrycznym. Ma on budowę modułową, przystosowaną do jednego lub dwóch silników. Napęd serwoelektryczny chwytaka traktowany jest jako siódma oś i można go łatwo integrować z systemem sterującym robota, co umożliwia kontrolowanie skoku i siły chwytu. Chwytak serwoelektryczny LEG ma regulowany skok w zakresie do 281 mm i pozwala na sterowanie niezależnie ruchem jednej lub drugiej końcówki chwytnej albo równocześnie dwiema końcówkami, z prędkością 270 mm/s i powtarzalnością 0,005 mm. Siłę chwytu można zadawać w zakresie od 300 N do 1500 N.

Firma SCHUNK oferuje system Multipick, umożliwiający jednoczesne chwytanie wielu produktów, oraz efektor all-in-one, pozwalający transportować palety (fot. 8a), chwytać i paletyzować produkty oraz układać przekładki między produktami (fot. 8b).

Obsługa maszyny odlewniczej Obsługa maszyny odlewniczej jest prowadzona w ekstremalnej temperaturze i obejmuje nie tylko wyjmowanie z formy gotowych odlewów, lecz również szereg dodatkowych czynności. Wcześniej wspomniano o ucinaniu wlewka po wyjęciu odlewu z formy a przed odłożeniem w magazynie. Często dodatkowym zadaniem realizowanym przez roboty jest umieszczanie

Fot. 9. Zrobotyzowane stanowisko paletyzowania w browarze Bosman Szczecin

Fot. SAS Automation, SCHUNK, PIAP

Fot. 7. Wielofunkcyjne chwytaki do worków firmy SAS Automation

Operacje pakowania i paletyzacji butelek Wiele robotów jest obecnie stosowanych np. w browarach, do realizacji takich zadań jak wyjmowanie pustych butelek z pojemników, ładowanie pojemników butelkami z piwem, paletyzowanie skrzynek itp. Najczęściej robot jest wyposażony w chwytak pneumatyczny, zaprojektowany w taki sposób, by uchwycić komplet butelek niezbędnych do zapełnienia pojemnika. Na stanowisku pakowania i paletyzacji butelek z piwem w browarze Bosman w Szczecinie, które wdrożył Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, zastosowano wielofunkcyjny chwytak, który przenosi nie tylko skrzynki i kartony z piwem, ale także ma możliwość transportu samych butelek (do 80 sztuk jednocześnie) za pomocą zespołu podciśnieniowego.

Fot. SAS Automation, SCHUNK, PIAP

Specjalne efektory do żywności Efektory przeznaczone do kontaktu z żywnością powinny spełniać podstawowe wymagania zachowania higieny. Korzystne jest m.in. zmniejszenie obszarów, które mogą gromadzić zanieczyszczenia, co ułatwi czyszczenie. Sztywne i lekkie konstrukcje uzyskuje się spawając rurki lub – tam, gdzie to jest możliwe – stosując aluminium zamiast stali nierdzewnej. W zależności od wymagań higienicznych techniki czyszczenia znacznie się różnią – można czyścić mydłem i spłukać wodą lub roztworem sody, można też myć pod wysokim ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze. W celu spełnienia wymagań różnorodnych aplikacji przemysłu spożywczego konstruowane są specjalistyczne efektory. Wspomniana wcześniej amerykańska firma SAS Automation od 1996 r. specjalizuje się w budowie efektorów robotów przemysłowych. Oprócz wielofunkcyjnych urządzeń chwytających do worków,

kartonów i innych elementów wielkoformatowych zaprojektowano chwytaki do usuwania babeczek z formy do pieczenia. Podstawowe wymaganie przy chwytaniu pieczywa cukierniczego dotyczy zachowania kształtu, by nie zniekształcić ani nie uszkodzić produktów. Do przenoszenia bardzo kruchych babeczek nie nadają się przyssawki, w związku z czym firma SAS zastosowała w jednym z zakładów cukierniczych chwytak do jednoczesnego pobierania 144 babeczek. Każda babeczka nakłuwana jest czterema cienkimi, ustawionymi pod kątem igłami i całość przenoszona jest z jednego transportera taśmowego do pojemników na drugim transporterze. Ślady po cienkich igłach są niezauważalne po ostygnięciu babeczki.

Podsumowanie Rozwój wielofunkcyjnych urządzeń chwytających wymusiło wiele czynników, z których najważniejsze to: • ciągły wzrost wydajności linii produkcyjnych, • duża zmienność wytwarzanego asortymentu (rodzaj produktu, masa, kształt i wymiary), • konieczność elastycznego i szybkiego dostosowania produkcji do bieżących wymagań rynkowych (liczba sztuk w partii, typ opakowania), • konieczność skrócenia lub wyeliminowania czasu potrzebnego do przezbrojenia linii produkcyjnej na nowy typ wyrobu. Tylko elastyczne systemy manipulacyjne, których ważnym elementem są wielofunkcyjne efektory, umożliwiają kompleksowe wykonanie tak złożonych zadań. Wysoką elastyczność systemu manipulacyjnego uzyskuje się dzięki specjalistycznemu oprogramowaniu oraz systemom wizyjnym. Robotyzacja procesów pakowania i paletyzacji powinna być szczególnie wnikliwie analizowana pod kątem obecnych i przyszłych wymagań – rozwiązanie powinno być optymalnie dostosowane do bieżących zadań, a jednocześnie łatwo modyfikowalne.

dr inż. Jan Barczyk PAR

REKLAMA

w formie różnych elementów przed ich zalaniem płynnym metalem. Firma IPR Robotics zaprojektowała wielofunkcyjny efektor do obsługi maszyny, w której odlewane są aluminiowe bloki silnika samochodowego. Urządzenie ma cztery trzyszczękowe chwytaki do załadunku różnych wkładek do formy oraz chwytak do wyjmowania odlewu.

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

Chwytak z napędem serwoelektrycznym LEG 760 firmy SCHUNK Optymalne rozwiązanie w systemach paletyzacji i pakowania

Szybko zmieniające się procesy produkcyjne oraz ciągły wzrost wydajności linii produkcyjnych, w połączeniu z dużą zmiennością wytwarzanego asortymentu, stawiają coraz większe wymagania systemom sortowania, pakowania i paletyzacji produktów. Firmy produkcyjne muszą obecnie elastycznie i błyskawicznie dostosowywać produkcję do bieżących wymagań rynkowych.

Promocja

Nowoczesne systemy manipulacyjne Prawidłowe wykonanie tak kompleksowych zadań zapewniają wysoce elastyczne systemy manipulacyjne,

czasu koniecznego do przezbrojenia linii produkcyjnej na nowy typ wyrobu. Czynniki te powodują, że wciąż rośnie rola automatyzacji produkcji, względem której

Przykłady zastosowania chwytaka LEG firmy SCHUNK; na zdjęciu z lewej: 1. korpus chwytaka, 2. palce chwytaka, 3. łańcuch antystatyczny, 4. przyłącze robota

Fot. Schunk

Do przeszłości odeszły czasy, gdy linie produkcyjne były nastawione na jeden typ asortymentu, wytwarzanego w dużych seriach, przez dłuższy czas. Wymuszona przez rynek elastyczność wytwarzania związana jest z pojawieniem się na liniach produkcyjnych wyrobów o zmiennych parametrach, takich jak: rodzaj produktu, liczba sztuk w partii, rodzaj opakowania, masa czy wymiary. Dodatkowo wymagany wzrost wydajności pociąga za sobą konieczność skrócenia bądź wyeliminowania

stawiane są coraz większe wymagania. Dotyczy to w szczególności procesów pakowania, gdzie poszczególne produkty często znacznie różnią się między sobą, oraz paletyzacji, gdzie występują palety o różnych wymiarach.

połączone z analizą optyczną i specjalistycznym oprogramowaniem. Muszą one błyskawicznie dopasowywać się do rodzaju produktów, co stawia coraz większe wyzwania przed specjalistami projektującymi systemy chwytakowe. Popularne do tej pory chwytaki przyssawkowe nie sprawdzają się w przypadku produktów o porowatej lub nieregularnej strukturze oraz przy dużych przyspieszeniach transportowych. Wadą chwytaków pneumatycznych jest natomiast brak możliwości płynnej regulacji skoku palca i siły zacisku, co jest niezbędne przy transporcie produktów o dużej zmienności gabarytów. Coraz większe zastosowanie mają obecnie mechaniczne systemy chwytakowe z napędem serwoelektrycznym.

odpowiednich złączy ISO i połączeniu sterowania bezpośrednio z robotem, gdzie chwytak jest traktowany jako kolejna oś (np. oś 7), integracja chwytaka z robotem jest niezwykle prosta. Chwytak w wersji podstawowej ma długość całkowitą równą 760 mm, a skok palca regulowany jest w zakresie od 0 mm do 281 mm. W wersji synchronicznej steruje się obydwoma palcami równocześnie, a w asynchronicznej można sterować każdym palcem niezależnie, z prędkością 270 mm/s i powtarzalnością 0,005 mm. Siłę zacisku można regulować w zakresie od 300 N do 1500 N, co umożliwia transport produktów o masie do 20 kg chwytem siłowym, a o masie do 60 kg – chwytem konturowym. Omawiany chwytak można wyposażyć w system szybkiej wymiany pal-

Budowa chwytaka LEG 760: 1. śruba napędowa, 2. szczęka bazowa, 3. obudowa, 4. pasek napędowy 5. serwomotor

Nowoczesne chwytaki są wyposażone w cienkie palce, wykonane z blach lub tworzyw sztucznych. Mogą to być palce uniwersalne bądź przeznaczone do konkretnego produktu, wymieniane w zależności od potrzeb za pomocą zamontowanych na chwytakach systemów szybkiej wymiany palców. Napęd serwoelektryczny pozwala na kontrolowanie skoku i siły zacisku oraz łatwą integrację z systemami sterującymi lub robotami, tworząc kompleksowe, inteligentne systemy manipulacyjne. Przykładem takiego chwytaka jest opracowana przez firmę SCHUNK nowatorska konstrukcja chwytaka serwoelektrycznego LEG, przeznaczonego do zadań pakowania, sortowania i paletyzacji.

Fot. Schunk

Chwytak LEG Chwytak ma lekką, modułową konstrukcję, przystosowaną do zabudowy jednego (wersja synchroniczna) lub dwóch (wersja asynchroniczna) silników dowolnego producenta (Siemens, Bosch, FANUC, KUKA itp.). Stosuje się silniki o momencie 0,75 Nm i prędkości obrotowej 3000 obr./min. Dzięki zastosowaniu

Konstrukcje systemu Multipick na bazie chwytaka LEG

ców, umożliwiający błyskawiczne dostosowanie do zadań transportowych, bez straty czasu na przezbrajanie. Dodatkowo w opisywanym urządzeniu można zamontować ssawki, które w połączeniu z chwytakiem mechanicznym rozszerzają możliwości pakowania, sortowania i paletyzacji małych i delikatnych produktów.

Konstrukcje wielofunkcyjne Dynamiczny wzrost szybkości pakowania i paletyzowania produktów wymusza wielofunkcyjne konstrukcje chwytaków, umożliwiające wykonywanie kilku czynności jednym zespołem chwytającym. Jednym z rozwiązań jest stosowanie systemu Multipick, umożliwiającego łapanie kilku produktów jednocześnie. Kolejnym przykładem zespołu chwytającego jest skonstruowany przez firmę SCHUNK chwytak All-in-One. Jego konstrukcja pozwala na chwytanie i paletyzowanie produktów o masie do 25 kg chwytem siłowym i do 50 kg chwytem konturowym, a także układanie przekładek między produktami oraz transport palet.

Podsumowanie Przy planowaniu procesów pakowania i paletyzacji niezwykle istotne jest precyzyjne określenie wymagań danej aplikacji. Dzięki temu można stworzyć system, który jest nie tylko optymalnie dostosowany do bieżących zadań, ale można go również bez problemu modyfikować. Powstałe rozwiązania zapewniają elastyczność linii pakującej, a co za tym idzie – minimalizację kosztów i skrócenie czasu potrzebnego do modyfikacji systemu.

SCHUNK Intec Sp. z o.o. ul. Puławska 40 A, 05-500 Piaseczno tel. 22 726 25 00, fax 22 726 25 25 e-mail: info@pl.schunk.com www.pl.schunk.com

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

Szybki Portal-T oraz Tripod EXPT firmy Festo to rozwiązania o 30 procent szybsze od standardowych manipulatorów. Rozpoczynają one nową erę w technologii opakowań, stanowiąc połączenie dynamiki napędów liniowych z zastosowaniem ekonomicznego paska zębatego. To niezmiernie istotne np. w przypadku szybkiego przenoszenia produktów do pojemników – końcowego procesu obejmującego formowanie, napełnianie i zamykanie. Szybki Portal-T zainstalowany w urządzeniu: system pick&place z czasem cyklu 670 ms, charakteryzujący się wyższą dynamiką reakcji niż konwencjonalne manipulatory portalowe

Manipulatory do szybkiego pakowania Szybki manipulator z funkcjonalnością robota do swobodnego przemieszczania w przestrzeni 3D zapewnia precyzyjne pozycjonowanie przy jednoczesnej bardzo dużej dynamice ruchu, umożliwiającej uzyskanie do 150 cykli roboczych na minutę. Manipulator Tripod EXPT jest doskonałym rozwiązaniem ze względu na niskie koszty zakupu i eksploatacji, gdyż nieznaczna wielkość przemieszczanej masy redukuje zużycie energii. Niezawodne, standardowe elementy

napędowe Festo zapewniają dużą żywotność systemu oraz długie okresy między przeglądami. Przestrzeń robocza manipulatora Tripod, czyli zbiór wszystkich punktów, do których końcówka robocza manipulatora jest w stanie dotrzeć, ma nieregularny kształt, a jej wymiary są uzależnione od wymiarów geometrycznych manipulatora oraz zakresu ruchu osi napędowych. Przeguby liniowe manipulatora napędzane są za pośrednictwem serwonapę-

dów elektrycznych. Sterowanie ruchem manipulatora Tripod wymaga zastosowania sterownika realizującego sterowanie wieloosiowe z funkcjami robotyki. Sterownik ma zaimplementowany model kinematyczny manipulatora Tripod, dzięki czemu możliwe jest łatwe, programowe – za pomocą języka wysokiego poziomu – pozycjonowanie manipulatora zarówno w trybie PTP (interpolacja punktowa), jak i pozycjonowanie po określonej trajektorii: linowe LIN lub kołowe CIRC.

Tripod EXPT ze sterownikiem CMXR, z funkcjami robotyki i zaworem proporcjonalnym Festo: zrobotyzowany moduł manipulacyjny stanowiący doskonałe rozwiązanie dla małych obciążeń przenoszonych z dużą prędkością

Promocja

Fot. Festo

Szybki i dynamiczny: Portal-T z ograniczoną masą i dwoma napędami serwo

Gdy wymagane jest przenoszenie części z jednego podajnika do innego, moduł zmiany rastra zapewnia ustawienie rozstawu między elementami, bez konieczności niestandardowych modyfikacji

Aby manipulator Tripod był praktycznie użyteczny, należy go wyposażyć w odpowiednie do danej aplikacji narzędzie, np. chwytak. Narzędzie może być zamocowane poprzez dodatkowe przeguby (dodatkowe stopnie swobody) umożliwiające zmianę orientacji narzędzia w przestrzeni. Podstawową cechą charakterystyczną manipulatorów Tripod jest ich bardzo duża dynamika (przyspieszenia ponad 100 m/s2), pozwalająca na realizację, w zależności od

obciążenia, ponad 100 cykli na minutę. Zakres możliwych obciążeń roboczych manipulatorów jest ograniczony do kilku kilogramów. Przestrzeń robocza, zależnie od wymiarów geometrycznych manipulatora i zakresu ruchów napędów osiąga do ok. 1,5 m średnicy w płaszczyźnie poziomej i do ok. 400 mm w pionie. Ze względu na bardzo dużą dynamikę oraz kształt przestrzeni roboczej manipulatory Tripod są wyjątkowo predysponowane do zastosowań w dziedzinie

pakowania, sortowania czy precyzyjnego nanoszenia kleju. Więcej przykładów zastosowań manipulatora Tripod znajdą Państwo na stronie: www.festo.pl.

Festo Sp. z o.o. Janki k/Warszawy, ul. Mszczonowska 7 05-090 Raszyn tel. 22 711 41 00, fax 22 711 41 02 e-mail: festo_poland@festo.com www.festo.pl

Fot. Festo

Sterownik CMXR integruje systemy wizyjne, takie jak inteligentny kompaktowy system wizyjny SBOx-Q firmy Festo

Systemy manipulacyjne wykorzystują sterownik CMXR z funkcjami robotyki. Połączono w nim sterowanie systemem mechanicznym oraz napędami elektrycznymi i komponentami technologii sterowania, w celu zbudowania kompletnego systemu kinematycznego, zapewniającego koordynację ruchu o wysokiej dynamice w przestrzeni trójwymiarowej

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

Nieduże manipulatory Festo EXCM to idealne rozwiązania dla małych urządzeń montażowych. W artykule opisano cechy dostępnych wersji tych manipulatorów.

Transport próbek do identyfikacji przez skanery kodów paskowych

EXCM – manipulator do wielu zastosowań

Sposób działania Manipulator EXCM może osiągnąć każde położenie w przestrzeni

EXCM-10 ze zintegrowanymi silnikami i pozycjonerem

Promocja

roboczej. Pasek zębaty, napędzany zamocowanymi na stałe silnikami, przesuwa wózek w dwóch wymiarach. Dostarczany w standardzie funkcjonalny pakiet napędowy z pozycjonerem w wersji IP20 jest zgodny ze standardem Festo Plug&Work. Enkodery silników umożliwiają również pracę w trybie serwo, w zamkniętej pętli sterowania. Moduły wejść i wyjść pozwalają na proste pozycjonowanie do 32 położeń, z użyciem połączenia CANopen lub Ethernet i zapewniają dowolną swobodę ruchu w przestrzeni roboczej.

Dwie wersje Manipulator EXCM dostępny jest w dwóch wersjach. Model EXCM-10 jest idealny do automatyzacji małych zespołów montażowych w procesach laboratoryjnych. EXCM-10 opiera się na prowadzeniu na łożyskach ślizgowych i jest urządzeniem niskokosztowym. Model EXCM-30 jest dobrym rozwiązaniem dla małych zespołów montażowych i manipulatorów lub automatyzacji procesów laboratoryjnych. Prowadzenie zrealizowano na łożyskach kulkowych, co pozwala na duże

EXCM-30 z silnikami zamocowanymi na górze (opcjonalnie na dole)

Fot. Festo

Kiedy liczy się każdy milimetr, idealnym rozwiązaniem jest kompaktowy manipulator EXCM. Bogaty zestaw funkcji i bardzo kompaktowa konstrukcja pozwalają optymalnie wykorzystać przestrzeń roboczą. Napęd oparty na kinematyce równoległej zapewnia niską masę własną elementów ruchomych, zaś pakiet napędowy z pozycjonerem pozwala na łatwe i szybkie uruchomienie, dzięki automatycznej parametryzacji.

obciążenia. Opcjonalnie dostępny jest pakiet napędowy z pozycjonerem oraz osią Z. Główne cechy manipulatorów EXCM to: • płaska i kompaktowa budowa dla optymalnego wykorzystania przestrzeni, • możliwość pracy z dużymi obciążeniami – Festo Plug&Work wraz ze wstępną parametryzacją, • idealnie dopasowane silniki wraz z pozycjonerem, • konfigurowalne długość i szerokość.

Zastosowania EXCM-10/EXCM-30 jest idealny dla zastosowań laboratoryjnych, przedi poanalitycznych. Może służyć do przygotowania i transportu próbek,

rozpoznawania próbek za pomocą skanerów kodów paskowych, bądź otwierania i zamykania pojemników; rozmieszczania próbek w systemach testowych, takich jak płytki Microtiter; pracy w procesach poanalitycznych, takich jak inkubacja, rozdzielanie i archiwizacja. Sprawdza się też w branży elektroniki i lekkiego montażu, gdzie EXCM-30 jest idealną odpowiedzią na potrzeby montażu małych elementów i produkcji urządzeń elektronicznych, np. do podawania coraz mniejszych elementów lub w sytuacji zapotrzebowania na kompaktowe maszyny. Możliwe zastosowania to: • podawanie, przykręcanie i montowanie małych elementów, • ustalanie punktów klejenia,

• testy elektroniczne: podejście do punktów styku, testy rezystancji, • elastyczne pozycjonowanie elementów roboczych, • operacje paletyzacji/depaletyzacji, • produkcja i montaż na stołach roboczych.

Festo Sp. z o.o. ul. Mszczonowska 7 Janki k./Warszawy 05-090 Raszyn tel. 22 711 41 00 fax 22 711 41 02 e-mail: festo_poland@festo.com www.festo.pl

Dane techniczne manipulatorów EXCM

Fot. Festo

Charakterystyka produktu

EXCM-10

EXCM-30

Standard: 100, 150, 200, 300, 400, 500

Skok osi X [mm]

150, 260, 300, 360, 460, 700

Skok osi Y [mm]

110

110, 160, 210, 260, 310, 360

Maksymalne obciążenie robocze [kg]

0,5

Maksymalna prędkość [m/s]

0,3

0,5 (opcja z serwo AC: 1)

Maksymalne przyśpieszenie [m/s2]

Dokładność powtarzalności [mm]

±0,1

±0,05

Dokładność pozycjonowania [mm]

±0,5 bezwzględna

Pozycjoner do EXCM-30

Przykręcanie elementów elektronicznych

Na zapytanie: 90...700

Kompaktowy manipulator EXCM

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Temat numeru AUTOMATYZACJA MONTAŻU, PAKOWANIA I TRANSPORTU

RFID w zakładach mięsnych System identyfikacji RFID BL ident pomaga usprawnić proces produkcji w zakładach mięsnych. W artykule opisano jego zastosowanie na przykładzie rozwiązań firmy Turck.

Przemysł mięsny to branża, w której ścierają się dwie filozofie: produkować dużo i zdrowo. Wolumen produkcji dużych zakładów z tego sektora wymusza stosowanie zaawansowanych narzędzi, a samo zarządzanie łańcuchem dostaw jest dla nich nie lada wyzwaniem. Niezależnie jednak od wielkości podmiotu gospodarczego, każdy z nich jest zobligowany do przestrzegania rygorystycznych norm sanitarnych, by klient mógł zjeść zdrowo. W zakładach mięsnych duże znaczenie ma szczegółowe śledzenie procesów, zachodzących na liniach produkcyjnych. By produkować zdrowo, na każdym etapie powinna być możliwa ocena tego, z jakim produktem mamy do czynienia. Informacje o rodzaju mięsa, jego wieku i pochodzeniu będą kluczowe do realizacji tych zadań. Jeśli chce się jednocześnie produkować naprawdę dużo, na wagę złota są dodatkowe informacje o wydajności na poszczególnych etapach procesów. Jak to ze sobą pogodzić?

RFID jako rozwiązanie Z pomocą przychodzi technologia RFID, która umożliwia śledzenie produktu, począwszy od uboju, przez stację rozbioru mięsa, przetwarzanie i przygotowywanie gotowego produktu, aż po logistykę. Identyfikacja radiowa RFID zakłada oznakowanie dowolnego przedmiotu przez przymocowanie specjalnego nośnika przechowującego dane. Co istotne, dane te mogą być zmieniane w całym cyklu produkcyjnym oraz kasowane na jego końcu. Wszystko po to, aby raz zapisany nośnik mógł być ponownie wykorzystany. W ten sposób niewielka liczba nośników – zależna od wydajności

Promocja

linii produkcyjnej – pomaga śledzić i kontrolować całą produkcję.

Odmiany nośników Sam nośnik danych jest elementem pasywnym, niewymagającym zasilania, co wpływa na jego żywotność. Dostępnych jest wiele rodzajów nośników, a wybór właściwego podyktowany jest specyfiką danego procesu. Modele pracujące w paśmie HF sprawdzą się w aplikacjach niewymagających dużych odległości odczytu/zapisu (do 0,5 m), podczas gdy wersje pracujące w paśmie UHF (zasięg do kilku metrów) będą mogły być wykorzystane w magazynach i logistyce. Firma Turck oferuje szerokie portfolio produktów z zakresu RFID, które mogą zostać wykorzystane na każdym etapie produkcji w przemyśle mięsnym.

Etapy produkcji Ubojnie stanowią jej pierwszy etap. Specjalne nośniki (pasmo HF) do montażu na hakach pomogą usprawnić przepływ towaru i kontrolować każdą półtuszę. Każda sztuka mięsa może być w ten sposób jednoznacznie oznaczona według typu, wagi, daty uboju i wielu innych cech, pozwalających w prosty sposób ustalić źródło jej pochodzenia. Ma to szczególne znaczenie w przypadku wykrycia wadliwej partii mięsa. Z chłodni mięso transportowane jest do miejsca rozbioru. Na tym etapie półtusze są rozkładane, oddzielane, segregowane oraz ważone. Do przechowywania rozłożonych części używane są standaryzowane (DIN 55423) czerwone pojemniki, w których mięso jest transportowane do kolejnych etapów przetwórstwa. Pomimo że linia transportu jest w pełni zautomatyzowana, to sam

proces rozkładu mięsa jest wykonywany ręcznie. Identyfikacja pojemników na tym etapie ma szczególne znaczenie, ponieważ pozwala określić, ile i jakiego rodzaju mięsa jest produkowane. Dzięki tym informacjom możliwa jest optymalizacja całego procesu tak, by był on jeszcze bardziej wydajny. Do identyfikacji pojemników mięsnych firma Turck proponuje nośniki RFID w kształcie etykiety samoprzylepnej (pasmo HF). Specjalnie wybrane miejsce na skrzyni pozwala na szczelne zamknięcie nośnika w pustej przestrzeni. Ultradźwiękowa metoda zgrzewania zapewnia szczelność, dzięki której procesy czyszczenia, jakiemu poddawany jest pojemnik, nie wpływają na żywotność nośnika RFID. To bardzo istotne, jeżeli pojemnik ma być w produkcji wykorzystywany wielokrotnie. W końcowym etapie przetworzone mięso trafia do magazynu, gdzie identyfikacji poddawane mogą być całe palety z produktami przygotowanymi do wysyłki. Dzięki nośnikom RFID, pracującym w paśmie UHF, możliwa jest kontrola i śledzenie każdej partii zapakowanego towaru, co znacznie usprawnia pracę w części magazynowo-dystrybucyjnej. Niezależnie od rodzaju wybranego nośnika każdy z nich pozwala na nieograniczoną liczbę operacji odczytu (i 105 operacji zapisu), dzięki czemu nośnika nie trzeba wymieniać w całym cyklu życia fabryki.

TURCK Sp. z o.o. ul. Wrocławska 115, 45-836 Opole tel. 77 443 48 00, fax 77 443 48 01 e-mail: poland@turck.com www.turck.pl

W procesie montażu czy pakowania zazwyczaj konieczne jest powtarzalne wykonywanie sekwencji takich czynności, jak przenoszenie drobnych elementów do dużego opakowania zbiorczego albo przekładanie elementów z miejsca na miejsce. Firma WObit proponuje do realizacji takich zadań robot SCARA oraz roboty kartezjańskie własnej produkcji.

Roboty kartezjańskie i SCARA automatyzują proces pakowania Powtarzalne przenoszenie detali oraz montaż to główne zastosowania robotów typu SCARA, w których doskonale zastępują one człowieka, zwiększając efektywność produkcji. W ubiegłym roku pisaliśmy o pierwszym prototypie SCARA R1, przygotowanym przez konstruktorów firmy WObit. Przez ten okres udoskonalili oni konstrukcję i obecnie dostępna jest nowa wersja robota – SCARA R2, która miała swoją premierę podczas tegorocznych targów Automaticon w Warszawie.

Fot. WObit

Wersje i interfejsy Robot o zakresie roboczym 1000 mm i udźwigu do 5 kg jest dostępny w dwóch wersjach wykonania. Pierwsza z nich jest wyposażona w silniki krokowe oraz enkodery inkrementalne, które zapewniają optymalną prędkość pracy oraz dużą powtarzalność pozycjonowania. W drugiej wersji do napędu dwóch pierwszych osi użyto silników serwo prądu przemiennego, co znacznie poprawia dynamikę działania. Ponadto do drugiego ramienia robota doprowadzono powietrze oraz przyłącze elektryczne, co umożliwia podłączenie chwytaka pneumatycznego lub elektrycznego. Złącze elektryczne pozwala Promocja

również podpiąć trzy sygnały wejściowe 24 V DC do kontroli pozycji chwytaka. Ważnym elementem robota jest bezpłatne oprogramowanie, umożliwiające szybką konfigurację oraz zapamiętanie trajektorii ruchu maszyny. Dostarczane środowisko ma intuicyjny interfejs, dzięki któremu nauka obsługi manipulatora jest szybka i prosta. Programy ruchu tworzy się w łatwym do nauki języku tekstowym, wprowadzając takie komendy, jak np. „WAIT 1000”, oznaczające zwłokę 1000 ms, czy „MOVEPTP @ POS1”, oznaczającą ruch końcówki robota na zdefiniowaną wcześniej (przez „nauczenie” robota) pozycję. Komendy mogą być wprowadzane także przez panel pomocy, zawierający opis wszystkich dostępnych funkcji. Aplikacja umożliwia szybkie przetestowanie stworzonego programu za pomocą przycisków startu, stopu, pauzy i pracy krokowej, podświetlając aktualnie wykonywaną linię.

produkcyjnej lub do powtarzalnego podawania elementów do dalszej obróbki. Innym zastosowaniem jest układanie komponentów na detalach przesuwających się po taśmie. Firma WObit, poza robotem SCARA, oferuje również roboty kartezjańskie własnej produkcji, których konstrukcja bazuje na modułach MLA. Więcej informacji na temat robotów kartezjańskich można znaleźć na stronie www.wobit. com.pl oraz kontaktując się ze specjalistami firmy.

PPH WObit E. K. J. Ober s.c. Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy tel. 61 222 74 22, fax 61 222 74 39 e-mail: wobit@wobit.com.pl www.wobit.com.pl

Dodatkowe zastosowania Poza aplikacjami pakującymi, gdzie przykładowo robot musi zdejmować elementy z linii produkcyjnej i umieszczać je w opakowaniach zbiorczych, SCARA-R2 może być wykorzystany do zdejmowania produktów wadliwych z linii Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Aplikacje przemysł Tworzyw sztucznych

Fot. 1. Ogólny widok stanowiska

Zakłady Intemo w Piotrkowie Kujawskim produkują szeroki asortyment

zamówienie w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów PIAP na

operatora i układane przez niego w poziome stosy po 50 listew. Stosy te ręcznie układano warstwami na europalecie i owijano folią mającą zapobiec wypadaniu poszczególnych listew, a następnie transportowano do magazynu. Stanowisko PIAP miało zautomatyzować ten proces i dodatkowo wyeliminować stosowanie europalet, zastępując każdą z nich czterema listwami transportowymi ułożonymi w prostokąt.

zbudowanie i uruchomienie zrobotyzowanego stanowiska do transportu,

Budowa stanowiska

wyrobów z tworzyw sztucznych. Jednym z nich są listwy transportowe, służące do produkcji podkładów paletyzacyjnych. Po połączeniu, np. tekturową płytą nośną, tworzą paletę transportową, zastępującą powszechnie stosowane palety drewniane. Latem 2009 r. Intemo złożyło

pozycjonowania i pakowania listew transportowych.

Stanowisko oddano do użytku w styczniu 2010 r. Półtora roku później zostało ono przeniesione w inne miejsce hali fabrycznej i rozbudowane o nowe elementy, a w maju 2013 r. poddane kolejnej modyfikacji.

Promocja

Przed wdrożeniem Do momentu uruchomienia stanowiska PIAP wytłoczone na wtryskarce listwy transportowe przenoszono manipulatorem firmy Wittmann na szeroki transporter, skąd były podejmowane przez

Główną jego część stanowi robot przemysłowy KR 100-3 firmy Kuka, wyposażony w zaprojektowany i wykonany w PIAP chwytak. Robot przemieszcza elementy między dwoma identycznymi transporterami taśmowymi, buforem odkładczym, podajnikiem kartonów i transporterem łańcuchowym. Warstwowo ułożone stosy listew transportowych są następnie przemieszczane tym transporterem w zasięg owijarki firmy Grasso.

Fot. PIAP

Zrobotyzowane stanowisko paletyzacji listew transportowych

Ogólny widok stanowiska pokazano na fot. 1 i 2. Na fot. 1 w centralnym miejscu znajduje się robot przekładający Kuka KR 100-3. Za robotem widoczna jest sterta, ułożona z dziewięciu warstw stosów uformowanych z listew transportowych. Sterta znajduje się na transporterze łańcuchowym, którego zadaniem jest jej przemieszczenie pod owijarkę firmy Grasso (cztery niebieskie słupy), a następnie transport do miejsca, z którego może zostać podjęta przez wózek widłowy. Po lewej i prawej stronie na zdjęciu widać stelaże do formowania stosów z listew transportowych, które osadzono na dwóch transporterach taśmowych. Powyżej nich znajdują się manipulatory portalowe firmy Wittmann, przenoszące parami listwy transportowe z wtryskarek na transportery taśmowe. Fot. 2 zrobiono stojąc między słupami owijarki. Widoczny jest robot trzymający w chwytaku stos 50 listew transportowych. Przed robotem, w kielichach transportera łańcuchowego, ułożono w prostokąt cztery listwy transportowe z przekładką kartonową. Stanowią one podstawę, na której robot będzie odkładał kolejne warstwy. Po lewej i prawej stronie zdjęcia są widoczne transportery taśmowe, a za robotem po prawej stronie – bufor odkładczy i podajnik przekładek kartonowych. Za buforem odkładczym znajduje się szafa sterownicza stanowiska z nadrzędnym sterownikiem. Widoczny obok drzwi wejściowych stolik i monitor komputerowy nie są częściami stanowiska, tylko elementami wykorzystywanymi podczas jego uruchamiania. Pracą stanowiska zarządza sterownik nadrzędny Siemens S7-315-2DP, współpracujący ze sterownikami dwóch manipulatorów portalowych firmy Wittmann, systemem bezpieczeństwa Pilz oraz komputerem PC, sterującym robotem Kuka. Komunikacja między sterownikiem a robotem odbywa się przez sieć Profibus-DP. Część sterowniczą pokazano na fot. 3. Na kołnierzu robota zamontowano zaprojektowany i wykonany w PIAP wielofunkcyjny chwytak, pokazany na fot. 4.

Fot. 2. Widok stanowiska od strony owijarki firmy Grasso

Fot. 3. Szafa zawierająca elementy sterujące stanowiskiem (z napisem PIAP), szafa sterująca robota z panelem operacyjnym oraz fragment podajnika przekładek kartonowych (z lewej strony za ogrodzeniem)

Fot. PIAP

Podejmowanie listew Do podejmowania stosów listew transportowych chwytak wykorzystuje trzy pary zacisków, obejmujących stos z lewej i prawej strony, oraz dodatkową parę zacisków góra-dół. Na fot. 3 chwytak jest przekręcony o 90° przeciwnie

Fot. 4. Wielofunkcyjny chwytak robota, zaprojektowany i wykonany w PIAP

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Aplikacje przemysł Tworzyw sztucznych

do ruchu wskazówek zegara w stosunku do pozycji podejmowania stosu, a zarazem o 90° zgodnie ze wskazówkami zegara w stosunku do pozycji spoczynkowej robota. Dwie szczęki, na zdjęciu widoczne z lewej strony, służą do podejmowania pojedynczych listew transportowych. Chwytak wykorzystuje także cztery ssawki podciśnieniowe, zamontowane na ruchomych ramionach, do przekładania podkładek kartonowych (fot. 9). Podczas ruchu robota z pustym chwytakiem wszystkie zaciski do podejmowania stosów oraz ramiona ze ssawkami pozostają złożone, aby maksymalnie zabezpieczyć stanowisko przed potencjalną kolizją. W trakcie pierwszych prób stanowiska manipulatory firmy Wittmann, pracujące w trybie testowym, mogły bowiem wejść w obszar działania robota. Większość czynności manipulacyjnych robota zaprojektowano tak, aby rozpoczynały się i kończyły w jego pozycji spoczynkowej. Każda z dwóch wtryskarek w pojedynczym cyklu pracy produkuje dwie listwy transportowe naraz. Listwy te są parami odbierane przez współpracujący manipulator Wittmann i odkładane na transporter taśmowy. Odkładanie może odbywać się w dwóch trybach pracy: jako cztery kolejne, pojedyncze elementy lub jako stos utworzony z 50 upakowanych listew transportowych (fot. 11). W pierwszym przypadku każda listwa transportowa jest od razu przemieszczana transporterem taśmowym do miejsca jej podjęcia przez robota. W całym cyklu przekładania elementów na stanowisku jest to czynność o najbardziej krytycznym czasie wykonania,

Fot. 6. Wypełnianie bufora odkładczego

ponieważ potencjalne opóźnienie może zablokować pracę wtryskarki. Dlatego pozycję spoczynkową robota dobrano w ten sposób, że jest on ustawiony w punkcie nad transporterem łańcuchowym (fot. 2), z chwytakiem obróconym w taki sposób, aby zaciski do uchwytu pojedynczej listwy transportowej znajdowały się z dołu. W momencie pojawienia się sygnału nakazującego podjęcie pojedynczej listwy z danego transportera taśmowego robot skręca oś A1 do pozycji przed punktem odbioru, podjeżdża do niego chwytakiem, zaciska szczęki na listwie, wycofuje manipulator, przekręca go o 180° względem osi A6 (fot. 5), a następnie przemieszcza do bufora odkładczego. Należy zwrócić uwagę, że wszystkie listwy transportowe są tak układane na transporterze taśmowym, że ich

kołnierze znajdują się z dołu (odwrotnie do pozycji odkładania listwy do bufora pokazanej na fot. 6).

Obsługa bufora odkładczego Robot wypełnia bufor odkładczy z dołu do góry. Przed wypełnieniem pojedynczej celi sterownik wysuwa dodatkową półkę zamocowaną w połowie długości listwy, która ma zapobiec odkształceniu listwy podczas jej stygnięcia. Ponieważ sporadycznie zdarzają się przypadki, iż przekładana listwa jest na tyle zniekształcona, że nie można jej wpasować w otwory bufora, zamontowano na nim dodatkowe czujniki położenia, które sygnalizują sytuację awaryjną. Algorytm przekładania z transportera taśmowego do bufora został tak pomyślany, że robot wypełnia go w dwóch cyklach pracy danej wtryskarki (dwie

Fot. 7. Transporter łańcuchowy z pustymi kielichami, w pozycji do ich wypełnienia

Fot. PIAP

Fot. 5. Podejmowanie pojedynczej listwy transportowej z transportera taśmowego

Fot. 8. Układanie podstawy pod stosy listew transportowych – trzy pary kielichów są już wypełnione, robot wypełnia ostatnią parę

pary po dwie listwy transportowe, przekładanie po jednej listwie bez „pośredniego” przemieszczania robota do pozycji spoczynkowej). W buforze odkładczym listwy stygną przynajmniej przez dwie minuty. W trakcie stygnięcia ich długość zmienia się o około 3 cm. Następnie robot przenosi je na transporter łańcuchowy. Transporter łańcuchowy musi znajdować się we właściwej pozycji, a jego kielichy muszą być puste, aby rozpocząć przenoszenie (fot. 7). Tym razem robot nie podejmuje listwy za jej korpus, tak jak na fot. 6, lecz za kołnierz, oczywiście po uprzednim wycofaniu dodatkowej półki w celi bufora nad punktem pobierania. Po przemieszczeniu kolejnych listew do transportera łańcuchowego robot układa z nich czteroelementową podstawę (fot. 8).

Fot. PIAP

Wprowadzenie kartonów W pierwszej wersji stanowiska (lata 2009–2011) budowanie sterty ze stosu listew transportowych odbywało się bezpośrednio na uformowanej podstawie. W międzyczasie odbiorca listew wysunął żądanie, aby między podstawą a pierwszą warstwą umieszczać dodatkową przekładkę kartonową. Dlatego przy okazji przenoszenia stanowiska w inne miejsce hali fabrycznej wyposażono je w podajnik kartonów (fot. 9) i tak przebudowano chwytak robota, aby mógł zrealizować tę czynność. W celu podjęcia kartonu robot przemieszcza chwytak w taki sposób, że przyjmuje on pozycję poziomą nad podajnikiem kartonów, wysuwa cztery ramiona ze ssawkami podciśnieniowymi i rozpoczyna ruch pionowo w dół.

Fot. 9. Podejmowanie przekładki kartonowej z podajnika kartonów

Fot. 10. Układanie przekładki kartonowej na transporterze łańcuchowym

Wszystkie ramiona osadzono na dodatkowych sprężynach, służących za amortyzatory, a na jednym z nich zamontowano czujnik kolizyjny. Jego zadaniem jest wykrycie przeszkody, w tym wypadku kartonu, co powoduje programowe, przerwaniowe zatrzymanie ruchu chwytaka, załączenie podciśnienia, wycofanie manipulatora i przeniesienie podkładki na transporter łańcuchowy (fot. 10).

Instalacja klejarki Początkowo przenoszenie podkładki kartonowej odbywało się bezpośrednio po zbudowaniu całej podstawy z listew transportowych. Później podkładkę zaczęto dodatkowo mocować klejem. Ta prosta z pozoru modyfikacja zrodziła jednak szereg problemów. Najbardziej naturalnym położeniem dyszy

wyrzutnika płynnego kleju było skierowanie jej pionowo w dół, aby robot, przesuwając karton pod tą dyszą, powodował naniesienie kleju w odpowiednie miejsca kartonu. Okazało się, że w zasięgu pracy robota nie można znaleźć miejsca, w którym możliwy byłby taki montaż, bez spowodowania kolizji z innymi elementami przenoszonymi chwytakiem. Ponadto sam wyrzutnik kleju, ze względów serwisowych, musiał być zamontowany w miejscu zapewniającym łatwy dostęp, co wykluczało montaż na wysokim wysięgniku. Dlatego ostatecznie zamontowano go między ogrodzeniem ochronnym a podajnikiem kartonów (fot. 9), mniej więcej na wysokości 150 cm nad podłożem, z dyszą skierowaną poziomo. Przy takim montażu robot przemieszczał karton w pozycji pionowej bezpośrednio

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Aplikacje przemysł Tworzyw sztucznych

Fot. 11. Transporter taśmowy z ułożonym stosem, zawierającym 50 upakowanych listew transportowych. Stos już przesunięto poza stelaż ułatwiający jego formowanie

przed dyszą, przez co część kleju nie osiadała na kartonie, lecz skapywała na podłogę, „snując” pajęczyny. Problem został rozwiązany dzięki odpowiedniemu sparametryzowaniu programu robota, umożliwiającemu taki dobór parametrów ruchu (prędkość, przesunięcie kartonu względem dyszy, miejsce załączenia wyrzutnika kleju etc.), które metodą prób i błędów pozwoliły ustalić optymalne ich nastawy. Po zamontowaniu klejarki zmodyfikowano także kolejność czynności odkładania kartonu na transporter łańcuchowy. Zaobserwowano, że na skutek odkształceń karton nie zawsze przyklejał się do listew transportowych stanowiących podstawę, dlatego teraz jest on odkładany nie po zbudowaniu podstawy, tylko bezpośrednio przed podjęciem i odłożeniem pierwszego stosu – tak, aby stos ten działał jako dodatkowy docisk.

Układanie warstw Po uformowaniu stosu robot, startując z pozycji spoczynkowej, przekręca manipulator o 180° (szczęki do uchwytu pojedynczej listwy znajdują się u góry), podejmuje stos (fot. 12) i odkłada go na transporter łańcuchowy, budując kolejną warstwę sterty. Ze względu na to, że położenie szczęk dużego chwytaka w trakcie eksploatacji może ulec rozregulowaniu, zamontowano w nim czujnik wykrywający obecność stosu, który ma wyeliminować potencjalną groźbę jego niesygnalizowanego upuszczenia. Kolejne warstwy na transporterze łańcuchowym robot układa na przemian, przekręcając nowo układaną o 180° (fot. 1) w stosunku do poprzednio ułożonej. Numer warstwy ustala nadrzędny sterownik PLC. Warstwy mogą być podejmowane z obu transporterów taśmowych, a więc stosy mogą pochodzić z obu wtryskarek.

Po ułożeniu zaprogramowanej liczby warstw całość jest przemieszczana transporterem pod urządzenie firmy Grasso, które owija je taśmą foliową, a następnie warstwy są odbierane przez operatora wózka widłowego (fot. 14). Stanowisko opracował i wykonał zespół PIAP pod kierunkiem mgr inż. Bogusława Rybałtowskiego (2009) i mgr inż. Arkadiusza Myśliwca (2011). mgr inż. Jacek Dunaj Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Fot. 14. Sterta owinięta folią – widok z punktu podejmowania przez wózek widłowy

Fot. PIAP

Fot. 13. Układanie pierwszej warstwy sterty

Fot. 12. Podejmowanie stosu listew z transportera taśmowego

Rozmowa PAR

Rozmowa z profesorem Krzysztofem Tchoniem z Politechniki Wrocławskiej na temat robotyki społecznej.

Skąd wzięło się Pana zainteresowanie robotyką społeczną? Co spowodowało, że zdecydował się Pan poświęcić jej swoje życie zawodowe i naukowe? Skorzystam z Pani pytania, żeby cofnąć się do połowy lat 80., kiedy w Polsce nastąpił rozwój badań i kształcenia w dziedzinie robotyki. Jednym

z pionierów robotyki na Politechnice Wrocławskiej był mój szef, profesor Jerzy Jaroń. Profesor był przykładem przedwojennego inteligenta, znał grekę i łacinę, chodził na koncerty do filharmonii, a studiował matematykę na przedwojennym Uniwersytecie Warszawskim. Zajmował się podstawami

Fot. Krzysztof Mazur

Robot społeczny nie może być nudny

Fot. Krzysztof Mazur

matematyki, topologią ogólną i cybernetyką teoretyczną. Był znawcą i miłośnikiem twórczości Stanisława Lema i chyba stąd się wzięło jego zainteresowanie robotyką. W każdym razie zaangażował się w stworzenie zespołu badawczego robotyki oraz kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej. O szacunku, jakim cieszył się profesor Jaroń w środowisku, świadczy to, że powierzono nam organizację Krajowych Konferencji Robotyki, co robimy już od prawie 30 lat. Mieliśmy szczęście, bo nowy kierunek przyciągał i nadal przyciąga uzdolnionych studentów. Z nich rekrutują się w większości pracownicy i doktoranci Katedry Cybernetyki i Robotyki, którą kieruję od kilku miesięcy. Przez wiele lat zajmowaliśmy się podstawami robotyki i robotyką mobilną, nie stroniąc jednak od prac należących do obszaru inżynierii robotów. Około 10 lat temu pojawiła się na kierunku Automatyka i Robotyka grupa bardzo zdolnych elektroników, którzy zajęli się konstrukcją robotów. Myślę, że wielu z nas, ze względów czysto estetycznych, szukało dziedziny robotyki innej niż robotyka przemysłowa. Na wybór robotyki społecznej miały pewien wpływ nasze kontakty zagraniczne, lecz w gruncie rzeczy była to „kwestia smaku”. Przełomowym momentem był nasz udział w projekcie unijnym LIREC, realizowanym w latach 2008–2012. Muszę przyznać, że moje osobiste zainteresowania naukowe od lat skupiają się wokół geometrycznej teorii sterowania i metod matematycznych w robotyce. Zajmowanie się robotyką społeczną sprawia mi przyjemność porównywalną z tym, co się odczuwa, znajdując dowód nowego twierdzenia, gdy wszystkie elementy układanki nagle trafiają na swoje miejsce. Czym jest robot społeczny? Na ile i w jakim zakresie jest on porównywalny z robotem usługowym? Roboty są po to, aby wyręczać ludzi, powinny więc być społecznie użyteczne. Jednak z większością z nich nie chciałaby Pani przebywać dłużej, niż jest to konieczne, i nie nazwałaby ich Pani swoimi przyjaciółmi. Robot społeczny to robot, który potrafi komunikować się z człowiekiem za pomocą sygnałów społecznych, takich jak wypowiedź, spojrzenie, gest, wyraz twarzy, emocje. Mówiąc obrazowo, robot społeczny to robot, który

się uśmiecha. Dzięki swoim umiejętnościom nawiązywania i podtrzymywania więzi społecznych robot społeczny może stać się towarzyszem życia człowieka. W języku angielskim na określenie relacji między robotem społecznym a człowiekiem używa się słowa companion, którego łaciński rodowód oznacza kogoś, z kim dzielimy chleb w podróży. Oto, jak daleko sięgają ambicje robotyki społecznej. Jak powiedziałem, robot społeczny to robot, który zachowuje się w taki sposób, że chcemy z nim być. Oczywiście robot społeczny powinien wykonywać czynności użyteczne dla człowieka i w tym sensie można mu przypisać rolę usługową. Czyż jednak przywiązujemy się do robota-odkurzacza lub do robota-czyściciela basenów i rynien? Myślę, że jeżeli mamy szukać pierwowzoru relacji więzi między człowiekiem a robotem społecznym, to można go dostrzec w relacji między człowiekiem a psem. Robot społeczny to zdecydowanie więcej niż robot świadczący usługi. Co odróżnia ten typ robota od innych – wygląd, możliwości, a może jeszcze coś innego? Niezależnie od tego, jak bardzo robot społeczny miałby nam być bliski, nie możemy zapominać, że jest to maszyna skonstruowana przez człowieka. Podstawową zasadą inżynierii robotów społecznych jest zachowanie harmonii między wyglądem robota a jego umiejętnościami. Okazuje się, że w zależności między stopniem akceptacji robota przez człowieka a podobieństwem robota do człowieka występuje zjawisko zwane „doliną osobliwości”. Początkowo, wraz ze wzrostem podobieństwa robota do człowieka, stopień akceptacji robota rośnie, jednak w pewnym momencie gwałtownie się załamuje. Zjawisko to można tłumaczyć tym, że im bardziej ludzki jest wygląd robota, tym bardziej spodziewamy się podobieństwa robota do człowieka pod względem umiejętności. Dostrzeżenie dysonansu tych dwóch elementów budzi u człowieka strach, a może nawet odrazę, i prowadzi do odrzucenia robota jako „innego”. Z tego powodu, budując naszego robota społecznego FLASH (ang. Flexible LIREC Autonomous Social Helper [na zdjęciu – przypis redakcji]), dążyliśmy do tego, by wygląd robota nie obiecywał więcej, niż robot potrafi, a może nawet, by obiecywał nieco mniej. W różnych sytuacjach, w których dochodziło do interakcji robota

z ludźmi, zaobserwowaliśmy, że swoim wyglądem i zachowaniem robot FLASH budzi sympatię i wyzwala w człowieku odruch opiekuńczości, co stwarza szanse na powstanie więzi społecznej. Co jest charakterystyczne dla relacji robot–człowiek, na czym polega ich nawiązywanie i utrzymywanie? Samo nawiązanie relacji między robotem a człowiekiem jest stosunkowo łatwe. Zainteresowanie człowieka może wzbudzić już sam wygląd robota i jego sposób poruszania się, ale przede wszystkim nawiązanie relacji społecznych następuje przez interakcję robota z człowiekiem. Robot dostrzega człowieka i zwraca się do niego. Patrzy w oczy i podąża spojrzeniem za człowiekiem. Potrafi opowiedzieć coś o sobie, nawiązać z człowiekiem krótki dialog, powiedzieć komplement. Potrafi wyrazić emocje wyrazem swojej twarzy, gestami rąk i postawą ciała. To zwykle wystarczy, żeby wzbudzić zainteresowanie robotem na pewien czas. Znacznie trudniejszym zadaniem jest utrzymanie relacji społecznej przez dłuższy okres czasu. Sprzyja temu interaktywny, „dialogowy” charakter robota, a także jego specyficzne umiejętności, na przykład to, że robot potrafi poinformować człowieka o aktualnych wydarzeniach, przeczytać mu książkę, odebrać i wysłać pocztę elektroniczną, przeprowadzać systematycznie ćwiczenia rehabilitacyjne, być towarzyszem zabaw etc. Podstawowy problem robotyki społecznej polega na tym, by relacji robota z człowiekiem nadać wymiar długotrwałości. Robot społeczny nie może być nudny! Warunkiem koniecznym jest więc, żeby robot potrafił się uczyć, a zwłaszcza uczyć się o człowieku, któremu towarzyszy. Budując model zachowania człowieka – w psychologii zwany teorią umysłu – robot ma szanse dostroić swoje zachowanie do potrzeb i oczekiwań człowieka. Jednak takie odgadywanie intencji i czytanie w myślach człowieka nie wystarczy – robot powinien niekiedy skłonić człowieka do wykonania czynności, które są dla człowieka nieprzyjemne, lub na które człowiek nie ma ochoty. Jest wielką sztuką przekonanie do tego człowieka, bez narażenia na szwank więzi robota z człowiekiem. Wiemy, jak takie zadanie bywa trudne w stosunkach między ludźmi... Używając pewnej przenośni, powiedziałbym, że robot społeczny nie może dać się wyłączyć.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Rozmowa PAR

rozpoznawania gestów wykonywanych przez człowieka. W zakresie migracji, która w projekcie była traktowana jako jeden z atrybutów długotrwałych relacji między człowiekiem a robotem, nasz zespół zaproponował koncepcję niezmienników behawioralnych, umożliwiających identyfikację tożsamości „umysłu” robota w różnych urzeczywistnieniach i przeprowadził jej eksperymentalną weryfikację przy wykorzystaniu ramowej struktury programowej UNIFRACX. Spektakularnym osiągnięciem zespołu było zaprojektowanie i skonstruowanie robota społecznego FLASH, służącego jako platforma do integracji i oceny wyników uzyskanych w projekcie. Istotnym elementem robota FLASH jest zdolna do wyrażania emocji głowa EMYS (ang. EMotive headY System), która jest niezależnym robotem i może być wykorzystywana do

W obszarze robotyki społecznej mamy szanse zbudować maszynę, którą człowiek uznałby za partnera godnego siebie. Celem projektu LIREC był rozwój koncepcji teoretycznych związanych z budową relacji towarzyszenia między robotem a człowiekiem i opracowanie technologii robotów-towarzyszy życia człowieka, czyli robotów społecznych zdolnych do samodzielnego działania w środowisku człowieka oraz do nawiązywania naturalnych interakcji z człowiekiem. Cechą zastosowanej w projekcie metodologii badań była interdyscyplinarność obejmująca psychologię, etologię, cybernetykę (komunikację i sterowanie), kognitywistykę, informatykę i robotykę. Zadania naszego zespołu koncentrowały się w obszarze komunikacji i interakcji robot–człowiek, migracji „umysłu” robota między różnymi urzeczywistnieniami, a przede wszystkim w obszarze inżynierii robotów. W obszarze komunikacji i interakcji naszym osiągnięciem była implementacja systemu wyrażania emocji przez robota za pośrednictwem wyrazu twarzy i gestów, opracowanie systemu do kodowania i rozpoznawania ludzkich emocji na podstawie wyrazu twarzy FACS (ang. Facial Action Coding System), a także wykorzystanie sensorów ultradźwiękowych do

badań nad interakcjami robot–człowiek. Badania eksperymentalne robota FLASH i głowy EMYS wykazały bardzo wysoki stopień akceptacji tych konstrukcji przez ludzi, zarówno ze względu na ich umiejętności, jak też z uwagi na walory estetyczne. Nieplanowanym wcześniej kierunkiem naszych prac były badania z zakresu interakcji robot–pies, która – jak już wcześniej wspomniałem – jest archetypem relacji towarzyszenia, i możliwości naśladowania pewnych aspektów zachowania psa przez robota. Tak wielokierunkowe badania były możliwe dzięki dobrej współpracy między partnerami projektu i sprawnej koordynacji naszych prac. Koordynatorem projektu LIREC był profesor Peter McOwen z Queen Mary College, University of London. Praca naszego zespołu doprowadziła do powstania jednego z dwóch najciekawszych prototypów robota społecznego w Europie: iCub, stworzony w Italian Institute of Technology (szczegółowe informacje można znaleźć na stronie internetowej www.icub.org) oraz FLASH, rozwijany w Katedrze Cybernetyki i Robotyki na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej (informacje są

dostępne na stronie www.flash.lirec.ict. pwr.wroc.pl). Robot FLASH jest przygotowany do komercjalizacji, a zespół jego projektantów i konstruktorów ma wiedzę i umiejętności niezbędne do rozwijania robota i do jego wdrożenia. W wymiarze akademickim wyniki uzyskane w projekcie LIREC spowodowały pojawienie się robotyki społecznej jako nowej tematyki badań naukowych i kształcenia w Polsce. Rozprawa doktorska doktora Jana Kędzierskiego, która powstała w ramach projektu, jest pierwszą w Polsce rozprawą z dziedziny robotów społecznych. Z kolei wykład na temat robotyki społecznej, przygotowany przez doktora Krzysztofa Arenta, jest elementem programu kształcenia na kierunku Automatyka i Robotyka, w specjalności Robotyka, na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej, a także na studiach doktoranckich. Doświadczenia zdobyte w trakcie realizacji projektu LIREC doprowadziły do erygowania na studiach magisterskich na kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej angielskojęzycznej specjalności Embedded Robotics, która rusza w 2015 r. Badania z zakresu robotyki społecznej są rozwijane w mojej Katedrze Cybernetyki i Robotyki. Niedawno konsorcjum złożone z firmy Cad-Mech i Politechniki Wrocławskiej wygrało przetarg na budowę robota społecznego dla Robotarium na Heriot Watt University w Edynburgu. Właśnie zaczynamy budowę robota FLASH II. Przygotowujemy także kilka egzemplarzy głowy EMYS na wystawę Robot Revolution, która odbędzie się w Museum of Science and Industry w Chicago w przyszłym roku. Czy poza projektem LIREC realizowane są inne europejskie programy lub projekty badawcze z zakresu robotyki społecznej? Jaki jest udział polskich jednostek naukowych? W Europie jest stosunkowo dużo projektów z zakresu robotyki społecznej. Projekt LIREC był realizowany w otoczeniu takich projektów, jak COGNIRON (ang. Cognitive Robot Companion) i SERA (ang. Social Engagement with Robots and Agents), SEMAINE (ang. Sensitive Artificial Listener), ACCOMPANY (ang. Acceptable Robotics Companions for Ageing Years), ALIAS (ang. Adaptable Ambient Living Assistant) czy ExCITE (ang. Enabling Social Interaction Through Embodiment). Trzy ostatnie projekty dotyczą bezpośrednio

Fot. Elżbieta Wójcikiewicz

Jednym z realizowanych niedawno projektów, powiązanych z robotyką społeczną, był projekt LIREC, którego partnerem był Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechniki Wrocławskiej. Jakie były cele oraz założenia projektu i jaki był zakres prac zespołu, którym Pan kierował? LIREC (ang. Living with Robots and Interactive Companions) był projektem typu IP (ang. Integrated Project), realizowanym w ramach 7 Programu Ramowego UE, w latach 2008–2012. W projekcie uczestniczyło 10 partnerów – sześć uniwersytetów, dwa instytuty badawcze i dwie małe firmy – z siedmiu krajów: Wielkiej Brytanii, Portugalii, Niemiec, Polski, Węgier, Szwecji i Belgii. Strona internetowa projektu jest dostępna pod adresem www.lirec.eu.

Fot. Elżbieta Wójcikiewicz

problematyki robotów towarzyszących ludziom potrzebującym pomocy. Warto także wymienić bardzo ambitną, choć niezrealizowaną inicjatywę RoboCom (ang. Robotic Companions for Citizens), jeden z flagowych projektów badawczych Unii Europejskiej, firmowany przez ponad 70 czołowych europejskich ośrodków robotyki. Inicjatywa RoboCom była znana w Polsce i zyskała poparcie kilkudziesięciu interesariuszy, zarówno akademickich, jak i instytucjonalnych. Możliwość składania wniosków o granty z zakresu zastosowań robotyki społecznej stwarza również program Horizon2020. Z informacji, które do mnie docierają, wynika jednak, że konkurencja jest bardzo duża i aby wniosek miał szanse, dwie z trzech jego ocen powinny być najwyższe – excellent. A jak postrzegana jest robotyka społeczna w Polsce – jakie są nasze doświadczenia i zapotrzebowanie? Praca w projekcie LIREC pozwoliła nam wejść w obszar robotyki społecznej, w Polsce zupełnie nowy. Sądząc po recenzjach projektu, nasza praca spotkała się z uznaniem. Mam na myśli zagranicznych ekspertów, a także polskie i zagraniczne media. Robot FLASH był pokazywany w British Museum, na targach CeBIT w Hanowerze, brał udział w pokazie Robots on Tour w Zurichu i uczestniczył w International Conference on Social Robotics w Bristolu. Naszym robotem interesowało się BBC i Reuters, a także ważniejsze media krajowe. Jesteśmy zapraszani do różnych ośrodków akademickich w Polsce, zorganizowaliśmy sesję specjalną na XII Krajowej Konferencji Robotyki w 2012 r., będziemy także mówić o robotach społecznych na XVIII Krajowej Konferencji Automatyki, która odbędzie się we wrześniu we Wrocławiu. Jak już wspomniałem, budujemy robota FLASH II dla Heriot-Watt University w Edynburgu i kilka głów EMYS dla Musem of Science and Industry w Chicago. A jednak nemo propheta in patria sua – dwa wnioski grantowe z dziedziny robotyki społecznej, jakie złożyliśmy w roku 2011 w NCN zostały zdezawuowane na podstawie recenzji ad personam, odnoszących się do mnie, zamiast do przedmiotu wniosku. Przypominam sobie opis dyskusji między franciszkanami a wysłannikami papieża na temat ubóstwa Chrystusa, w „Imieniu róży” Umberto Eco. Gdy zabrakło argumentów, jeden z pobożnych mnichów podał w wątpliwość męskość swojego adwersarza. Dèjá vu?

Właśnie zakończyła się XIII Krajowa Konferencja Robotyki. Jakie aspekty robotyki społecznej były poruszane podczas obrad, czym zajmują się obecnie polscy naukowcy? Krajowe Konferencje Robotyki trwają od prawie 30 lat. Ich celem jest prezentacja aktualnego stanu badań z zakresu robotyki w Polsce, a także nawiązywanie i utrzymywanie więzi naukowych i towarzyskich w obrębie krajowej społeczności robotyków. Od pierwszej konferencji, która odbyła się w 1985 r., opublikowaliśmy 30 tomów materiałów ilustrujących rozwój polskiej robotyki przez ostatnie 30 lat. Zarówno na XII, jak i na XIII Krajowej Konferencji Robotyki była prezentowana problematyka robotów społecznych. Ostatnia konferencja była zdominowana przez sesje specjalne. Było ich cztery: roboty eksploracyjne i ratownicze, percepcja robotów z wykorzystaniem obrazów RGB-D, roboty usługowe oraz rozpoznawanie semantyki otoczenia. Sesje techniczne były poświęcone robotom przemysłowym i robotyzacji, modelom, sterowaniu i planowaniu ruchu robotów oraz systemom wizyjnym i sensorycznym. W związku z przystąpieniem Polski do Europejskiej Agencji Kosmicznej i związanym z tym wzrostem zainteresowania robotyką kosmiczną, referat plenarny pod tytułem „Autonomous Robot Reactions on Other Planets: the Space Probes Rosetta, Huygens & Co.” wygłosił profesor Klaus Schilling z Uniwersytetu Juliusa-Maximiliana w Würzburgu. Czego możemy się spodziewać w przyszłości – tej bliższej oraz dalszej – jeśli chodzi o zastosowanie robotów społecznych i robotyki społecznej? Przewidywanie przyszłości jest ryzykowne. Jestem przekonany, że badaczerobotycy będą uprawiać robotykę społeczną dla niej samej: po prostu dlatego, że jest to fascynujący obszar badań. W obszarze robotyki społecznej mamy szanse zbudować maszynę, którą człowiek uznałby za partnera godnego siebie. Logika badań naukowych czyni z nauki system wewnątrzsterowny. Badania naukowe czerpią także inspirację ze świata zewnętrznego. Patrząc na sytuację społeczną Europy i świata, widzimy, że przybywa ludzi potrzebujących pomocy, opieki lub choćby towarzystwa. Ludzi starszych, samotnych, cierpiących na różne dolegliwości, których potrzeba godnego życia nie będzie zaspokojona przez innych ludzi, ani

Prof. dr hab. inż. Krzysztof Tchoń jest profesorem automatyki i robotyki oraz kierownikiem Katedry Cybernetyki i Robotyki na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej. Jego zainteresowania badawcze obejmują metody matematyczne robotyki i robotykę społeczną. W latach 2008–2012 kierował polskim zespołem wykonawców projektu LIREC. Pełni funkcję przewodniczącego Sekcji Robotyki Komitetu Automatyki i Robotyki PAN. Prowadzi też seminarium naukowe Cybernetyki i robotyki, w ramach którego w ciągu 40 lat odbyło się ponad 1100 posiedzeń.

przez członków rodziny, ani przez system opieki społecznej. Wydaje mi się, że w tym obszarze – edukacji, terapii, opieki, pomocy i towarzyszenia – leżą przyszłe zastosowania robotyki społecznej. Myślę, że w przyszłości stopień splecenia losu ludzi i robotów będzie rósł, poczynając od wspierania przez roboty specyficznych działań edukacyjnych lub terapeutycznych, aż do permanentnej kohabitacji robotów i ludzi. W ogłoszonym przez Unię Europejską nowym programie badań Horizon2020 problematyka wykorzystania nowoczesnych technologii, w tym robotów, w celu poprawy jakości życia ludzi starszych i niepełnosprawnych jest stałym motywem konkursów na projekty badawcze. Rozmawiała dr inż. Małgorzata Kaliczyńska PAR

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Automatyka STEROWNIKI PLC

Sterownik OPLC serii Samba firmy UNITRONICS Producenci i integratorzy systemów często tworzą aplikacje, wykorzystując sterowniki z prostymi wyświetlaczami tekstowymi. Dzieje się tak, ponieważ ogranicza ich budżet. Firma Elmark Automatyka, dystrybutor izraelskiego producenta, przyszła z pomocą, wprowadzając na rynek nową serię sterowników Samba.

Sterowniki Samba pozwalają podnieść konkurencyjność stworzonych na nich aplikacji dzięki bardzo niskiej cenie, bogatemu zestawowi funkcji i świetnemu wyglądowi. Samba to kontroler wielkości dłoni, zawierający wszystko, co potrzebne do realizacji prostego systemu sterowania (PLC, HMI, I/O) w jednej obudowie. Ma 3,5-calowy panel dotykowy (QVGA, 16-bitowy), pozwalający na wprowadzanie danych, wyświetlanie zmiennych, prezentowanie dynamicznych wykresów, wyświetlanie alarmów i wiele innych operacji. Umożliwia przygotowanie do 24 ekranów użytkownika i wgranie 40 obrazów dla jednej aplikacji. Obsługuje dwie niezależne pętle regulatora PID i ma zegar czasu rzeczywistego (RTC). Wspierana biblioteka String skraca czas wykonywania aplikacji, a tabele z danymi pozwalają na eksport zapisanych danych do arkusza Excel. Pamięć aplikacji to 0,5 MB. Dostępna jest też pamięć 1 MB na wizualizację oraz 512 kB na czcionkę. Przetworzenie 1 kB danych zajmuje sterownikowi jednie 15 µs. Obecnie dostępne są dwa modele, różniące się między sobą rodzajem I/O.

0–20 mA) i jedno szybkie wejście licznikowo-enkoderowe (maksymalna częstotliwość 30 kHz dla HSC), oraz osiem wyjść przekaźnikowych. Model Samba SM35-J-T20 również ma 12 wejść cyfrowych, w tym dwa cyfrowo-analogowe (10-bitowe, 0–10 V, 0–20 mA) i trzy szybkie wejścia licznikowo-enkoderowe (maksymalna częstotliwość to 30 kHz dla HSC) oraz osiem wyjść tranzystorowych pnp (PWM 0,5 kHz).

Porty i programowanie Sterowniki mają wbudowany port komunikacyjny RS-232 oraz opcjonalnie dwa porty szeregowo-ethernetowe, a także CAN Bus. Obsługują protokoły Modbus TCP/IP, Modbus master–slave, CAN Bus, DF1 slave i J1939. Obsługują też modemy, w tym GPRS/GSM. Mają funkcję wysyłania wiadomości SMS, e-mail i zdalnego dostępu. Darmowe oprogramowanie VisiLogic służy do zaprogramowania sterownika i do tworzenia wizualizacji. Najnowsza wersja jest dostępna na stronie producenta.

Model Samba SM35-J-R20 ma 12 wejść cyfrowych, w tym dwa cyfrowo-analogowe (10-bitowe, 0–10 V,

Promocja

Tomasz Ofiara ELMARK Automatyka ul. Niemcewicza 76

Pozostałe cechy Dostępne wersje

montażu panelowym. Są niedrogie i łatwe w programowaniu. Dzięki dużemu stopniowi integracji pozwalają zminimalizować użyte okablowanie. Wszystkie te cechy sprawiają, że produkty te świetnie nadają się do przemysłu spożywczego i farmaceutycznego. Ponadto urządzenia wspierają pełne podtrzymanie pamięci przez siedem lat, mogą pracować w temperaturze od 0 °C do +50 °C, są zasilane napięciem 24 V DC i mają dwuletnią gwarancję. Sterownik Samba można rozbudować o dodatkowe wejścia/wyjścia, korzystając z adaptera rozszerzeń EX-RC1. Adapter łączy się ze sterownikiem za pomocą magistrali CAN po protokole UniCAN. Do pojedynczego adaptera można podłączyć osiem modułów I/O (maksymalnie 60 urządzeń w sieci).

Omawiane urządzenia są przystosowane do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Mają płaski front i stopień ochrony IP66 przy

05-075 Warszawa-Wesoła tel. 22 773 79 37 fax 22 773 79 36 e-mail: elmark@elmark.com.pl www.elmark.com.pl

SYSTEMY KOMUNIKACJI Automatyka

Ekstendery USB i KVM Od pewnego czasu bardzo pożądany w aplikacjach przemysłowych jest

w komunikacji korzystają z własnych protokołów komunikacyjnych. Co więcej, KVM-y wykorzystujące skrętkę stosują niejawny standard komunikacyjny, co bardzo utrudnia niepowołany odczyt przesyłanych informacji.

zdalny dostęp do urządzeń z interfejsem USB, takich jak np. nośniki Flash.

Prosta obsługa i niezawodność

Rośnie także zapotrzebowanie na zdalny dostęp do komputerów.

Ekstendery USB – zdalny dostęp z komputera do portów USB

Potrzeby te wynikają z tego, że systemy informatyczne są coraz bardziej rozproszone, ale nadal poszczególne elementy muszą się ze sobą komunikować. W przypadku użycia interfejsu USB rozwiązaniem są zawansowane ekstendery firmy Icron, które umożliwiają nawiązywanie komunikacji za pośrednictwem różnych mediów transmisyjnych, takich jak kabel UTP kategorii 5, światłowód, Ethernet. W tym ostatnim przypadku połączenie między dwoma modułami może być zrealizowane za pośrednictwem sieci LAN, a więc switchów ethernetowych, co znacznie ułatwia wdrożenie ekstendera dzięki wykorzystaniu istniejącej infrastruktury sieciowej.

(sieć LAN) – Aplikacja (komputer B). Ponadto często pośredniczy między komputerami serwer z adresem publicznym, co pozwala na realizację dostępu do komputera z sieci WAN. Jeśli jednak połączenie musi zostać zrealizowane w obrębie jednego przedsiębiorstwa, dobrym rozwiązaniem są ekstendery KVM firmy Icron, które odciążają komputer od dodatkowych obliczeń oraz są bardzo łatwe w użyciu, a przy tym niezawodne. Dodatkowo tego rodzaju ekstendery są znacznie trudniejsze do podsłuchania niż standardowe rozwiązania, ponieważ

Firma Icron pochodzi z Kanady i od lat rozwija swoje urządzenia do dostępu zdalnego, dzięki czemu są one dopracowane i niezawodne. Jakość wykonania również stoi na najwyższym poziomie, co jest zauważalne od razu przy pierwszym kontakcie z tym sprzętem. Istotne jest też, że podłączenie i uruchomienie zestawu KVM-ów lub ekstenderów USB Icron jest bardzo proste i intuicyjne.

Piotr Gocłowski ELMARK Automatyka ul. Niemcewicza 76 05-075 Warszawa-Wesoła tel. 22 773 79 37, fax 22 773 79 36 e-mail: elmark@elmark.com.pl www.elmark.com.pl

REKLAMA

Dwa rozwiązania

Fot. Elmark Automatyka

Potrzeba zdalnego dostępu do komputerów pojawiła się niemal tak wcześnie, jak same komputery. Istnieje wiele sposobów na zrealizowanie takiego połączenia, a najpopularniejszym jest schemat: Aplikacja (komputer A) – Ethernet

Ekstendery KVM – zdalny dostęp z jednego komputera do innego

Promocja

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7–8/2014

Pomiary czujniki i systemy pomiarowe

Firma Guenther od ponad 40 lat zajmuje się budową elektrycznych czujników temperatury. Na początku 2012 r. wprowadziła do oferty szeroką gamę specjalnych termometrów oporowych oraz termopar, przeznaczonych do stosowania w tych wszystkich gałęziach przemysłu, w których wymagane jest korzystanie z przeciwwybuchowego sprzętu pomiarowego i kontrolnego.

Iskrobezpieczne czujniki temperatury zgodne z dyrektywą ATEX nr 94/9/WE

Funkcje, budowa i zastosowania Czujniki firmy Guenther z serii EX to termometry oporowe oraz termopary. Przeliczają temperaturę zarejestrowaną w punkcie pomiaru na wartości elektryczne (napięcie, opór). W połączeniu z odpowiednią aparaturą kontrolną służą one do pomiaru, rejestrowania i regulowania temperatury w zakresie od –200 °C do +1200 °C. Iskrobezpieczne czujniki temperatury z serii R1-R6/T1-T6 stosuje się do pomiaru temperatury zarówno w środowiskach ciekłych, jak i gazowych. Czuj-

Promocja

niki temperatury z serii R1-R4/T1-T4 składają się z osłony wyposażonej w różnego rodzaju przyłącza procesowe, głowicy oraz wymiennego wkładu pomiarowego. Czujniki z serii R5 i R6/T5 i T6 zawierają wkłady pomiarowe z głowicą przyłączeniową, różnego rodzaju przyłącza procesowe lub czujnik z prostą rurą ochronną, bądź płaszczowy element pomiarowy z wyprowadzonym przewodem przyłączeniowym. Wszystkie obudowy ochronne (elementy stykowe ze środowiskiem pomiarowym) poddawane są próbom szczelności. W obudowie ochronnej zabudowane są elementy pomiarowe, jak: resystory Pt 100 czy termopary typu T, J, K, R oraz N zgodne z wymaganiami normy PN-EN 60751. Termometry oporowe występują w klasie A oraz B w wersji 2-, 3- oraz 4-przewodowej, a termopary w klasie 1 lub 2. W ofercie są również czujniki podwójne. Spełniają one wymogi grupy warunków wybuchowych II i/lub 2 G, a wiele z nich spełnia wymagania dla kate-

gorii 1/2 D oraz 2D. Czujniki te znajdują więc zastosowanie w przestrzeniach zagrożonych wybuchem strefy 1 i środowisk gazowych. Rura ochronna o ściankach grubości 1 mm może być stosowana również w strefie 0. Guenther oferuje system modułowy pozwalający na zbudowanie czujnika z różnorodnych elementów składowych, a dostarczane czujniki temperatury dostosowane są do wymogów ATEX i indywidualnie do środowiska wskazanego przez klienta. Czujniki typu EX stosuje się w klasycznych gałęziach przemysłu chemicznego, petrochemicznego, w zakładach budowy maszyn i instalacji przemysłowych, jak również w przemyśle wydobycia ropy naftowej i gazu.

Certyfikowany zakład produkcyjny Wprowadzony w firmie Guenther w 2011 r. System Zarządzania Jakością, zgodny z dyrektywą ATEX (ATmosphères EXplosibles) nr 94/9/WE, stanowi wymóg dla produkcji homologowanych czujników temperatury. Aby

Fot. Guenther

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

również w przyszłości spełniać wymogi nieustannie rozwijającego się przemysłu i stosowanych rozwiązań technologicznych, firma stawia nie tylko na stały rozwój własnych produktów, ale i dostosowanie czujników do różnego rodzaju aplikacji. Zakład ciągle pracuje nad dalszym rozszerzaniem oferty termopar i termometrów oporowych, przeznaczonych do pracy w różnych gałęziach automatyki przemy-

słowej. Posiadany obecnie certyfikat IECEx pozwala na dostawę czujników do krajów spoza Unii Europejskiej. Dodatkowo certyfikaty GOST-R oraz certyfikacja TR umożliwia dostawę do krajów z Europy Wschodniej.

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

Zespół Guenther Polska

REKLAMA

Fot. Guenther

Serdecznie zapraszamy do odwiedzenia stoiska naszej firmy: Pawilon U, stanowisko 40 na tegorocznej edycji targów Energetab 2014 w Bielsku-Białej w dniach 16–18 września.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie ROUTERY i przełączniki PRZEMYSŁOWE

Urządzenia warstwy trzeciej w zastosowaniach przemysłowych „Jeśli jest coś, czego nie potrafimy zrobić wydajniej, taniej i lepiej niż konkurenci, nie ma sensu, żebyśmy to robili”. W dzisiejszych czasach „wydajniej” nierzadko oznacza po prostu szybciej, co w przypadku systemów automatyki może przekładać się na zwiększone koszty późniejszej diagnostyki i serwisu. Jednym ze sposobów ich ograniczenia są rozwiązania z pogranicza przemysłu i branży IT.

CGR1240 i CGR1120 – zaawansowane routery firmy Cisco przeznaczone do pracy w trudnych warunkach

Trudno sobie dzisiaj wyobrazić złożoną maszynę lub instalację przemysłową, pozbawioną jakiegoś rodzaju sieci komunikacyjnej. Przez lata producenci opracowywali kolejne standardy sieciowe, przeznaczone do obsługi poszczególnych poziomów sterowania. Sieci te, nazywane polowymi (ang. fieldbus), coraz częściej tworzone są na bazie Ethernetu. Sprzyja temu jego prostota, malejące koszty wdrażania oraz możliwość łatwej integracji z systemami nadrzędnymi dzięki wspólnemu medium. Rozrastająca się infrastruktura sieciowa stawia coraz większe wymagania szeroko rozumianym urządzeniom zarządzającym, jak przełączniki sieciowe i routery. – Przełączniki niezarządzalne stosuje się już tylko w bardzo prostych aplikacjach lub na końcówkach sieci, gdzie nie wymaga się zbierania informacji o jej stanie, klienci natomiast coraz częściej poszukują urządzeń zarządzalnych. Wynika to z faktu, że większość zastosowań wymaga przede wszystkim topologii

zapewniającej redundancję oraz segmentację (wydzielenia wirtualnych podsieci VLAN). Ważnym czynnikiem jest również możliwość zdalnej konfiguracji, diagnostyki i monitorowania, na przykład z wykorzystaniem protokołu SNMP – zauważa Zuzanna Wieczorek, wiceprezes zarządu Tekniska Polska. Przemyślana struktura sieci lokalnej systemu sterowania umożliwia łatwą i bezpieczną integrację z siecią zakładową i w konsekwencji także wykorzystanie dobrodziejstw sieci globalnej – Internetu. Dla osób zajmujących się projektowaniem i programowaniem systemów sterowania oznacza to m.in. możliwość zdalnego dostępu do urządzeń, a co za tym idzie redukcję kosztów i oszczędność czasu, związanych z dojazdem do klienta.

Trochę teorii W zrozumieniu działania większości mechanizmów sieciowych pomocny okazuje się ogólny model sieci OSI (ang. Open Systems Interconnection), opracowany przez ISO. Dzieli on system sieciowy na siedem warstw i opisuje funkcje przez nie realizowane (rys. 1). Najniższa, pierwsza warstwa (nazwana warstwą fizyczną) określa parametry elektryczne

Fot. Cisco

Henry Ford powiedział kiedyś:

sygnału oraz mechanizmy operujące na strumieniu danych binarnych. Popularnym niegdyś urządzeniem pracującym w tej warstwie był koncentrator sieciowy (zwany także z ang. hub). Przesyłał on sygnał elektryczny odebrany na którymkolwiek z portów na wszystkie pozostałe. Warstwa łącza danych jest z kolei odpowiedzialna za przekształcanie informacji w struktury nazywane ramkami, nadzorowanie poprawności ich transmisji (przez warstwę fizyczną) i w razie potrzeby – za naprawę błędów. Operuje ona na adresach sprzętowych (tzw. adresach MAC). Typowym urządzeniem operującym w warstwie drugiej jest przełącznik sieciowy (ang. switch). Ostatnią warstwą będącą przedmiotem zainteresowania w tym artykule jest warstwa trzecia, nazywana sieciową. Jako jedyna ma ona dostęp do informacji dotyczących fizycznej topologii sieci, gdyż jej głównym zadaniem jest trasowanie, czyli wyznaczanie dróg dla poszczególnych pakietów danych. Do identyfikacji urządzeń w warstwie sieciowej wykorzystywane są adresy IP, a urządzenie w niej pracujące nazywane jest – od wykonywanej funkcji – trasownikiem lub częściej (z ang.) routerem. Ten krótki opis uwidacznia główną różnicę między przełącznikiem sieciowym a routerem. Pierwszy, operując na adresach MAC, odpowiada za zarządzanie ruchem w obrębie pojedynczej podsieci, podczas gdy drugi pozwala tworzyć sieci rozległe, łącząc kilka podsieci i zarządzając ruchem między nimi. Podział ten przestał być tak jasny, gdy wraz z rozwojem techniki pojawiły się urządzenia zwane przełącznikami warstwy trzeciej (ang.

switch layer 3) lub przełącznikami routującymi. Mają one funkcje zbliżone do routerów, przy czym w większości przypadków są od nich szybsze. Wynika to z faktu, że w odróżnieniu od rutera przetwarzanie pakietów odbywa się w nich z użyciem układów cyfrowych (sprzętowo), a nie mikroprocesora (programowo). Z drugiej strony routery coraz częściej są wyposażane przez producentów w zintegrowane lub dostępne w formie modułów przełączniki sieciowe, co jeszcze bardziej zaciera pierwotny podział.

Przemysłowe, czyli... Mówiąc o urządzeniach przemysłowych zwykle mamy na myśli ich wykonanie, czyli wzmocnioną obudowę, odporność na wstrząsy i wibracje, minimalizację elementów ruchomych (np. przez zastosowanie chłodzenia pasywnego) czy szeroki zakres temperatury pracy. Często dochodzą do tego: podwyższony stopień ochrony IP, możliwość zasilania napięciem 24 V DC i uchwyty do montażu na szynie DIN. Cechy te są istotne także w przypadku urządzeń sieciowych, takich jak routery czy switche, ale w zastosowaniach przemysłowych przed Ethernetem, jak i przed każdą inną siecią tego typu, stawia się przede wszystkim wymagania dotyczące zapewnienia niezawodnych, wydajnych i bezpiecznych połączeń. – Właściwości mechaniczne i elektryczne są oczywiście ważne, ale nie najważniejsze w tego typu rozwiązaniach. Dużo istotniejsze są takie parametry jak: sposób obsługi ruchu

REKLAMA

Fot. Cisco

Rys. 1. Modele OSI i TCP/IP

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie ROUTERY i przełączniki PRZEMYSŁOWE

Tab. Zestawienie parametrów przykładowych routerów i przełączników przemysłowych Producent

Advantech

ASTOR

Cisco

Dystrybutor

Elmark

ASTOR

Cisco

EKI-4668C

Astraada JET-NET-6524G

IE 3000

switch L3

24 × 10/100 Mb/s + 4 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45/SFP)

24 × 10/100/1000 Mb/s (w tym 4 × RJ45/SFP)

4 lub 8 × 10/100 Mb/s (RJ45) + 2 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45/SFP)

1 × RS-232 (RJ-45)

1 × RS-232

brak

Wejścia/wyjścia

brak

Modułowość

nie

maksymalnie 2 dodatkowe moduły, do 24 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45)

Inne

brak

opcjonalnie: moduły PoE

Routing dynamiczny

OSPFv2, RIPv1/v2

OSPFv1/v2, RIPv1/v2, PIM-DM/SM, DVMRP

IGRP/EIGRP, EIGRPv6, OSPF, OSPFv6, RIPv1/v2/ ng, IS-IS, BGPv4, PIM-DM/SM, msDP, SSM

Zarządzanie ruchem

QoS: CoS/ToS/DSCP, WRR; VLAN (802.1Q), GVRP, IGMP snooping

QoS: CoS/ToS/DSCP, 4 kolejki/port; VLAN (802.1Q), GVRP/GMRP, IGMPv1/v2 snooping

HQoS, QoS (802.1q): CoS/DSCP, SRR/WRR, WTD, WRED, AutoQoS, 8 kolejek/port; VLAN, IGMPv3 snooping

Bezpieczeństwo

RADIUS, IEEE 802.1x, Port/IP Security, ACL, Storm Control

RADIUS, IEEE 802.1x, Port/IP Security, ACL (L2/ L3/L4), Port Mirroring, Storm Control

TACACS+, RADIUS, IEEE 802.1x, Port/IP Security, ACL (L2/L3/L4), Port Mirroring, Storm Control, DHCP snooping

RSTP, X-Ring (rekonfiguracja <100 ms)

RSTP/MSTP, Rapid Super Ring, VRRP

REP (rekonfiguracja < 50ms), FlexLinks, HSRP, VRF-Lite, PRP

interfejs Web, CLI, Telnet; SNMPv1/v2c/v3, RMON, powiadomienia e-mail

interfejs Web, CLI, Telnet, SSH; SNMPv1/v2c/ v3, LLDP

interfejs Web, Telnet, SSHv2; SNMPv1/v2c/v3; narzędzia CISCO

inte

IPv6, DHCP, SNTP, PTP

BOOTP/DHCP, SNTP

IPv6 (in hardware), DHCP, dynamic ARP, PTP, ODVA CIP

IPv6 B

RACK 19”

DIN/RACK

metal, IP30

aluminium, IP31

brak danych

–10...+55 °C/10...95 %

–40...+65 °C/10...95 %

–40...+75 °C

100...240 V AC

18...36 V DC, 36...60 V DC/100...240 V AC

18...60 V DC

brak

kolejowe (EN 50155), morskie (BV, DNV, KR, LR)

24 miesiące

30 miesięcy

60 miesięcy

Model

Rodzaj urządzenia Interfejsy Ethernet Szeregowe

2 ×

Funkcje

Redundancja

Konfiguracja i diagnostyka

Inne

IGRP/EI v2

QoS: C

VPN, (

Parametry mechaniczne i elektryczne Montaż Obudowa Temperatura pracy/wilgotność Zasilanie Inne Certyfikaty branżowe Gwarancja

energ

Cisco

Contemporary Controls

eWON

Hirschmann

Cisco

Navi-Net.pl

RAControls

Produs

CGR 1120

EIRM-100T

eWON 4005 CD

EAGLE One

router

6 × 10/100 Mb/s (RJ45) + 2 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45/SFP)

2 (100T/E) lub 1 (100T/U) × 10/100 Mb/s (RJ45)

5 × 10/100 Mb/s (RJ45)

2 × 10/100 Mb/s (RJ45/SC)

2 × RS-232/485

1 (100T/E) lub 2 (100T/U) × RS-232

1 × RS-232/422/485

1 × RS-232 (RJ11)

3 × DI/1 × DO

brak

1 × DI/1 × DO

brak

2 sloty na moduły komunikacyjne

nie

1 × USB (host), GPS, opcjonalnie: GSM, WLAN, WPAN

brak

opcjonalnie: HSPA, EDGE, GPRS, ADSL, ISDN, PSTN

1 × USB

IGRP/EIGRP, EIGRPv6, OSPF, OSPFv6, RIPv1/ v2/ng, IS-IS, BGPv4, PIM-DM/SM

tylko statyczny

QoS: CoS/DSCP, WRR, 4 kolejki/port; VLAN, IGMPv3

brak

VLAN (802.1Q)

VPN, TACACS, RADIUS, IEEE 802.1x, ACL (L3/L4), Firewall, Storm Control

VPN (IPsec), Firewall

VPN (OpenVPN klient/serwer)

VPN, Firewall

HSRP, VRRP, GLBP, VRF

brak

VRRP

2c/v3;

interfejs Web, SSH; SNMPv1/v2c/v3; narzędzia CISCO

interfejs Web, CLI, Telnet, SSH

interfejs Web, FTP; SNMP, powiadomienia e-mail, SMS

interfejs Web, CLI, SSH; SNMPv1/v2c/v3, LLDP

P, PTP,

IPv6, NAT, DHCP, DHCP relay, DNS, PTP, BSTUN, moduły PLC IEEE 1901.2

NAT, DNS/DynDNS

NAT, DHCP, NTP, Talk2M, Web HMI (viewON 2), programowanie (Basic, Java 2 ME)

NAT, NTP

DIN

brak danych

tworzywo, IP20

brak danych

aluminium/ tworzywo, IP20

–40...+60 °C

0...+60 °C/30...90 %

–20...+70 °C/80 %

0...+60 °C/10...95 %

9...60 V DC/100...240 V AC

10...36 V DC/8...24 V AC

12...24 V DC

10...60 V DC/18...30 V AC

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613)

brak

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613), kolejowe (EN 50121-4), morskie (GL)

3 miesiące

12 miesięcy

60 miesięcy

)

IPv1/v2/ SSM

WRR, VLAN,

t/IP Storm

, HSRP,

KR, LR)

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie ROUTERY i przełączniki PRZEMYSŁOWE

Tab. Zestawienie parametrów przykładowych routerów i przełączników przemysłowych (ciąg dalszy) Producent

Hirschmann

INSYS

Dystrybutor

Produs

ACTE

MAR1040 (MACH1000)

EBW-E100

MoRoS LAN

switch L3 (opcjonalnie)

router

16 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45/SFP)

2 × 10/100 Mb/s (RJ45)

5 × 10/100 Mb/s (RJ45)

1 × RS-232 (RJ11)

brak

1 × RS-232

Wejścia/wyjścia

brak

2 × DI/2 × DO

Modułowość

nie

1 × USB (device)

opcjonalnie: HSPA, WLAN

opcjonalnie: HSPA, GPRS, ISDN, ADSL, Modem

Routing dynamiczny

opcjonalnie: OSPFv2, RIPv1/v2, PIM-DM, DVMRP

tylko statyczny

Zarządzanie ruchem

QoS (802.1D/p); VLAN (802.1Q, Q-in-Q), GMRP, IGMPv1/v2/v3 snooping

brak

VLAN (separacja portów)

RADIUS, IEEE 802.1x

VPN (OpenVPN klient/serwer, IPsec), PPTP, GRE, MAC firewall

RSTP/MSTP, MRP, Fast HIPER-Ring (rekonfiguracja < 100 ms), VRRP

brak

interfejs Web, Telnet, SSH, TFTP, RADIUS; SNMPv1/v2c/v3, LLDP-MED

interfejs Web lub plik konfiguracyjny; SNMPv1/v2c/v3, powiadomienia e-mail

DHCP

IPv6, NAT, DHCP, DynDNS, DNS Relay, INSYS Connectivity Service, automatyczne aktualizacje

IPv6, NAT, DHCP, DynDNS, DNS Relay, INSYS Connectivity Service, Linux Sandbox, automatyczne aktualizacje, Serial-Ethernet Gateway

RACK 19”

DIN

brak danych

tworzywo, IP20

0...+60 °C (–40...+70 °C)/5...95 %

–30...+70 °C/0...95 %

18...60 V DC, 77...320 V DC/90...265 V AC

10...48 V DC

10...60 V DC

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613), kolejowe (EN 50155, EN 50121-4, NEMA TS), morskie (GL)

brak

60 miesięcy

12 miesięcy

Model

Rodzaj urządzenia Interfejsy

Ethernet

Szeregowe

Inne

4 × 10

mak

Funkcje

Bezpieczeństwo

Redundancja

Konfiguracja i diagnostyka

Inne

QoS; V

RSTP, dla 2

Parametry mechaniczne i elektryczne Montaż Obudowa Temperatura pracy/wilgotność Zasilanie Inne

Certyfikaty branżowe

Gwarancja

Modem

PPTP,

y; mail

y, dbox, ernet

Moxa

RADiFlow

Red Lion

Elmark

Tekniska

OEM Automatic

EDS-828

PT-7828

3700

RAM 6021

switch L3

router

4 × 10/100/1000 Mb/s (2 sloty na moduły 2 × RJ45 lub 2 × SFP)

3 sloty na moduły 10/100 Mb/s + 1 slot na moduł 10/100/1000 Mb/s

28 portów, maksymalnie do 28 × 10/100 Mb/s (RJ45), 28 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45), 28 × 100/1000 Mb/s (SFP)

5 × 10/100 Mb/s (RJ45)

1 × RS-232 (RJ-45)

do 24 × RS-232/485

1 × RS-232

2 × DI/2 × DO

1 × DO

4 × DI/DO

1 × DI/AI/1 × DO

maksymalnie 6 modułów 4-portowych 10/100 Mb/s (RJ45/SC/ST)

4 sloty na moduły RJ45/SC/ST/MTRJ/SFP

tak

nie

brak

opcjonalnie: moduły PoE

1 × USB (device)

OSPF, RIPv1/v2, PIM-DM, DVMRP

OSPF, RIPv1/v2

OSPF, RIPv2

OSPF, RIP, BGP

QoS; VLAN (802.1Q, Q-in-Q), GVRP/GMRP, IGMPv1/v2 snooping

QoS: CoS; VLAN (802.1Q, Q-in-Q), GVRP/ GMRP, IGMPv1/v2 snooping

QoS, VLAN (802.1Q), IGMPv2/v3 snooping

brak

TACACS+, IEEE 802.1x

TACACS, RADIUS, IEEE 802.1x

VPN, TACACS+, RADIUS, IEEE 802.1x, Firewall

VPN (IPsec, SSL, GRE), ACL

RSTP, Turbo Ring (rekonfiguracja <20 ms dla 250 urządzeń), Turbo Chain, VRRP

RSTP, Turbo Ring (rekonfiguracja < 20 ms dla 250 urządzeń), Turbo Chain, VRRP

RSTP, VRRP, ITU-T G.8032v2 Ring Automatic Protection Switching (R-APS)

VRRP

interfejs Web, CLI, Telnet, SSH; SNMPv1/v2c/v3, RMON

interfejs Web, CLI, Telnet, SSH; SNMPv1/v2c/v3, LLDP, RMON

interfejs Web, CLI, SSH, SNMPv1/v2c, LLDP

interfejs Web

DHCP, SNTP, PTP

IPv6, BOOTP/DHCP, NTP, SNTP, PTP, SMTP, Modbus/TCP

NAT, Protocol Gateway

NAT, DHCP, DynDNS

DIN

RACK 19”

DIN

IP30

metal, IP30

brak danych

0...+60 °C/5...95 %

–40...+85 °C

–40...+75 °C/5...95 %

–40...+85 °C/5...95 %

2 × 12...45 V DC

18...36 V DC, 36...72 V DC, 88...300 V DC/85...264 V AC

18...32 V DC, 36...60 V DC, 85...135 V DC/110...220 V AC

2 × 8...30 V DC

morskie (ABS, DNV, GL, LR, NK)

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613), kolejowe (EN 50155, EN 50121-4)

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613), kolejowe (EN 50121-4)

brak

24 miesiące

brak danych

36 miesięcy

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie ROUTERY i przełączniki PRZEMYSŁOWE

Tab. Zestawienie parametrów przykładowych routerów i przełączników przemysłowych (dokończenie) Producent

Red Lion

Rockwell Automation

Westermo

Dystrybutor

OEM Automatic

RAControls

Tekniska

EL326

Stratix 8300

RedFox RFI-18

switch L3

24 × 10/100/1000 Mb/s (w tym 4 × RJ45/SFP) + 2 × 10 Gb/s (XFP)

4 lub 8 × 10/100 Mb/s (RJ45) + 2 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45/SFP)

18 portów, maksymalnie do: 18 × 10/100 Mb/s (RJ45), 4 × 10/100/1000 Mb/s (RJ45), 16 × 100 Mb/s (SFP), 4 × 1000 Mb/s (SFP)

Szeregowe

brak

1 × RS-232 (RJ45)

brak

Wejścia/wyjścia

brak

2 × DO

1 × DI/1 × DO

Modułowość

nie

maksymalnie 2 dodatkowe moduły 4/8 portów RJ45/LC/SFP/PoE

nie

Inne

brak

1 × USB

Routing dynamiczny

OSPF, RIPv1/v2

IGRP/EIGRP, OSPF, RIP, BGP, PIM-DM/SM, DVMRP, HSRP, CEF, VRF

OSPFv2, RIPv1/v2

Zarządzanie ruchem

QoS: CoS/DSCP, SRR/WRR; VLAN (802.1Q, Q-in-Q), GVRP, IGMPv1/v2 snooping

QoS; VLAN (802.1Q), IGMPv1/v2 snooping

QoS (802.1p): CoS/ToS/DSCP; VLAN (802.1Q), IGMPv2/v3 snooping

TACACS+, RADIUS, IEEE 802.1x, ACL, Storm Control

IEEE 802.1x, Storm Control

VPN, IEEE 802.1x, Firewall

RSTP/MSTP, VRRP

RSTP, REP, VRF-Lite

RSTP, FRNT (rekonfig. <20 ms dla 200 urządzeń), VRRP

interfejs Web, CLI, TFTP; SNMPv1/v2/v3, LLDP, RMON

interfejs Web, CLI; SNMP

interfejs Web, CLI, SSH; SNMPv1/v2c, LLDP

IPv6, DHCP

IPv6, DHCP, CIP SYNC (IEEE 1588)

NAT, DHCP, DynDNS, SNTP

RACK 19”

DIN

brak danych

IP20

metal, IP40

–35...+55 °C/5...95 %

–40...+60 °C/5...95 %

–40...+70 °C

18...59 V DC, 90...300 V DC/85...264 V AC

2 × 18...60 V DC

16...60 V DC

brak

energetyczne (IEC 61850-3, IEEE 1613), morskie (ABS, BV, DNV, GL, KRS, LR, RINA)

kolejowe (EN 50121-4)

60 miesięcy

12 miesięcy

60 miesięcy

Model

Rodzaj urządzenia Interfejsy

Ethernet

Funkcje

Bezpieczeństwo

Redundancja

Konfiguracja i diagnostyka Inne Parametry mechaniczne i elektryczne Montaż Obudowa Temperatura pracy/wilgotność Zasilanie Inne Certyfikaty branżowe Gwarancja

Rys. 2. Połączenie urządzeń z użyciem sieci VPN

w aspekcie Quality of Service, w tym wsparcie dla hierarchicznegwo QoS – HQoS, wspierane mechanizmy redundancji w warstwie drugiej, czyli obsługa PRP, HSR, szybkiej konwergencji ringu typu REP, czy wreszcie nadane certyfikaty branżowe, na przykład IEC 61850-3 i IEEE 1613 dla energetyki – wyjaśnia Robert Łukomski, specjalista z Cisco Systems Polska. Należy również zwrócić uwagę na zaawansowane mechanizmy wpływające na podwyższenie stopnia bezpieczeństwa, takie jak dynamic ARP, DHCP snooping, czy też bazujące na standardzie IEEE 802.1x. Znaczenie niezawodności podkreśla także Zuzanna Wieczorek: – Zauważalne jest, że wzrasta świadomość w zakresie roli jakości i niezawodności, w związku z czym nasi klienci coraz chętnie wybierają rozwiązania, które dobrze sprawdzają się w trudnych warunkach, rzadziej natomiast produkty o niskiej jakości lub przeznaczone do rozwiązań klasycznego IT. Nie sprawdzają się one w warunkach przemysłowych, co ma bezpośrednie przełożenie na koszt eksploatacji.

Najważniejsze funkcje Podstawowym zadaniem urządzeń warstwy trzeciej jest generowanie i przechowywanie informacji o topologii sieci oraz sprawny routing z jej wykorzystaniem. Najprostszym sposobem jego realizacji jest tzw. routing statyczny. Tego rodzaju rozwiązanie jest spotykane w kompaktowych routerach VPN (to pojęcie zostanie wyjaśnione w dalszej części artykułu), produkowanych przez takie firmy jak INSYS, Contemporary Controls, czy eWON. W takim wypadku droga dla poszczególnych pakietów jest wyznaczana na podstawie tras zdefiniowanych ręcznie (np. przez administratora sieci) w tzw. tablicy routingu.

To rozwiązanie jest jednak wystarczające tylko w prostych sieciach o niezmiennej strukturze. W przypadku złożonych sieci, o często zmieniającej się topologii, lepiej sprawdza się routing dynamiczny. Tablica routingu urządzenia wyposażonego w ten mechanizm jest budowana automatycznie, w oparciu o dane wysyłane przez urządzenia sąsiednie. Wykorzystywane są w tym celu takie protokoły, jak: RIP (ang. Routing Information Protocol), szczególnie w wersji drugiej, najpopularniejszy obecnie OSPF (ang. Open Shortest Path First) czy BPG (ang. Border Gateway Protocol), stosowany w zaawansowanych routerach do obsługi większych sieci. Warte uwagi są także własnościowe protokoły, np. IGRP/ EIGRP (ang. Interior Gateway Routing Protocol/Enhanced IGRP) firmy Cisco.

Quality of Service Większość przedstawionych urządzeń łączy zadanie routowania z funkcjami zaawansowanych przełączników sieciowych, które zarządzają ruchem. Jest to o tyle istotne, że współczesne sieci teleinformatyczne są wykorzystywane jednocześnie przez wiele różnych rodzajów usług (transmisja głosu, obrazu lub danych), o różnej wrażliwości na ograniczenia czy zakłócenia w połączeniu. Dotyczy to w szczególności sieci przemysłowych, w których dane mniej istotne dzielą łącze z krytycznymi. Wymaga to określenia jasnych reguł dostępu (polityki) do zasobów sieci, w zależności od wagi informacji. Całość środków do realizacji tego zadania jest określana jako QoS (ang. Quality of Service). W praktyce wykorzystywane są w tym celu mechanizmy warstwy drugiej, takie jak CoS (ang. Class of Service) i warstwy trzeciej, np. ToS (ang. Type of Service) lub DSCP (ang. Differentiated

Services Code Point), umożliwiające klasyfikację i określenie priorytetów poszczególnych pakietów.

VLAN Jednym z ciekawszych mechanizmów, udostępnianych przez przełączniki sieciowe, jest możliwość tworzenia tzw. sieci wirtualnych (ang. VLAN). Pozwala to na separację urządzeń działających w obrębie jednej sieci fizycznej. Prostsze rozwiązania bazują na separacji portów, bardziej zaawansowane wykorzystują znakowanie ramek (trunking), opisane w standardzie IEEE 802.1Q, co umożliwia wykorzystanie jednego fizycznego łącza do przesyłania informacji z wielu różnych sieci wirtualnych, z zachowaniem ich separacji.

VPN Kolejna grupa funkcji dotyczy kluczowej dla współczesnych urządzeń sieciowych cechy, jaką jest zapewnienie wymaganego poziomu bezpieczeństwa. Jednym z ciekawszych mechanizmów służących zabezpieczeniu połączenia, realizowanego za pośrednictwem sieci publicznej (np. Internetu), jest tunelowanie. Umożliwia ono połączenie urządzeń pracujących w różnych sieciach lokalnych i utworzenie tzw. wirtualnej sieci prywatnej (ang. Virtual Private Network, w skrócie VPN) między nimi. Wirtualne sieci prywatne tworzone są z użyciem mechanizmów autoryzacji i szyfrowania, umożliwiając tym samym przesyłanie newralgicznych danych po niezabezpieczonym łączu. Mechanizm wirtualnych sieci prywatnych jest powszechnie stosowany wszędzie tam, gdzie potrzebna jest integracja urządzeń lub całych sieci, pracujących w fizycznie oddalonych lokalizacjach. Przykładowo pracownicy w trakcie delegacji, używając VPN, mogą

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie ROUTERY i przełączniki PRZEMYSŁOWE

Rys. 3. Połączenie urządzeń z serwerem VPN

łączyć się z siecią biurową, a oddziały firmy rozrzucone po świecie współdzielić zasoby. Możliwości oferowane przez VPN nie uszły również uwadze producentów rozwiązań dla przemysłu, którzy coraz częściej oferują dedykowane urządzenia nazwane od ich głównej funkcji routerami VPN (np. INSYS EBW -E100 lub eWON 4005 CD). W tego typu produktach połączenia VPN są dostępne w dwóch głównych wariantach. Pierwszy to bezpośrednie połączenie z routerem, z wykorzystaniem mechanizmu VPN (rys. 2). Połączenie to może być realizowane w trybie point-to-point (PtP), w którym żadna ze stron nie jest wyróżniona. Ograniczeniem takiego rozwiązania jest fakt, że z routerem może być naraz połączony tylko jeden komputer. Takiego ograniczenia nie ma natomiast w przypadku połączenia typu klient-serwer, w którym router VPN pełni funkcję serwera (jeśli oczywiście obsługuje taką funkcję), z którym łączą się komputery z zainstalowanym oprogramowaniem klienta VPN. Drugi wariant bazuje na usłudze udostępnianej przez producenta sprzętu. Przykładowo firma INSYS sprzedaje ją pod nazwą Connectivity Service, a w przypadku eWON jest to Talk2M. Usługi te również wykorzystują mechanizm VPN, w znacznym stopniu automatyzując jednak jego konfigurację. Zarówno użytkownik, jak i router pełnią w tym przypadku rolę klienta. Serwer jest natomiast zlokalizowany u dostawcy usługi (rys. 3).

Obydwa rozwiązania mają swoje wady i zalety. Pierwsze jest w większości przypadków szybsze i bezpłatne, ale wymaga od użytkownika wiedzy na temat struktury sieci, w której będzie pracował router, w celu ręcznej konfiguracji połączenia. Często wymagana będzie również mniejsza lub większa ingerencja w konfigurację samej sieci (np. przekierowanie portów), czego nie da się zrealizować bez wsparcia ze strony działów IT. Z kolei w wariancie z dodatkową usługą połączenie jest obciążone narzutem potrzebnym do komunikacji ze zdalnym serwerem, co najczęściej wpływa na jego prędkość. Usługi tego typu są dostępne w wersjach płatnych i bezpłatnych, ograniczonych czasem działania lub transferem. Konfiguracja routera w przypadku korzystania z dostarczanej usługi ogranicza się do zapewnienia połączenia z Internetem w docelowym miejscu pracy routera. W przypadku sieci wyposażonej w serwer DHCP to również może zostać zautomatyzowane.

Redundancja W rozwiązaniach przemysłowych dużą wagę przywiązuje się do niezawodności. Drogą do jej podwyższenia mogą być różnego rodzaju mechanizmy redundancji. W sieciach komputerowych powszechnie wykorzystywane są protokoły umożliwiające szybką rekonfigurację sieci i przywracanie połączeń po wystąpieniu awarii. Najpopularniejsze z nich to bazujące na protokole STP (ang. Spanning Tree Protocol) protokoły RSTP (ang. Rapid Spanning Tree Protocol) i MSTP (ang. Multiple Spanning Tree Protocol). Producenci urządzeń przemysłowych opracowali własne, udoskonalone wersje (np. REP firmy Cisco, Fast HIPER-Ring firmy Hirschmann, Turbo Ring firmy Moxa

czy FRNT firmy Westermo), najczęściej o wiele szybsze od swoich „cywilnych” odpowiedników.

Co wybrać? Integracja systemów automatyki z siecią Internet niesie ze sobą wiele korzyści, ale nie można również zapominać o potencjalnych zagrożeniach. Dobierając urządzenia sieciowe należy przeanalizować wymagania, jakim mają sprostać w przyszłym środowisku pracy, pamiętając jednocześnie, że stają się one częścią składową większej struktury, dla której nie powinny generować zagrożeń. Do zapewnienia zdalnego dostępu do urządzeń, celem monitoringu lub na potrzeby serwisu, wystarczający może okazać się kompaktowy router obsługujący mechanizm VPN. Nie bez znaczenia w takim przypadku będzie jego cena oraz prostota integracji i konfiguracji. Jeśli jednak urządzenie ma również zarządzać ruchem w obrębie sieci przemysłowej, wymagania przed nim stawiane będą dotyczyć przede wszystkim wysokiej wydajności. Jest ona uzyskiwana przez zastosowanie zaawansowanych mechanizmów zarządzania ruchem. Bardzo ważne są także determinizm czasowy oraz niezawodność, którą realizuje się za pomocą różnorodnych rodzajów redundancji. W takim przypadku lepszym rozwiązaniem może okazać się zaawansowany przełącznik sieciowy z obsługą routingu. Szeroki wachlarz dostępnych na rynku rozwiązań pozwala dokonać optymalnego wyboru w większości sytuacji.

mgr inż. Marcin Zawisza PAR

Technologia LTE w routerach przemysłowych Technologia LTE szturmem wdziera się do sieci bezprzewodowych i staje się nowym standardem dla sieci komórkowych. Dzięki LTE mobilny dostęp do Internetu może mieć parametry zbliżone do łączy stacjonarnych.

LTE (ang. Long Term Evolution) jest następcą systemów trzeciej generacji (UMTS) i – co ważne – jest w pełni kompatybilny ze standardami 3G. Dzięki temu modem, który znajdzie się poza zasięgiem LTE automatycznie przełączy się na transmisję w innej dostępnej sieci. Przykładem przemysłowego routera LTE jest APR-4100N firmy Antaira Technologies. Router ten jest kombajnem komunikacyjnym z wbudowanym punktem dostępowym sieci Wi-Fi 802.11a/b/g/n, modemem komórkowym LTE i redundantnym portem Ethernet. Transmisja danych może być szyfrowana za pomocą algorytmów WEP, WPA, WPA2 lub WPA2 Enterprise, a użytkownicy mogą być uwierzytelniani za pomocą protokołów 802.1x/RADIUS. Przedstawiciele firmy CSI: Firma CSI, będąca wieloletnim dostawcą profesjonalnych rozwiązań dla przemysłu, w ostatnim czasie wprowadziła do oferty produkty marki Antaira. Decyzja ta spowodowana była nie tylko jakością i niezawodnością sprzętu Antaira, ale także jego nowatorskimi rozwiązaniami. Do tych rozwiązań można zaliczyć wykorzystanie technologii LTE, która w wielu krajach na świecie nadal jest nowo wprowadzonym standardem lub dopiero takim się stanie. Nie bez znaczenia jest również przedział cenowy produktów Antaira oraz oferta rozszerzonej, pięcioletniej gwarancji, co może mieć kluczowe znaczenie w polskich realiach rynkowych.

Fot. Antaira Technologies

Dodatkowe funkcje Połączenie z siecią WAN, przy braku dostępu LTE, realizowane jest alternatywnie za pomocą protokołów Dynamic IP, Static IP, PPPoE, PPTP lub L2TP. Zastosowane tunelowanie może być zgodne z IPsec, Open VPN , PPTP lub L2TP. Tak duże możliwości komunikacyjne dają szerokie spektrum zastosowań routera. Promocja

Urządzenie może być użyte w automatyce przemysłowej, stacjach energetycznych, oczyszczalniach ścieków, w systemach zarządzania ruchem itd. APR-4100N, jako jeden z nielicznych routerów przemysłowych, umożliwia budowę bezprzewodowych punktów dostępowych, jak ChilliSpot, HotSpot System i WiFiDog. Przedstawiciele firmy CSI: Najnowszy router Antaira APR-4100N jest wyposażony w modem 4G oraz obsługuje technologie HSPA+, EDGE, GPRS i GSM. Znamienną cechą tego produktu jest dodatkowy moduł Wi-Fi, którego nierzadko brak w produktach konkurencyjnych. Co więcej, jest to jednostka rozwojowa i obecnie trwają prace nad wersją z modułem GPS, przeznaczoną do aplikacji mobilnych.

Ustawienia zaawansowane Po zalogowaniu się do konsoli routera APR-4100N widać również duże możliwości konfiguracji punktu dostępowego. Do dyspozycji użytkownika jest znacznie więcej opcji niż w typowym routerze Wi-Fi. Pozwala to na zoptymalizowanie ustawień, w zależności od rodzaju aplikacji i warunków zewnętrznych. Oprogramowanie routera wspiera funkcję QoS, pozwalającą zapewnić pewnym aplikacjom i stacjom roboczym odpowiednią wielkość pasma. Jest to szczególnie przydatne w aplikacjach typu VoIP lub przy przesyłaniu krytycznych danych, np. ze sterownika PLC. QoS pozwala nadawać priorytety także stacjom roboczym.

Podsumowanie

wystarczające. Jednak w dłuższej perspektywie zastosowanie LTE będzie korzystne z kilku powodów. W automatyce przemysłowej, energetyce i transporcie urządzenia mają bardzo długi czas życia, często powyżej 10 lat. Nawet jeśli teraz aplikacja znakomicie funkcjonuje w połączeniu z modemem 2G, to niestety może się okazać, że za kilka lat technologia 2G nie będzie już dostępna. Operatorzy będą migrowali w stronę LTE, ponieważ technologia ta oferuje znacznie większą pojemność sieci, niższe koszty wdrożenia, obsługi i przesyłu danych. LTE jest również siecią znakomicie skalowalną. Wsparcie adresowania IPv6 zwiększa wykładniczo przestrzeń dostępnych adresów IP, co sprawia, że idea „Internet of Things” staje się w niej całkiem realna. W przyszłości każde urządzenie, nawet najmniejszy czujnik, będą mogły mieć swój publiczny adres IP. Przedstawiciele firmy CSI: Rekomendujemy urządzenia Antaira naszym klientom, ponieważ każdy produkt z bogatej oferty switchy, media konwerterów oraz serwerów portów szeregowych może zostać szybko i tanio dostosowany nawet do nietypowych wymagań. ANTAIRA Technologies Sp. z o.o. ul. Czereśniowa 98, 02-456 Warszawa tel. 22 862 88 81 e-mail: cezary.kalista@antaira.eu www.antaira.pl CSI Computer Systems for Industry

Jak podkreśla Cezary Kalista, przedstawiciel firmy Antaira Technologies, jest jeszcze szereg aplikacji, dla których parametry sieci 3G, a nawet 2G są w zupełności

ul. Sosnowiecka 89, 31-345 Kraków tel. 12 390 61 80 e-mail: ipc@csi.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

www.csi.pl

rynek i technologie ROUTERY I PRZEŁĄCZNIKI PRZEMYSŁOWE

MiDGE – router UMTS/LTE przyjazny użytkownikowi Pakietowa transmisja danych ma coraz szersze zastosowanie w systemach przemysłowych. Idzie w parze z rosnącą popularnością i dostępnością systemów SCADA, które wprowadzają nową jakość w zarządzaniu przedsiębiorstwem. Nowoczesne, zaawansowane routery UMTS/LTE pozwalają w pełni wykorzystać potencjał tej technologii. Router MiDGE

Dynamiczny rozwój rynku Obecnie coraz szerzej stosowane są nowoczesne sieci komórkowe, takie jak UMTS, HSPA i LTE. Pozwalają na szybkie i tanie włączenie obiektów zdalnych do sieci IT przedsiębiorstwa. Zasięg działania sieci komórkowych stale się poszerza, a wraz z rozwojem technologii rośnie też ich przepustowość. Na rynku pojawia się coraz więcej urządzeń do pracy w systemach przemysłowych, w oparciu o te metody komunikacji. Jeszcze 10 lat temu firmy oferujące routery GSM można było policzyć na palcach jednej ręki. Dziś jest ich tak dużo, że nikt ich już nie liczy. Warto jednak przetestować

Promocja

rozwiązania oferowane przez handlowców i przyjrzeć się ich producentom.

w tej klasie urządzeń. Dobrym przykładem jest możliwość implementacji własnych protokołów.

Podstawowe zalety routera MiDGE W 2012 r. na rynku pojawił się nowy, przemysłowy router GSM/3G/4G, oferowany przez firmę Racom. Jak przystało na światowego lidera radiowej transmisji danych, urządzenie MiDGE wyróżnia się na tle konkurencji dwiema cechami. Pierwsza z nich to przemyślana konstrukcja, w której wszystkie podzespoły zmieszczono na jednej płycie głównej, tak aby możliwa była rozbudowa projektu, gdy na rynku pojawi się zapotrzebowanie na nowe usługi. Wysoka jakość komponentów zapewnia bezawaryjną pracę przez 260 tys. godzin (MTBF). Router MiDGE oferuje użytkownikowi: dwa porty ethernetowe, port RS-232, port USB Host oraz dwa wejścia/wyjścia cyfrowe, ponadto redundantne zasilanie, styk uziemienia i separację galwaniczną portów ETH. Drugą zaletą omawianych urządzeń jest oprogramowanie dostosowane do systemów SCADA. System operacyjny MiDGE bazuje na systemie Linux, tak jak większość urządzeń przeznaczonych do pracy w sieci TCP/IP. Jednak panel użytkownika jest autorskim rozwiązaniem i oferuje zaawansowane funkcje, niedostępne w produktach konkurencji

Zaawansowane funkcje Można wymienić całą listę usług sieciowych wspieranych przez omawiany router, ale łatwiej się z nimi zapoznać, korzystając z karty katalogowej. Router GSM MiDGE jest tak naprawdę routerem DUAL WAN. Pierwszy kanał to WWAN, czyli modem GSM. Drugi kanał jest definiowany przez użytkownika na porcie ETH1. Porty ETH mogą obsługiwać niezależnie dwie sieci LAN, pracować jako switch lub router WAN2/LAN. Użytkownik w panelu konfiguracyjnym określa priorytety obu łączy WAN. Na uwagę zasługuje też NAT i firewall. Obie usługi działają w dwóch kierunkach i w zasadzie nie ma limitu reguł. Usługi mogą obejmować zasady pracy całego urządzenia lub być definiowane oddzielnie dla każdego typu połączenia, włącznie z tunelami VPN. Skoro już mowa o tunelach VPN, to MiDGE jest również serwerem OpenVPN. Urządzenie może samodzielnie obsłużyć sieć do 25 połączeń. Konfiguracja tunelu OpenVPN sprowadza się do wygenerowania pliku na serwerze, który następnie jest wgrywany do urządzeń klientów.

Fot. Karcz

Praktycznie wszystkie nowe urządzenia wykonawcze lub kontrolne są wyposażone w porty ethernetowe lub można je w nie doposażyć. Znacznie ułatwia to projektowanie instalacji. Zaletą komunikacji TCP/IP jest dostępność różnorodnych mediów do transmisji danych. Obiekty można łączyć za pomocą skrętki, sieci Wi-Fi, sieci GSM oraz radiomodemów IP lub PSTN. Administrator może połączyć wszystko w jedną sieć LAN, wykorzystując dowolne, nawet różne media jednocześnie. Największą zaletą jest możliwość podmiany typu łącza na inne w każdej chwili, bez wpływu na funkcjonowanie sieci IT.

Przykładowe zastosowanie urządzeń radiowych

Podtrzymywanie połączenia i resetowanie routera MiDGE ma rozbudowaną funkcję podtrzymania połączenia. Urządzenie radzi sobie z sytuacją zerwania połączenia przez operatora GSM, bez wysłania przez niego komunikatu do terminala o zakończeniu sesji. Takie sytuacje się czasem zdarzają i urządzenia trzeba resetować zdalnie lub lokalnie. MiDGE zrobi to za nas! W przypadku problemów trzeba jedynie okazyjnie wykonać reset. W MiDGE są dostępne dwa poziomy resetu: miękki i twardy. To kolejne ułatwienie dla użytkownika, gdyż umożliwia zapis w pamięci urządzenia konfiguracji własnej jako fabrycznej. Urządzenie nie przyjmuje błędnej konfiguracji, ale w przypadku konfiguracji NAT i firewall’a nie jest w stanie przewidzieć konsekwencji działań administratora. Twardy reset powoduje przywrócenie urządzenia do działających ustawień.

Aktualizacja firmware i analiza sieci Warto też wspomnieć o SDK i aktualizacji firmware. Jak wiadomo, czasem producent coś zmienia w oprogramowaniu i dotychczas utworzone skrypty SDK mogą przestać działać z nowym oprogramowaniem wewnętrznym.

Router samochodowy MG102i

W przypadku routera MiDGE oprogramowanie pozwala na testy i diagnostykę SDK oraz pracę całego urządzenia z nowym firmware. Jeżeli coś będzie działało niepoprawnie, to użytkownik, za pomocą pojedynczego kliknięcia, może wrócić do poprzedniej wersji oprogramowania. W MiDGE znajduje się też 10 skryptów SDK, które można dowolnie modyfikować, powielać etc., a co najważniejsze – wykorzystywać komercyjnie. Można więc zrobić samodzielnie obsługę zdarzeniową wyjść binarnych, bramkę SMS w sieci LAN i wiele innych. W omawiany router wbudowano też narzędzie do rozwiązywania problemów. Pozwala ono na analizę zdalnej sieci LAN, w tym na zrzut pakietów na potrzeby programu Wireshark. Oprócz tego można przeglądać logi oddzielnie dla systemu operacyjnego i skryptów SDK. Jeżeli aplikacja urośnie i urządzenie stanie się niewystarczające, to zawsze można migrować do MG102i. Jest to mocny router DUAL-WAN z pięcioma portami ethernetowymi.

Radiomodemy jako alternatywa Decydując się na rozwiązania oparte na sieci GSM, należy się jednak liczyć z nieplanowanymi przerwami

w transmisji. Żaden operator nie oferuje QoS i tym samym nie gwarantuje ciągłości świadczenia usługi. Na pracę sieci GSM ma wpływ wiele czynników. Niezależnie od tego, jaki mamy sprzęt, pewne problemy będą występować. Ważne, aby elektronika wraz z oprogramowaniem była w stanie przywrócić funkcjonowanie usług, oszczędzając nasz czas. Tam, gdzie nie jest wymagana łączność non-stop, przez 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu, można swobodnie stosować routery GSM. Jednak w miejscach, gdzie konieczne jest uniknięcie przerw w komunikacji, warto stworzyć własną infrastrukturę radiową, opartą na radiomodemach, takich jak np. RipEX i RE400. Koszty takiej instalacji są oczywiście wyższe, ale ponosi się je raz, a sieć może być eksploatowana przez 20–50 lat. Im lepsze elementy zostaną zastosowane do budowy sieci, tym mniej przeglądów i napraw będzie ona wymagała. Wszystkie urządzenia Racom mogą współpracować między sobą oraz z innymi urządzeniami IP, tworząc sieci hybrydowe. Można np. łączyć sieci radiowe VHF/UHF, zbudowane w oparciu o radiomodemy RipEX, za pomocą technologii GSM lub łączy naziemnych (np. xDSL). Firma Karcz Polska oferuje kompleksowe rozwiązania radiowej transmisji danych dla systemów SCADA, w tym stosowanych w przemyśle kolejowym i przez armatorów. Pełne opisy produktów oraz polską dokumentację można znaleźć na stronie www.karczpolska.pl.

Krzysztof Karcz KARCZ Polska ul. Wilczak 16A, 61-626 Poznań

Fot. Karcz

tel. 61 827 30 90, fax 61 827 30 91 e-mail: biuro@karczpolska.pl www.karczpolska.pl RipEX – radiomodem i router radiowy IP

www.racompolska.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie modelowanie 3d

DesignSpark Mechanical – test drive We wrześniu mija rok od wprowadzenia na rynek bezpłatnego oprogramowania do modelowania 3D, udostępnionego przez RS Components we współpracy z firmą SpaceClaim – dostawcą oprogramowania dla inżynierów, szeroko wykorzystującego zalety intuicyjnej pracy w oparciu o gesty. Czy DesignSpark Mechanical (DSM) stanowi realną alternatywę dla komercyjnych CAD-ów w rodzaju Autodesk Inventor bądź Solid Edge? O przetestowanie poprosiliśmy specjalistów w dziedzinie modelowania 3D, Macieja Cadera i Bartosza Blicharza z PIAP Design.

Miłe odczucia daje kratka, która zaznacza płaszczyznę szkicownika. Przypomina ona kartkę papieru, a stały odstęp między kratkami wynosi 1 mm. Rozkład interfejsu bardzo przypomina program Autodesk Inventor – podobieństwo dotyczy utworzonych zakładek (chociaż jest ich znacznie mniej) oraz prostego dostępu do figur geometrycznych. Użytkownik ma do dyspozycji cztery zakładki: • Plik, • Projektowanie, • Wyświetlanie, • RS/Allied.

Plik Po wejściu w zakładkę Plik rozwija się pasek:

Instalacja Proces instalacji przebiega niemal bezproblemowo. Po wejściu na stronę http://designspark.com w prawym menu należy kliknąć w zakładkę FREE 3D SOFTWARE, następnie DesignSpark Mechanical Home, i wybrać „Download for…”. Dostępne są dwie wersje oprogramowania: 32- i 64-bitowe. Przy rozpoczęciu instalacji pojawia się okno rozpoczynające proces:

Po pierwszym uruchomieniu programu ukazuje się komunikat o konieczności rejestracji lub utworzeniu nowego konta użytkownika.

Interfejs użytkownika

Cały proces instalacji trwa znacznie krócej niż w przypadku innych programów do tworzenia obiektów 3D. Program jest jednak znacznie mniej rozbudowany w porównaniu z innymi programami CAD. Niemiła niespodzianka pojawia się na zakończenie procesu instalacji – okno z informacją „Instalacja nieukonczona”. Pod nim widnieje jednak napis „Produkt DesignSpark Mechanical 1.0 został pomyślnie zainstalowany”.

Po uruchomieniu programu pierwsze wrażenia są pozytywne. Dobrze dobrane barwy (połączenie bieli i szarych odcieni) nie rozpraszają podczas pracy oraz nie męczą wzroku w czasie wielu godzin spędzonych przed komputerem. Całość jest czytelna i przejrzysta.

Istnieje możliwość utworzenia nowego pliku, otworzenia istniejącego, zapisania pliku, zapisania jako pliku pod inną nazwą, wysłania pocztą elektroniczną, wydrukowania lub zamknięcia programu. Opcje zapisywania to: Zapisz, Zapisz wszystko i Wymuś zapisanie wszystkich. W opcji Zapisz jako mamy do wyboru Zapisz jako oraz Zapisz w nowej wersji. Szczególnie ta druga opcja zasługuje na zainteresowanie, ponieważ zapisuje ona projekt jako wersję z wyższym indeksem. Przykładowo w przypadku nazwania projektu „projekt” zostanie on zapisany jako „projekt_1”. Niby mała rzecz, ale po godzinach spędzonych nad projektem konieczność ręcznego modyfikowania nazwy przy każdej zapisywanej wersji potrafiła drażnić. Tutaj zostało to bardzo dobrze rozwiązane.

Projektowanie Ciekawszą zawartość prezentuje z pewnością zakładka Projektowanie. W niej znajduje się bowiem większość funkcji związanych z tworzeniem modeli przestrzennych.

Zaczynając od lewej strony, mamy Schowek, a w nim funkcje podstawowe: Wklej, Wytnij, Kopiuj i Malarz stylów. Co ważne, w programie działają standardowe skróty klawiszowe, jak Ctrl+Z (Cofnij), Ctrl+X (Wytnij) itd. Irytujący jest jednak fakt, że po pewnym czasie (najczęściej po około godzinie) skróty te po prostu przestają działać. Przesuwając się dalej w prawą stronę, wchodzimy do działu Zorientuj, a w nim funkcje z obracaniem i orientacją modelu w przestrzeni. Przycisk Główny oznacza przejście do widoku, który zostanie zdefiniowany jako główny – po włączeniu programu jest nim widok domyślny. Po włączeniu programu mamy domyślny widok, przypisany jako główny. Pod rozwinięciem tego przycisku możemy wybrać inny widok i przypisać go jako główny. Istnieje również możliwość jego kasacji i powrotu do widoku domyślnego. Świetny pomysł i naprawdę bardzo przydatny. Widok planu powoduje ustawienie prostopadłe kamery do płaszczyzny, która jest aktualnie zaznaczona do szkicowania. Następny bloczek umożliwia wybór kierunku kamery, który nas interesuje:

– splajn (dowolna krzywa przestrzenna, ale nie złożona z odcinków prostych), – punkt konstrukcyjny, Przybliż zakres powoduje objęcie całego widoku bieżącego projektu, Przybliż w ramce umożliwia wybór miejsca, które nas interesuje, natomiast Przybliż i Oddal umożliwiają przysuwanie i oddalanie obiektu w danym widoku. Funkcja Przybliż w ramce działa bardzo dobrze, ponieważ pokazuje dokładnie, jaki fragment będzie zawarty w ekranie:

– zaokrąglanie krawędzi, – odsuwanie linii, – rzutowanie geometrii na płaszczyznę szkicu, – tworzenie krawędzi z prostych, – odetnij (T), – podziel. Następny za przybornikiem Szkic znajduje się Tryb. Możemy w nim znaleźć:

Linia przerywana to obszar zaznaczony, natomiast linia ciągła to obszar, jaki będzie wyświetlony na ekranie. Bardzo przydatna rzecz, która zdecydowanie ułatwia i usprawnia pracę. Przesuwając się dalej w prawo, wchodzimy do menu Szkic. Znajdują się tu przybory do tworzenia kształtów, które będą wykorzystywane podczas szkicowania. Są to:

– wybór powierzchni do szkicu (K), – przekrój (X), – tryb 3D (D). Kolejny jest przybornik Edytuj, a w nim:

– linia (L), – linia styczna do dwóch okręgów, – linia konstrukcyjna, – prostokąt z dwóch punktów (R), – prostokąt z trzech punktów, – elipsa z trzech punktów,

Obrót powoduje obracanie bryłą przy pomocy myszki (można to wykonać również przyciskając środkowy klawisz myszki), Pan umożliwia przesuwanie w płaszczyźnie obecnego widoku (Shift + środkowy klawisz myszki), a powiększenie przybliża lub oddala obiekt (poprzez obrót rolki myszki lub Ctrl + środkowy klawisz myszki i poruszanie nią w przód/tył w celu oddalania/ zbliżania). Pod funkcją Przybliż ukryte są także inne opcje:

– szkicowanie krzywej na powierzchni,

– okrąg z punktu środkowego i promienia (C), – okrąg z trzech punktów, – wielobok foremny, – łuk styczny do linii, – łuk z trzech punktów, – łuk ze środka i dwóch punktów,

• Zaznacz – wybór elementu lub obszaru, • Ciągnij – wyciąganie zamkniętej powierzchni (dodawanie lub odejmowanie powierzchni), • Przenieś – przesuwanie geometrii, • Wypełnianie – zastępowanie wielu krawędzi jedną zamkniętą pętlą. Następny przybornik jest związany z połączeniami i operacjami nad bryłami: • Połącz – tworzenie wiązań między bryłami, • Podziel bryłę – dzieli bryłę względem płaszczyzny, • Podziel powierzchnię – dzieli powierzchnię względem kształtu utworzonego, • Rzutuj – rzutowanie kształtu na płaszczyznę szkicu.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie modelowanie 3d

Ostatnim przybornikiem w tej zakładce jest Wstaw. Dostępne w nim opcje to: • Biblioteka online – zbiór wielu elementów 3D, które można importować do projektu, • Plik – możliwość wczytania innego pliku do projektu, • Płaszczyzna – możliwość utworzenia płaszczyzny konstrukcyjnej, • Oś – tworzenie osi, • Układ – wstawianie układu współrzędnych w dowolne miejsce, • Cylinder – możliwość wstawienia cylindra (bez konieczności tworzenia wyciągnięcia), • Sfera – tworzenie powierzchni kulistej, • Powłoka – tworzenie skorupy modelu.

Całościowo interfejs sprawia wrażenie przemyślanego i dobrze uporządkowanego. Naszym zdaniem brakuje jedynie przycisku wymiarującego w zakładce Projektowanie. Nieużyteczna wydaje się natomiast funkcja Mierzenie. Mamy wrażenie, że jest to rozbudowanie funkcji Wymiar o dodatkowe elementy, których, prawdę mówiąc, nigdy nie musieliśmy wykorzystywać. Zrzut ekranu obrazujący działanie funkcji Mierzenie:

Wyświetlanie

Znajduje się tu Schowek (jak w poprzedniej zakładce), przybornik Zorientuj, w którym ustawiamy widok obiektu, następnie Styl, gdzie wpływamy na kolor bryły, zmianę stylu i grubości linii, wybór warstwy oraz opcji renderowania. Następnym przybornikiem jest Okno, w którym możemy utworzyć nowe okno, podzielić okno widoku na więcej sąsiadujących ze sobą lub przełączać się między oknami. Kolejnym przybornikiem jest Siatka, tu mamy możliwość decydować o siatce. Dostępne opcje to: • Pokaż siatkę szkicu, • Zanikanie sceny pod siatką, • Przytnij scenę nad siatką. Ostatni przybornik to Wyświetlanie i funkcja Pokaż, gdzie mamy możliwość wyboru, które elementy geometrii mają być widoczne (przydatne przy bardziej złożonych modelach).

Być może będzie to przydatna funkcja w bardzo rozbudowanych modelach, ale na razie nie znaleźliśmy dla niej sensownego zastosowania, tym bardziej że odnosi się ona jedynie do pojedynczych krawędzi. Wszystkie te dane można też bez najmniejszego problemu odczytać za pomocą funkcji Wymiar.

Wyciąganie powierzchni polega na chwyceniu kursorem myszki za strzałkę i przeciągnięciu go. W razie konieczności można wprowadzić wymiar, na jaki chcemy wyciągnąć bryłę. Szybkie i praktyczne rozwiązanie – bardzo nam się podoba. Szczególnie do tworzenia brył poglądowych, których wymiary nie mają większego znaczenia (np. gdy chce się sprawdzić kształt albo dopasować proporcje wymiarów). Następnie należy zaznaczyć powierzchnię, na której chce się utworzyć kolejny szkic:

Projektowanie bryły Projektowanie rozpoczyna się od czystego szkicownika. Bryłę tworzy się od początku. Projekt rozpoczęliśmy od utworzenia prostokąta na płaszczyźnie podstawy:

Jest to intuicyjne rozwiązanie, ale dla niewprawionego użytkownika na początku może być irytujące. Na zaznaczonym szkicu narysowano okrąg o średnicy 10 mm:

RS/Allied

W zakładce RS/Allied znajdują się funkcje: • Mierzenie – pokazuje odległości między bryłami, kąty między powierzchniami i wszystkie informacje dotyczące interesującego nas elementu, • Wymiar – pokazuje odległość między wskazanymi punktami, • Zestawienie materiałów – wstawia ramkę z informacją na temat wstawionych elementów. • Składniki Zamówienie.

Wymiary należy wprowadzać od razu przy tworzeniu bryły, ponieważ ich późniejsza edycja nie jest możliwa. Utworzyliśmy zatem prostokąt 25 cm x 15 cm. Zaskoczyło nas, jak dobrze przyciągane są punkty do przecięcia kratek. W przypadku, gdy chcemy postawić linię pomiędzy, można nacisnąć klawisz Shift. Zapewnia to swobodę w stawianiu punktów – świetne rozwiązanie, szybkie w dostępie i praktyczne. Następnie przy użyciu funkcji Ciągnij wyciągnęliśmy powierzchnię.

Kolejnym krokiem było wyciągnięcie profilu kołowego w głąb bryły i utworzenie w ten sposób otworu.

Na dnie nowo powstałego elementu utworzyliśmy okrąg:

Świetną rzeczą jest fakt, że podczas tworzenia szkicu program automatycznie robi widok w przekroju. W programie Autodesk Inventor trzeba to ustawiać ręcznie, zatem pod tym względem duży plus należy się DSM. Następnie ponownie dokonaliśmy wyciągnięcia okręgu, tworząc cylinder wewnątrz otworu:

Warto zaznaczyć, że wyciąganie powierzchni jest bardzo proste. Wystarczy zaznaczyć opcję Ciągnij, wskazać powierzchnię i przeciągnąć ją myszką, chwytając strzałkę. Program sam decyduje, czy należy dodać materiał, czy go usunąć. Rozwiązanie tego w DesignSpark Mechanical nie jest jednak pozbawione poważnych wad. Ponieważ użytkownik nie ma możliwości wyboru, czy chce wycinać materiał, czy go dodawać, podczas wyciągania tego samego profilu na różną głębokość można doświadczyć dwóch różnych zachowań programu:

Ten sam profil wyciągany na małą odległość wycinał otwór, ale już na

większą odległość dodawał materiał, mimo iż różnice były bardzo niewielkie (na rysunkach to 7,17 mm i 7,5 mm). Nie zmienia tego także wymuszenie trybu wycinania – program sam zmienia ustawienie z odejmowania materiału na jego dodawanie. Niestety, jest to poważna wada testowanego oprogramowania, która w kolejnych wersjach bezwzględnie powinna zostać usunięta. Kolejną zauważoną wadą jest fakt, że przy ciągnięciu profilu przemieszczenie podawane jest od miejsca, z którego przesuwamy profil. Inaczej mówiąc, jeśli wyciągniemy cylinder pokazany wcześniej na 8 mm, ale po chwili zdecydujemy, że chcemy go wyciągnąć na 10 mm, musimy go wyciągnąć dodatkowo o 2 mm. Wymiar, który nas interesuje, można zaznaczyć funkcją wymiarowania. Aktualizuje się on na bieżąco podczas wyciągania przekroju, zatem cały czas mamy wgląd w rzeczywistą długość wyciągnięcia. Szczerze mówiąc, nie tego oczekiwaliśmy po tego typu oprogramowaniu (nawet darmowym). Kolejną problematyczną funkcją jest zaokrąglanie krawędzi. Nie jest ono tak uproszczone, jak w innych programach.

Należy dodatkowo poprowadzić proste z punktów styczności łuków i krawędzi do narożnika i w ten sposób domknąć profil. Tak powstałym profilem można utworzyć zaokrąglenie:

To jednak nadal jeszcze nie koniec pracy nad zaokrągleniem. Po takim wyciągnięciu często powstaje powierzchnia widoczna na rysunku poniżej:

Aby usunąć tę powierzchnię, zastosowaliśmy wyciągnięcie pozostałej powierzchni:

W Inventorze, w celu zaokrąglenia krawędzi, należy wybrać funkcję Zaokrąglenie, wskazać na krawędzie, które chcemy zaokrąglić oraz podać promień zaokrąglenia. Można go też w każdej chwili edytować. W DSM, aby dokonać zaokrąglenia, należy wybrać funkcję Zaokrąglij, a następnie zaznaczyć krawędzie, z których przecięcia wychodzi ta krawędź, którą chcemy zaokrąglić. Widać to na górnym rysunku: aby zaokrąglić krawędź w osi Y, musimy przycisnąć klawisz Zaokrąglij i następnie wskazać krawędź w osi X oraz Y, a następnie podać promień zaokrąglenia. Program rysuje wtedy łuk styczny do wskazanych krawędzi. Należy również podać średnicę promienia zaokrąglenia. Niestety, to jeszcze nie koniec. Tak powstały profil nie jest domknięty i nie da się go wyciągnąć. Przedstawia to następny rysunek:

Po tej operacji pozostała jednak dodatkowa krawędź:

Jak widać, przy zaokrąglaniu krawędzi trzeba się sporo napracować, a efekty nie są satysfakcjonujące.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie modelowanie 3d

Element powstały podczas zaokrąglania sprawił po raz kolejny kłopoty podczas zwężania całej bryły:

Pozostał wystający element, który należało skasować wyciągnięciem. Przy jednym z następnych podejść udało się uzyskać profil bez krawędzi i bez konieczności kasowania dodatkowej powierzchni. Jednak problem wystąpił przy kilku podejściach. Źródłem tego problemu było niewłaściwe domknięcie profilu, spowodowane niedokładnym doprowadzeniem linii do łuku. Bardzo łatwo to przeoczyć, dlatego należy uważnie pilnować, aby utworzyć poprawne kontakty między liniami podczas tworzenia bryły. Następną niemiłą niespodziankę sprawiło nam wymiarowanie. W prawie wszystkich (jeśli nie we wszystkich) programach do tworzenia modeli 3D, jak Autodesk Inventor, Catia, Solid Works, Solid Edge czy NX, wymiarowanie działa w ten sposób, że zaznaczając wymiar i zmieniając jego wartość, zmienia się zarazem kształt bryły. Niestety, nie w DSM. Co więcej, zmieniając wartość wymiaru, ustawiamy ją jako pole tekstowe. Na poniższym screenie widać, że prowadzić to może do paradoksalnej sytuacji, w której ten sam wymiar ma dwie zupełnie różne wartości – 10 i 14 mm:

Pole, w którym pojawiła się wartość 10 mm, próbowaliśmy edytować poprzez dwukrotne kliknięcie myszą, licząc, że zmieni się wartość wymiaru. Powstało w ten sposób pole tekstowe, którego wartość nie zmienia się w żaden sposób. Plusem jest to, że wymiary zmieniają się podczas zmiany kształtu, ale minusem to, że nadpisany wymiar traktowany jest jako pole tekstowe. Może mieć to zastosowanie w przypadku tworzenia modeli poglądowych, ale prawdę mówiąc, nie spotkaliśmy się

nigdy z sytuacją, gdy ktoś robi bryłę „na oko”, a wymiary po prostu nadpisuje. Podczas tworzenia modeli zazwyczaj stosuje się rzeczywiste wymiary. Kolejną przetestowaną przez nas funkcją było tworzenie linii stycznej do dwóch okręgów. I tu miłe zaskoczenie, ponieważ program bardzo dobrze spełnił swoje zadanie. Wystarczyło wskazać punkty przybliżone na okręgu, a program sam dopasował miejsce styczności oraz długość linii. Dla porównania, w Inventorze wymagałoby to więcej operacji (utworzenie linii, styczność z jednym okręgiem, styczność z drugim okręgiem, zawieranie się końców linii z odpowiednimi okręgami).

Kolejną funkcją, którą postanowiliśmy przetestować, było rzutowanie geometrii. W tym celu ustawiliśmy szkicownik na boczną krawędź profilu:

Następnie rzutowaliśmy kolejne elementy z cylindra wystającego wewnątrz kształtu:

Widać, jak po lewej stronie na szkicu powstają krawędzie. Pozytywnie zaskoczył nas fakt, że istniała możliwość zaznaczenia skrajnych bocznych krawędzi walca (w stosunku do płaszczyzny rzutowania). Po zrzutowaniu cylindra uzyskaliśmy następujący kształt na szkicu:

Mając taki szkic, postanowiliśmy sprawdzić działanie funkcji Podziel. Naszym celem było podzielenie mniejszego okręgu i zamiana jego wewnętrznej części na linię konstrukcyjną, tak aby uzyskać jednolity szkic do wyciągnięcia. Niestety, program nie chciał dokonać podziału mniejszego okręgu na dwie części względem linii stycznych. Co więcej, nie ma możliwości zamiany linii na konstrukcyjną. Aby utworzyć tę ostatnią, należy wybrać opcję Linia konstrukcyjna i ją naszkicować. Niestety, późniejsza jej edycja nie jest możliwa. Zadanie udało się zrealizować dopiero funkcją Odetnij. Bez problemu ucięła ona zbędny fragment okręgu, co z kolei pozytywnie nas zaskoczyło, uzyskaliśmy bowiem dokładnie taki kształt szkicu, jakiego oczekiwaliśmy:

Identyczną operację powtórzyliśmy po drugiej stronie bryły. Następnie wykonaliśmy wyciągnięcie w ten sposób, aby spowodować przycięcie części cylindra:

Rzutowanie geometrii oceniamy pozytywnie. Jest intuicyjne, a co najważniejsze – działa poprawnie. Kolejna testowana funkcja to tworzenie elipsy. W tym celu należy wybrać narzędzie Elipsa, zaznaczyć jej środek oraz dwa punkty umieszczone pod kątem 90°. Jest to bardzo proste i intuicyjne, a samo narzędzie działa poprawnie:

Funkcja tworzenia powłok działa poprawnie. Inną wartą uwagi opcją jest tworzenie cylindra. W tym celu należy wskazać punkt środkowy podstawy, punkt środkowy góry cylindra oraz jego średnicę. Etapy te przedstawione są na rysunkach poniżej: Następnie dokonaliśmy wyciągnięcia kształtu eliptycznego przez całą wysokość ściętego cylindra:

Przy okazji postanowiliśmy sprawdzić możliwość tworzenia przekrojów. W celu wygenerowania przekroju bryły należy wybrać opcję Przekrój i zaznaczyć płaszczyznę przekroju. Jest to bardzo proste, intuicyjne, a powstały profil jest czytelny dla użytkownika:

Brakuje jedynie możliwości wyboru dowolnego miejsca na przekrój, które może znajdować się tylko na istniejących płaszczyznach. Naszym zdaniem jest to kwestia dopracowania tej funkcji. Pozostał jednak problem tworzenia elementu zgodnie z wymiarem. Tu, niestety, nie znaleźliśmy narzędzia, które to bezpośrednio umożliwia. Najlepszym sposobem jest utworzenie dodatkowych linii od bazy wymiarowej. Podając wymiary w poziomie i w pionie, zadajemy punkt, w którym ma znaleźć się jeden z punktów „pozycjonowanego” elementu. Następnie z tego punktu należy tworzyć dalej szkic. Można do tego wykorzystać linie konstrukcyjne:

W ten sposób uzyskano punkt, z którego należy narysować prostokąt:

Poniżej znajdują się wyniki takiego zabiegu z wymiarami:

Widok, jaki przedstawia powyższy zrzut ekranu, uzyskaliśmy przez naciśnięcie kierunku osi X. Identyczny efekt można uzyskać klikając ikonę Widok planu lub po prostu „V” na klawiaturze. Biorąc pod uwagę wcześniejsze uwagi, wydaje nam się, że nad systemem wymiarowania należałoby jeszcze popracować. Przykładowo w Inventorze elementy są odsuwane od utwierdzonej bazy wymiarowej, a ich długość zmienia się poprzez wpisywanie parametrów do wymiaru. Tu, niestety, bardzo tego brakuje. Jedną z ostatnich testowanych przez nas funkcji było tworzenie skorup. W tym celu należy wybrać funkcję Powłoka, a następnie wskazać powierzchnię, którą należy usunąć oraz podać grubość ścianki skorupy:

Niestety, to, co wydawało się ciekawą funkcją, nie jest dopracowane. Problematyczne jest ustawienie punktów początkowych i końcowych oraz wysokości tworzonego walca. Brakuje możliwości wyboru kierunku, w którym chcemy przeprowadzić wyciągnięcie oraz wpisania wysokości walca. Można to rozwiązać przez utworzenie walca dowolnej wysokości, wstawienie wymiaru jego wysokości i wyciąganie go przez funkcję Ciągnij na odpowiednią wysokość. Wykonalne, ale zbyt skomplikowane. Łatwiej jest podczas tworzenia sfery, ponieważ w jej przypadku wystarcza zdefiniowanie punktu środkowego oraz średnicy zewnętrznej. Poniżej znajdują się zrzuty ekranu, pokazujące krok po kroku tworzenie sfery na górze walca:

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

rynek i technologie modelowanie 3d

STEP lub IGES. Niemniej jednak program umożliwia eksport do pliku STL, który jest podstawowym formatem takich urządzeń, jak drukarki 3D.

Podsumowanie

Sfera jest znacznie prostsza, ale wskazanie punktu, gdzie ma leżeć jej środek, jest już, niestety, dość problematyczne. Z pozostałych wad programu DesignSpark Mechanical 1.0 ujawnionych w trakcie korzystania należy wspomnieć brak możliwości tworzenia wiązań między liniami, takich jak ich wzajemna równoległość lub prostopadłość, ustawienie poziomu lub pionu linii oraz przede wszystkim brak możliwości tworzenia równoległości i prostopadłości linii. Dużym plusem jest za to z pewnością rozbudowana baza różnorodnych elementów 3D, do której jest dostęp poprzez stronę internetową. Program, poprzez przycisk Biblioteka Online, odnosi się do strony: http://www.tracepartsonline.net. Dostępne jest tam sporo różnego rodzaju gotowych modeli 3D, które można zaimportować do programu. To ciekawa alternatywa dla takich rozwiązań, jak Content Center w Inventorze. Sam projekt można zapisać w następujących formatach:

Lista ta nie jest wystarczająca, ponieważ brakuje możliwości eksportu do pliku pozwalającego na jego import do innego programu 3D. Przydatna byłaby możliwość eksportu pliku do formatu

Testując DSM, mieliśmy wiele mieszanych odczuć. Pierwsze wrażenie było naprawdę świetne – interfejs podobny do tego dobrze nam znanego z Inventora, przyjemne, szare barwy, przejrzysty rozkład przycisków. Tworzenie szkiców nie było skomplikowane. Chwili czasu wymagało przyzwyczajenie się do tworzenia szkiców na innych powierzchniach, ale później zaskakiwało nas prostotą i intuicyjnością. Z drugiej strony rozczarował nas brak możliwości tworzenia zależności między liniami (jak prostopadłość, równoległość itp.), a także problemy z wymiarowaniem, edycją wymiarów i orientacją kolejnych elementów szkiców w przestrzeni. Bardzo przydatne byłoby również drzewo operacji wykonywanych. Bez tego, niestety, trudno jest projektować złożone kształty w tym oprogramowaniu. Należy jednak zwrócić uwagę, że oprogramowanie jest darmowe i dopiero zaczyna swoje istnienie. Posiada też kilka innowacyjnych i ciekawych rozwiązań, jak np. zapisywanie projektów jako kolejnych wersji. W końcu diabeł tkwi w szczegółach, a one decydują o sukcesie lub porażce rynkowej. Biorąc to pod uwagę, uważamy, że program w obecnej fazie nie będzie zbyt praktyczną opcją dla przedsiębiorstw, lecz jest świetną bazą do stworzenia naprawdę dobrego i kompletnego oprogramowania. Poprawienie kilku rzeczy wspomnianych w artykule uczyniłoby z tego oprogramowania poważnego konkurenta dla większych, bardziej uznanych komercyjnych programów.

Zalety: • przejrzysty interfejs, przyjemny dla oka szkicownik, • możliwość zapisywania kolejnych wersji projektu bez konieczności samodzielnego zmieniania nazwy (funkcja Zapisz w nowej wersji), • możliwość wyboru widoku głównego i szybki dostęp do niego, • powiększanie z zaznaczonym obszarem, który będzie wypełniał ekran, • czytelne przekroje, • możliwość stosowania dzielonego okna z kilkoma projektami,

• wyłączanie więzów między kursorem i obiektami przyciskiem Shift, • intuicyjne tworzenie wyciągnięcia profilu funkcją Ciągnij – należy zaznaczyć wyciągany profil i przeciągnąć pojawiającą się strzałkę myszką na odpowiednią wysokość lub podać wymiar, • automatyczne tworzenie przekroju dla szkicu, • przyjemne tworzenie linii prostej stycznej do dwóch okręgów, • dobra praca narzędzia Utnij, • intuicyjne rzutowanie geometrii na płaszczyznę szkicu, • poprawnie działające narzędzie tworzenia skorup, • baza gotowych elementów do pobrania.

Wady: • nie zawsze działające skróty klawiszowe, • brak możliwości tworzenia kontaktów i zależności między obiektami w szkicu (równoległość, prostopadłość, zawieranie się etc.), • kiepsko działająca funkcja Podziel, • brak możliwości wyboru dowolnego miejsca przekroju, • raczej zbędna funkcja Wymiar, • brak możliwości edycji wymiarów, • niedopracowane działanie funkcji Ciągnij – brak możliwości decydowania o dodawaniu lub usuwaniu materiału podczas wyciągnięcia (kontrolowane tylko przez program), wysokość wyciągnięcia zawsze podawana jest od początku układu współrzędnych (bezwzględna), a nie od płaszczyzny, na której utworzono szkic (względna), • skomplikowane tworzenie zaokrągleń, • wymiarowanie niezmieniające wymiarów, a umożliwiające nadpisanie wymiaru (powstawanie sprzecznych wymiarów), • zła praca narzędzia Podziel, • brak możliwości zamiany linii na konstrukcyjną po jej utworzeniu, • skomplikowane tworzenie walca i sfery przy użyciu przeznaczonego do ich tworzenia narzędzia, • konieczność pracy on-line w celu uzyskania dostępu do podstawowych elementów 3D (brak podstawowej bazy elementów wgranej w program). Bartosz Blicharz Maciej Cader Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

czujniki Nowości

Firma Balluff wprowadziła do sprzedaży nową serię optycznych czujników BOS 6K. Dzięki pełnej kompatybilności wstecznej oraz bardzo dobrym parametrom stanowią one bardzo interesujące rozwiązanie dla wielu aplikacji.

Nowa generacja czujników BOS 6K Czujniki klasy kompaktowej w nowym standardzie

Czujniki fotoelektryczne BOS 6K firmy Balluff to urządzenia nowej generacji. Ich innowacyjne cechy sprawiają, że ustanawiają one nowe standardy wśród czujników klasy kompaktowej.

Podstawowe parametry Nieduże wymiary, wynoszące 34,0 mm × 21,6 mm × 12,0 mm, ułatwiają montaż tych podzespołów wewnątrz maszyn o małych gabarytach. Asortyment obejmuje 70 modeli, wyposażonych w emiter światła czerwonego lub laser klasy pierwszej, który świetnie sprawdzi się w przypadku bardziej wymagających zastosowań. Wszystkie modele zapewniają dużą precyzję, zasięg i funkcjonalność. Bogata oferta czujników BOS 6K obejmuje czujniki odbiciowe, refleksyjne, bariery jednokierunkowe oraz analogowe czujniki odległości.

Fot. Balluff

Obudowy Wszystkie modele są produkowane w niezwykle trwałych i wytrzymałych mechanicznie obudowach z tworzywa Promocja

sztucznego, z odpornymi na ścieranie oznaczeniami laserowymi. Dzięki specjalnie zaprojektowanej obudowie optyka jest chroniona przed uderzeniami bocznymi. Wysoki stopień ochrony (IP67 lub IP69K), powierzchnia soczewek wykonana ze szkła akrylowego PMMA oraz certyfikat Ecolab, pozwalają na wykorzystywanie omawianych czujników w przemyśle spożywczym.

Dodatkowe funkcje i cechy Wszystkie warianty wyposażono w wysokiej jakości przyciski funkcyjne Teach-In o dobrze wyczuwalnej sygnalizacji przełączenia. Jeśli czujnik jest zainstalowany w miejscu o utrudnionym dostępie, może być również programowany zdalnie. Co więcej, istnieje możliwość konfiguracji czujników w trakcie pracy. Dwie wbudowane diody LED, doskonale widoczne z różnych kierunków, pozwalają szybko sprawdzić status i stan wyjścia czujnika. Wytrzymałe, metalowe wtyki zmniejszają ryzyko

rozłączenia, nawet w przypadku dużych obciążeń mechanicznych.

Lepsze parametry za tę samą cenę Migracja ze starszych czujników BOS 6K do modeli nowej generacji jest bardzo łatwa. Ich wymiary, przebieg instalacji, zasada pracy, a nawet ceny są identyczne. Oznacza to, że zamawiający nowe komponenty otrzymuje produkt o lepszych parametrach, za taką samą cenę, jak wcześniej. Szczególnie warte uwagi są czujniki odbiciowe z eliminacją tła. Nowa generacja czujników BOS 6K przynosi na tym polu dwa rozwiązania: czujnik o strefie działania do 200 mm oraz wersję Long Range o zasięgu 400 mm. W porównaniu do poprzedniej generacji jest to aż czterokrotny wzrost zasięgu działania. BALLUFF Sp. z o.o. ul. Muchoborska 16 54-424 Wroclaw www.balluff.com www.leuze.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości PRODUKTY DRY-TECH

Nowe rozwiązania do aplikacji ruchomych Firma igus, specjalizująca się w trybopolimerach, prezentuje nową grupę produktów z serii dry-tech, przeznaczoną do aplikacji ruchomych. Dają one inżynierom bardzo bogate możliwości projektowania.

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+

Wybrane spośród ponad 144 nowości firmy igus zostały niedawno zaprezentowane na targach Mach-Tool. Przedstawiono szeroką gamę nowych produktów i materiałów, będącą rezultatem intensywnych prac działu R&D, w tym pierwszy na świecie trybofilament igus do drukarek 3D.

Odporny na ścieranie materiał i trybotaśma iglidur Pierwszy filament firmy igus do drukarek 3D został zaprojektowany tak, by cechowały go te same właściwości, które mają samosmarowne łożyska iglidur. Filament, opracowany specjalnie do aplikacji ruchomych, jest do 50 razy bardziej odporny na ścieranie niż konwencjonalne materiały do druku 3D. Pozwala to na drukowanie prototypów jakościowych lub części specjalnych, które cechują się doskonałą odpornością na ścieranie i zużycie, tak jak łożyska ślizgowe iglidur. Filament jest oferowany w standardowej grubości 1,75 mm, ale z czasem w asortymencie firmy będą pojawiały się inne, dodatkowe wymiary. Ponadto igus oferuje nową trybotaśmę o grubości 0,5 mm, wykonaną z materiału iglidur A160. Taśma może być łączona w różny sposób, co zapewnia swobodę projektowania trybologicznych powierzchni ślizgowych,

Promocja

odpornych na ścieranie. Trybotaśma charakteryzuje się wysokim współczynnikiem tarcia i dużą odpornością na ścieranie oraz jest zgodna z wymogami FDA. Dodatkowo popularne półprodukty igus są teraz dostępne w postaci okrągłych prętów, co niemal dwukrotnie zwiększa różnorodność oferowanych materiałów do obróbki elementów specjalnych. Te okrągłe pręty pozwalają na dużą swobodę projektowania – dają możliwość wyboru właściwego materiału do praktycznie każdej aplikacji, począwszy od zastosowań związanych z żywnością, a kończąc na aplikacjach podwodnych. Dostępny jest również nowy materiał, który pomaga usprawnić dotychczasowe zastosowania. Jest to iglidur W300, zapewniający wysoką odporność na ścieranie w aplikacjach w ciągłym ruchu. Duża odporność na ścieranie i na wysokie temperatury oraz znakomity stosunek wydajności do ceny czynią go niezwykle uniwersalnym rozwiązaniem o długiej żywotności.

Gama produktów bezsmarowych Wytrzymały system ochrony układu napędu drylin SLW jest odpowiedni do pracy w trudnych środowiskach. Śruba napędowa prowadnicy liniowej jest chroniona przez obudowę drylin W. Zarówno

nakrętka trapezowa, śruba napędowa, jak i prowadnica liniowa drylin W mogą łatwo i bezpiecznie pracować. Dla mniej wymagających warunków otoczenia oraz większej łatwości zastosowania puste aluminiowe wałki AWMR pracują razem z polimerowymi łożyskami liniowymi drylin o średnicach 12 mm i 16 mm. Jest to niezwykle lekki system, gdyż grubość ścianek wynosi 2 mm. Dzięki temu jest odpowiedni do aplikacji, w których bardzo dużą rolę odgrywa masa i/lub prędkość. Powierzchnia jest wykonana z anodowanego aluminium, co gwarantuje doskonałą odporność na korozję oraz pozwala uzyskać korzystne współczynniki tarcia. Nowy zestaw konstrukcyjny drylin E jest bardzo przydatny wszędzie tam, gdzie są ograniczone przestrzenie instalacyjne. Silnik elektryczny może być zamontowany obok stolika liniowego, przez pasek zębaty, co umożliwia dużą swobodę konstrukcji. Śruby są dostępne z łożyskiem kołnierzowym DST-JCRM, odpowiednim ze względu na płaską konstrukcję oraz łatwość zastosowania w ograniczonych przestrzeniach. Rozwiązanie, dostępne w wymiarze 10, cechuje się zwiększoną odpornością na duży moment obrotowy. Oferowane produkty są dostępne w wersjach do wszystkich gwintów szybkich

Fot. igus

Pierwszy filament do drukarek 3D, zaprojektowany przez firmę igus specjalnie do aplikacji ruchomych, jest do 50 razy bardziej odporny na ścieranie niż konwencjonalne materiały do druku 3D

App Store | Google Play

PL-1001-triflex TRCF 82x253M_PL-1001-triflex TRCF 82x253M 04.07.14 11:18 Seite 1

Całkowicie zamknięte. Szybkie otwieranie.

Łożysko kołnierzowe dryspin DST-JFCRM świetnie nadaje się do stosowania w ograniczonych przestrzeniach. Rozwiązanie, dostępne w wymiarze 10, zapewnia dodatkową odporność na duży moment obrotowy

triflex®-www: Sklep Wyszukiwarka 3D-CAD Konfigurator

Trybotaśma igus może być łączona w różny sposób, zapewniając swobodę projektowania trybologicznych powierzchni ślizgowych, odpornych na ścieranie

trzy osie ... dwa uchwyty ... jedna ochrona.

dryspin, tak jak w przypadku napędów śrubowych dryspin, i mogą być łączone ze stolikami liniowymi drylin E z silnikiem.

Polimerowe łożyska kulkowe xiros Wszystkie polimerowe łożyska kulkowe xiros oraz wiele nowych rozszerzeń linii produktów z grupy łożysk ślizgowych mają ważne wspólne cechy. Są samosmarowne, bezobsługowe i odporne na korozję. Właściwości te sprawiają, że polimerowe łożyska kulkowe xiros są doskonałe do zastosowania w przemyśle spożywczym. Nowy materiał xirodur M180 jest lekki i odporny na media. Łatwe w użyciu łożysko kulkowe xiros F180 jest dodatkowo zgodne z wymogami systemów zabezpieczonych przed ESD, tj. zapobiega wyładowaniom statycznym ze względu na swoją przewodność elektryczną. Firma igus wprowadziła też kulki z anodowanego aluminium do bezobsługowych rolek prowadzących. Rolki są dostępne w wersji jasnej, ciemnej i anodowanej, do maksymalnej długości 3000 mm. To właśnie xirodur B180 jest wykorzystywany jako materiał kołnierzowych łożysk kulkowych. Produkty te, tak jak wszystkie inne oferowane przez igus, zostały przetestowane w laboratorium igus, o powierzchni 1750 m², aby zapewnić niezawodność, długą żywotność i wysoką wydajność podczas pracy.

Proste systemy zasilania do robotów z triflex® TRCF: szybkie w wypełnianiu e-prowadniki 3D w wersji zamkniętej – Specjalista chroniący przewody przed brudem i odpryskami. Konfiguracja i zamówienia online: igus.pl/triflexTRCF

Prosimy nas odwiedzić: ENERGETAB, TAROPAK plastics for longer life®... od 24 godzin!

igus Sp. z o.o. tel. 22 863 57 70, fax 22 863 61 69 e-mail: info@igus.pl www.igus.pl

REKLAMA

Fot. igus

ul. Nakielska 3, 01-106 Warszawa

Zamów bezpłatne próbki: Tel. 22 863 57 70 Faks 22 863 61 69 Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nowości dociskacze

Fot. Elesa+Ganter

Grupa dociskaczy szybkomocujących

Dociskacze szybkomocujące ELESA+GANTER Szybkomocujące dociskacze to urządzenia, które pozwalają na wielokrotne i powtarzalne dociskanie, przytrzymywanie, blokowanie lub mocowanie elementów w różnych procesach technologicznych i w budowie maszyn.

Zasada działania dociskacza szybkomocującego opiera się na wykorzystaniu tzw. mechanizmu kolanowego, zwielokrotniającego siłę docisku oraz blokującego się mechanicznie w pozycji zamkniętej.

Budowa Konstrukcja dociskacza składa się z rękojeści, za którą chwyta operator, ramienia dociskowego oraz korpusu łączącego oba elementy. Stalowe ramię rękojeści pokryte jest zazwyczaj warstwą tworzywa,

Zasada działania mechanizmu dźwigniowego dociskacza (na przykładzie dociskacza GN 820)

Promocja

umożliwiającą wygodny chwyt i operowanie dociskaczem. Ramię dociskowe służy natomiast do mocowania elementu dociskowego: śruby dociskowej, wkrętu dociskowego lub innego elementu, dopasowanego kształtem do dociskanej powierzchni. Korpus dociskacza łączy rękojeść z ramieniem dociskowym za pomocą specyficznego układu dźwigni (mechanizmu kolanowego). Ma on również część umożliwiającą zamocowanie całego dociskacza do podstawy przyrządu czy maszyny.

Mechanizm dźwigniowy (kolanowy) pozwala uzyskać siłę docisku wielokrotnie większą od siły użytej przez operatora. Co więcej, w pozycji zamkniętej układ dźwigni samoczynnie się blokuje, umożliwiając przytrzymywanie elementu dociskanego bez potrzeby ciągłego trzymania rękojeści.

przesmarowane w miejscach wzajemnego kontaktu. Tak skonstruowane i wykonane dociskacze szybkomocujące gwarantują niezawodność, wytrzymałość i dużą precyzję działania, nawet po bardzo wielu cyklach zamykania. Dzięki temu

Fot. Elesa+Ganter

Cechy Z opisanych względów dwoma głównymi parametrami podawanymi dla dociskaczy szybkomocujących są: • siła docisku, wynikająca z przełożenia mechanizmu dociskacza, • siła przytrzymania, wynikająca z wytrzymałości mechanicznej dociskacza w pozycji zamkniętej. Elementy konstrukcyjne dociskaczy szybkomocujących wykonywane są z tłoczonej i ocynkowanej stali węglowej, stali nierdzewnej lub w formie precyzyjnych odlewów. Elementy połączeń przegubowych, takie jak tuleje oraz sworznie łączące, wykonano ze stali hartowanej, w celu uzyskania optymalnej żywotności mechanizmu. Elementy ruchome zostały odpowiednio

są powszechnie stosowane w takich aplikacjach jak: • spawalnictwo (do budowy przyrządów oraz stołów spawalniczych), • przytrzymywanie elementów podczas montażu, pomiaru znakowania itp., • oprzyrządowanie produkcyjne (do szybkiej wymiany jego elementów), • obróbka metalu i drewna (przy ustalaniu elementów obrabianych), • inne maszyny i urządzenia – do zamykania i doszczelniania osłon, pokryw czy drzwi. Szczegółowe informacje na temat dociskaczy szybkomocujących (dostępne wykonania oraz dane techniczne) można znaleźć w zakładce „Produkty”, w grupie „Dociskacze, napinacze, zapięcia”, na stronie: www.elesa-ganter.pl.

ELESA+GANTER Polska Sp. z o.o. tel. 22 737 70 47 fax 22 737 70 48 Przykładowy dociskacz szybkomocujący (model GN 820)

e-mail: egp@elesa-ganter.com.pl www.elesa-ganter.pl

REKLAMA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Forum młodych relacje

Starcie robotów w Opolu

do Politechniki Opolskiej budynku Zespołu Dydaktycznego „Łącznik”, od samego rana można było wyczuć atmosferę rywalizacji. Nic dziwnego – przez cały dzień odbywały się tutaj zawody w ramach Opolskiego Festiwalu Robotów.

Była to pierwsza edycja opolskiego konkursu. Organizacji podjęli się: Stowarzyszenie Grupa Robotycznie Opętanych Maniaków – GROM i Politechnika Opolska. Mimo iż stowarzyszenie i uczelnia pierwszy raz przygotowywali imprezę, festiwal cieszył się ogromną popularnością. Wzięło w nim udział ponad 160 zawodników prezentujących ponad 120 konstrukcji! Na zawody przybyły drużyny nie tylko z Opola, ale też z wielu innych miast Polski oraz zagraniczni goście – przedstawiciele Czech i Portugali. Pierwsi zawodnicy zarejestrowali się prawie dwie godziny przed rozpoczęciem festiwalu. Przygotowania tras i ringów trwały do ostatniej chwili. Podczas rejestracji każdy biorący udział w zawodach robot został zmierzony i zważony, natomiast ich konstruktorzy otrzymali imienne identyfikatory oraz gadżety od sponsorów. Pierwsze 100 osób otrzymało również pamiątkowe koszulki festiwalu. Przedstawiciele sponsorów oraz firm partnerskich przygotowali swoje stoiska, które można było odwiedzać w trakcie całego dnia zawodów. Kilka minut po godzinie 10.00 uczestnicy, sponsorzy, partnerzy i zebrani odwiedzający zostali uroczyście powitani przez JM Rektora Politechniki Opolskiej – prof. dr. hab. inż. Marka

Tukiendorfa i prezesa Stowarzyszenia GROM – inż. Piotra Śnieżka, którzy otworzyli Opolski Festiwal Robotów, życząc wszystkim dobrej zabawy i zajęcia najlepszych miejsc.

Zmagania w kilku konkurencjach Od razu po otwarciu przystąpiono do losowania grup i rozgrywek, które odbyły się według ustalonego wcześniej harmonogramu. Podczas zawodów w Opolu roboty rywalizowały w siedmiu konkurencjach, z czego dwie, najbardziej popularne, zostały dodatkowo podzielone na dwie kategorie wiekowe. Pierwsza grupa to konkurencje robotów walczących: Sumo, MiniSumo i MiniSumo Junior, MicroSumo oraz Lego Sumo. Rywalizacja w każdej z nich polegała na wypchnięciu przeciwnika z okrągłego ringu, którego wymiary były dostosowane do wielkości robotów startujących w rozgrywce. Kolejną grupą były konkurencje robotów ścigających się, które w jak najkrótszym czasie musiały pokonać trasy zaznaczone czarną linią na białym tle. Tutaj można wymienić LineFollower i LineFollower Junior – trasy z krętymi drogami oraz LineFollower Drag – wyścigi par robotów na dwóch równoległych, prostych trasach, których długości maksymalne wynosiły 40 m (czas przejazdu pierwszych 20 m decydował

Fot. Anna Kołodziej

W ostatnim dniu maja, w należącym

o zwycięstwie). Osobną kategorią był Freestyle, w którym startowały roboty o dowolnej konstrukcji. Tutaj liczyły się przede wszystkim zdolności konstruktorów i ich inwencja. Pierwsze cztery godziny festiwalu upłynęły na eliminacjach do finałów wszystkich kategorii, które można było oglądać w godzinach popołudniowych. Odwiedzający mieli okazję oglądać zmagania Sumo, Lego Sumo oraz LineFollower Drag i Freestyle w holu głównym budynku „Łącznik”, natomiast pozostałe kategorie (MiniSumo i MiniSumo Junior, MicroSumo, LineFollower, LineFollower Junior i LineFollower Drag) odbyły się w aulach dydaktycznych. Miejsca zostały tak wybrane, aby roboty działały poprawnie. Największym zainteresowaniem cieszyły się zmagania robotów w kategoriach Sumo i LegoSumo. Właśnie te konkurencje zgromadziły największą liczbę uczestników. Bardzo spektakularne były również wyścigi LF Drag, podobne do wyścigów samochodów na 1/4 mili. Podczas każdego przejazdu wzdłuż tras gromadziło się bardzo wielu widzów. Zainteresowani podstawami teoretycznymi w zakresie automatyki i robotyki mogli wziąć udział w sesji naukowej, przeprowadzonej w dniu zawodów przez pracowników Politechniki Opolskiej, delegatów z firm i organizacji partnerskich oraz sponsorów.

Fot. Anna Kołodziej

Coś dla milusińskich i nie tylko Najmłodsi odwiedzający, którzy przybyli w sobotę na Opolski Festiwal Robotów, wzięli udział w warsztatach budowy EKO-Robotów. Specjalne konstrukcje tworzone były z materiałów z recyklingu, powszechnie uważanych za odpady (m.in. kartonów, butelek, nakrętek). Pozwoliło to uwrażliwić najmłodszych konstruktorów na ilość wytwarzanych odpadów i potrzebę ich przetwarzania. Tutaj organizatorów wsparli pomocą nauczyciele Zespołu Szkół Elektrycznych im. Tadeusza Kościuszki w Opolu. Budowanie EKO-Robotów było dla milusińskich świetną zabawą, dlatego zaprosili do pracy również swoich opiekunów. Każdy kończył zabawę z uśmiechem na twarzy i z drobnym upominkiem. Dzieci, które wcześniej zarejestrowały się na stronie internetowej, mogły – obok budowy EKO-Robotów – wziąć udział w treningu kreatywności: konstruowaniu robotów z klocków Lego. Podczas tych wyjątkowych warsztatów, jakie przez cały dzień festiwalu, co

Uroczyste otwarcie Opolskiego Festiwalu Robotów. Na zdjęciu od prawej: prof. dr hab. inż. Marek Tukiendorf, rektor Politechniki Opolskiej i inż. Piotr Śnieżek, prezes Stowarzyszenia Grupa Robotycznie Opętanych Maniaków

godzinę, prowadzili Konstruktorzy Robotów, dzieci budowały, klocek po klocku, specjalnie dla nich zaprojektowane modele. Sprzyjało to rozwojowi technicznych umiejętności najmłodszych odwiedzających, a przede wszystkim umożliwiło spędzenie czasu na doskonałej zabawie. Wielu odwiedzających zwróciło uwagę również na roboty, które nie brały udziału w żadnej z konkurencji. Były to m.in. roboty humanoidalne, którymi bardzo zainteresowały się dzieci oraz ogromne roboty przemysłowe umieszczone na zewnątrz budynku. Równocześnie z rozgrywkami eliminacyjnymi do finałów w kategoriach robotów walczących i ścigających się zorganizowano wśród publiczności głosowanie na zwycięzcę kategorii Freestyle. Obok głosów odwiedzających, swoje

głosy oddali również członkowie komisji sędziowskiej. W tej kategorii oceniano m.in. funkcjonalność i wygląd robotów. Po godzinie 14.30 przystąpiono do rozgrywek finałowych w każdej z konkurencji. To właśnie teraz można było oglądać najlepsze roboty, które wzięły udział w tegorocznym festiwalu. Każda z ostatnich walk była bardzo emocjonująca. Po rozegraniu wszystkich konkurencji, podliczeniu głosów, punktów i czasów poszczególnych robotów, przyszedł czas na wręczenie nagród. Twórcy najlepszych robotów stanęli na podium

Rafał Ziółkowski (z prawej), przedstawiciel firmy Balluff, opowiada o stanowisku pokazowym

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Forum młodych RELACJE

Inż. Przemysław Strzelczyk z drużyny SPECTRUM.elite z robotem BlackHunter

i z rąk prof. Krystyny Macek-Kamińskiej, prorektor ds. dydaktyki oraz przedstawiciela jednego ze sponsorów głównych, firmy Balluff, odebrali gratulacje i cenne nagrody.

Promocja regionu i robotyki Zainteresowanie pierwszą edycją Opolskiego Festiwalu Robotów przerosło wszelkie oczekiwania. Na podstawie liczby odwiedzających należy stwierdzić, iż tegoroczne zawody można zaliczyć do udanych. Wydarzenie to było jednym z pierwszych działań w regionie, promujących robotykę, jako dziedzinę techniki dobrze rozwijającą się zarówno w przemyśle, transporcie, nauce, jak i w zastosowaniach domowych. Warto wspomnieć, iż Opolski Festiwal Robotów był zarazem pierwszym dniem XII Opolskiego Festiwalu Nauki. Impreza objęta była Honorowym Patronatem Prezydenta Miasta Opola i Rektora Politechniki Opolskiej.

Głównymi sponsorami nagród były w tym roku firmy Codefusion, Balluff i TME. Pozostali sponsorzy to: PDW Marthel – oficjalny dystrybutor Nuvoton Technology Corporation, MET-LAN Roboty Przemysłowe, Atnel, Super LED, Turck, Zyscom, Wydawnictwo Helion oraz Schneider Electric. Partnerami Opolskiego Festiwalu Robotów byli: XII Opolski Festiwal Nauki, Konstruktorzy Robotów, PeZeT, domEXPO Opole, Pawlak Security Systems, Samorząd Studencki Politechniki Opolskiej oraz Zespół Szkół Elektrycznych im. Tadeusza Kościuszki w Opolu. Festiwal nie nabrałby takiego rozgłosu bez patronów medialnych, którymi byli: Forbot.pl, evertiq.pl, miesięcznik naukowo-techniczny „Pomiary Automatyka Robotyka”, Radio Opole, 24opole. pl, Gazeta.pl Opole, Gazeta Wyborcza, Radio Emiter. inż. Angelika Giza manager sekcji ds. marketingu Opolskiego Festiwalu Robotów

Zobacz więcej Robot SQ1 (łazik do zastosowań w elektroenergetyce), którego konstruktorem jest Andrzej Błachowicz

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Oficjalne wyniki zawodów: LineFollower 1. Thunderbolt – Jarosław Korus, Adam Fleszar – AGH Robotic Team 2. Thunderstorm – Jarosław Korus, Adam Fleszar – AGH Robotic Team 3. Shock – Bartosz Derkacz – Botland Team LineFollower Drag 1. Thunderstorm – Jarosław Korus, Adam Fleszar – AGH Robotic Team 2. Spectrum – Damian Szymański – Forbot 3. Fox – Damian Szymański – Forbot LineFollower Junior 1. Mac Liner 2.0 – Mateusz Góra –3BOT Team 2. Sonic – Michal Furmanski – MFTeam 3. Number One 2 – Paweł Gajda, Alicja Radziszewska – NumberOne Sumo 1. Twister – Paweł Wąs – GROM 2. Big Slim – Mateusz Sobalski – Sobal44 3. Big Mamut – Maciej Wojtyczka – MamutTeam MiniSumo 1. Slim Jr – Mateusz Sobalski – Sobal44 2. Er dwa – Michał Burdka – KoNaR 3. Slipek – Mateusz Sobalski – Sobal44

MicroSumo 1. Micro Slim – Mateusz Sobalski – Sobal44 2. Micro Slim 2 – Mateusz Sobalski – Sobal44 3. Venon – Jarosław Korus, Adam Fleszar – AGH Robotic Team LegoSumo 1. Miken – Michał Święty – ZST Rybnik 2. Zorgon – Michał Furmański – MFTeam 3. WUJO II – Marcin Wójcik – ZST Rybnik MiniSumo Junior 1. Atom – Michał Furmański - MFTeam 2. Buster – Paweł Wąs – GROM 3. Pantaleon – Bartłomiej Zuba – ZUBA FreeStyle 1. Black Hunter (dron) – Przemysław Strzelczyk, Artur Śliwiński, Mariusz Zoworka – SPECTRUM.elite 2. Kameleon (rekonfigurowalny pojazd kołowy) – dr hab. inż. Sebastian Brol, Rafał Czok, Kamil Koj, Piotr Olejnik, Piotr Mróz, Agnieszka Szegda – Wydział Mechaniczny Politechniki Opolskiej 3. SQ1 (łazik do zastosowań w elektroenergetyce) – Andrzej Błachowicz

Kalendarium PAR Wydarzenia

Targi | Konferencje | Kongresy | Sympozja | Wystawy Publikujemy w środkowym miesiącu kwartału

Wrzesień 2014

28 września – 02 października 2014, Poznań, POLSKA

01–04 września 2014, Kielce, POLSKA

• POLAGRA-TECH – Międzynarodowe Targi Technologii Spożywczych

• MSPO – XXII Międzynarodowy Salon Przemysłu Obronnego • LOGISTYKA – XX Międzynarodowe Targi Logistyczne

Kontakt:

tel. 61 869 20 00, fax 61 869 29 99

Targi Kielce SA, ul. Zakładowa 1, 25-672 Kielce

e-mail: info@mtp.pl

Międzynarodowe Targi Poznańskie Sp. z o.o. ul. Głogowska 14, 60-734 Poznań

tel. 41 365 12 49, fax 41 365 14 25 e-mail: mspo@targikielce.pl, logistyka@targikielce.pl

29 września – 02 października 2014, Poznań, POLSKA

16–18 września 2014, Bielsko Biała, POLSKA

• TAROPAK – Międzynarodowe Targi Techniki Pakowania i Logistyki

• ENERGETAB – XXVII Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie

Kontakt:

ul. Głogowska 14, 60-734 Poznań

ZIAD Bielsko-Biała SA

tel. 61 869 20 00, fax 61 869 29 99

Al. Armii Krajowej 220, 43-316 Bielsko-Biała

e-mail: info@mtp.pl

Międzynarodowe Targi Poznańskie Sp. z o.o.

tel. 33 813 82 31, 813 82 30, 813 82 40 fax 33 813 82 33

Październik 2014

e-mail: wystawa@ziad.bielsko.pl www.energetab.pl

14–16 października 2014, Sosnowiec, POLSKA

16–18 września 2014, Kielce, POLSKA

• ROBOTshow – Targi Robotyzacji i Automatyzacji • ExpoWELDING 2014 – Międzynarodowe Targi Spawalnicze

• CONTROL-TECH – XX Targi Przemysłowej Techniki Pomiarowej oraz Badań Nieniszczących • METAL – XX Międzynarodowe Targi Technologii dla Odlewnictwa

Kontakt: Centrum Targowo-Konferencyjne Expo Silesia ul. Braci Mieroszewskich 124, 41-219 Sosnowiec

Kontakt:

tel. 32 78 87 500

Targi Kielce SA

fax 32 78 87 502

ul. Zakładowa 1, 25-672 Kielce

e-mail: exposilesia@exposilesia.pl

e-mail: biuro@targikielce.pl tel. 41 365 12 22, fax 41 345 62 61

• IX edycja konferencji „Jak podnieść efektywność i ograniczać koszty Utrzymania Ruchu w produkcji”

• Maintenance – V Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji • SyMas – VI Targi Obróbki, Magazynowania, Transportu i Logistyki Materiałów Sypkich i Masowych

Kontakt:

GBI Partners Sp. z o.o.

easyFairs Poland Sp. z o.o.

ul. Wałbrzyska 11

ul. Galicyjska 9, 31-586 Kraków

02-739 Warszawa

tel. 12 651 95 20

tel. 22 458 66 10, fax 22 458 66 11

fax 12 651 95 22

e-mail: info@gbip.com.pl

e-mail: poland@easyfairs.com

www.gbip.com.pl

www.easyfairs.com/pl

23–25 września 2014, Warszawa, POLSKA

Listopad 2014

• RENEXPO Poland – IV Międzynarodowe Targi Energii Odnawialnej i Efektywności Energetycznej

4–7 listopada 2014, Paryż, FRANCJA

23–24 września 2014, Wrocław, POLSKA

REECO Poland Sp. z o.o.

• MIDEST – Światowe Targi Podwykonawstwa i Kooperacji Przemysłowej

ul. Bartycka 22B/21A

Kontakt:

00-716 Warszawa

Międzynarodowe Targi Francuskie

tel. 22 266 02 16, fax 22 379 78 60

– przedstawiciel targów Midest w Polsce

www.renexpo-warsaw.com

ul. Chorzowska 49/5, 04-696 Warszawa,

www.inenerg.com

tel. 22 815 64 55, fax 22 815 64 80

www.reeco.eu

e-mail: promopol@it.pl

Kontakt:

Fot. Anna Kołodziej Fot.

29–30 października 2014, Kraków, POLSKA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8 /2014

Forum młodych

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Wpływ pojemności pasożytniczych transoptora na sterowanie tranzystorami w przekształtniku impulsowym Maciej Cisek Katedra Inżynierii Elektrycznej Transportu Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

Streszczenie: W przekształtnikach impulsowych konieczna jest separacja galwaniczna między obwodami bramkowymi tranzystorów a sterownikiem mikroprocesorowym. Separacja realizowana jest najczęściej przy użyciu transoptorów. W transoptorach występują pojemności pasożytnicze sprzęgające obwód wyjściowy i wejściowy układu. Wpływ tych pojemności jest w większości zastosowań pomijalny, jednak w układach impulsowych, w których potencjały obwodów wejściowego i wyjściowego transoptora ulegają bardzo szybkim zmianom, występowanie pojemności pasożytniczych może prowadzić do powstawania zakłóceń sygnałów sterujących tranzystorami. W artykule omówiono budowę, najważniejsze cechy i parametry transoptorów cyfrowych. Przedstawiono przyczyny i miejsca występowania pojemności pasożytniczych. Opracowano model symulacyjny transoptora uwzględniający pojemności pasożytnicze. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych obrazujących wpływ pojemności oraz szybkości zmian napięcia na przebieg sygnału sterującego tranzystorem. Przedstawiono wybrane wyniki weryfikacji laboratoryjnej. Słowa kluczowe: przekształtnik impulsowy, transoptor, zakłócenia, CMRR, CMTI DOI: 10.14313/PAR_209-210/86

1. Wprowadzenie W obszarze automatyki napędu elektrycznego do sterowania silnikami powszechnie stosowane są przekształtniki impulsowe. Ich zastosowanie umożliwia uzyskanie dużej dynamiki oraz dokładności regulacji parametrów ruchu, takich jak: moment, prędkość lub położenie kątowe. Sygnały sterujące energoelektronicznymi elementami mocy przekształtnika (najczęściej tranzystorami) generowane są za pomocą układu mikroprocesorowego. Sygnały takie muszą zostać odpowiednio wzmocnione przez układy formujące (ang. gate driver), aby zapewnić parametry właściwe dla obwodu bramkowego danego tranzystora. Dodatkowo wymagane jest wprowadzenie separacji galwanicznej między tranzystorami kluczującymi przekształtnika a układem mikroprocesorowym.

Najczęstszym sposobem realizacji separacji galwanicznej jest zastosowanie transoptorów. Praca układu sterowania tranzystorami w układach impulsowych może się jednak wiązać z niepożądanymi zjawiskami, trudnymi do przewidzenia na etapie projektowania i modelowania komputerowego. Projektując przekształtnik energoelektroniczny należy zwrócić uwagę na pojemności pasożytnicze, których występowanie wpływa w stanach dynamicznych na sygnały bramkowe tranzystorów. Przyjmuje się, że dominujący wpływ na pracę przekształtnika mają pojemności znajdujące się w obwodzie mocy przekształtnika (np. pojemności wejściowe tranzystorów). Występowaniem pojemności pasożytniczych obarczone są jednak także same transoptory, co rzadko uwzględniane jest na etapie projektowania i modelowania. Niektórzy producenci transoptorów uwzględniają istnienie tej niedoskonałości w notach katalogowych podając takie parametry, jak zastępcza pojemność wejście-wyjście lub współczynnik CMR (ang. Common Mode Rejection). W artykule przeanalizowano wpływ pojemności pasożytniczych transoptora na ryzyko powstania zakłóceń w sygnałach sterujących tranzystorami. Standardowe modele symulacyjne pomijają pojemności pasożytnicze. Z kolei w praktyce projektowej często stosuje się podejście empiryczne. Dla przeanalizowania wpływu pojemności oraz stromości napięć na sygnały bramkowe tranzystorów opracowano szczegółowy model symulacyjny, uwzględniający pojemności pasożytnicze. Wybrane wyniki analizy symulacyjnej zweryfikowano w oparciu o układ laboratoryjny. Dokonano także przeglądu najskuteczniejszych metod ochrony przed zakłóceniami związanymi z pojemnościami transoptorów.

2. Budowa transoptora Transoptor jest elementem zbudowanym z fotoemitera (najczęściej diody elektroluminescencyjnej) oraz fotodetektora, którego rolę mogą pełnić fotodiody, fotorezystory, fototranzystory lub fototriaki [1–4]. Transoptory buduje się w postaci elementów z bezpośrednio wyprowadzonymi elektrodami detektorów lub w postaci elementów zawierających w swojej strukturze układ przetwarzający otrzymany z detektora

Rys. 1. Przykładowe konfiguracje transoptorów [2] Fig. 1. Examples of optocoupler configuration [2]

sygnał np. na sygnały logiczne. Na rys. 1 przedstawiono podstawowe konfiguracje transoptorów. Bardzo ważnym parametrem, opisującym wzmocnienie transoptora, jest przekładnia prądowa CTR (ang. Current Transfer Ratio). Przekładnia prądowa opisywana jest jako stosunek prądu wyjściowego Io do prądu wejściowego Ii transoptora Io ⋅ 100%. (1) Ii Wartość przekładni zależy od zastosowanego w transoptorze fotodetektora. Największym wzmocnieniem charakteryzują się transoptory z fotodetektorem tranzystorowym w układzie Darlingtona (CTR > 300 %). Transoptory z pojedynczym fototranzystorem mają przekładnię CTR > 30 %. Najmniejszą wartość przekładni cechują się transoptory z fotodiodą (CTR > 0,5 % [3]). Ze względu na to, że zarówno diody elektroluminescencyjne, jak i fotodiody oraz fototranzystory cechują się nieliniową charakterystyką, wartość przekładni prądowej transoptorów również jest zmienna i zależy od przepływającego przez fotoemiter prądu. Zaletą fotodiod w stosunku do fototranzystorów jest jednak ich pasmo przenoszenia sięgające nawet kilkudziesięciu MHz, podczas gdy pasmo przenoszenia fototranzystorów nie przekracza kilkuset kHz. Najwęższe pasmo przenoszenia mają transoptory z fotodetektorem w postaci fotorezystora, którego górna granica to zazwyczaj kilkaset Hz.

Rys. 2. Rozkład pojemności pasożytniczych w transoptorze [5] Fig. 2. Localization of parasitic capacitances in optocoupler [5]

CTR =

Rys. 3. Rozkład pojemności pasożytniczych doziemnych w układzie przekształtnika z silnikiem [6] Fig. 3. Localization of the earth parasitic capacitance in the converter and the motor circuit [6]

3. Przyczyny występowania zakłóceń Transoptory charakteryzują się występowaniem pasożytniczych pojemności sprzęgających obwód wejściowy i wyjściowy (rys. 2) [5–7]. Ponadto występowaniem pojemności pasożytniczej charakteryzują się takie punkty układu przekształtnika z silnikiem, jak układ zasilania, płytki PCB, miejsca styku tranzystorów z radiatorami, przewody i kable łączące przekształtnik z silnikiem czy sam silnik. Rozkład najbardziej newralgicznych punktów występowania doziemnych pojemności pasożytniczych przedstawiony został na rys. 3. Istotną cechą większości przekształtników energoelektronicznych jest generacja niepożądanych zakłóceń wspólnych. Napięcie zaburzeń wspólnych (ang. Common-Mode Voltage) opisywane jest jako napięcie niezrównoważenia, spowodowane chwilową niesymetrią napięć generowanych przez gałęzie przekształtnika. Ze względu na dużą stromość zboczy napięcia, prąd płynący przez pojemności pasożytnicze

Rys. 4. Schemat symulacyjny pracy transoptora Fig. 4. Optocoupler simulation circuit

układu napędowego do elementów uziemionych (przyjmujący wartość nawet kilku amperów) zamyka się w układzie poprzez obwód zasilania przekształtnika. Część z tego prądu może w niesprzyjających warunkach przepływać pomiędzy wejściem a wyjściem transoptora przez jego pojemności pasożytnicze, powodując niepożądane działanie układu. Parametr transoptora, określany jako CMTI (ang. Common Mode Transient Immunity), opisuje odporność transoptora na przenikanie zakłóceń składowej wspólPomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Forum młodych

wysterowania wejścia transoptora ujemny prąd zakłócający IB(̶ ) opisany wzorem [5]:  dU  I B (−) = CCM  CM  ,  dt 

Rys. 5 Przebieg napięcia ze źródła UCM Fig. 5. Voltage waveform from UCM source

nej napięcia (ang. Common Mode) pomiędzy jego obwodem wejściowym a wyjściowym. Odnosi się on do transoptorów z wyjściem w postaci fototranzystora, wzmacniacza lub bramki logicznej. Odporność transoptora na przenikanie zakłóceń CMTI, oznaczana przez producentów również jako CMTR (ang. Common Mode Transient Rejection), CMR (ang. Common Mode Rejection) lub CMRR (ang. Common Mode Rejection Ratio), jest miarą zdolności układu wyjściowego transoptora do odseparownia szybkozmiennych zakłóceń, które występują między obwodem wejściowym a wyjściem transoptora. Transoptor uważa się za nieodporny, jeśli jego napięcie wyjściowe w stanie wysokim pod wpływem zakłócenia spadnie poniżej 2 V lub jeśli napięcie w stanie niskim wzrośnie powyżej 0,8 V [7]. Odporność na zakłócenia definiuje się uwzględniając maksymalne wartości napięcia składowej wspólnej UCM oraz wartości maksymalnej stromości zbocza dU/dt (dU/dt = ΔUCM/t r lub dU/dt = ΔUCM/tf), dla których transoptor jeszcze działa poprawnie. W stanach dynamicznych obecność pojemności pasożytniczych może spowodować pojawienie się obwodu dla szybkozmiennych składowych napięcia i przepływ prądu między obwodem wejściowym i obwodem wyjściowym transoptora. Obecność w układzie wg rys. 2 zmiennego napięcia zakłócającego UCM i pojemności pasożytniczych CCM i CBE może spowodować zaburzenia pracy transoptora. W stanie

(2a)

przy odpowiednio dużej wartości ujemnej pochodnej dUCM/dt może spowodować błędne przejście tranzystora wyjściowego w stan nieaktywny.

Rys. 6. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE (b) otrzymane podczas symulacji bez uwzględnionych pojemności pasożytniczych Fig. 6. Voltage on the input diode UAK (a) and the collector-emitter voltage UCE (b) obtained during the simulation without parasitic capacitances

Rys. 7. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE (b) otrzymane podczas symulacji z uwzględnieniem uproszczonej pojemności pasożytniczej, przy stromości zboczy napięcia źródła UCM równej 10 V/µs

Fig. 7. Voltage on the input diode UAK (a) and the collector-emitter voltage UCE (b) obtained during the simulation, taking into account the simplified parasitic capacitance, the steepness of the slopes of the voltage source UCM equal 10 V/μs

W stanie braku wysterowania wejścia transoptora dodatni prąd zakłócający IB(+) opisany wzorem:

I B (+ ) =

CCM . C BE  dUCM    CCM + C BE  dt 

 CCM  . U BE = UCM   CCM + C BE 

(3)

(2b)

przy odpowiednio dużej wartości dodatniej pochodnej dUCM/dt może spowodować błędne przejście tranzystora w stan aktywny. Przy dodatnim prądzie zakłócającym wartość napięcia baza-emiter UBE, wywołanego przez zaburzenie, można opisać za pomocą zależności [6]

Efektem płynącego przez pojemności pasożytnicze prądu może być zablokowanie zmiany stanu transoptora poprzez podtrzymanie świecenia diody LED, bądź podciąganie wyjścia transoptora do stanu niskiego lub wysokiego, czego skutkiem może być załączenie się dwóch tranzystorów jednocześnie. Tego rodzaju stany pracy układów kluczujących są w większości rodzajów przekształtników niedozwolone i skutkują uszkodzeniem tranzystorów.

4. Analiza symulacyjna pracy transoptora

Rys. 8. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE (b) otrzymane podczas symulacji z uwzględnieniem pojemności C1, CCM, CBE oraz C2, przy stromości zboczy napięcia źródła UCM równej 10 V/µs Fig.8. Voltage on the input diode UAK (a) and the collector-emitter voltage UCE (b) obtained during the simulation, taking into account the parasitic capacitance C1, CCM, CBE and C2, the steepness of the slopes of the voltage source UCM equal 10 V/μs

Rys. 9. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE (b) otrzymane podczas symulacji z uwzględnieniem pojemności C1, CCM, CBE oraz C2, przy stromości zboczy napięcia źródła UCM równej 3 kV/µs Fig. 9. Voltage on the input diode UAK (a) and the collector-emitter voltage UCE (b) obtained during the simulation, taking into account the parasitic capacitance C1, CCM, CBE and C2, the steepness of the slopes of the voltage source UCM equal 3 kV/μs

Symulacje pracy transoptora wykonane zostały w programie LTSpice IV firmy Linear Technology. Do symulacji wybrany został transoptor o symbolu 4N25, którego model dostępny jest w bibliotece programu. Wartość pojemności pomiędzy wejściem a wyjściem transoptora, opisywana według producenta układu jako uproszczona pojemność CIO, wynosi według noty katalogowej nie więcej niż 0,5 pF, co dla przebiegów dynamicznych jest już pojemnością znaczącą. W modelu transoptora, opracowanym przez firmę Linear Technology, pojemność między wejściem a wyjściem nie została uwzględniona, przez co badania symulacyjne układu bez samodzielnego jej zamodelowania mogą dać błędne wyniki, wskazujące że ten transoptor charakteryzuje się dużą wartością współczynnika CMR. W poniższym rozdziale opisano efekty symulacji układu modelującego pracę transoptora w przekształtniku bez uwzględnienia pojemności pasożytniczych transoptora oraz z ich uwzględnieniem. Zamodelowano także pracę jednej gałęzi przekształtnika, w której, oprócz pojemności pasożytniczych transoptora, dodano uproszczone pojemności pasożytnicze odbiornika, obudowy i układu zasilania. Na rys. 4 pokazano bazowy schemat układu, służący do symulacji pracy transoptora. Źródło UCM generuje przebieg napięcia pokazany na rys. 5, co odzwierciedla pracę transoptora ze zmiennym potencjałem obwodu wyjściowego w stosunku do obwodu wejściowego transoptora. Symulację

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Forum młodych

Rys. 10. Schemat symulacji pracy jednej gałęzi falownika Fig. 10. Schematic of simulation one branch of the converter

układu przeprowadzono dla dwóch wartości stromości zboczy napięcia źródła UCM: 10 V/µs oraz 3 kV/µs. Wynikiem symulacji opartej na modelu transoptora opracowanym przez producenta układu są przebiegi, pokazane na rys. 6. Dokonując symulacji, uwzględniającej uproszczone sprzężenie pasożytnicze w postaci wyłącznie pojemności C1 (rys. 2) o wartości 0,5 pF, przy stromości zbocza wynoszącej 10 V/µs otrzymano przebiegi nie odbiegające od przebiegów z rys. 6. Na rys. 7 pokazano wyniki symulacji przy stromości zbocza napięcia UCM o wartości 10 V/µs. Jeśli natomiast w modelu transoptora, oprócz pojemności C1 = 0,1 pF, uwzględni się także pojemności C CM = 0,3 pF, C BE = 0,1 pF oraz C2 = 0,1 pF (rys. 2) w wyniku symulacji dla stromości zboczy napięcia źródła UCM wynoszącej 10 V/µs, otrzymane zostaną przebiegi, widoczne na rys. 8. Zwiększając stromość zboczy napięcia źródła UCM do wartości 3 kV/µs, otrzymano przebiegi widoczne na rys. 9. Na potrzeby badań symulacyjnych opracowano model jednej gałęzi przekształtnika według schematu z rys. 10, uwzględniającego pojemności pasożytnicze obwodu. Efektem symulacji są przebiegi napięć transoptorów pokazane na rys. 11.

Rys. 11. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE transoptora OK2 (b) oraz transoptora OK1 (c) otrzymane podczas symulacji pracy jednej gałęzi falownika Fig. 11. Voltage on the input diode UAK (a) and the collector-emitter voltage UCE of the OK2 optocoupler (b) and the OK1 optocoupler (c) obtained on simulation of one branch of converter

Na otrzymanych w powyższych symulacjach przebiegach widać jak bardzo znacząca dla wartości zakłóceń przenoszonych jest stromość zbocza przebiegu napięcia pomiędzy obwodem wejściowym a wyjściowym transoptora, co pokrywa się z opisującymi to zjawisko zależnościami (2) oraz (3).

narastania zmian wynosi około 10 V/µs. Obserwując pracę układu na ekranie oscyloskopu, otrzymano przebiegi pokazane na rys. 12.

6. Sposoby zapobiegania zakłóceniom

Rys. 12. Napięcie na diodzie nadawczej UAK (a) oraz napięcie kolektor-emiter UCE (b) otrzymane podczas obserwacji pracy transoptora 4N35 w rzeczywistym układzie Fig. 12. Voltage on the input diode UAK (a) and collector-emitter voltage UCE (b) received during the observation of 4N35 optocoupler working in a real circuit

Rys. 13. Budowa transoptora o zwiększonej odporności na zakłócenia [6] Fig. 13. Construction optocoupler with increased immunity of distortions [6]

5. Obserwacja zakłóceń w laboratoryjnym modelu przekształtnika Układ opracowany w celu obserwacji zakłóceń w transoptorze wykonany został w postaci jednej gałęzi falownika i składa się z dwóch zasadniczych części: układu generacji impulsów sterujących i części wysokonapięciowej. Obwód wejściowy transoptora pracuje na niskim potencjale układu generującego impulsy, zaś obwód wyjściowy – w części wysokonapięciowej. W układzie pracuje transoptor o symbolu 4N35. Potencjał obwodu wyjściowego tego transoptora względem obwodu wejściowego zmienia się w zakresie ±140 V, zaś stromość

Najważniejszą metodą zapobiegania przenoszeniu zakłóceń przez transoptory jest stosowanie specjalnie do tego celu przeznaczonych transoptorów, w których obwód wejścia lub wyjścia odseparowany jest za pomocą klatki Faraday’a (rys. 13). Dzięki temu rozwiązaniu prąd płynący przez pojemności pasożytnicze jest odprowadzany do masy, znacznie zmniejszając zniekształcenia na wyjściu układu. Dodatkowo, pozytywne efekty w uniknięciu zakłóceń podczas sterowania tranzystorami wykonawczymi może dać także użycie transoptorów cyfrowych z wyjściem sygnału w formie przerzutnika Schmitt’a, dzięki czemu zniekształcenia sygnału przesyłane przez optoizolację będą w układzie wyjściowym ignorowane. Istotne znaczenie dla zakłóceń ma również sposób, w jaki zasilana jest dioda LED transoptora. Na rys. 14 przedstawiono niepoprawny (a) oraz poprawne (b, c) sposoby sterowania diodą LED. W przypadku a) ze źródła, przez rezystor ograniczający prąd diody nadawczej, płynie prąd użyteczny diody oraz prąd pasożytniczego sprzężenia pojemnościowego. Prądy te, sumując się, powodują większy spadek napięcia na rezystorze, skutkiem czego osłabiony zostaje strumień świetlny diody nadawczej. W przypadku (b) efekt ten jest zniwelowany, jednak istnieje tu możliwość wygenerowania strumienia świetlnego przez diodę, przez którą przepłynie prąd pasożytniczego sprzężenia pomiędzy katodą diody a obwodem odbiorczym transoptora. W przypadku (c), poprzez tranzystor zwierający diodę nadawczą, wyeliminowany zostaje efekt występujący w przykładzie (a) oraz (b). Kolejnym bardzo ważnym aspektem, na który należy zwrócić uwagę, by zmniejszyć wpływ zakłóceń na działanie układu jest odpowiednie rozmieszczenie elementów oraz ścieżek na płytce drukowanej, a także stosowanie dodatkoa)

Rys. 14. Sposoby sterowania diodą LED a) niepoprawne, b) oraz c) poprawne [7] Fig. 14. Means of controlling the input LED diode a) incorrect, b) and c) valid [7]

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Forum młodych

6. Henry W. Ott, Understanding and controlling CommonMode emissions in High-Power electronics, Livingston, NJ 2001. 7. VISHAY Semiconductors, Common Mode Transient Immunity (CMTI) – Theory and Practical Solutions, 23.05.2013.

The impact of optocoupler parasitic capacitance on transistors control in switching converter Rys. 15. Prawidłowe rozmieszczenie ścieżek i elementów na płytce drukowanej [7] Fig. 15. Correct placement of lines and components on the PCB [7]

wych kondensatorów odprzęgających możliwie blisko układu scalonego. Przykładowe poprawne rozwiązanie pokazane zostało na rys. 15. W tym przypadku ścieżki zasilania obwodu wyjściowego transoptora tworzą swoisty ekran na płytce drukowanej, osłaniający ścieżki sygnałowe przed wpływem zmiennego pola elektrycznego, wywołanego różnicą potencjałów pomiędzy obwodami wejściowymi a wyjściowymi transoptora.

7. Podsumowanie Analiza wpływu pojemności pasożytniczych na sygnały sterujące tranzystorami przekształtnika wykonana została w oparciu o badania symulacyjne. Zaproponowano wykorzystanie podstawowego modelu transoptora z biblioteki programu LTSpice IV, jednak uzupełniono go o dodatkowe elementy pojemnościowe. Wyniki analizy potwierdzają możliwość pojawienia się znaczących zakłóceń sygnału. Postęp w technologii półprzewodnikowych przyrządów mocy sprawia, iż stromości zboczy napięć są coraz większe. W rezultacie analizowane w referacie zagadnienia zyskują na znaczeniu. Zaproponowany model symulacyjny pozwala na wstępną weryfikację wartości zakłóceń sygnałów sterujących tranzystorami dla znanych parametrów transoptora i warunków pracy przekształtnika. Może on być zatem pomocą w doborze typu transoptora do konkretnego przekształtnika.

Abstract: Optocouplers are widely used, e.g. in the switching converters, in which they are used to obtain electrical isolation between gate transistors circuits and microprocessor controller. In transoptors exists parasitic capacitances which couples output and input circuits of the system. The influence of these capacitances is negligible for most applications. However, in switching converters, where the potentials of the input and output circuit of an optocoupler changes very fast, the presence of parasitic capacitances can lead to the distortion of transistors control signals. The paper discusses the general structure, key features and parameters of digital optocouplers. Cause and location of parasitic capacitances was shown in a simulation model of optocoupler, which takes into account the parasitic capacitances was designed. Simulation results illustrating the impact of capacitance and rate of voltage change to waveform of the transistors control signals were presented. Shows selected results of laboratory verification were shown. Keywords: switching converter, optocoupler, distortions, CMRR, CMTI

Artykuł recenzowany, nadesłany 07.05.2014 r., przyjęty do druku 03.07.2014 r.

Bibliografia 1. Górski K., 20 prostych projektów dla elektroników, wydawnictwo BTC, Legionowo 2008, ISBN 978-83-6023329-0. 2. Bołtrukiewicz M., Zastosowanie transoptorów odbiciowych jako czujników odległości, w Elektronika (LIII), nr 6/2012, s. 59, wydawnictwo SIGMA-NOT, Warszawa 2012, Indeks 35772. 3. SIEMENS: IL300 Linear optocoupler data sheet. 4. AVAGO Technologies:HCNR200 Linear optocoupler data sheet, 12.2011. 5. AVAGO Technologies, Common Mode Noise. Sources And Solutions. Application note 1043, 5.07.2012.

inż. Maciej Cisek Ukończył studia inżynierskie pierwszego stopnia na kierunku Elektrotechnika w Instytucie Politechnicznym Państwowej Wyższej Szkole Zawodowej w Elblągu w 2010 r. Obecnie kontynuuje studia drugiego stopnia. Zainteresowania: Elektronika analogowa i inżynieria dźwięku. e-mail: maccisek@student.pg.gda.pl

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Nauka

Interfejs operatora pojazdu bezzałogowego działającego w strefach zagrożenia Andrzej Typiak, Adam Bartnicki Katedra Budowy Maszyn, Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna

Streszczenie: Efektywna realizacja zadań przez zdalnie sterowane pojazdy działające w strefach zagrożenia zależna jest od zdolności do działania oddalonego operatora. Możliwe jest to przez opracowanie interfejsu umożliwiającego zdalną manipulację i zdalną percepcję. W referacie przedstawiono wyniki prac nad opracowaniem stacjonarnego stanowiska operatorskiego do realizacji długotrwałych prac wymagających precyzyjnego sterowania dwuczłonowym pojazdem wyposażonym w osprzęty manipulacyjny i załadowczy. Słowa kluczowe: zdalne sterowanie, interfejs operatora, strefy zagrożenia

wiednią pozycję narzędzia. Jest on szczególnie odpowiedni dla początkujących operatorów. Sprawowanie nadzoru jest krokiem ewolucyjnym między konwencjonalną teleoperacją, gdzie operator musi stale kontrolować działanie manipulatora a pełną autonomią. Jednak w zdalnym sterowaniu, ze względu na charakter występujących zagrożeń i rodzaj środowiska działania, najpowszechniej stosowane jest sterowanie włącz/wyłącz. Rozwój elementów automatyki i transmisji danych umożliwia budowę układów zdalnego sterowania ze zwiększonym poziomem autonomii, pozostawiając operatorowi zadanie nadzoru nad systemem. Jednak system percep-

DOI: 10.14313/PAR_209-210/93

1. Wprowadzenie Przeznaczeniem systemów zdalnego sterowania jest nie tylko odizolowanie operatora od oddziaływań środowiska, ale także dążenie do zwiększenia potencjału ludzkiego w zakresie zasięgu, siły lub precyzji działania. Zdolność do działania operatora i możliwość obserwacji skutków tego działania to dwa główne kryteria budowy interfejsu operatora dla systemów zdalnego sterowania. Zagadnienia wydajności systemów zdalnego sterowania pojazdami bezzałogowymi można podzielić na dwie kategorie: zdalnej percepcji i zdalnej manipulacji. Percepcja operatora w systemach zdalnego sterowania jest niepełna, ponieważ jest on oddalony od środowiska działania pojazdu. Zdalną manipulację, czyli sterowanie osprzętem roboczym można podzielić na kilka grup: włącz/wyłącz; wspólna kontrola; skoordynowana kontrola; nadzór. Sterowanie włącz/wyłącz jest to sterowanie binarne, gdy operator aktywuje przesunięcie jednego lub kilku członów manipulatora lub narzędzia między dwoma określonymi położeniami lub wzdłuż określonej ścieżki ze stałą prędkością. Wspólna kontrola polega na bezpośrednim przemieszczeniu poszczególnych członów manipulatora. Skoordynowana kontrola polega na przemieszczaniu narzędzia po założonej trajektorii. Ten tryb sterowania wymaga rozwiązania odwrotnego zadania kinematyki manipulatora, w którym sterownik oblicza końcowe położenie jego członów i odpo-

Rys. 1. Stanowiska badawcze do testowania kinematyki osprzętów roboczych: 1 – rozdzielacz hydrauliczny z elektronicznymi modułami CAN-bus, 2 – pulpit zdalnego sterowania, 3 – agregat hydrauliczny, 4 – osprzęt roboczy Fig. 1. Research stations to test the kinematics of work tool: 1 – hydraulic distributor of electronic modules, CAN-bus, 2 – desktop remote control, 3 – hydraulic power unit, 4 – attachments Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nauka

Rys. 2. Obraz otoczenia widoczny na monitorach stanowiska sterowania Fig. 2. The image of environments shown on the monitor control position

Rys. 3. Badania funkcjonalności i efektywności stacjonarnego stanowiska sterowania Fig. 3. Tests the functionality and efficiency of a fixed control station

cji operatora może ograniczać zwiększanie automatyzacji systemu. Jednym z rozwiązań może być projektowanie interfejsu operatora, który umożliwi, optymalnie wykorzystać działanie układu percepcji w celu zwiększenia możliwości rozpoznania otoczenia. Skuteczna realizacja takiego systemu spowoduje wzrost świadomości sytuacyjnej i zmniejszenie obciążenia poznawczego [5].

cję z niewielkiej odległości podejmowanego ładunku w celu zwiększenia precyzji realizowanych zadań [1]. Do badań oceny efektywności sterowania osprzętem roboczym, oprócz stanowiska zdalnego sterowania, wykorzystano stanowisko zdalnego sterowania w układzie teleoperacji. Składa się ono z dwóch części zainstalowanych w odrębnych pomieszczeniach: stanowiska operatorskiego oraz osprzętu roboczego. Osprzęt roboczy, wyposażony jest w specjalnej konstrukcji chwytak umożliwiający precyzyjne podejmowanie ładunków. Kamery zainstalowane wokół osprzętu zapewniają panoramiczny widok otoczenia, a kamera zamontowana w chwytaku – obserwację podejmowanych obiektów. Obraz z kamer wyświetlany jest na monitorach zainstalowanych na stanowisku operatora (rys. 2). Badając właściwości manipulacyjne i efektywność działania układu sterowania, podejmowano przedmioty o różnej wielkości i masie, począwszy od prętów stalowych o średnicy od kilkunastu do kilkudziesięciu milimetrów i masie od kilku do kilkunastu kilogramów, przez ładunki wielkości pocisków artyleryjskich, do przedmiotów o masie i wielkości bomb lotniczych, czy typowych beczek o pojemności 200 dm3 (rys. 3). Podnoszone i przemieszczane elementy układano na stalowej płycie podłoża w różnych odległościach od podstawy manipulatorów, w polu ich pracy w taki sposób, aby ich podniesienie wymagało także obrotu osprzętu roboczego. Zadanie polegało na przemieszczeniu manipulatora z położenia transportowego do ładunku, podniesieniu ładunku chwytakiem i przemieszczenie w położenie transportowe, przy różnych położeniach transportowych osprzętu [2]. Przeprowadzone badania sterowania osprzętem roboczym wykazały, że precyzyjniej i efektywniej operator steruje osprzętem roboczym za pomocą joysticków niż przycisków włącz/wyłącz, zarówno wciskanych, jak i uchylnych. Dlatego rozbudowano stanowisko sterowania o dwa joysticki umożliwiające sterowanie wszystkimi ruchami roboczymi sterowanego osprzętu roboczego (rys. 4).

2. Badania stanowiskowe zdalnego sterowania osprzętem roboczym Badania zdalnego sterowania osprzętem roboczym przeprowadzono dla dwóch przypadków: przy bezpośredniej widoczności podejmowanych elementów z wykorzystaniem pulpitu zdalnego sterowania (rys. 1), jak również w układzie teleoperacji (rys. 2). Według definicji teleoperacji [3], każdy obiekt, który odbiera i wykonuje polecenia operatora jest sterowany w systemie teleoperacji. Definicja ta kwalifikuje do tego rodzaju sterowania wszystkie obiekty zdalnie sterowane. W referacie przyjęto definicję teleoperacji [5] mówiącą, że: obiekt kierowany w systemie teleoperacji powinien mieć dodatkowe układy, które odróżniają go od zdalnie sterowanego (czyli sterowanego w zasięgu wzroku operatora), a mianowicie: –– układ nawigacyjny, zapewniający przemieszczanie się w nieznanym lub zdewastowanym środowisku; –– układ sterowania osprzętem roboczym, napędem i jazdą. W wielu przypadkach wykonanie zadania jest bezpośrednio skorelowane z precyzją ruchów roboczych i jazdą; –– układ obserwacji otoczenia umożliwiający prawidłową ocenę danych o otoczeniu. Wszystkie elementy wchodzące w skład pulpitu pracują w oparciu o magistralę CAN, co zapewnia ciągłą kontrolę nad stanem poszczególnych komponentów i precyzję działania. Dodatkowo możliwe jest podłączenie do pulpitu dwóch sygnałów wideo. Przesyłane są one z kamer na pulpit operatora w czasie rzeczywistym. Umożliwia to obserwa-

Rys. 4. Stanowisko operatora wyposażone w dodatkowe joysticki 1 i 2 Fig. 4. Operating position equipped with additional joysticks 1 and 2

3. Operatorskie stanowisko zdalnego sterowania pojazdem bezzałogowym Przenośny pulpit zdalnego sterowania umożliwia sterowanie bezzałogowym pojazdem w krótkim okresie czasu (do ok. 1 godz.) [2]. Dłuższe sterowanie wymaga opracowania stanowiska zapewniającego operatorowi efektywną pracę przez kilka godzin. Dodatkowym utrudnieniem jest konieczność sterowania rozbudowanym układem jezdnym i skrętem pojazdów wieloczłonowych, z jednoczesnym sterowaniem osprzętem roboczym. Zadanie to było istotne dla zapewnienia sterowania bezzałogowym pojazdem do zadań w strefach zagrożenia „Boguś”. Wyposażony jest on w sterowany sprzęg hydrauliczny, manipulator oraz osprzęt samozaładowczy (rys. 5) [4]. Budowę stanowiska operatorskiego poprzedziła analiza wymagań oraz dostępnych rozwiązań z dziedziny sterowania w zastosowaniach mobilnych, oraz wnioski z realizacji wcześniejszych badań [4]. Wykazały one, że dla poprawnego sterowania bezzałogowym dwuczłonowym pojazdem operator powinien otrzymywać informacje z czterech podsta-

wowych układów: napędowego, sprzęgu hydraulicznego, nadzoru osprzętów roboczych, pomiaru przemieszczania się pojazdu. Na podstawie analiz teoretycznych i badań symulacyjnych opracowano i wykonano pulpit operatora zdalnego sterowania. Wyposażony jest on w cztery joysticki podłączone do wewnętrznego sterownika pulpitu, pełniącego jednocześnie funkcję wyświetlacza (rys. 6) [3]. Rozmieszczenie elementów interfejsu zostały wykonane zgodnie z zasadami ergonomii i normami dotyczącymi środowiska pracy operatorów sprzętu inżynieryjnego. Dzięki temu uzyskano intuicyjność w sterowaniu pojazdem. Do sterowania pojazdem i osprzętem do załadunku i rozładunku wykorzystywane są joysticki grupy jazdy pulpitu operatora (rys. 7). Joystick lewy wychylany do przodu/do tyłu odpowiedzialny jest za sterowanie prędkością i kierunkiem jazdy, podczas gdy joystick prawy wychylany w lewą/w prawą stronę powoduje skręt kół, oraz skręt sprzęgu hydraulicznego. Sterowanie sprzęgiem hydraulicznym realizowane jest z wykorzystaniem tych samych joysticków i w połączeniu z ich przyciskami funkcyjnymi. Taka forma sterowania zarówno pojazdem jak i osprzętem widłowym została zaproponowana ze względu na potrzebę korygowania kierunku podejścia i ustawienia osprzętu podczas podejmowania ładunków spaletyzowanych. Pozostałe ruchy omawianych joysticków odpowiedzialne są za sterowanie osprzętem widłowym. Aby zrobić wypad lub schować widły należy wychylić joystick prawy do przodu lub do tyłu. W celu regulacji kąta nachylenia wideł, należy wychylić joystick lewy w prawo lub w lewo. Do sterowania manipulatorem o sześciu stopniach swobody należy wykorzystywać joysticki grupy manipulacji (rys. 8). W celu odwzorowania środowiska pracy pojazdu, wykorzystano trzy monitory o regulowanym położeniu wzdłużnym, dzięki czemu możliwe jest otrzymanie obrazu panoramicznego, który tworzy efekt „otaczania” operatora. W połączeniu ze specjalnie zaprojektowaną głowicą wizyjną zapewnia to dobrą widoczność podczas pracy przy małych zniekształceniach obrazu, co poprawia efektywność pracy

Rys. 5. Bezzałogowy pojazd do zadań w strefach zagrożenia Fig. 5. The unmanned ground vehicle to perform tasks in areas of danger

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nauka

Rys. 6. Stanowisko operatorskie: a – projekt graficzny; b – zmontowane stanowisko operatorskie Fig. 6. The operator’s: a – graphic design; b – assembled position operator

żoną w osprzęty robocze o wielu stopniach swobody. Obserwacja osprzętów roboczych i otoczenia pojazdu jest drugim obok manipulacji warunkiem zapewniającym poprawne działanie systemu zdalnego sterowania. W ramach pracy testowano różne rozwiązania prezentacji obrazu z kamer i informacji o parametrach pojazdu. Przeprowadzone badania wykazały, że najkorzystniejszym rozwiązaniem jest stosowanie trzech monitorów do wyświetlania obrazów z kamer z dodatkowym wyświetlaczem Rys. 7. Rozmieszczenie grup joysticków odpowiedzialnych za realizowanie wizualizującym dane z pojazdu. Istotnym wytypowanych funkcji podczas sterowania pojazdem zagadnieniem okazał się dobór wielkości Fig. 7. Distribution joysticks groups responsible for implementing selected i rozmieszczenia monitorów. Zbyt duże function during the vehicle’s control monitory wymagają od operatora ruchów głową w celu oglądania obrazu z innej operatora i zmniejsza jego zmęczenie podczas długotrwakamery. W sytuacjach wymagających skupienia korzystniejłej pracy. szym rozwiązaniem było rozmieszczenie wszystkich obrazów Do wizualizacji informacji, przesyłanych z wewnętrzna jednym monitorze. Korzystnym rozwiązaniem jest umiesznego systemu sterowania pojazdu, wykorzystano kolorowy czenie wyświetlacza bezpośrednio pod centralnym monitowyświetlacz z zainstalowanym sterownikiem. Został on rem. Umożliwia to operatorowi kontrolę stanu pojazdu bez wykonywania ruchów głową, a tylko gałkami ocznymi. umiejscowiony centralnie przed operatorem, poniżej moniPrzedstawione rozwiązanie badawczego układu komutorów. Dzięki temu operator nie musi wykonywać długich i męczących ruchów głową, aby odczytać niezbędne informanikacji operator–pojazd stanowi podstawę do prowadzenia cje. Dodatkowo sterownik wyświetlacza pełni funkcję podstadalszych prac zarówno eksperymentalnych jak i koncepwowej jednostki logicznej dla przetwarzania danych przesycyjnych. W przeprowadzonych rozważaniach wskazano łanych po magistrali CAN na stanowisku operatora i realina główne problemy, warunkujące realizację efektywnego zuje komunikację z komputerem pokładowym pojazdu [3]. układu zdalnego sterowania, tj. opracowanie systemów manipulacji i wizualizacji, które umożliwią sterowanie 4. Podsumowanie pracą pojazdu w czasie rzeczywistym przez przeciętnie wyszkolonego operatora. Przeprowadzone badania na stanowisku zdalnego sterowania, którego elementy adaptowano z eksploatowanego Bibliografia systemu nie zapewniło efektywnego sterowania pojazdem bezzałogowym pomimo zastosowania zasad ergono1. Bartnicki A., Łopatka M.J., Typiak A., Problemy telemii przy jego projektowaniu. Opracowanie nowatorskiego operacji w sterowaniu bezzałogowymi platformami stanowiska kierowania, o rozbudowanej liczbie elementów lądowymi, [w:] Technologie podwójnego zastosowamanipulacyjnych zapewniło precyzyjne sterowanie pojaznia. Praca zbiorowa pod red. A. Najgebauera, WAT, Warszawa 2012, s. 11–26. dem o rozbudowanej strukturze kinematycznej wyposa-

nia zadań specjalnych w strefach zagrożenia. WAT, Warszawa 2011. 5. Typiak A., Sterowanie mobilnymi maszynami inżynieryjnymi w układzie teleoperacji. WAT, Warszawa 2013.

Operator’s interface for unmanned vehicle operating in hazardous areas Abstract: Effective implementation of the tasks remotely controlled vehicles operating in hazardous areas is dependent on the ability to operate a remote operator. This is possible through the development of en interface for remote handling and remote perception. This paper presents the results of the work on the development of fixed positions the operator to carry out longterm effort requiring precision control of a two-place vehicles with hydraulic attachments handling and loading. Keywords: remote control, operator interface, the danger area Artykuł recenzowany, nadesłany 02.12.2013 r., przyjęty do druku 23.05.2014 r.

dr hab. inż. Andrzej Typiak

Rys. 8. Manipulator z zaznaczonymi grupami ruchów roboczych: 1 – obrót manipulatora; 2 – pochylenie wysięgnika; 3 – pochylenie ramienia; 4 – obrót chwytaka; 5 – pochylenie chwytaka; 6 – otwarcie szczęk Fig. 8. Manipulator with selected groups working movements: 1 – rotation manipulator; 2 – tilt boom, 3 – tilt arm; 4 – rotation of the gripper; 5 – tilt gripper; 6 – the opening of the jaws

2. Konopka S., Typiak R., Dobór systemu wizyjnego dla bezzałogowej szybkobieżnej maszyny inżynieryjnej, „Transport przemysłowy i maszyny robocze” 2(12)/2011. 3. Sheridian T.B., Supervisory control of remote manipulators, vehicles and dynamic processes. Experiments in command and display aiding, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge 1983. 4. Typiak A. i in., Sprawozdanie z realizacji projektu rozwojowego Bezzałogowy pojazd do wykonywa-

Adiunkt na Wydziale Mechanicznym Wojskowej Akademii Technicznej. Jest wykładowcą z przedmiotów „Systemy sterowania maszynami”, „Urządzenie elektryczne i elektroniczne maszyn inżynieryjnych”, „Systemy nawigacji i pozycjonowania w eksploatacji maszyn” i „Mobilne urządzenia energetyczne”. Jest autorem lub wielu publikacji z obszaru zdalnego i autonomicznego sterowania maszynami inżynieryjnymi i pojazdami. Kierował czterema projektami badawczymi z tego obszaru. Prowadzi badania sterowania maszyn inżynieryjnych i pojazdów w układzie teleoperacji, rozpoznania otoczenia na podstawie obrazów wizyjnych, lokalizowania obiektów i budowy mapy na podstawie pomiarów skanerami laserowymi oraz interfejsów do współpracy operator maszyna. e-mail: atypiak@wat.edu.pl ppłk dr inż. Adam Bartnicki Adiunkt na Wydziale Mechanicznym Wojskowej Akademii Technicznej. Jest wykładowcą z przedmiotów „Maszynoznawstwo”, „Hydrotroniczne układy napędowe”, „Urządzenia hydrauliczne i pneumatyczne”. Autor i współautor wielu publikacji z dziedziny budowy maszyn. Bierze udział w wielu projektach badawczych. Zajmuje się następującymi zagadnieniami: budowa i eksploatacja maszyn inżynieryjnych, problemy stateczności maszyn inżynieryjnych i kinematyki osprzętów roboczych, konstrukcja specjalnych osprzętów roboczych, problematyka związana ze zdalnym i autonomicznym sterowaniem maszynami i bezzałogowymi pojazdami dużej mobilności. e-mail: abartnicki@wat.edu.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Admittance Monitoring of Nonelectric Nature Objects Tetiana Bubela, Petro Stolyarchuk, Yevhen Pohodylo, Marta Herasym Institute of Computer Technologies, Automation and Metrology, “Lviv Polytechnic” National University UA

Abstract: Problems of development the methods of monitoring the quality indices of non-electric nature objects are in the highlight of the paper. The chain of experimental investigations of capacitance primary transducers in terms of their time stability (durability) and manufacturing material efficiency has been undertaken. The nature of frequency dependence of admittance on the temperature and different solution concentrations has been researched. Due to the results of investigations the method of identifying the general salt concentration in soil is proposed. Keywords: double layer capacity, frequency dependence of active and reactive admittance components, nonelectrical objects, capacitance sensor

ation of quality indices of nonelectric nature objects, to solve which the following tasks have been formulated: to analyze the capacitance wire primary transducers in terms of the efficiency of the used material concerning its durability and sensitivity; to research the temperature dependence of admittance for water solutions; to single out the problems of monitoring the quality indices of such an object of nonelectric nature as soils are; to perform the research on electric properties of different water solutions following the admittance method, and due to the correspondent results to formulate the proposals concerning the usage of latter for the determination of a level of soil pollution (saltiness).

DOI: 10.14313/PAR_209-210/98

1. Equipment and conditions of research

Introduction, results of investigation

Experiments were made on the basis of a LCR-meter using a primary transducer of a capacitance type (fig. 1).

Quality assessment of different nature and designation objects remain still a vital task for consumers and manufacturers. It is known that quality is characterized by the totality of quality indices, the most significant among them are treated to be the indices of chemical composition, since exactly they are crucial during stabilizing the properties of any object. Nowadays, the indices of chemical composition are controlled by labour-, time- and costconsuming physical and chemical methods [1, 2]. Thus the problem of creating and evolving the methods free from the above mentioned disadvantages is of significance. An admittance method, one of the most promising, is based on the measurement of active G (conductance) and reactive B (susceptance) components of complex conductivity Y [3, 4]. Till the recent time, the subjects of the admittance method were the objects of non-electric nature, namely the elements of electric circuits (resistors, condensers, induction coils, etc.). The environmental objects (water and soils), products of food, light industries and other human activity areas which are non-traditional for admittance control, and represented by water solutions, belong to the objects of nonelectric nature. So, there exists the problem of investigating the possibilities of the admittance method concerning the evalu-

Fig. 1. The electrochemical cell with wire electrodes 1 – wire electrode, 2 – holder, 3 – glass tube, 4 – output for connecting to a device Rys. 1. Komórka elektrochemiczna z elektrodami: 1 – elektroda; 2 – uchwyt; 3 – rura szklana; 4 – wyjście do połączenia z urządzeniem

The range of the researched frequencies: 50 Hz – 100 kHz. The level of a test signal: (0.01–2) V. The material of electrodes: platinum, copper and stainless steel. The distance between electrodes was varying within (5–7) mm, the length of a working part made (6–7) mm, its stability was provided by soldering the electrodes into chemically stable glass tubes. The objects of research were water solutions of different salts. The equivalent circuits for water solutions are presented in fig. 2.

СРЕ

С1

14 12 10 8 6 4 2 0

Active admittance component (mSm)

t1 t2

100

1000

10000 100000

Frequency (Hz) b) Fig. 2. The equivalent circuits for water solutions, where R1 is the resistance of the electrolyte, R2 is the resistance interfacial transition and C1 is the double layer capacity, CPE is the constant phase element, W is the element of Warburg: a) the range of the researched frequencies: 50 Hz – 1 kHz; b) the range of the researched frequencies: 1 kHz – 100 kHz

3. Primary transducer sensitivity with the different constant of an electrochemical cell While measuring the admittance of water solutions, the constant of an electrochemical cell depends on the ratio of the surface of sensor electrodes (sensitive sensor elements) to the distance between them. It has been proved that the rise in sensor sensitivity is proportional to that in an electrochemical cell constant. This is of special importance in the case of high-Ohm objects.

Reactive admittance component (Sm)

0,5

0 100

1000

10000 100000

Frequency (Hz) c)

2. Durability of transducers of the admittance of water solutions on type of materials

0,006 0,005 0,004

0,003

0,002 0,001 0,000 10

100

1000

10000 100000

Frequency (Hz) d)

0,006 0,005

Reactive admittance component (Sm)

The research concerning the repeatability of indices gained for the electrodes manufactured from different materials has shown that its extremum could be reached in the case of platinum electrodes and electrodes made from stainless steel (fig. 3a,b). It is explained by low chemical activity in the researched medium consisting of water solutions of different concentration salts. In its turn, the durability is low for copper electrodes (fig. 3c,d) that is why the repeatability has not been reached. It is related to the high level of oxygenation of such electrodes at the interaction with the researched object even under the condition of their special maintenance.

1,5

Active admittance component (mSm)

Rys. 2. Schemat zastąpienia dla roztworów wodnych, gdzie R1 oznacza opór elektrolitu, R2 oznacza opór na granicy przejścia fazowego i C1 jest pojemność warstwą podwójną, CPE oznacza element stałej fazy, W oznacza impedancję Warburga: a) zakres częstotliwości: 50 Hz – 1 kHz; b) zakres częstotliwości: 1 kHz – 100 kHz

0,004 t1

0,003

0,002 0,001 0 10

100

1000

10000 100000

Frequency (Hz) Fig. 3. Dependences of components of the admittance Y= G+jB on frequency of sensor with platinum or copper electrodes in the NaCl solution (t1 initial measurement and t2 after 5 days): a), c) of an active component (conductance G); b), d) of a reactive component (susceptance B) Rys. 3. Zależności składowych admitancji czujnika z elektrodami platynowymi i miedzianymi od częstotliwości dla i roztworu NaCl (t1 pierwszy pomiar oraz t2 po 5 dniach: a), c) składowa aktywna (konduktancja G); b), d) składowa reaktywna (susceptancja B)

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

Nauka

through the value of an active conductivity component that is an informative parameter for traditional conductometry [5] but rather through the value of frequency where the extremum of a reactive admittance component arises. Obviously it is explained by the fact that the conductivity of solutions is caused by the presence of ions – charge carriers. Their quantity affects both the increase of the absolute values of active and reactive admittance components, and the value of frequency at which the extremum of a reactive admittance component reveals. The ascertainment of a new informative parameter for the quantity analysis of general solution concentration requires the further search for the advantages of this manner, particularly the research in terms of the sensitivity fmax to the alteration in the concentration C.

4. Sensitivity of the frequency of extremum to changes of object concentration S (fmax) The dependence of the frequency of extremum of reactive component of sensor admittance on the concentration Ci of NaCl in water solution has been tested. It has been proved that this frequency could be approximated by the linear dependence with the high probability R2 = 0.9967 of approximation (fig. 5).

Fig. 4. Dependences of admittance components on frequency for different concentrations C = (4–9) g/l of the NaCl solution: a) of an active component; b) of a reactive component Rys. 4. Zależności składowych admitancji od częstotliwości dla różnych stężeń C = (4–9) g/l roztworu NaCl: a) składowej aktywnej; b) składowej reaktywnej

Research on the admittance to frequency dependences of water solutions with different concentrations has been provided. The presence of the characteristic extremum for the reactive component B (fig. 4b) revealing at certain frequency values was ascertained. For the active admittance component (fig. 4a) the extremum is not detected. Besides, we should remark that the value of the frequency fmax at which the special extremum has been detected depends on the concentration, i.e. it rises with the increase in solution concentration. The similar phenomenon was observed also for other multi component solutions. This fact affirms the possibility to determine the general concentration of salt solutions not

100

Fig. 5. Dependence of the frequency of extremum of reactive component B admittance Y on different concentrations Ci of the NaCl solution Rys. 5. Zależność częstotliwości ekstremum dla reaktywnej składowej B admitancji Y od stężeń NaCl w roztworze

Based on the constructed dependence (fig. 5), the sensitivity of the active conductivity component S(G) has been calculated. The change in the concentration C for 1 % changed the active admittance component G on 0.8 %. For S(fmax) the change in the concentration C of 1 % leads to Δfmax of 1.3 %.

(1)

To wit, the sensitivity through the informative parameter fmax 1.6-fold exceeds the sensitivity through the

active conductivity component which could be treated as a considerable advantage.

5. Temperature dependence of the sensor admittance components for water solutions The tested objects are solutions, i.e. conductors of the second type. Their electric properties are affected by the temperature T (°C). Then the following stage of experimental search is the research on temperature admittance dependence for water solutions of different chemical nature and concentrations. Particularly it has been ascertained that the absolute values of active and reactive components depend on the temperature. Moreover, the active component depends to a greater extent (fig. 6a) then reactive one. However, the frequency values of the reactive admittance component extremum

Active admittance component (Sm) 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0

T=33o T=50o 10

100 1000 10000 100000 Frequency (Hz)

Reactive admittance component (Sm) 0,003 0,0025 0,002

T=33o

0,0015

T=40o

0,001

T=50o fmax

0,0005 0 10

1000 100 Frequency (Hz)

10000

Fig. 6. Frequency dependence of admittance Y =G + jB components to the temperature of the NaCl solution sensor with platinum electrodes: a) for an active component of admittance (conductance G); b) for a reactive admittance component (susceptance B) Rys. 6. Częstotliwościowa zależność admitancji Y =G + jB od temperatury T czujnika z elektrodami platynowymi dla roztworu NaCl: a) dla aktywnej składowej admitancji (konduktancja G): b) dla składowej reaktywnej – susceptancja B

fmax are invariant to the alteration in temperature and are placed on one vertical straight line (fig. 6b). This fact is a testimony of one more advantage, present at the choice of the frequency of extremum of the reactive conductivity component as an informative parameter while determining the general concentration of salts in a solution.

6. Method of determining of the general concentration of salts The monitoring of salt and humidity [6–8] content in solutions is extremely important for the environmental objects, especially in the case of soils. Soil solution is the most active part of soil that is a direct source of nutriments for plants. Its concentration is changing consequently of different biological, chemical and physicochemical processes. The salt incoming into soil solution depends on the processes of mineral efflorescence and destruction, application of organic manure and fertilizers as well as other factors. So the concentration of soil solution of non-salted soils is rather small and varies within the limits from tenths of a gram to several grams of substance per a litre. In the case of salted soils, the content of dissolved substances reaches the tens and sometimes even hundreds per a litre. The surplus of water-soluble salts in the soil (more than 0.2 % or 2 g per 1kg of soil) harmfully influences plants, at salt content of (0.3–0.5) % plants perish. The most dangerous salts for soils are chlorides and sulfates that is why the subjects of research are the following salts NaCl, KCl, CuSO4. As was mentioned before, in the traditional way of determining the content of salts in solutions, an informative parameter is electro-conductivity which is proportional to concentration [5]. However, since electro conductivity of a solution considerably depends on temperature, this way implies the measurement of both electroconductivity and temperature for temperature error correction. In addition, the informative electro-conductivity, proportional to the salt content, is also influenced by the non-informative conductivities caused by the parameters of a sensor and its connection to the measurement means (near-electrode effects etc.). To reduce such influence, we should provide the special measurement conditions or more sophisticated measuring means during this method realization. To wit, the known method does not provide the invariance of a result to influencing factors. Thus there has appeared the task of evolving this method of salt content determination in solutions, which realization would provide the invariance of a result to the outer influencing factors, in general leading to the efficiency of monitoring, particularly in identifying the content of salts that cause the hardness of water, and general concentration of salts dissolved in water remaining in soil. The established task is suggested to be solved by the application of the method identifying the general salt concentration at which the frequency of reactive admittance component extremums would take the part of an informative parameter. Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

101

Frequency of B maximum (Hz)

Nauka

600

m⋅N , V

(2)

where: C is the concentration of a mineral element in the solution, µ is the mass portion of a main substance, N is the value of substance amount in a batch (mol), V is the volume of a measuring phial.

400 200 0 0

Standard concentration (g/liter) Fig. 7. Calibrating curve of frequency extremes of the reactive admittance component as function of the known concentrations C of standard solutions Rys. 7. Krzywa kalibracji zmian częstotliwości ekstremum reaktywnej składowej admitancji jako funkcji znanych wzorcowych wartości stężeń C

The method could be realized as follows: –– to determine the electro conductivity of a solution under the influence of a test signal of alternating current, –– to ascertain the calibrating dependences “the frequency of the reactive admittance component extremum concentration” for the standard solutions with the known concentrations (fig. 7), –– to record the extreme value of a reactive conductivity component of the researched solution, altering the frequency of a test signal determined for the correspondent frequency value, –– to compare to the calibrating dependences, –– to determine the content of salts in the researched object. For example, to determine the hardness of water in this way, we should construct the dependence of frequency on the extreme value of a reactive component for the patterns of different hardness due to the appropriate standard patterns. This dependence should be constructed for the salt content in different solutions, e.g. for the content of sulfates and phosphates in soil solutions in order to conduct the agrochemical and meliorating monitoring of lands, control of a salt mode of soils and waters [9, 10].

7. Uncertainty sources of the proposed method Uncertainty of results [11] of the proposed method includes the uncertainties of its realization stages, namely: –– preparing the object for the analysis; –– preparing standard solutions; –– calibration procedure; –– determining the frequency at which the extremum of the admittance reactive component of the researched object occurs. At the first stage of preparing the object for the analysis, the uncertainty could be caused by incorrect preparing of a soil salt extract. At the stage of preparing standard solutions, the uncertainty is related to ascertaining the concentration of standard solutions. In physical and chemical analysis, the concentration of a mineral element in the solution could be calculated according to the expression:

102

C =

The total standard uncertainty of preparing the concentration C of a mineral element should be calculated according to the expression:

U 2 (C ) =

∑( i =1

∂C ∂x i

)

⋅ U 2 (x i ),

(3)

where U2(C) – total standard uncertainty of a mineral ∂C element concentration, – coefficients of function ∂x i

arguments’ influence on

the function value, U2(xi) –

standard uncertainties of function arguments. From (2) and (3) expression of U2(C) can be written in the following form:

(4)

µ N −µ ⋅ N  where   ,   ,  are the coefficients of influence V   V   V 2  of arguments N, m, V on the function value C, U2(N), U2(m), U2(V) are the standard uncertainties of C function arguments, calculated on the basis of inquiry data of the B type. The procedure of calibrating and determining the frequency of the extremum of the reactive component of admittance of tested object depends on the instrumental uncertainties of the frequency meter. Combined standard uncertainty uC and expanded uncertainty U of results of the proposed method was calculated: uC = 1.7 %; U = uC ×k0.95 = 2.8 % where k is the coverage factor.

8. Impact of double layer capacity on the measurement result A large increase of requirements to products quality gives an impulse to the permanent search of new methods and measuring instruments. For today, application of electric methods of quality monitoring of nonelectric nature objects through measuring of their electrophyics parameters have suffered an extensive use. Predefined it by simplicity of practical realization, operationability and

availability of appropriate measuring instruments. Complexity of the problem in this case is that to measure a dielectric and magnetic permeability, electrical resistance and other parameters it is necessary to pass an electric current through the monitored object. At implementation of any measurement on an alternating current is needed to pay attention on: frequency of measuring signal, non-linearity of electrochemical processes, forming of erroneous effects as a result of disturbance of the measuring modes, random electric interferences from industrial frequency, that is also able to create problems. Thus, flowing of electric current is accompanied by many side processes and phenomena. These features appear near the electrodes of sensors [12]. In particular, at the surfaces of the electrodes always create double charged layers, occurs heating of near-electrode layers and a variety of other events are happening. It is known that the near-electrode effects (including double layer capacity) have the most significant influence on the results of measurements of electrophysical parameters of liquids and friable materials with using contact transducers. The capacity of double layer is determined by the inductivity of monitored object (any substance or material), by an area of electrodes, by the distance between them, etc. The research of double layer capacity influence on active and reactive components of impedance and admittance on the whole shows that from the depending of test signal frequency range, which operate on a primary transducer, it is possible to choose a that or other informing parameter. The informing parameters of imittance is active resistance, active or reactive components, tangent of losses corner. As, a variation range of informing parameters can be very wide (from Ohm units to hundred of Ohm), then actual is an analysis of double layer capacity influence on the result of such objects measurement. The anymore, that a variation range of double layer capacity can be in limits from tenth µF to hundred µF, and here capacity that is determined by sensor parameters and monit,ored object is in limits from units to hundred pF. In practice, the contact measuring cells are widely used, a galvanic contact between the electrodes can bring to the different errors of measurement, that unite under the general name of electrode polarization. Material of electrodes can finally influence on character of measuring cell polarization. Mostly for the electrodes of cells are used the next materials: platinum; steel covered by inorganic carbides; sintered coal; stainless steel. The basic disadvantage of these primary transducers is influence of complex resistances of double layers on the results of measurement. In addition, there is a non-linearity of the primary measuring transducers, which caused by a change of double layer capacity from the magnitude of the current flowing through it [13]. Formation of double layer capacity has a significant impact on speed of electrode processes, firmness of the dispersible systems, adsorption of ions and neutral molecules, wettableness, coefficient of friction and other properties of interfacial borders. In many cases a double

electric layer has a difficult structure, but most detail of his appearance is studied on the border of division between a metallic electrode and solution of electrolyte. There are different reasons of formations of double electric layer, basic from them numerated below: –– Nascence of double layer as a result of superficial dissociation. –– The double electric layer can appear as a result of selective adsorption of one of electrolyte ions that is contained in solution, due to superficial dissociation of functional groups or orientation of arctic molecules on a interfacial border. –– And another method of formation of double layer is an arctic molecules orientation on a interfacial border. Through complication of processes that take place on electrodes, and by difficulties of their control during realization of measuring, there are a few possibilities of reduction of double layer influence: 1. The first from that is a contactless conductometry. Measurement conducts with application of capacity (–) or inductive (L–) cells. Applications of capacity cells use for measuring of low conductivity, and inductive – for high conductivity. Inductive cells based on principle of electromagnetic induction, in that a measuring sensitiveness rises with the increase of sample volume. It is necessary to notice that basic advantage of contactless conductometry is a high sensitiveness. For lack of contact electode material with an investigated environment disappear any errors related to the polarization of the electrodes, and contactless methods can be used during measurements in harsh environments. The disadvantage of this method is the inability to determine the different types of ions. 2. Increase of frequency source (high-frequency measurement). At measuring of conductivity with the help of double-electrode conductometry cell on high-frequencies it is possible to remove many indeterminant parameters, however an error will remain from polarization of electrodes. In addition a high-frequency test signal not always can be used, it can lead to the change of some properties of products and to its spoilage. Such changes can be considered as a methodical error. Therefore, the lower level of the test signal, the less methodical error of evaluation quality. 3. Other possibility of the measuring error component reduction is the implementation of the four electrode primary transducer, which is recently widely used in measurements of the conductivity. It contains two external and two internal electrodes. In this structure the influence of unstable characteristics of the double electrical layers is significantly reduced (fig. 8). 4. Application of schematic instruments, that gives an opportunity to create on the monitored object a given current mode at measuring of impedance or preset voltage mode at measuring of admittance, that simplifies a realization of measuring highway from treatment of initial voltage of transducer. At the same time, the parameters of separate objects exactly depend on the set mode of measurement. Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

103

Nauka

J Ix

Fig. 8. Transducer of admittance parameters of the four-contact sensor into voltage Ux Rys. 8. Przetwornik parametrów admitancji czterozaciskowego czujnika na napięcie Ux

5. To reduce the impact of near-electrode effects need to: wash the sensor before measurements, use the special connection, follow the cell constant volume and fixed orientation of the sensor in the vessel with the liquid. Many objects of nonelectric nature today are presented by different electric models, however it is necessary to specify the frequency range of test signal, as influence of every element of electric model on different frequencies is different. After the analysis of mathematical models of electric schemes in a wide frequency range it is possible to define optimal ranges of frequencies measurements in which measuring of informing parameters is simplified, to detect characteristic features of dependences immitance components from frequency. Return to four electrode sensor, as this construction is most widespread. Four electrode sensor consists of two internal (potential) and two external electrodes. By means of internal electrodes a voltage drop is formed on part of monitored object that answers a distance between them. And also, introduction of two potential electrodes leads to an occurrence of double layer capacities, however substantial reduction of their influence in comparing to other indeterminate parameters is possible by a way of area reductions of corresponding electrodes. The invariance of measuring result is provided to the indeterminate parameters by measuring the voltage Ux on potential electrodes at a given current Ix through the monitored object between external electrodes. The measured voltage at a certain current will be proportional to the impedance Zx of the monitored object, as follows [14]:

U x = I x Z x .

(6)

The following expression can realize by connection of sensor with control object to the current source J and measuring the components of voltage UX with a special voltmeter V sensitive to its phase. For realization of given current mode it is necessary to have an AC current source J to give the known current Ix of controlled frequency f and device measuring the AC voltage component Im[Ux(f)]. For providing of result invariance to influence of voltage measuring device the last

104

must have high entrance resistance on frequencies of the chosen measuring frequency range. Taking into account, the result of impedance measuring will depend on stability of current Ix through an object, that it is no simple to provide such stability in a wide frequency range. An alternative method to above described with AC automatic bridge is possible also to use [17]. The measuring passive and active components of ad-mittance of the nonelectric objects with four electrode contact sensors can be used as indicators monitoring the quality of products. These transducers are provide the invariance of the measuring result to the double layer capacity and to parameters of the test signal [15]. Thus, near-electrode effects, in particular a double layer capacity is a basic impact factor on the result of measurement. Removing him is possible by the choice of test signal frequency, measuring mode, the compliance of measurement conditions, usage of contactless conductometry, and also a choice of sensor construction.

9. Conclusions The results of experiments have proved that the best reputation belongs to the electrochemical cells with platinum electrodes and stainless steel electrodes, since they are chemically stable to the outer influences and have the durable characteristics. The results of admittance frequency dependence researches on the temperature and different solution concentrations have allowed to find the extremum of frequency of reactive admittance component as an informative parameter of identifying the general salt concentration in a solution. Due to the results of our research, the method of identifying the general salt concentration in solutions (soil solutions), and hence a new method of physicochemical analysis in which the frequency of an altering signal is treated as an informative parameter have been proposed. The advantages are well stipulated, the main among them are the invariance of an informative signal to the changes in temperature, and assurance of higher sensitivity as compared to traditional methods. The most significant influence on the results of measurements of electrophysical parameters has the nearelectrode effects. The possibilities of reduction of double layer influence are considered.

Bibliography 1. ISO 10382:2002 Soil quality – Determination of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls – Gaschromatographic method with electron capture detection. 2. Hignett, C. et al., Methods of Soil Analysis. Part 4 – Physical Methods, 2009. 3. Hee-Won Shin et al., Pneumatochemical Immittance Spectroscopy for Hydrogen Storage Kinetics, “J. Phys. Chem.” 117(39)/2013, 19786–19808.

4. Mikhalieva M. et al., Qualitative and quantitative research on pesticide chemical admixture in liquids, in Proceedings of the Conference on ’Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing System: Technology and Applications (IDAACS 2013)’, Berlin, 12–14 September 2013, 82–85. 5. ISO 11265:1994. Soil quality. Determination of the specific electrical conductivity. 6. Baumhardt R.L. et al., Soil material, temperature, and salinity effects on calibration of multisensor capacitance probes, “Soil Sci. Soc. Amer. J. “ 64/2000, 1940–1946. 7. Evett, S.R. et al., Soil profile water content determination: Sensor accuracy, axial response, calibration, temperature dependence and precision, “Vadose Zone J.” 5/2006, 894–907. 8. Bogena H. et al., Evaluation of a low-cost soil water con-tent sensor for wireless network applications, “Journal of Hydrology” 344/2007, 32–42. 9. Bubela T. et al., Admittance Method Application in the Maintenance of Eco-monitoring Information System for Soil Parameters, Proceedings of the Conference on ’Intelligent Data Acquision and Advanced Computing System: Technology and Applications (IDAACS 2011)’, Prague, Czech Republic, 15–17 September 2011, 97–100. 10. Pokhodylo Y. et al., Express-Method for Liquid Quality Level Monitoring in Proceeding of the 5th IEEE International Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications, Rende (Cosenza), Italy, 21–23 September 2009, 87–89. 11. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement: First edition, ISO, Switzerland 1993. 12. Bakshi A.V., Bakshi U.A., Instrumentatio, Technical Publications, India 2009. 13. Méndez A. et al., Thermodynamic Study of PEG (MW 20,000) Adsorption in the Presence of Cl-Anions onto a Polycrystalline Gold Electrode, “J. Electrochem. Soc.“ 159(3)/2012, 48–55. 14. Alan S., Measurement and Instrumentation Principles, Butterworth-Heinemann 2001. 15. Stolyarcuk P. et al., Electric Sensors for Express-Method Checking of Liquid Quality Level Monitoring, “Sensors & Transducers Journal” 8/2010, 88–98. 16. Moroń Zb., Pomiary przewodności elektrycznej cieczy przy małych częstotliwościach. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003. 17. Surdu M.N., Lameko A.L., Labuzov A.E., Journal: Measurement Techniques – Izm. Tech., engl trans. Springer, Vol. 53, No. 9, 2010 1055–105.

Monitorowanie admitancji obiektów nieelektrycznych Streszczenie: W pracy przedstawiono propozycję udoskonalenia metod monitorowania parametrów jakości obiektów o charakterze nieelektrycznym. Zbadano stabilność czasową i wpływ

rodzaju materiału elektrod na parametry przetworników pojemnościowych oraz częstotliwościowe zależności składowych admitancji od temperatury i stężenia roztworów. Zaproponowany sposób określenia całkowitego stężenia soli w glebie. Słowa kluczowe: pojemność warstwy podwójnej, zależność częstotliwościowa aktywnej i reaktywnej składowej admitancji, sposób monitorowania parametrów elektrycznych, obiekty o charakterze nieelektrycznym, czujnik pojemnościowy

Artykuł recenzowany, nadesłany 11.03.2014 r., przyjęty do druku 24.06.2014 r.

assoc. prof. Tetiana Bubela PhD Education: Graduate Diploma in Information and Measuring Technique. Professional interests: Practical research efforts are being steered towards the evolution of metrological technique for measuring the production quality characteristics. Author of over 90 scientific papers. e-mail: paholuk@ukr.net prof. Petro Stolyarchuk PhD El. Eng. Education: Graduate Diploma in Electric Engineering. Professional interests: Theoretical searches root in the extension of basic principles for the scientific technical standardization of production and service characteristics as well as their assessment aimed at increasing the competitive ability of national production. Author of over 350 scientific papers. e-mail: stolyarchuk@polynet.lviv.ua prof. Yevhen Pohodylo PhD El. Eng. Education: Graduate Diploma in Electric Engineering. Professional interests: Methods and instruments for measuring immitance objects of electrical and nonelectrical nature; quality control of qualimetry objects by electrical parameters; parametric transducers. Author of over 200 scientific papers. e-mail: pokhodylo@lp.edu.ua Marta Herasym, postgraduate Education: Graduate Diploma in quality, standardization and certification. Professional interests: Monitoring of electrophysical parameters of nonelectric products (liquids, granular materials) by means of primary capacitive transducers. Author of over 20 scientific papers. e-mail: marta88leskiv@gmail.com

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

105

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Budowa i testowanie modułów funkcjonalnych w programie Arena do modelowania i sterowania wybranymi obiektami systemu produkcyjnego Grzegorz Madej, Waldemar Małopolski Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

Streszczenie: W artykule przedstawiono metodę budowania nowych modułów funkcjonalnych w programie symulacyjnym Arena. Opracowano dwa moduły symulujące działanie dwóch złożonych obiektów transportowych przykładowego systemu produkcyjnego i przystosowano te moduły do współpracy ze sterownikami PLC. Zbudowano model symulacyjny z użyciem nowych modułów i przeprowadzono sterowanie ich działaniem za pomocą sterownika PLC. Słowa kluczowe: symulacja, integracja, programowanie PLC, testowanie DOI: 10.14313/PAR_209-210/106

zrost wydajności obliczeniowej produkowanych komputerów oraz rozwój narzędzi informatycznych przyczynia się do wzrostu nieustannegostałego rozwoju możliwości funkcjonalnych nowo powstających programów komputerowych. W grupie tej znajdują się również programy przeznaczone do modelowania i symulacji procesów dyskretnych lub ciągłych, czy też o przeznaczeniu specjalistycznym. Można zaobserwować wzrost wydajności tych narzędzi, zwiększenie funkcjonalności oraz coraz szersze wykorzystanie elementów grafiki 3D. Inną bardzo ciekawą funkcjonalnością jest możliwość współpracy z urządzeniami rzeczywistymi – to nowa jakość w zakresie stosowania symulacji komputerowej. Przykładem może być program Arena przeznaczony do modelowania procesów dyskretnych. Umożliwia on wymianę danych z układem sterowania PLC w trakcie procesu symulacji. Dzięki temu program Arena może być stosowany do testowania poprawności działania układów sterowania.

1. Wprowadzenie Bez wątpienia bezpośrednią przyczyną wzrostu liczby stosowanych sterowników PLC jest rozwój gospodarczy związany z wprowadzaniem nowych technologii. Nie bez znaczenia jest też spadek cen sterowników oraz ich coraz większe możliwości funkcjonalne. Sterowniki PLC są wykorzystywane do prostych zastosowań oraz do budowania

106

złożonych systemów sterujących skomplikowanymi obiektami. W każdym przypadku bardzo ważne jest dobranie odpowiedniego sterownika/sterowników oraz opracowanie poprawnego programu [7, 10]. Wszelkie inwestycje mają swe ograniczenia czasowe i finansowe. Bardzo ważna jest minimalizacja kosztów i skrócenie czasu realizacji projektu, bez względu na to, czy jest to nowy projekt, czy też modernizacja istniejącego obiektu. Zastosowanie programu symulacyjnego do weryfikacji poprawności programu sterującego czy też całego systemu sterowania [9] może przynieść wiele korzyści. Przede wszystkim pozwala dokonać weryfikacji programu sterującego przed jego implementacją do obiektu rzeczywistego. Dzięki temu ewentualne błędy nie doprowadzą do awarii, co w wielu przypadkach mogłoby mieć poważne konsekwencje finansowe. Obecnie na rynku są dostępne liczne komercyjne programy symulacyjne o różnym przeznaczeniu. Można wyróżnić dwie zasadnicze grupy: do procesów ciągłych lub dyskretnych. Do modelowania i symulacji procesów ciągłych są stosowane programy Vensim [5], VisSim [6] oraz LabVIEW [2]. Do modelowania i symulacji procesów dyskretnych można wykorzystać m.in. ProModel [3], Simul8 [4] i Arena [1]. Obecnie większość programów symulacyjnych ma przyjazny interfejs graficzny. Dzięki temu tworzenie modeli jest o wiele łatwiejsze. Można budować modele pojedynczych obiektów lub dużych złożonych systemów. Do budowania modeli w programie Arena wykorzystuje się gotowe moduły o określonej funkcjonalności, które są pogrupowane w odpowiednich szablonach [8]. Dodatkowo bardzo łatwo można wyposażyć budowane modele w elementy wizualizacji i animacji. Dzięki temu znacznie łatwiej jest przeprowadzić obserwację procesu symulacji. Najważniejsza jest jednak poprawność zbudowanego modelu. Należy dążyć do tego, aby model był możliwie najprostszy, a zarazem odpowiednio odwzorowywał zachowanie modelowanego obiektu lub systemu. Program Arena umożliwia współpracę ze sterownikami PLC. Dzięki temu można budować modele do testowania układów sterowania. Ta funkcjonalność nie występuje we wszystkich programach symulacyjnych. Zbudowanie modelu prostego obiektu nie jest bardzo trudne. Znając ogólną zasadę działania oraz dokumentację techniczną, można dość

dokładnie odwzorować logikę działania żądanego urządzenia w programie symulacyjnym, a może być ona bardzo skomplikowana. Odwzorowanie logiki działania może być pracochłonne i czasochłonne. Budowanie modeli bardziej rozbudowanych układów, w których znajduje się pewna liczba podobnych urządzeń może być bardzo kłopotliwe. Rozwiązaniem tego problemu jest budowa własnych modułów o określonej funkcjonalności. Ich głównym celem jest „spakowanie” rozbudowanej logiki obiektu w małą formę pojedynczego modułu. Ważną cechą takiego rozwiązania jest możliwość połączenia stworzonego modułu ze sterownikiem, co można zrealizować za pomocą serwerów OPC. Głównym zadaniem tych programów jest wymiana danych, np. między sterownikami PLC i aplikacjami z nimi współpracującymi, np. Areną. W dalszej części opisano sposób tworzenia szablonów zawierających nowe moduły funkcjonalne dla przykładowego systemu produkcyjnego oraz sposób połączenia ich ze sterownikiem PLC.

2. System produkcyjny Metodę budowy bloków funkcjonalnych przedstawiono na przykładzie obiektów uproszczonego systemu produkcyjnego (rys. 1). Podstawowymi obiektami tego systemu są: zmieniacz palet, portalowy podajnik wałków, obrabiarka i magazyn regałowy. Przedmioty do obróbki znajdują się na paletach w magazynie regałowym. W opisie pominięto transport palet w obrębie magazynu. Dwa wydzielone miejsca w magazynie są obsługiwane przez zmieniacz palet. Zmieniacz pobiera paletę z miejsca z przedmiotami do obróbki, następnie oddaje paletę po obróbce przedmiotów. Palety po pobraniu są ustawiane przez zmieniacz w odpowiednich położeniach, aby podajnik portalowy mógł pobrać kolejne przedmioty i załadować je na obrabiarkę. Po zakończeniu obróbki przedmioty są odkładane na paletę, która jest odwożona na miejsce wyjściowe do magazynu regałowego. Jako przykład budowy bloków funkcjonalnych wybrano dwa obiekty – zmieniacz palet i podajnik wałków. Jest to podyktowane dość skomplikowaną konstrukcją tych obiektów oraz złożoną kinematyką ruchów. Głównym elemen-

tem zmieniacza palet jest stół, który umożliwia poruszanie się w trzech kierunkach (x, y, z) oraz obrót względem osi pionowej. Dzięki ruchom prostoliniowym możliwe jest pobieranie, ustawianie w odpowiednim położeniu oraz oddawanie palety do magazynu. Za pomocą krańcówek jest ustalonych siedem pozycji stołu zmieniacza, w których może nastąpić pobranie lub oddanie przedmiotu (wałka). Obrót stołu w osi pionowej pozwala na obróbkę przedmiotów umieszczonych na palecie w dwóch rzędach. Wszystkie ruchy prostoliniowe zmieniacza oraz jego obrót są realizowane za pomocą siłowników hydraulicznych, których przemieszczanie jest ograniczone za pomocą odpowiednio ustawionych krańcówek. Podajnik wałków jest wyposażony w dwa chwytaki. Oba chwytaki działają na tej samej zasadzie, otwierają się za pomocą siłownika hydraulicznego, a zamykają się samoczynnie za pomocą sprężyn. Jeden służy do pobierania wałka z palety, a drugi do pobierania wałka z obrabiarki po zakończeniu obróbki. Podajnik w trakcie wykonywania ruchu między paletą i obrabiarką ma cztery ustalone pozycje: trzy takty oraz położenie skrajne przy obrabiarce. Uwzględniając siedem pozycji zmieniacza palet, można pobrać przedmioty z 21 różnych pozycji. Ze względu na złożoną kinematykę ruchów tych dwóch obiektów zamodelowanie ich działania jest stosunkowo skomplikowane i trudne. Zatem celowe wydaje się opracowanie modułów funkcjonalnych, które pozwolą na szybkie modelowanie i konfigurowanie takich obiektów, jak również obiektów o podobnej kinematyce ruchów.

3. Budowa bloków funkcjonalnych Zbudowanie szablonu zawierającego nowe bloki funkcjonalne w programie Arena jest możliwe tylko w wersji licencjonowanej. Pojawia się wtedy możliwość utworzenia nowego szablonu (Template Window) (rys. 2). Następnie

Rys. 2. Tworzenie nowego szablonu Fig. 2. A new template creation

można dodać nowy moduł funkcjonalny. Przed użyciem takiego modułu należy zdefiniować szereg parametrów, począwszy od nazwy modułu. Pełny proces definiowania obejmuje dane pogrupowane w pięciu oknach: Dialog Design, Logic, Switch, User View i Panel Icon.

3.1. Moduł zmieniacza palet Rys. 1. Przykładowy system produkcyjny Fig. 1. An example of a production system

Tworzenie nowego modułu funkcjonalnego (rys. 3) rozpoczyna się od zdefiniowania parametrów w oknie Dialog Design, tj. właściwości wszystkich pól potrzebnych do wprowadzania danych, tzw. operandów. Istnieje dowolPomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

107

Nauka

Rys. 3. Tworzenie nowego modułu Fig. 3. A new module creation

ność w zakresie rozmieszczenia operandów oraz wyboru ich typu w ramach dostępnej listy. Do zdefiniowania modułu zmieniacza palet użyto 43 operandy typu „TextBox” oraz 3 operandy ukryte „HiddenOperand”, odpowiedzialne za punkty wejścia i wyjścia modułu. Na rys. 4 pokazano fragment okna z rozmieszczonymi operandami.

Rys. 5. Okno właściwości przykładowego operanda Fig. 5. The properties window of an exemplary operand

Zdefiniowane operandy można podzielić na grupy, które w zależności od spełnienia określonych warunków będą widoczne lub nie, np. zmiana wartości jakiegoś operandu może spowodować pojawienie się ukrytych do tej pory operandów (parametrów) modułu. W oknie User View widzimytworzona jest postać graficzna modułu, jaki przyjmie on po umieszczeniu w oknie budowanego modelu. Grafika dla zmieniacza palet jest przedstawiona na rys. 6. Po utworzeniu graficznej prezentacji modułu należy umieścić w niej elementy, które będą reprezentować np. czujniki oraz napędy. Dzięki zmianie ich koloru użytkownik będzie w stanie śledzić działanie modelowanego obiektu.

Rys. 4. Fragment okna z operandami Fig. 4. A part of window with operands

Na rys. 5 przedstawiono okno edycji właściwości poszczególnych operandów dodanych do nowego modułu. Po zdefiniowaniu właściwości wszystkich dodanych operandów należy przejść do definiowania danych w oknie Logic. Są to najważniejsze dane, ponieważ to właśnie one opisują logikę budowanego modułu. Do budowy logiki modułu zmieniacza palet wykorzystano moduły z następujących standardowych szablonów zawartych w programie Arena: Basic Process, Advanced Process, Advanced Transfer, Blocks i Elements. Z ich pomocą zbudowano model działania zmieniacza, który będzie zawarty (ukryty) w nowym module. Kolejny etap budowania modułu jest związany z wprowadzeniem danych w oknie Switch. Definiowane są tu warunki przełączania między widocznymi operandami z okna Dialog Design.

108

Rys. 6. Wizualizacja modułu zmieniacza palet Fig. 6. Visualization of pallet changer module

Rys. 7. Wygląd modułu zmieniacza palet w szablonie Fig. 7. Appearance of pallet changer module in the template

Rys. 8. Okno dialogowe modułu podajnika wałków Fig. 8. Dialog box of the feeder shafts module

Możliwe jest zdefiniowanie, jaki kolor będzie przyjmował dany element w zależności od wartości określonej zmiennej. Ostatnia grupa danych zawartych w oknie Panel Icon Editor pozwala na utworzenie dla nowego modułu jego wyglądu wewnątrz nowo tworzonego szablonu. W tym przypadku wybrano najprostszy kształt (rys. 7). W ten sposób zbudowany moduł został przygotowany do użycia po wygenerowaniu nowego szablonu.

Rys. 9. Wizualizacja modułu podajnika wałków Fig. 9. Visualization of the feeder shafts module

Rys. 10. Wygląd modułu podajnika wałków w szablonie Fig. 10. Appearance of feeder shafts module in the template

3.2. Moduł podajnika wałków

Tok postępowania przy budowaniu modułu podajnika wałków jest taki sam, jak dla zmieniacza palet. Na rys. 8 przedstawiono okno dialogowe modułu Podajnik Wałków. Moduł ten ma 12 operandów typu TextBox oraz 2 operandy ukryte. W oknie Logic Window, podobnie jak w przypadku zmieniacza palet, zawarto całą logikę działania podajnika wałków. W oknie Switch Window nie definiowano żadnych warunków. W oknie User View zdefiniowano grafikę (rys. 9) reprezentującą poszczególne elementy podajnika. W oknie Panel Icon Editor zdefiniowano wygląd ikony dla modułu podajnika. W tym przypadku również ograniczono się do prostokąta (rys. 10). Na rys. 11 pokazano ikonę reprezentującą podajnik wałków w nowym szablonie. Na rys. 12 pokazano wygenerowany nowy szablon o nazwie System Obróbki, zawierający dwa nowo utworzone moduły: zmieniacz palet oraz podajnik wałków.

4. Testowanie nowych modułów W celu sprawdzenia poprawności działania utworzonych modułów zbudowano zawierający je model symulacyjny systemu produkcyjnego. Do modelu podłączono sterownik PLC i przeprowadzono próbę sterowania modelem

Rys. 11. Nowy szablon System Obróbki Fig. 11. New template – production system

systemu. Poniżej przedstawiono etapy przygotowania do przeprowadzenia testów.

4.1. Konfiguracja serwera OPC

Aby połączyć sterownik PLC z nowymi modułami, konieczne jest odpowiednie skonfigurowanie serwera OPC, który będzie pośredniczył w wymianie danych. Do testów wybrano serwer firmy KEPware. Po przeprowadzeniu odpowiedniej konfiguracji (rys. 12), można dodać odpowiedni model sterownika, który zostanie zastosowany w testach. W tym przypadku wybrano model sterownika PACSystems, a następnie zdefiniowano szereg parametrów, m.in. adres IP. Na rys. 13 przedstawiono wygląd okna programu po zakończeniu konfigurowania. Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie zmiennych, które będą używane podczas wymiany danych. Po wprowadzeniu nazwy zmiennej oraz jej adresu należy sprawdzić, czy wpisane dane są poprawne. Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

109

Nauka

zasilacza, z jakiego korzysta sterownik (IC695PSD140). W podobny sposób dodano pozostałe moduły sterownika. Zostały one opisane w tab. 1. Po zakończeniu konfigurowania przystąpiono do tworzenia programu sterującego za pomocą języka drabinkowego, po czym przesłano go do sterownika.

Rys. 12. Konfigurowanie serwera OPC Fig. 12. Configuring the OPC server

4.3. Połączenie zbudowanych modułów ze sterownikiem

W celu sprawdzenia poprawności działania nowego szablonu, w programie Arena zbudowano prosty model zawierający jego elementy. W modelu utworzono jednostkę reprezentującą paletę, którą przesłano do logiki wewnętrznej zmieniacza palet, a następnie do podajnika wałków. Po przejściu przez logikę podajnika wałków, jednostkę przesłano z powrotem do zmieniacza palet. W ten sposób krąży ona między tymi modułami do chwili zrealizowania zaplanowanych działań dla całej palety. Program sterujący tym procesem realizują algorytmy przedstawione na rys. 15 i 16.

Rys. 13. Konfiguracja serwera OPC Fig. 13. Configuration of OPC server

Rys. 14. Wybór serwera OPC Fig. 14. Choosing OPC server Opuść stół zmieniacza

Po zdefiniowaniu wszystkich znaczników (zmiennych) serwer OPC jest przygotowany do współpracy ze sterownikiem. Kolejny etap przygotowań polega na skonfigurowaniu programu RSLinx, który służy do komunikacji Areny z już utworzonym serwerem OPC sterownikiem PLC. Podczas konfiguracji wybrano KEPware Enhanced OPC/DEE Server (rys. 14).

4.2. Konfiguracja środowiska programistycznego sterownika PLC

Do tworzenia programu dla sterownika PLC użyto oprogramowania Proficy Machine Edition. Tworzenie nowego projektu rozpoczęto od zdefiniowania elementów (slotów), z których składa się sterownik. W slocie 0 wybrano rodzaj

Przemieść zmieniacz do położenia przy obrabiarce Obróć stół zmieniacza w prawo Przemieść zmieniacz do położenia skrajnego lewego

Rys. 15. Sekwencja ruchów zmieniacza palet Fig. 15. The pallet changer sequence of movements

Otwórz chwytak podający Opuść chwytak podający

Tab. 1. Konfiguracja sterownika PLC Tab. 1. PLC controller configuration

Zamknij chwytak podający

Slot

Element

Oznaczenie

Zasilacz

IC695PSD140

Moduł komunikacji

IC695ETM001

IC695CPU310

Symulator zmiennych analogowych

IC694ACC300

--------

Moduł wejść analogowych

IC695ALG608

110

Przemieść chwytak podający do położenia lewego skrajnego Opuść chwytak podający

Sterownik

Podnieś chwytak podający

Otwórz chwytak podający Podnieś chwytak podający Zamknij chwytak podający

Rys. 16. Sekwencja ruchów podajnika wałków Fig. 16. The feeder shafts sequence of movements

Bibliografia

Rys. 17. Podłączanie zmiennych sterownika Fig. 17. Connecting the controller variable

W celu przygotowania modułów do poprawnego działania należy jeszcze zdefiniować zmienne biorące udział w wymianie danych. Mając w pełni przygotowany model można przystąpić do połączenia go ze sterownikiem. W tym celu należy skonfigurować połączenie programu Arena z wcześniej przygotowanym OPC serwerem. Dzięki temu możliwe jest połączenie ze zmiennymi sterownika (rys. 17). Przed rozpoczęciem symulacji należy uruchomić serwer OPC. Wynikiem współdziałania sterownika z modelem była symulacja działania zestawu zmieniacz palet – podajnik wałków. Analizując program sterujący stwierdzono, że logika zawarta wewnątrz zbudowanych modułów jest poprawna. Algorytm sekwencji ruchów poszczególnych elementów układu odpowiadał założonemu schematowi.

5. Podsumowanie Opisane w artykule próby budowy w programie Arena nowych modułów funkcjonalnych, zdolnych do współpracy ze sterownikami PLC, zakończyły się pomyślnie. Zaplanowana do zrealizowania sekwencja czynności w modelu zbudowanym z nowych modułów została odwzorowana poprawnie. Wymiana danych między sterownikiem a modelem również przebiegła bez problemów. W odróżnieniu od obiektów rzeczywistych, użytkownik programu symulacyjnego, dzięki dużej liczbie możliwych do modyfikacji parametrów może wykorzystać nowe moduły stworzonego szablonu w różny sposób. Na przykład, moduł zmieniacza palet z odpowiednio ustalonymi odległościami może być traktowany jak rozbudowany system transportowy, np. jako wózek z dziewięcioma możliwymi do zaprogramowania stacjami docelowymi. W podobny sposób można zastosować drugi ze zbudowanych modułów. Podajnik wałków może obsługiwać np. cztery obrabiarki. Ewentualna rozbudowa modułów o dalsze możliwości nie powinna nastręczać większych trudności. Należy jednak wspomnieć o pewnych ograniczeniach. Program Arena nie jest systemem czasu rzeczywistego i nie gwarantuje odpowiednio szybkiej wymiany danych. Należy o tym pamiętać podczas pracy ze sterownikiem PLC i zagwarantować odpowiedni czas na aktualizację wartości wymienianych informacji. Mimo tych ograniczeń przedstawione w artykule rozwiązanie może być bardzo przydatne na etapie projektowania i testowania złożonych systemów sterowania.

1. [www.arenasimulation.com] – Arena simulation software (18 listopada 2013). 2. [www.mathworks.com] – MathWorks (18 listopada 2013). 3. [www.promodel.com] – ProModel (18 listopada 2013). 4. [www.simul8.com] – SIMUL8 (18 listopada 2013). 5. [www.vensim.com] – Vensim (18 listopada 2013). 6. [www.vissim.com] – VisSim (18 listopada 2013). 7. Kasprzyk J., Programowanie sterowników przemysłowych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006. 8. Kelton W.D., Sadowski R.P., Sadowski D.A., Simulation with Arena, McGraw-Hill, New York 2004. 9. Małopolski W., Madej G., Testowanie programów dla PLC w środowisku symulacyjnym Arena, „Pomiary Automatyka Robotyka”, Nr 2, 2012, 424–428. 10. Sałat R., Korpysz K., Obstawski P., Wstęp do programowania sterowników, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2010.

Construction and testing the functional modules in Arena software for modeling and control of selected objects of the production system Abstract: The article presents a method to build new functional modules in the Arena simulation software. Two modules have been developed to simulate the operation of two complex objects of transport in exemplary production system. These modules were adapted to interact with PLCs. Simulation model was built using the new modules and control their operation was carried out by the PLC controller. Keywords: simulation, integration, PLC programming, testing

Artykuł recenzowany, nadesłany 02.12.2013 r., przyjęty do druku 07.05.2014 r.

mgr inż. Grzegorz Madej Absolwent studiów drugiego stopnia na kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej. e-mail: madejgrzegorz@poczta.fm

dr inż. Waldemar Małopolski Adiunkt w Instytucie Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Politechniki Krakowskiej. Prowadzi zajęcia z zakresu modelowania, symulacji, optymalizacji i sterowania procesami dyskretnymi. e-mail: malopolski@mech.pk.edu.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

111

Indeks firm zestawienie reklam i materiałów promocyjnych

112

ACK Cyfronet AGH

tel. 12 632 33 55 www.cyfronet.krakow.pl

AutomatykaOnLine

tel. 22 874 00 66 www.automatykaonline.pl

Automatyka-PomiarySterowanie SA

tel. 85 74 83 400 85 74 83 403 www.aps.pl

Balluff Sp. z o.o.

tel. 71 787 68 30 www.balluff.pl, www.leuze.pl

22, 23, 77

CSI B. Marzec, B. Marzec, A. Zasucha s.c.

tel. 12 390 61 80 www.eldar.biz

24, 59, 67

PPUH Eldar

tel. 77 442 04 04 www.eldar.biz

Elesa+Ganter Polska Sp. z o.o.

tel. 22 737 70 47 www.elesa-ganter.pl

80–81

Elmark Automatyka Sp. z o.o.

tel. 22 541 84 65 www.elmark.com.pl

8, 23, 24, 54, 55

Festo Sp. z o.o.

tel. 22 711 42 71 www.festo.pl

I okł., 38–39, 40–41

GBI Partners Sp. z o.o.

tel. 22 458 66 10 www.gbi.com.pl

Guenther Polska Sp. z o.o.

tel. 71 352 70 70 www.guenther.com.pl

HARTING Polska Sp. z o.o.

tel. 71 352 81 71 www.HARTING.pl

igus Sp. z o.o.

tel. 22 863 57 70 www.igus.pl

78–79

56–57

KARCZ Polska

tel. 61 827 30 90 www.karczpolska.pl

68–69

Langas Group

tel. 22 696 80 20 www.langas.pl

PELTRON TPH Sp. z o.o

tel. 22 615 63 56 fax 22 615 70 78

PEPPERL+FUCHS

tel. 22 256 97 70 www.pepperl-fuchs.pl

PHOENIX CONTACT

tel. 71 39 80 410 www.phoenixcontact.pl

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

tel. 22 874 00 00 www.piap.pl

II okł., 44–48

Radwag Wagi Elektroniczne

tel. 48 384 88 00 www.radwag.pl

IV okł.

RS Components GmbH

tel. +49 (0) 610 540 18 03 www.rs-components.com

SABUR Sp. z o.o.

tel. 22 549 43 53 www.sabur.com.pl

Schmersal-Polska Sp. j. E. Nowicka, M. Nowicki

tel. 22 816 85 78 www.schmersal.pl

SCHUNK Intec Sp. z o.o.

tel. 22 726 25 00 www.schunk.com

36–37, III okł.

Turck Sp. z o.o.

tel. 77 443 48 00 www.turck.pl

35, 42

PPH WObit E.K.J. Ober s.c.

tel. 61 222 74 22 www.wobit.com.pl

33, 43

9, 29

Pomiary Automatyka Robotyka nr 7-8/2014

113

REDAKCJA

Rok 18 (2014) nr 7-8 (209-210) ISSN 1427-9126, Indeks 339512 Redakcja Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa tel. 22 874 00 66, fax 22 874 02 02 e-mail: redakcja@par.pl www.par.pl Redaktor naczelny dr inż. Jan Jabłkowski Zastępca redaktora naczelnego mgr Seweryn Ścibior, sscibior@par.pl Sekretarz redakcji mgr Urszula Chojnacka Zespół redakcyjny dr inż. Jan Barczyk – robotyka dr inż. Jerzy Borzymiński prof. dr hab inż. Wojciech Grega – automatyka prof. dr hab. inż. Krzysztof Janiszowski dr inż. Małgorzata Kaliczyńska – redaktor merytoryczny/statystyczny mgr Anna Ładan – redaktor językowy prof. nzw. dr hab. inż. Mateusz Turkowski – metrologia mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek mgr inż. Elżbieta Walczak Marketing mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek, jgorska@par.pl tel. 22 874 01 91 Paulina Siódmak, psiodmak@par.pl tel. 22 874 02 02 Skład i redakcja techniczna Ewa Markowska, emarkowska@par.pl EDIT Sp. z o.o.

Rada programowa dr inż. Mariusz Andrzejczak, Bumar Sp. z o.o. prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz, Katedra Automatyki, Mechatroniki i Biomechaniki, Politechnika Łódzka dr inż. Janusz Berdowski, Polskie Centrum Badań i Certyfikacji SA prof. dr inż. Milan Dado, University of Žilina (Słowacja) prof. dr hab. inż. Tadeusz Glinka, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, Politechnika Śląska dr inż. Stanisław Kaczanowski, prof. PIAP, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP dr Aleksandra Kolano-Burian, Instytut Metali Nieżelaznych prof. dr hab. inż. Igor P. Kurytnik, Akademia Techniczno-Humanistyczna prof. dr hab. inż. Andrzej Masłowski, Wydział Inżynierii Produkcji, Politechnika Warszawska prof. dr inż. Tadeusz Missala, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP prof. dr hab. inż. Zdzisław Mrugalski, Instytut Mechanizacji, Budownictwa i Górnictwa Skalnego prof. dr hab. inż. Joanicjusz Nazarko, Wydział Zarządzania, Politechnika Białostocka prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk, Wydział Zarządzania, Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania w Warszawie dr hab. inż. Waldemar Skomudek, prof. PO, Wydział Inżynierii Produkcji i Logistyki, Politechnika Opolska dr hab. inż. Roman Szewczyk, prof. PW, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska dr hab. inż. Andrzej Szosland, prof. PŁ, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Eugeniusz Świtoński, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska prof. dr hab. inż. Peter Švec, Slovak Academy of Sciences (Słowacja) prof. dr hab. inż. Krzysztof Tchoń, Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki, Politechnika Wrocławska doc. dr inż. Jan Tomasik, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska

Miesięcznik PAR jest indeksowany w bazach BAZTECH oraz INDEX COPERNICUS (2,93) oraz w bazie naukowych i branżowych polskich czasopism elektronicznych ARIANTA. Punktacja MNiSW za publikacje naukowe w miesięczniku PAR wynosi 4 pkt (poz. 1643). Wersją pierwotną (referencyjną) jest wersja papierowa.

Wydawca Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa

PRENUMERATA miesięcznika naukowo-technicznego „Pomiary Automatyka Robotyka” Prenumeratę zamówią Państwo u następujących kolporterów: Zakład Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT ul. Ku Wiśle, 00-707 Warszawa tel. 22 840 30 86 lub 22 840 35 89 kolportaz@sigma-not.pl www.sigma-not.pl RUCH SA Oddział Krajowej Dystrybucji Prasy ul. Annopol 17a, 03-236 Warszawa infolinia: 801 443 122 prenumerata@ruch.com.pl www.prenumerata.ruch.com.pl KOLPORTER Spółka z o.o. S.K.A. Centralny Dział Prenumeraty ul. Bakaliowa 3, 05-080 Izabelin-Mościska infolinia: 801 404 044 prenumerata.warszawa@kolporter.com.pl GARMOND PRESS SA ul. Nakielska 3, 01-106 Warszawa tel./fax 22 817 20 12 prenumerata.warszawa@garmondpress.pl www.garmondpress.pl

114

Ceny prenumeraty przyjmowanej przez kolporterów wynoszą: yy roczna – 99,00 zł, yy I półrocze – 54,00 zł, II półrocze – 45,00 zł, yy I, II i IV kwartał – 27,00 zł, III kwartał – 18,00 zł. Uwaga: Garmond Press SA przyjmuje prenumeratę tylko na okres roczny lub półroczny. Prenumeratę zamówić można także w siedzibie redakcji: Redakcja PAR Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa, tel. 22 874 03 51, fax 22 874 02 02, oraz na stronie www.par.pl/prenumerata. Koszt prenumeraty STANDARD (dla firm, instytucji i osób fizycznych): yy roczna – 99,00 zł, yy dwuletnia – 176,00 zł. Koszt prenumeraty EDU (dla uczniów, studentów, nauczycieli i pracowników naukowych): yy roczna – 69,99 zł, yy dwuletnia – 120,00 zł. Prenumeratę zakupioną w redakcji oraz na par.pl rozpocząć można od dowolnego numeru i na dowolny okres. Koszt przesyłki pokrywa dostawca. Wszystkie ceny są kwotami brutto.

90 %

system szybkiej wymiany SWS

szybsza wymiana chwytaka

głowica obrotowa

SRH-plus

Standardowa klasa ochrony

IP67

PGN-plus Nr

2-palczasty chwytak równoległy

z prowadzeniem wielozębnym

Państwa zautomatyzowany system załadunkowy. Czas wykorzystać cały potencjał. www.pl.schunk.com/wykorzystujemy-potencjaly Jens Lehmann, legendarny bramkarz niemiecki, ambasador rodzinnej marki SCHUNK od 2012r.

AnzSynergie_PGNplus_SRH_SWS-I_PL_0413_205x295.indd 1

09.05.14 16:10