Využít potenciál dat získaných z provozních zařízení – rozhovor s Matthiasem Altendorfem

V srpnu letošního roku navštívil Českou republiku Matthias Altendorf, výkonný ředitel společnosti Endress+Hauser AG. V Československu společnost Endress+Hauser působí od roku 1968 – letos tedy oslavila 50. výročí přítomnosti na československém trhu. V roce 1968 přichází společnost do Československa v zastoupení podniku zahraničního obchodu. V roce 1992 je založena samostatná organizační složka se sídlem v Ostravě s osmi zaměstnanci, která se v roce 1997 stěhuje do Prahy a rozšiřuje svůj tým na šestnáct zaměstnanců. V roce 1998 vzniká společnost s ručením omezeným, která se v roce 2003 stěhuje do Prahy 4, kde v roce 2017 rekonstruuje a rozšiřuje své prostory na 1 300 m2 pro tým 55 zaměstnanců.Obr 1. Matthias Altendorf, CEO společnosti Endress+Hauser Group, navštívil Prahu O historii společnosti Endress+Hauser jsme v časopise Automa psali v několika rozsáhlých článcích – jejich seznam najdete v rámečku na této straně. Od doby vzniku těchto článků došlo ke změně ve vedení společnosti Endress+Hauser Group: dne 1. ledna 2014 převzal od Klause Endresse vedení společnosti Matthias Altendorf, první ředitel mimo členy rodiny. Klaus Endress pokračuje ve společnosti Endress+Hauser jako předseda dozorčí rady. Endress+Hauser i po této změně, bez ohledu na osobu ředitele, zůstává rodinnou firmou vlastněnou rodinou Endressů. Matthias Altendorf (nar. 1967) nastoupil po maturitě do společnosti Endress+Hauser v Maulburgu jako mechanik, ale postupně se dále vzdělával a postupoval i v kariéře ve firmě: po dokončení vysokoškolského studia působil na různých pozicích v závodě Endress+Hauser Flowtec v Reinachu, až se zde roku 2000 stal ředitelem marketingu. V roce 2005 se vrátil do Maulburgu, kde byl jmenován generálním ředitelem závodu a na této pozici působil až do konce roku 2013, tedy do nástupu na pozici výkonného ředitele celé skupiny Endress+Hauser. Od roku 2009 byl také členem představenstva společnosti Endress+Hauser. V průběhu své návštěvy poskytl redakcím deníku Hospodářské noviny a časopisu Automa krátký rozhovor.  Vážený pane řediteli, jaké trendy vidíte v současné době v oboru procesní výroby? Zaprvé, je patrné, že dochází ke stále hlubšímu prorůstání informační techniky do řízení provozů. Objevují se koncepce průmyslového internetu věcí, IIoT, v evropském prostředí nazývané průmysl 4. 0. Systémy řízení životního cyklu výrobků, Life Cycle Management, přesahují hranice podniku a integrují i data od dodavatelů a zákazníků. Dochází k dříve nebývalé digitalizaci a automatizaci obchodních a dodavatelských procesů. Zadruhé, v průmyslové automatizaci stále zůstává základní úlohou zvyšování produktivity: dosahování lepších výsledků s menšími náklady a menším počtem lidí. Mění se však to, co si představujeme pod lepšími výsledky. Už to není jen více výrobků, ale důraz je kladen i na jejich kvalitu a na to, aby přesně odpovídaly individuálním požadavkům zákazníka. Obr. 2. Společnost Endress+Hauser vidí velký potenciál ve využití rozšířené reality, např. prostřednictvím tabletů s kamerou, WiFi a obslužnou aplikací Endress+Hauser Analytics AppKdyž se podíváte na sklenici zde na stole, už nás nezajímá jen to, kolik je v ní vody – měřením výšky hladiny společnost Endress+Hauser začínala –, ale také to, jaká je její kvalita a složení. Místo pouhého měření objemu musíme měřit množství kvalitativních požadavků. Čím je produkt složitější, tím je měření více. Například v potravinářství a farmacii je třeba sledovat a dokládat kvalitu nejen výsledného produktu, ale také surovin, z nichž produkt vzniká. Zatřetí, je třeba, aby měření co nejméně ovlivňovalo měřené médium nebo probíhající proces. Když se vrátíme ke sklenici vody, hladinu můžeme změřit tak, že do sklenice ponoříme měřítko. To bude v kontaktu s měřenou vodou, což je v mnoha případech nežádoucí. Proto se stále více používá bezkontaktní měření. Výhody jsou zřejmé: nehrozí žádná kontaminace média, nedochází ke znečištění nebo korozi senzoru, klesají náklady na údržbu, zvyšuje se spolehlivost. Začtvrté, manažeři chtějí v reálném čase vědět, jaký vliv budou mít změny v probíhajících procesech na ekonomické výsledky. V řídicí architektuře je například měření polohy hladiny média v tanku důležité pro regulaci přítoku a odtoku, jenže manažeři chtějí, aby tento údaj měli k dispozici i ve svém systému ERP, aby byli schopni určit, jaká je momentální kapacita výroby. Přímé propojení od snímače do systému ERP tedy vidím jako další důležitý trend. A v neposlední řadě vidíme, že měření se stává službou. Firmy si stále více uvědomují, že nepotřebují vlastnit snímače, ale potřebují měřit. Firmy zabývající se výrobou a prodejem měřicí techniky proto stále častěji místo snímačů nabízejí kompletní řešení, včetně projektu, montáže, uvedení do provozu, servisu a kalibrací. Stejnou cestou jde i Endress+Hauser.  Ve vašem stánku na veletrhu Achema jsem měl možnost vyzkoušet si systém rozšířené reality. Popravdě mi připadal trochu neohrabaný. Myslíte, že takové systémy mají v průmyslu budoucnost? Ale ano, virtuální a rozšířená realita jsou součástí budoucnosti průmyslu. Jejich potenciální přínos pro servis a údržbu na dálku je velký, zvláště v kombinaci s cloudovými službami. Potřebujete-li v dané situaci zjistit, v jakém stavu se zařízení, na nějž se díváte, nachází a co byste s ním měl provést, jak ho nastavit, seřídit nebo opravit, mohou vám brýle virtuální reality prokázat velkou službu. Dostanete pro dané zařízení jasný postup práce, krok za krokem, přičemž jednotlivé kroky budete potvrzovat a tak dokumentovat jejich skutečné vykonání. Naproti tomu je pravda, že pohybovat se s datovými brýlemi v provozu je zatím náročné. Brýle by měly být co nejmenší a neměly by operátorovi nijak překážet. V současné době je asi praktičtější mobilní zařízení, tablet nebo telefon, s kamerou a vhodnou aplikací. Nemusíte jako u datových brýlí mávat rukama, ale aplikaci jednoduše ovládáte gesty na dotykovém displeji.  Ještě jedna novinka mě na veletrhu Achema ve Frankfurtu zaujala: Endress+Hauser oznámil spolupráci se společností SAP. Co je cílem této spolupráce? Předpokládám, že to souvisí s již uvedeným trendem přímého propojení snímačů do systémů ERP. Chceme jít ještě trochu dále. Naším cílem je stát se součástí takzvané Asset Intelligence Network, inteligentní sítě výrobních prostředků. Jestliže například snímač svou vlastní autodiagnostikou zjistí, že potřebuje opravu, nahlásí to do systému ERP a v něm se podle naléhavosti a technických možností naplánuje servisní zásah, popřípadě odstávka zařízení, je-li k opravě snímače třeba. Informace je možné sdílet i s externími subjekty, například včas objednat náhradní díl nebo si zajistit kapacitu opravárenské firmy. Můžu uvést jeden příklad velkého projektu: jde o výrobu palmového oleje, základní suroviny, která se vyrábí v celé Asii. Zákazník má čtyři tisíce skladovacích tanků s palmovým olejem v podstatě po celém světě. Palmový olej prodává prostřednictvím burzy v Singapuru a je pro něj velmi důležité, aby v každém okamžiku věděl, kolik oleje kde má. Každý ze čtyř tisíc tanků je proto vybaven hladinoměrem, který je schopen určit množství oleje v tanku a údaj odeslat do cloudu, k němuž potom zákazník přistupuje ze své aplikace prostřednictvím internetu.Obr. 3. Stále větší podíl na objemu tržeb mají služby: projektování, uvedení do provozu, servis a kalibrace Tento projekt je rozsáhlý, ale vlastně docela jednoduchý. Vezměte si však velké chemické závody, které mají tisíce tanků s různými chemickými surovinami a produkty. Zavedení informací o skladových zásobách přímo do systému ERP umožňuje zcela novým způsobem organizovat jejich zásobování a logistiku. Hlavním cílem naší spolupráce s firmou SAP je proto umožnit propojení informací z provozní úrovně řízení do systémů ERP. Z provozu je tak možné získat velké objemy dat – big data, a v systémech ERP jsou aplikace a nástroje, které je dokážou zpracovat a využít jako informace k optimalizaci podnikových procesů.  Mnozí lidé se ale přímého propojení mezi provozní úrovní řízení a ERP obávají. Jak je v tomto případě zajištěno zabezpečení dat před únikem a zneužitím? Je třeba říci, že nic neměníme na standardní a osvědčené pyramidové struktuře řízení s jejími úrovněmi snímačů a akčních členů, PLC a řídicích systémů, DCS, vizualizace a MES. Ethernetová komunikace, a zvláště bezdrátová komunikace, ale umožňuje přenášet informace i jiným směrem než jen přes hranice jednotlivých vrstev pyramidy. Součástí této vnější komunikace ovšem nejsou smyčky zpětnovazebního řízení technologických procesů, ty zůstávají bezpečně uzavřeny v pyramidové struktuře řízení. To je podle mého názoru z hlediska zabezpečení technologického řízení před kybernetickými hrozbami to nejdůležitější.  Hovořili jsme o virtuální a rozšířené realitě. Jaké další trendy z oblasti IT podle Vás ovlivní průmyslovou automatizaci v nejbližších letech? V první řadě to bude umělá inteligence. V minulosti generovaly systémy DCS spoustu dat, která nebylo možné využít, protože jsme k tomu neměli vhodné metody vyhodnocení ani dostatek výpočetního výkonu. S rozvojem metod zpracování velkých objemů dat (big data) se z těchto původně neužitečných dat stávají cenné informace. Také sama provozní zařízení se stávají stále inteligentnějšími. Mnoho dat se tak může zpracovat už v nich a do nadřazeného systému nebo do cloudu se potom posílají už předzpracované informace.Obr. 4. V roce 2017 uvedla společnost Endress+Hauser na trh 57 novinek; mezi nimi snímač teploty iTHERM TrustSens, který získal mnoho prestižních ocenění, mj. Zlatý Amper v Brně Do řídicích systémů se rovněž budou začleňovat externí zdroje informací, například předpověď počasí. Ta není důležitá jen pro zemědělskou výrobu nebo stavebnictví, ale i v energetice nebo ve velkých chemických závodech. Při řízení chemických procesů je tak možné výrobu optimalizovat podle vnějších podmínek – například za chladného počasí roste účinnost chlazení, ale také podle prognózy ceny a spotřeby energie. Stále více se hovoří též o aplikacích typu blockchain. I my jim věnujeme pozornost a domnívám se, že do vztahů v dodavatelských řetězcích mohou přinést mnoho pozitivního. Osobně nevěřím tomu, že by se v průmyslu výrazně uplatnily kryptoměny jako bitcoin, ale aplikace typu blockchain mohou být velmi užitečné pro důvěryhodné sdílení informací, včetně autentizace a časových značek.  Probíhá ve vaší společnosti nějaký výzkum v tomto směru? Ano. Pracujeme na tom, jak využít aplikace typu blockhain k dokladování měření. Ale jsme teprve na počátku. Není to jednoduchý proces, protože je k tomu třeba spolupráce výrobců měřidel, dodavatelů, zákazníků i těch, kteří se starají o standardizaci a legislativu v oblasti stanovených měření. A co se týče snímačů a měřicí techniky? Pokračuje miniaturizace senzorů: jsou stále menší a lehčí. Současně s tím klesá i jejich cena. Ovšem to je v podstatě kontinuální proces, žádná revoluce. Obor, v němž očekávám prudší změny, jsou optické metody měření složení látek. Spektroskopie umožňuje měřit to, o čem už jsme hovořili: kvalitu produktů. Přitom je možné měřit i na dálku, bez přímého dotyku s měřeným vzorkem a bez nutnosti používat jakákoliv činidla. Většina současné analytické techniky se bez pomocných látek a analytických činidel neobejde. Plynový chromatograf potřebuje nosný plyn, při péči o pH elektrody a jejich skladování potřebujete kalibrační a skladovací pufr atd. Optické měření nic takového nepotřebuje a také údržba optických analytických přístrojů je mnohem snazší a levnější. Tím se snižují celkové náklady na měření, které potom mohou být použity například k průběžnému měření kvality tam, kde se dříve jen ve stanovených intervalech odebíraly vzorky k analýze v laboratoři. Například v oblasti potravinářství se tím výrazně zvyšuje bezpečnost potravin.Obr. 5. Spektrometr vhodný k přímé integraci do výrobních zařízení – výrobek společnosti Blue Ocean Nova, jež je od listopadu 2017 součástí skupiny Endress+Hauser  Pro využití internetu věcí je důležitá standardizace. Data opouštějí hranice podniků a je třeba, aby jejich struktura a formát byly srozumitelné každému, kdo je potřebuje. Jaký význam přikládáte například aktivitám sdružení NAMUR v této oblasti? Pro nás je důležité, že NAMUR jako sdružení uživatelů automatizační techniky zjišťuje, jaké mají naši zákazníci požadavky a představy. Jenže z cenového hlediska, ale i z hlediska zabezpečení je výhodnější používat standardní metody a funkce běžně známé ve světě informační techniky. Mám na mysli například WiFi, Bluetooth, Ethernet nebo internet. Na rozdíl od proprietárních průmys­lových řešení jsou mnohem levnější, spolehlivější a bezpečnější. Jedním z modelů, které budeme u svých výrobků uplatňovat beze změn, je NOA, NAMUR Open Architecture. Předpokládám, že vaši čtenáři tento model znají. Tento model právě umožňuje získávat informace z každé úrovně řídicí pyramidy. Ale k jejich přenosu se budou, podle mého přesvědčení, používat sítě Bluetooth, WiFi, Ethernet a v budoucnu 5G. Speciálně v sítích 5G vidím velkou budoucnost, protože dovolují budovat lokální podnikové sítě a především umožňují komunikaci v reálném čase. Sítě 5G v mnoha případech nahradí WiFi, protože jsou rychlejší, robustnější a bezpečnější.  A co chystáte na nadcházející valné shromáždění NAMUR? Letos jste jeho sponzorem. Jako firma vyrábějící snímače se pochopitelně soustředíme právě na ně. Velký důraz budeme klást na digitalizaci a na to, jak mohou uživatelé využít potenciál skrytý v datech, která je možné získat z provozních zařízení. Ale zasedání je až v listopadu, více vám zatím neprozradím, jen tolik, že program a výstavku chystáme v úzké spolupráci s odpovědnými lidmi z NAMUR.  Děkuji Vám za rozhovor.   Rozhovor vedl Petr Bartošík. Historie firmy Endress+Hauser na stránkách časopisu Automa: [1] Endress+Hauser: z řemeslné dílny celosvětovým dodavatelem průmyslové automatizace. Automa [online]. Praha: FCC Public, 2003(05) [cit. 2018-08-27]. ISSN 1210-9592. Dostupné z: http://www.automa.cz/cz/casopis-clanky/endress-hauser-zremeslne-dilny-celosvetovym-dodavatelem-prumyslove-automatizace-2003_05_28812_1400/ [2] 50 let společnosti Endress+Hauser. Automa [online]. Praha: FCC Public, 2003(08) [cit. 2018-08-27]. ISSN 1210-9592. Dostupné z: http://www.automa.cz/cz/casopis-clanky/50-let-spolecnosti-endress-hauser-2003_08_28904_1917/ [3]      Endress+Hauser slaví 60. výročí založení. Automa [online]. Praha: FCC Public, 2013(03) [cit. 2018-08-27]. ISSN 1210-9592. Dostupné z: http://www.automa.cz/cz/casopis-clanky/endress-hauser-slavi-60-vyroci-zalozeni-2013_03_0_10225/  

Inspiromat pro výuku a Tecomat: logika (nejenom) pro programátory (část 2)

Robot Foxee a jeho řídicí systémMobilní výukový robot, označovaný jako Foxee, vznikl v rámci robotické větve výukového programu EDUtec firmy Teco. Program byl založen před více než dvaceti lety pro podporu výuky automatizace na odborných školách. Výukový robot Foxee byl vyvinut firmou SmartBit a je dodáván firmou Teco (obr. 1 v první části článku). Jeho (oddělitelnou) součástí je kompaktní řídicí systém – pracovně pojmenovaný kostka Foxee (obr. 2 v první části článku). Může řídit i jiné mechanismy nebo fungovat samostatně. Tak je využíván pro příklady z počátku tohoto seriálu. Je v něm zabudován programovatelný automat Tecomat Foxtrot verze CP 1972 a je přizpůsoben pro komunikaci WiFi. Na panelu jsou umístěny konektory pro:dva analogové vstupy (A0, A1), které mohou být proudové 0 až 20 mA nebo napěťové v rozsahu ±0,3 V,čtyři dvouhodnotové vstupy (D2 až D5), zapojené paralelně s kontakty tlačítek (DI2 až DI5),deset dvouhodnotových výstupů (DO0 až DO9) 12 V,sériovou sběrnici CIB a TL2 pro rozšiřovací moduly vstupů a výstupů,komunikační porty CH1 (rozhraní RS-232) a CH2 (RS-232 nebo RS-485),až tři signální LED,až čtyři řízené.Podrobnosti jsou uvedeny v [13] (viz seznam literatury v předchozí části). Vzhledem ke komunikačním možnostem systému Foxtrot lze koordinovat činnost několika kostek Foxee, např. při řízení několika samostatných mechanismů nebo součástí složitějšího mechanismu (obr. 3 v první části článku). Tak mohou studenti nenásilnou formou získat zkušenosti s distribuovaným řízením výrobních procesů, které je charakteristické pro koncepci průmyslu 4.0.Pro příklady z úvodní části seriálu bude prozatím využívána jen minimální konfigurace: čtveřice barevných tlačítek a čtveřice barevných signálek, které lze ke kostce připevnit a připojit ke konektorům pro dvouhodnotové vstupy (obr. 4). Pro řešené příklady je účelné barevné signálky uspořádat v pořadí shodném s pořadím barev tlačítek. Obr. 4. Kostka Foxee s barevnými signálkami připravená pro řešení příkladůSledování a negaceVýklad začne od nejjednodušších příkladů úloh, kdy signálky kopírují stav tlačítek (logická funkce sledování) nebo svítí inverzně k nim (logická funkce negace – NOT). Příklad 1. shodné barvyTlačítky ovládejte signálky shodné barvy – např. stiskem a uvolněním červeného tlačítka ovládejte svit červené signálky, žlutým tlačítkem ovládejte žlutou atd. Deklarace proměnnýchNejprve je nutné deklarovat vstupní a výstupní proměnné. Všechny jsou dvouhodnotové, tedy typu BOOL. Jejich jména je možné zvolit libovolně podle zásad normy pro tvorbu identifikátorů – mohou obsahovat číslice, malá a velká písmena z anglické abecedy (bez háčků a čárek), znak „_“ (podtržítko), nesmí obsahovat mezery a musí začínat písmenem nebo podtržítkem. Pro tyto příklady byla zvolena jména co možná nejkratší tak, aby vystihovala význam proměnných. Proměnné musí být definovány dříve, než budou použity. Oba programy uvedené v obr. 5 začínají blokem deklarací proměnných. V programech dalších příkladů již deklarace nebudou uváděny, ale budou předpokládány. Protože signálky mohou být připojeny ke konektorům libovolných binárních výstupů DO0 až DO9, bylo by třeba deklarace vždy volit podle této konkrétní konfigurace. V obr. 5 jsou proto deklarace voleny tak, jako by šlo o vnitřní proměnné v roli vstupů – pro konkrétní situaci je potom nutné deklarace upravit podle skutečné konfigurace. Obr. 5. Programy k příkladu 1 s deklaracemi proměnných – horní část obsahuje program v jazyce LD, pod ním je program v jazyce CFC (sledování)Grafické jazyky LD a CFCV horní části obr. 5 je uveden program v jazyce LD, pod ním je stejný program v jazyce CFC. Pro informaci: v jazyce LD značí prvek se dvěma svislými čárkami spínací kontakt a prvek s dvojicí závorek značí binární výstup („cívku relé“).Program v jazyce v ST vypadá takto:s_ruda := tl_rude;s_zluta := tl_zlute;s_zelena := tl_zelene;s_modra := tl_modre;Deklarace nejsou uvedeny už ani před programem v textovém jazyce ST, ale předpokládá se, že již byly uvedeny dříve. V programu ST jsou použity příkazy přiřazení, kdy proměnné vlevo od symbolu přiřazení := („pascalského rovnítka“) je přiřazena hodnota výrazu vpravo od něj – zde to jsou jen jednoduché proměnné. Každý příkaz musí být zakončený znakem; (středníkem). V dalších příkladech bude program v jazyce ST sloužit zároveň jako názorná forma zadání logické funkce v podobě logického výrazu – a současně jako jedno z řešení. Proto bude uváděn na začátku příkladů.Všechny tři programy jsou rovnocenným řešením zadání příkladu. Program bude správně fungovat jak pro jednotlivě tisknutá tlačítka, tak pro několik tlačítek tisknutých současně. Příklad 2. na pořadí záležíČerveným tlačítkem ovládejte červenou signálku jako v předchozím případě, shodně se stavem žlutého tlačítka ovládejte žlutou a zelenou signálku, shodně se stavem zeleného tlačítka ovládejte všechny signálky podle přiřazení:s_ruda := tl_rude;s_zluta := tl_zlute;s_zelena := tl_zlute;s_ruda := tl_zelene;s_zluta := tl_zelene;s_zelena := tl_zelene;s_modra := tl_zelene; Řešení v LD a CFCProgram v grafických jazycích je uveden v obr. 6. Jeho poslední příkaz duplicitně provádí duplicitní zápis do proměnných s_ruda, s_zluta, s_zelena. Dochází ke kolizi požadavků na zápis. Stisk modrého tlačítka ovlivní stav signálek v rozporu s požadavky předchozích příkazů podle zásady „poslední má pravdu“. Při změně pořadí příkazů se situace změní. Správně bude program fungovat jen při tisknutí tlačítek jednotlivě. Doporučuje se při programování se podobných situací vyvarovat. Obr. 6. Grafické programy k příkladu 2 (sledování s kolizí adres přiřazení)Příklad 3. negaceZadáním je červenou signálku ovládat shodně se stavem červeného tlačítka, žlutou signálku opačně ke stavu žlutého tlačítka, zelenou signálku opačně ke stavu žluté signálky a modrou opačně ke stavu zelené:s_ruda := tl_rude;s_zluta := NOT tl_zlute;s_zelena := NOT s_zluta;s_modra := NOT s_zelena; První řešeníOperátor NOT provádí negaci logické proměnné, která za ním následuje – mění její pravdivostní hodnotu na opačnou. Způsobí, že žlutá signálka svítí opačně ke stavu žlutého tlačítka. Zelená signálka pak svítí opačně než žlutá a modrá opět opačně než zelená. To znamená, že zelená signálka svítí shodně se stavem žlutého tlačítka a modrá k němu opačně, tedy shodně se zelenou signálkou. Platí, že negace negované proměnné je rovna původní hodnotě této proměnné – negace negace (obecně sudý počet negací) se navzájem ruší. Zadání rovnocenně odpovídají oba programy v obr. 7. Obr. 7. K prvnímu řešení příkladu 3 (negace)Druhé řešeníProgram je možné rovnocenně přepsat:s_ruda := tl_rude;s_zluta := NOT tl_zlute;s_zelena := NOT (NOT tl_zlute);s_modra := NOT (NOT (NOT tl_zlute));Závorky jsou uvedeny jen pro přehlednost, pro funkci programu nejsou nutné.Řešení jsou v obr. 8. V kontaktním schématu LD lze negaci řešit dvojím způsobem – negací vstupní proměnné (znázorněné lomítkem mezi svislými čárkami) nebo negací výstupní proměnné (znázorněné lomítkem mezi závorkami). Třetí negaci zde již nelze provést a je řešena negací výstupní proměnné s_zelena. Program v CFC je přesným přepisem programu ve ST. Obr. 8. K druhému řešení příkladu 3 (negace)Logický součet a součinPříklad 4. logický součet ORČervená signálka má svítit, jestliže je stisknuto červené nebo žluté tlačítko (nebo obě současně – to je vyjádřeno tím, že se před nebo nepíše čárka), a je zhasnutá, není-li stisknuto ani jedno z obou tlačítek. Obdobně se požaduje, aby žlutá signálka svítila, jestliže je stisknuto zelené nebo modré tlačítko. Zelená signálka má svítit, jestliže svítí červená nebo žlutá signálka. První řešenís_ruda := tl_rude OR tl_zlute;s_zluta := tl_zelene OR tl_modre;s_zelena := s_ruda OR s_zluta;Operátor OR provádí operaci logického součtu (inkluzivního) proměnných, které spojuje. V češtině jej lze interpretovat jako spojku nebo (nikoliv buď – nebo, kdy má spojka nebo význam vylučovací a píše se před ní čárka). Výsledek je pravdivý, jestliže je pravdivý alespoň jeden z operandů. Program lze rovnocenně přepsat do tvaru v horní části obr. 9. Obr. 9. K příkladu 4 – obě varianty řešení (logický součet OR)Druhé řešeníProgram lze rovnocenně upravit na:s_ruda := tl_rude OR tl_zlute;s_zluta := tl_zelene OR tl_modre;s_zelena := (tl_rude OR tl_zlute) OR (tl_zelene OR tl_modre);Výraz pro zelenou signálku je důsledkem asociativnosti operace logického součtu OR. Závorky v posledním příkazu nejsou nutné, jsou uvedeny jen pro zdůraznění skutečnosti, že logický součet dílčích součtů je shodný se součtem všech operandů. Grafické verze programu jsou v dolní části obr. 9. Příklad 5. logický součin ANDČervená signálka má svítit jenom tehdy, je-li stisknuto červené tlačítko současně se žlutým, a je zhasnutá, jestliže některé z tlačítek není stisknuto. Obdobně se požaduje, aby žlutá signálka svítila, jestliže je tisknuto zelené a současně modré tlačítko. Zelená signálka má svítit, svítí-li červená signálka současně se žlutou. První řešenís_ruda := tl_rude AND tl_zlute;s_zluta := tl_zelene AND tl_modre;s_zelena := s_ruda AND s_zluta;Operátor AND provádí operaci logického součinu proměnných, které spojuje. V češtině jej lze interpretovat spojkou a ve významu současně. Výsledek je pravdivý, jestliže jsou pravdivé všechny z operandů. Je-li alespoň jeden z operandů nepravdivý, je nepravdivý i výsledek. Místo symbolu AND lze v logických výrazech jazyka ST rovnocenně používat znak „&“.Druhé řešeníProgram lze přepsat do tvaru:s_ruda := tl_rude AND tl_zlute;s_zluta := tl_zelene AND tl_modre;s_zelena := tl_rude AND tl_zlute AND tl_zelene AND tl_modre;nebo do tvaru:s_ruda := tl_rude & tl_zlute;s_zluta := tl_zelene & tl_modre;s_zelena := tl_rude & tl_zlute & tl_zelene & tl_modre;Oběma variantám řešení odpovídají grafické programy v obr. 10. Ověření De Morganových pravidelOvěřte, že programs_ruda := NOT ((NOT tl_rude) OR (NOT tl_zlute));s_zluta := NOT (NOT tl_zelene OR NOT tl_modre);s_zelena := NOT (NOT s_ruda OR NOT s_zluta);se chová shodně s řešením předchozího příkladu (obr. 10) a naopak, že program:s_ruda := NOT ((NOT tl_rude) & (NOT tl_zlute));s_zluta := NOT (NOT tl_zelene & NOT tl_modre);s_zelena := NOT (NOT s_ruda & NOT s_zluta);se chová shodně s řešením příkladu 4 (obr. 9). Tato (snad) překvapivá souvislost mezi operacemi logického součtu OR a součinu AND je důsledkem De Morganových pravidel, která jsou součástí Booleovy algebry. K programu v ST uveďme, že vnořené závorky v prvním řádku obou programů jsou uvedeny jen pro přehlednost a nejsou nutné pro správné vykonání programu jako u ostatních příkazů. Operátor NOT má při vykonávání programu přednost před operátory OR a AND – nejprve se tedy provede negace odpovídající proměnné a teprve potom operace OR nebo AND. Nezbytné jsou jen závorky za prvním operátorem NOT. Programy obou verzí v grafických jazycích jsou v obr. 11. V jazyce CFC negaci znázorňují kroužky u vstupu nebo výstupu značky logické funkce. Obr. 11. De Morganova pravidlaPříklad 6. výlučný logický součet XOR, ekvivalence a paritaČervená signálka má svítit, jestliže je stisknuto buď (jen) červené tlačítko, nebo (jen) žluté tlačítko (nikoliv obě současně), a je zhasnutá, jestliže není tisknuto žádné z tlačítek nebo jsou stisknuta obě tlačítka současně. Dále požadujeme, aby žlutá signálka svítila, jestliže jsou červené a žluté tlačítko ve shodném stavu (obě tisknutá nebo obě uvolněná). Zelená signálka má svítit, jestliže je stisknuto buď zelené, nebo modré tlačítko (právě jedno). Modrá signálka má svítit, je-li počet stisknutých tlačítek liché číslo. První řešení:Bez důkazů a odvozování uvádíme program, který řeší požadavky zadání:s_ruda := (tl_rude & NOT tl_zlute) OR (NOT tl_rude & tl_zlute);s_zluta := (tl_rude & tl_zlute) OR (NOT tl_rude & NOT tl_zlute);s_zelena := tl_zelene XOR tl_modre;s_modra := tl_rude XOR tl_zlute XOR tl_zelene XOR tl_modre;Program pro červenou signálku vychází přesně z požadavku zadání – signálka svítí, jestliže je stisknuto rudé tlačítko a není stisknuto žluté (tl_rude & NOT tl_zlute) nebo je stisknuto žluté a není stisknuto rudé (NOT tl_rude & tl_zlute). To je definice logické funkce výlučného součtu, anglicky pojmenovaného exclusive OR, zkráceně XOR. Stejně jsou definovány i další logické funkce dvou proměnných:neshoda (nonekvivalence – NEQ): výstup pravdivý, jestliže oba operandy mají odlišné hodnoty (neshodují se, tlačítka jsou v odlišných stavech),právě jeden ze dvou (S1_2): výstup je pravdivý, jestliže je právě jeden z operandů pravdivý (je stisknuto právě jedno tlačítko),lichá parita (parity odd, PO): výstup je pravdivý, jestliže je lichý počet operandů pravdivých (zde je podmínka splněna právě pro jediné tisknuté tlačítko),modulo 2 (M2): pravdivost výstupu je shodná s výsledkem sčítání binárních číslic bez přenosu (součtu modulo 2),funkce schodišťového ovladače.Tyto logické funkce lze zobecnit pro větší počet operandů, ale pak již nejsou všechny shodné – shodují se pouze funkce liché parity, součtu modulo 2 a schodišťového ovladače.Podmínkou pro svit žluté signálky je shodný stav obou tlačítek – logická funkce shody (ekvivalence, EQ), který je negací funkce neshody – svítí tedy opačně (inverzně) ke stavu červené signálky. Svit zelené signálky je ovládán shodnou logickou funkcí, která je zde realizována s použitím operátoru XOR. Podmínkou pro svit modré signálky je lichý počet stisknutých tlačítek. Stejným způsobem by bylo ovládáno osvětlení schodiště nebo jiného společného prostoru (chodby, haly) ze čtyř míst. Druhé řešení:Zadání vyhovuje i další varianta programu:s_ruda := tl_rude XOR tl_zlute;s_zluta := NOT(tl_rude XOR tl_zlute);s_zelena := tl_zelene XOR tl_modre;s_modra := s_ruda XOR s_zelena;Programy pro obě varianty řešení v grafických jazycích jsou v obr. 12. Funkce shody (EQ) a její negace (neshody NEQ) jsou využívány při řešení bezpečných systémů s dvojitou nadbytečností (redundancí), kdy důležité proměnné (vstupní a výstupní) jsou zdvojené a jejich hodnoty se průběžně porovnávají – zjištěná neshoda je vyhodnocena jako chyba. Jsou využívány i při vyhodnocování sledu dvou časových vzorků stejného signálu (současný a minulý) a jejich neshoda signalizuje, že se změnila logická proměnná, popř. lze vyhodnotit výskyt náběžné nebo sestupné hrany signálu. Obr. 12. K příkladu 6 (výlučný součet XOR a příbuzné funkce)Příklad 7. majorita ze tří a prahové funkceČervená signálka má svítit, jestliže je stisknuta většina z prvních tří tlačítek (červené, žluté, zelené), tedy alespoň dvě (dvě nebo tři). Žlutá signálka má svítit, jsou-li stisknuta alespoň dvě ze čtyř tlačítek (tedy kterákoliv dvě, tři nebo čtyři tlačítka). ŘešeníBez důkazů uvádíme program, který řeší požadavky zadání:s_ruda := (tl_rude & tl_zlute) OR (tl_rude & tl_zelene) OR (tl_zlute & tl_zelene);s_zluta := s_ruda OR (tl_rude & tl_modre) OR (tl_zlute & tl_modre) OR (tl_zelene & modre); // toto je řádkový komentář – může obsahovat libovolné znaky až do konce řádkuV jazyce ST se znak „nový řádek“ interpretuje stejně jako znak mezera –, obecný komentář začíná dvojicí znaků (*, může obsahovat libovolné znaky, mít libovolnou délku a končí dvojicí znaků *).Programy grafických jazycích již nejsou uvedeny. Přepis z jazyka ST je rutinní operace, zřejmá z předchozích příkladů. První příkaz (pro červenou signálku) definuje funkci „majorita ze tří“ (M3). Je pravdivá, jestliže je většina ze tří operandů pravdivých (tedy alespoň dva). K řešení lze dojít úvahou: má-li být výsledek pravdivý, stačí, aby alespoň dva z některých operandů byly pravdivé. Řešením je tedy logický součet dvoumístných součinových členů, ve kterých se postupně vystřídají všechny operandy – pro tři proměnné to jsou tři součinové členy. Druhý příkaz (pro žlutou signálku) definuje prahovou funkci „alespoň dva ze čtyř“ (P2_4). K řešení můžeme dospět stejnou úvahou s tím, že sčítat budeme šest dvoumístných součinových členů, v nichž se vystřídají všechny operandy – první tři jsou shodné s definicí funkce M3, stačí tedy k výstupu s_ruda přičíst zbývající tři.Majorita ze tří se využívá při řešení bezpečných systémů s trojitou nadbytečností (redundancí). Důležité proměnné (vstupní a výstupní) jsou ztrojené a jejich hodnoty se průběžně porovnávají. Zjištěná neshoda je vyhodnocena jako chyba (kterou je nutné později opravit), ale pro současnou aktivitu je využívána hodnota, na které se shodne většina z trojice proměnných (M3). Obě funkce (M3 a P2_4) patří do skupiny prahových funkcí, jejichž výsledek je pravdivý, jestliže je pravdivý alespoň prahový počet operandů. V obou případech je práh roven dvěma. Tyto a další prahové funkce lze opět využít ke zvýšení bezpečnosti, např. při vyhodnocení souboru zabezpečovacích senzorů (např. požárních) – omezí se tak závislost na případné poruše některého ze senzorů a současně lze zabránit falešným poplachům, popř. stanovit naléhavost poplachu. Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s. a externí redaktor Automa, Ing. Josef Kovář a Ing. Zuzana Prokopová, učitelé automatizace na SPŠ ZlínAugustus De Morgan (1806–1871)Augustus De Morgan se narodil 27. června 1806 v Madrásu v Indii jako pátý potomek britského důstojníka. Rodina se vrátila do Británie, když bylo Augustovi sedm měsíců.Augustus měl chabou fyzickou konstituci a již jako dítě oslepl na jedno oko. Ve škole byl pro svou odlišnost často šikanován a jeho výsledky byly nevalné. V šestnácti ale vstoupil na Trinity College Cambridge, kde učitelé poznali jeho matematický talent. Později se vrátil do Londýna, kde byl přijat jako vedoucí katedry matematiky na právě založené University College London – ve svých 21 letech a bez toho, že by měl jakékoliv předchozí publikace v matematice. O dva roky později se stal profesorem. Kromě logiky vynikal v algebře, zabýval se komplexními čísly a jejich geometrickou interpretací a rozvinul matematickou indukci.Zákony, které jsou po něm pojmenovány, byly známy již Aristotelovi. Slovně je ve 14. století formuloval William z Ockhamu, De Morgan je první formuloval matematicky.Augustus De Morgan je spolu s jiným britským matematikem Georgem Boolem považován za zakladatele renesance zájmu o matematickou logiku v 19. století.Augustus De Morgan měl pedantickou povahu a byl velmi zásadový. Z Trinity College odešel jen s nižším titulem, protože odmítl složit zkoušku z teologie; později z principiálních důvodů na čas opustil post vedoucího katedry matematiky na University College London; odmítal čestné vědecké tituly i nabídku členství v britské Královské společnosti; z principu se neúčastnil ani veřejného a politického života. Spoluzaložil Londýnskou společnost pro matematiku, jejímž byl prvním prezidentem.(Zdroj: Encyclopedia Britannica, obrázek: Wikipedia)                   (Bk) 

Kognitivní snímače v digitalizované výrobě

Fraunhoferův ústav IIS představil během veletrhu Hannover Messe 2018 početnou množinu zařízení a metod v oboru kognitivní snímačové techniky, pokládané ze jeden z pilířů při zavádění konceptu Industrie 4.0 a internetu věcí ve výrobním průmyslu.  Charakteristickým znakem konceptu Industrie 4.0 a internetu věcí (IoT) je propojování strojů, výrobních zařízení a procesů i celých výrobních linek nebo závodů a vytváření rozsáhlých sítí pro výměnu specifických uživatelských údajů. Důležitou úlohu v těchto konceptech mají inteligentní kognitivní (rozpoznávací) snímače (senzory). Jejich problematice se soustavně věnují odborníci ve Fraunhoferově ústavu pro integrované obvody IIS (Institut für Integrierte Schaltun­gen) v Norimberku, kteří vyvinuli špičková zařízení a metody k identifikaci, lokalizaci a komunikaci potřebné v oboru kognitivní snímačové techniky a systémů (sensorik). Při své práci došli k tomu, že samotná elektronika v současnosti již nevede ke špičkovému výrobku, a proto účelně zkombinovali hardware a software s progresivními technikami umělé inteligence a strojového učení. Obr. 1. Nové kognitivní snímače a systémy jsou před zavedením v průmyslu zkoušeny ve zkušebním a aplikačním středisku Fraunhoferova ústavu IIS v Norimberku (foto: Fraunhofer IIS) Současný stav Momentálně plní regály v obchodních domech zejména sériově vyráběné zboží. V budoucnu však budou výrobky individuálnější, v dlouhodobém výhledu budou některá odvětví dokonce nabízet produkty vyráběné kusově – tedy ve výrobních dávkách jeden kus. V automobilové výrobě není tento cílový stav příliš vzdálen – automobily se při výrobě individuálně upravují a vybavují podle přání zákazníka již nyní. Ve výrobním procesu toto ovšem s sebou nese mnoho problémů, které lze zvládnout pouze při použití postupů kognitivní snímačové techniky. Stručně řečeno se stavební díly musí identifikovat a lokalizovat a stroje a zařízení musí být schopné komunikovat mezi sebou a také s lidmi. To vyžaduje vhodnou automatizovanou uživatelskou výrobní logistiku obstarávající řízení rozhodovacích i výrobních procesů.  Řešení pro koncept Industrie 4.0 na příkladu montáže motoru Fraunhoferův ústav IIS nabízí k řešení uvedených úloh techniku a metody, které na veletrhu Hannover Messe 2018 představil na příkladu montáže motoru. Nabízené metody sahají od lokalizace přepravních vozíků za účelem zefektivnit skladovací postupy a zajistit dodávky patřičných motorů na odpovídající montážní stanici přes podporu montáže s inteligentním sledováním nástrojů, použití inteligentních zásobníků a vychystávacích systémů až po sledování stavu strojů. Optimalizace pracovních procesů na bázi snímaných údajů dat je přitom základem zvyšování produktivity celé továrny. Prostřednictvím nástrojů prediktivní analýzy (prognostická metoda pro stanovení budoucích událostí) lze údaje nashromážděné pomocí kognitivních snímačových systémů také využít k automatizaci řízení a sledování vnějšího dodavatelského řetězce.  Nervové buňky průmyslového internetu věcí „S kognitivní snímací technikou lze skutečně dosáhnout digitalizace výroby,“ zdůrazňuje prof. Dr. Albert Heuberger, obchodní ředitel Fraunhoferova ústavu IIS. „Kognitivní snímače jsou nervovými buňkami průmyslového internetu věcí (IIoT). Hodnoty sledovaných veličin nejen snímají, nýbrž naměřené údaje přímo vyhodnocují, činí podle nich inteligentní rozhodnutí a získanou informaci postupují podle potřeby dále. Fraunhoferův ústav IIS k tomu dodává konkrétní zařízení pro bezdrátovou komunikaci a lokalizaci v prostředí IIoT a IoT jako celku. K tomu, aby se správné údaje dostaly ve správný čas k použití na správném místě se v kognitivních snímačích využívají také metody strojového učení.“  Inteligentní zásobník si samostatně objednává doplnění Při montáži je např. na jedné straně důležité, aby dělník měl vždy v dosahu všechny potřebné díly a montážní pás se z důvodu chybějících montážních dílů nemusel zastavit. Na druhé straně by se nemělo skladovat více montážních dílů, než je nutné, protože tím rostou náklady na skladování. K tomu účelu vyvinuli odborníci ústavu IIS inteligentní zásobníky, které vědí, kde přesně se nacházejí a nakolik jsou naplněny, a podle stavu naplnění v případě potřeby automaticky objednají doplnění. Zásobníky komunikují prostřednictvím snímačové komunikační sítě s-net®, také vyvinuté ve Fraunhoferově ústavu IIS. Přitom bezdrátově komunikují jak mezi sebou, tak také s infrastrukturou a vytvářejí tímto způsobem síť typu multi-hope. Na mnohoúčelovém displeji poskytují své údaje rovněž pracovníkům v závodě – informují je tak např. o tom, když dorazí dodatečně objednaný plný zásobník. Údaje snímané zásobníky se ukládají do cloudu, kde jsou jako součást Big Data k dispozici pro analýzy.  Světlo vede skladníka labyrintem regálů Dělník na montáži potřebuje nejenom malé díly jako šrouby a matice, které lze uložit v příručních zásobnících, nýbrž také větší stavební díly, které se skladují v regálech obsluhovaných regálovými zakladači. K minimalizaci potřebného skladovacího prostoru se skladovací místa využívají flexibilně. V praxi to znamená, že tytéž montážní díly jsou v regálu uloženy pokaždé na jiném místě. Skladník je pro zrychlení práce naváděn světelným signálem optického naváděcího systému na místo v regálu, kde požadovaný produkt nalezne. Standardní optické naváděcí systémy typu pick-by-light se ovšem buď musí připojit kabelem, což znamená nesnáze při instalaci, nebo jejich baterie mají příliš malou výdrž. Při řešení projektu Pick-by-Local-Light (PbLL) je v ústavu IIS vyvíjen zcela nový vychystávací systém založený na bezdrátové snímačové síti, jejímž základem je i zde technika s-net®.  Závěr Všechna zařízení a metody prezentované Fraunhoferovým ústavem IIS na veletrhu Hannover Messe 2018 již byly podrobně vyzkoušeny v laboratořích ústavu (obr. 1) a dosáhly natolik vysokého stupně zralosti, že bylo možné začít s jejich ověřováním, spojeným s další optimalizací, v pilotních projektech v průmyslu. V současnosti běží pilotní projekty v automobilce BMW a výzkumné a vývojové projekty ve společnosti Siemens AG a u dalších partnerů, kteří všichni v části své výroby a logistiky zavedli digitální techniku za účelem cíleně podporovat své pracovníky asistenčními systémy k dosažení efektivní interakce se strojem. Další informace lze nalézt na adrese https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2018/Februar/kognitive-sensorik-in-der-produktion.html. [Kognitive Sensorik in der Produktion. Pressemit-teilung Fraunhofer IIS, 6. 2. 2018.]  (Kab.) Obr. 1. Nové kognitivní snímače a systémy jsou před zavedením v průmyslu zkoušeny ve zkušebním a aplikačním středisku Fraunhoferova ústavu IIS v Norimberku (foto: Fraunhofer IIS)

Společnost 5.0 – japonská cesta od informační k superchytré společnosti

V Japonsku, které bylo partnerem loňského veletrhu CeBIT, odstartoval vládní program, jehož cílem je připravit na digitalizaci nejen průmysl, nýbrž celou společnost. Země se tak řadí po bok státům, ve kterých jsou již podobné programy zavedeny (Industrie 4.0 v Německu, e-Estonia v Estonsku nebo Smart Nation v Singapuru).  Společnost 5.0 na loňském veletrhu CeBIT V úvodu vládního programu Japonska s názvem Společnost 5.0 jsou zmíněny výzvy, kterým aktuálně země čelí – stárnutí populace (26,3 % japonské populace je starší 65 let), nebezpečí terorismu, přírodních katastrof a znečištění životního prostředí. Dokument japonské obchodní federace Keidan­ren vyjmenovává pět bariér, které je třeba pro zvládnutí těchto výzev překonat. Zmíněné bariéry jsou těžkopádnost administrativy, zastaralý právní řád, pomalý rozvoj technologií, nedostatek lidských zdrojů a neochota veřejnosti přijmout nutné změny. Úlohou federace Keidanren je ve spolupráci s vládou veřejně šířit myšlenky programu Společnost 5.0. Dokument Na cestě k realizaci nové ekonomiky a společnosti, vydaný federací Keidanren, představuje návrh, jak myšlenek programu Společnost 5.0 dosáhnout. Dokument byl mimo jiné představen na loňském veletrhu Cebit v Hannoveru.  Spolupráce člověka a robotů Jedním ze způsobů, jak se vypořádat s problémem nedostatku pracovní síly na trhu práce, má být podle federace Keidanren zapojení lidí ze všech sociálních vrstev společnosti a všech věkových kategorií za pomoci výukových a tréninkových iniciativ a všeobecného zavedení „inovační kultury“ do těsnějších vztahů s roboty a stroji. Rozhodující je, aby spolupráce lidí a strojů požívala ve společnosti odpovídající respekt, včetně ohledu na etickou a ekonomickou stránku problému.  Úpravy právního řádu Další kroky, kterými je třeba přispět ke změnám ve společnosti, se týkají úprav právního prostředí. S ohledem na disruptivní vývoj techniky nabude na významu otázka duševního vlastnictví. Stejně tak současné právní předpisy nesmí představovat do budoucna překážku ve využívání např. autonomních dopravních prostředků nebo kolaborativních robotů. Podcenit nelze ani otázku zabezpečení dat (informací) při jejich ukládání či předávání.  Výzkum, vývoj, vzdělání a jejich financování Japonsko plánuje investovat 1 % HDP do výzkumu a technického vývoje. Plán financování rovněž zahrnuje změny v daňovém systému v souvislosti s podporou soukromých investic. Součástí strategie je také podpora vzdělávání v oblasti informatiky již na úrovni základního a středního školství. S tím souvisí požadavek dostatečných kapacit v oboru kybernetické bezpečnosti. Jednou z možností zajištění potřebných lidských zdrojů je podpora ekonomické imi­grace řízená vládou, cílená právě na odborníky z jiných zemí. Kromě toho bude definována „oblast vyloučené konkurence“, vymezující obory, ve kterých budou spolupracovat domácí a zahraniční společnosti s cílem zajištění společné komparativní výhody Japonska. Počítá se také se start-upy i malými a středními podniky, jež společně se zahraničními subjekty vytvoří potřebnou ekonomickou základnu. Vzdělání studentů a budoucích vědců musí být opřeno o aktivity současných výzkumných pracovníků a o spolupráci průmyslu, akademické sféry a vlády obecně. Důraz je explicitně kladen na zapojení žen, stejně jako špičkových vědců z ciziny. V souladu s touto iniciativou japonští vládní zástupci vyvíjejí snahu o další prohloubení vztahů s ostatními členskými zeměmi transpacifického partnerství (TPP), které na bázi multiraterálních dohod zaručuje volný obchod mezi členskými zeměmi (kromě Japonska jsou členy Brunej, Malajsie, Vietnam, Singapur, Austrálie, Nový Zéland, Kanada, Mexiko, Chile, Peru; do roku 2017 i USA).  Reforma organizací i stylu práce Doporučení federace Keidanren se vztahují rovněž na jednání a práci se zaměstnanci. Zdůrazněn je ohled na jejich individuální potřeby. To souvisí s vizí budoucího trhu práce, na kterém již nebudou existovat mnohá z nynějších povolání, ale naopak vzniknou zcela jiné možnosti pracovního uplatnění.  Společnost 5.0 – shrnutí Lze shrnout, že japonský program Společnost 5.0 představuje nový model růstu od informační k „superchytré“ společnosti, který nabízí řešení souvisejících sociálních problémů a předkládá způsob, jak dosáhnout trvale udržitelného rozvoje společnosti. Základní principiální změna je v tom, že vývoj již není orientován na technické aspekty a na dosahování neustálého růstu zisku – do centra pozornosti se dostává člověk a jeho kvalita života. Federace Keidanren vytipovala sedmnáct cílových stavů, kterých má superchytrá společnost dosáhnout (tab. 1).  Společnost 5.0 vs. průmysl 4.0 Zatímco pojem průmysl 4.0 bude ještě určitou dobu aktuální téma v odborných i veřejných kruzích, nejen v souvislosti s programem Společnost 5.0 se objevuje nový termín, a to průmysl 5.0. Již etablovaný průmysl 4.0 se zaměřuje na využití automatizační techniky a robotů v průmyslu a postupně i v každodenním životě, ale průmysl 5.0 jde dál1). Zejména v bohatých společnostech, které budou schopné ve značné míře realizovat principy průmyslu 4.0, půjde o zabezpečení způsobu práce, resp. života obecně, pro širokou veřejnost, pro niž bude nejen trh práce, ale celý způsob života zcela změněn. Otázky průmyslu 5.0 souvisejí také s již zmíněnými klimatickými změnami. Jedním z oborů řešících otázku obnovitelných zdrojů a zdrojů obživy je bioekonomika, jež se musí stát součástí průmyslu 5.0. Příkladem aktivit v oboru bioekonomiky může být německá Národní výzkumná strategie BioEconomy 2030. Podílí se na ní mnoho renomovaných výzkumných institucí. Ty řeší pět priorit: globální zabezpečení zdrojů obživy, udržitelné zemědělství, zdravé a nezávadné potraviny, průmyslové využití obnovitelných zdrojů a vývoj zásobníků energie na bázi biomasy. Dalším souvisejícím oborem jsou průmyslové biotechnologie. Příkladem jejich využití je vývoj nových materiálů vykazujících výjimečné fyzikální či chemické vlastnosti. V souvislosti s průmyslem 5.0 je rovněž zmiňována tzv. syntetická biologie, umožňující výrazně zrychlit proces evoluce. Pomocí genového inženýrství je tak možné např. pěstovat plodiny odolávající lokálním podmínkám, vyvíjet biologické senzory a akční členy nebo získávat nové druhy bio­paliv. Seznam institucí zabývajících se syntetickou biologií obsahuje mnoho zvučných jmen (Ginkgo Bioworks, NASA, Imperial College London, DARPA a další). Výzkumné aktivity oborů blízkých myšlenkám průmyslu 5.0 s sebou přinášejí nutnost řešit etické otázky hranic, které by člověk neměl překračovat. S rozvojem průmyslu 5.0 proto musí být spojeny také výzkumné aktivity na poli etiky a filozofie. Tak jako každý vývoj, i průmysl 5.0 má dvě strany mince – potenciál dnes nepředstavitelné akcelerace vývoje techniky a jeho využití k materiálnímu zabezpečení globální populace na straně jedné, avšak nebezpečí zneužití teroristickými organizacemi či zeměmi a riziko vzniku neočekávaných efektů na straně druhé. Jedno z nebezpečí spočívá též v tom, že rozvoj bioinženýrství má a bude mít lepší podmínky v těch částech světa, které již nyní patří k těm rozvinutým. Do budoucna to může představovat impulz k ještě podstatnějšímu rozevírání nůžek mezi bohatými a zaostávajícími regiony, které mohou být příčinou sociálních a politických problémů globálních rozměrů.  Jiří HloskaPartnerství Česka a Japonska Technologická agentura ČR, Agentura pro podporu podnikání a investic Czechinvest a japonská vládní agentura pro podporu obchodu a investic JETRO uspořádaly za spolupráce Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky workshop k tématu česko-japonské technologické spolupráce Czech Japan Technology Partnership Workshop. Akce se uskutečnila 20. září 2017 v budově CIIRC ČVUT za účasti japonského velvyslance v ČR, náměstka ministra průmyslu a obchodu ČR a výkonného ředitele japonské vládní agentury NEDO. Workshop byl zaměřen na současný a budoucí potenciál spolupráce České republiky a Japonska v oblasti techniky a představil příklady výzkumně-vývojových projektů v oborech laserových technologií, jaderné energetiky, průmyslu 4.0 a materiálového inženýrství. Ve dnech 30. listopadu a 1. prosince 2017 se Ing. Roman Holý, Ph.D., vedoucí Národního centra Průmyslu 4.0 v rámci CIIRC ČVUT, zúčastnil třetího ročníku mezinárodního sympozia RRI (Robot Revolution Initiative) a zároveň navštívil výstavu International Robotics Exhibition (iREX) 2017 v Tokiu v Japonsku. Sympozium se konalo pod záštitou japonského ministerstva pro ekonomiku, obchod a průmysl, jehož náměstek Kosaburo Nishime akci také zahájil. Roman Holý vystoupil se svým příspěvkem v panelu s názvem Future image of Manufacturing and Service with IIoT společně s dalšími experty z Japonska, Německa a Švédska.                                               (ed)  Tab. 1. Cíle programu Společnost 5.0 a způsoby, jak jich dosáhnout

Inspiromat pro výuku a Tecomat: co v učebnici automatizace nebylo

(část 3 – řízení tepelných soustav – od varné konvice k budovám, 1. díl) Dosavadní náplní seriálu bylo měření na tepelných soustavách s využitím programovatelného automatu (PLC) Tecomat Foxtrot a zobrazení časových průběhů. V první části to bylo měření teploty lidského těla, jehož teplota je po dobu měření stálá. Výsledky měření byly současně příležitostí k pochopení dynamiky senzoru, který lze považovat za soustavu prvního řádu. Její dynamika byla ilustrována i na příkladech obdobných soustav z oboru elektrotechniky a hydrauliky. Druhá část se zabývala měřením teploty soustav, jejichž teplota se pomalu mění vlivem okolního prostředí (spontánním ochlazováním nebo ohřevem). Spolu s dynamikou senzoru lze měřenou soustavu považovat za soustavu alespoň druhého řádu se dvěma vstupy. Následovalo měření teploty vody ve varné konvici. Tu lze považovat za soustavu druhého nebo vyššího řádu se dvěma vstupy – a navíc je astatická (integrační). Je možné ji považovat za model tepelných soustav v technice budov. Varnou konvicí se budeme zabývat i nadále, ale nyní z pohledu jejího řízení a regulace teploty. Ilustrováno bude řízení výkonu metodou pulzně šířkové modulace (PWM) a možností řešení nespojitého regulátoru (termostatu).Varná konvice a budovy?Elektrická rychlovarná konvice (dále jen varná konvice) je nejenom vhodná k rychlému uvaření vody na čaj nebo kávu, ale může být použita také jako laboratorní učební pomůcka k experimentování s programovatelnými automaty. Je jednoduchá a snadno dostupná. Grafická prezentace výsledků je názorná. Významná je ale skutečnost, že může sloužit jako zjednodušený a zrychlený fyzikální model tepelných procesů v budovách při vytápění v zimním období nebo při chlazení (klimatizaci) v letním období (což je podobný proces, jen s opačnými znaménky). Oba typy objektů lze považovat za soustavy se dvěma vstupy, v podstatě lineární. Obdobnou dynamiku vykazují i jiné (nejenom tepelné) soustavy v domácnosti nebo v průmyslu.Pro jednoduchost uvažujme vytápění místnosti. Prvním vstupem řízené soustavy je tok tepelné energie (tepelný tok) z topidla (tepelného zdroje). Ten je ovšem jednopolaritní – topení může být buď zapnuto (popř. s proměnným výkonem), nebo vypnuto. V terminologii teorie regulace lze situaci charakterizovat jako „razantní omezení akční veličiny“, která může mít jen kladné znaménko, a akční veličina opačné hodnoty není dostupná. Vědomě vylučujeme možnost, kdy bychom přetopenou místnost chladili, např. systémem fan-coil (je-li instalován) nebo třeba otevřením okna, což by bylo z energetického hlediska nesmyslné. Za druhý vstup lze považovat ztráty – spontánní vyrovnávání teploty v místnosti s teplotou vnějšího prostředí. Tepelné ztráty se uplatňují trvale – jak v průběhu aktivního topení, tak při jeho vypnutí. Intenzita tepelných ztrát se zvyšuje s rozdílem teplot uvnitř a vně místnosti a závisí na kvalitě izolace pláště budovy (tepelné propustnosti zdiva a oken, popř. na „tepelných můstcích“). Dynamika tepelných ztrát je určována schopností akumulace tepla v plášti budovy. Nově postavené a renovované budovy se vyznačují minimálními tepelnými ztrátami („zateplení“ bývá hlavním důvodem renovace budovy). Tepelné ztráty budovy se tím minimalizují, u „nulových domů“ se blíží k nule. Je to sice pozitivní jev, ale vyžaduje změnu přístupu k řízení procesu vytápění – případné přehřátí („přetopení“) prostoru se tak stává dlouhodobým a zhoršuje pocit tepelné pohody obyvatel. Neuvažujeme-li dodatečné chlazení prostoru, je třeba proces vytápění řídit tak, aby nedocházelo k výraznému přehřívání. Dynamice tepelných procesů je účelné přizpůsobit i časový program budovy (předstih začátku a konce vytápění). Jestliže např. známe (nebo umíme změřit) dobu, za jakou po vypnutí klesne teplota v místnosti pod tolerovanou hodnotu, můžeme vytápění ukončit přiměřeně dříve. Podobně je možné optimalizovat dobu začátku vytápění. Vědomě zde pomíjíme důsledky zateplení budovy pro kvalitu vnitřního prostředí (vlhkost a znečištění vzduchu, koncentrace CO2) a možnosti řešení (např. nucená ventilace s rekuperací).Podobnou dynamiku vykazuje i varná konvice, ovšem s jinými časovými měřítky. Ilustrují ji příklady 5 a 6 v závěru předchozí části seriálu (Automa 2018, č. 5, str. 16 až 19). Tam uvedený obr. 6 znázorňuje průběh teploty vody při zapnutí a vypnutí konvice a obr. 10 průběh teploty při přerušovaném zapínání a vypínání konvice. Na obr. 7 a obr. 8 je schéma elektrického a hydraulického obvodu, jako hrubě zjednodušeného modelu procesu soustavy se dvěma vstupy. Na obr. 13 a obr. 14 jsou uvedena doplněná schémata, která respektují tepelnou kapacitu topného tělíska. Schémata na obr. 15 a obr. 16 navíc respektují i tepelnou kapacitu pláště konvice. Obdobnou dynamiku, ovšem s jinými časovými konstantami, vykazuje i místnost vytápěná elektrickým přímotopným zdrojem tepla. Podobně se chovají i jiné tepelné soustavy v domácnosti, např. elektrické podlahové topení, elektrický nebo plynový kotel, bojler, průtokový ohřívač vody nebo plynová pečicí trouba, varná deska nebo ploténka, plynový hořák, ale i ohřev vody v pračce a jiných tepelných spotřebičích. Pro většinu uvedených soustav platí, že z tepelného zdroje proudí neměnný tepelný tok. Kdyby neexistovaly tepelné ztráty, narůstala by teplota v soustavě (teoreticky) lineárně a až do nekonečna. V důsledku tepelných ztrát (které nelze nikdy vyloučit) teplo ze soustavy uniká (většinou úměrně s rostoucím rozdílem teplot), až se teplota ustálí v rovnovážném stavu, kdy je vyrovnán tepelný tok ze zdroje a tepelný tok ztrát – např. u vláknové žárovky. U většiny tepelných soustav nedochází k takto nekontrolovanému ohřevu. Například u varné konvice se růst teploty zastaví při varu vody (jestliže se všechna voda nevypaří – pak ohřev zastaví bezpečnostní pojistka). Často je ohřev cyklicky přerušován a spouštěn termostatem při regulaci teploty (např. v pečicí troubě, automatické pračce, zavařovacím hrnci). Téměř vždy je tepelný zdroj nebo spotřebič vybaven bezpečnostní pojistkou, která zabrání překročení teploty nad nastavenou hodnotu. Někdy je ohřev ovládán ručně obsluhou, např. při přípravě jídel. Selhání bezpečnostní pojistky mívá fatální následky, obvykle destrukci přístroje, požár nebo jinou havarijní situaci. Jiná situace nastává v místnostech s kapalinovým vytápěním nebo chlazením. Zde má teplosměnné médium (nejčastěji voda) dlouhodobě stálou teplotu a tepelný tok je úměrný rozdílu teplot vody a vytápěného prostoru. Patrně nejrozšířenější je teplovodní vytápění s otopnými tělesy (radiátory). Rovněž zde se lze setkat s tepelnou soustavou se dvěma vstupy. Prvním vstupem soustavy je otopné těleso, které zprostředkuje předávání teploty z topné vody do vzduchu v prostoru vytápěné místnosti. I ten působí jednosměrně – buď je zapnut (popř. s regulovaným průtokem), nebo je vypnut. Druhým vstupem jsou zase tepelné ztráty, které působí v podstatě trvale a nezávisle na stavu topného tělesa – při jeho zapnutí i vypnutí. Oproti předchozímu případu s přímotopným topidlem zde jde o statickou soustavu. Teplota vzduchu v místnosti nemůže být vyšší, než je teplota topného tělesa (neuvažujeme-li jiné zdroje tepla). Kdybychom (teoreticky) vyloučili tepelné ztráty, ustálila by se teplota ve vytápěném prostoru na teplotě topné vody. Působením druhého vstupu (ztrát) je ovšem teplota v prostoru jiná – v závislosti na venkovní teplotě (tepelných ztrátách nebo tepelných ziscích). Zjednodušeným modelem takové soustavy v oboru elektrotechniky může být elektrický obvod podle obr. 7, obr. 16 a obr. 15 – stále se odkazujeme na minulý díl seriálu – upravený tak, že zdroj proudu v levé části schématu (ik) nahradíme zdrojem konstantního napětí. Obdobně v hydraulické analogii podle obr. 8, obr. 14 a obr. 16 by v levé části schématu bylo třeba přívod s konstantním průtokem nahradit přívodem z velké nádrže (zdroje konstantního tlaku). Ve virtuálním modelu je úprava snadná, fyzikální model by byl nesrovnatelně komplikovanější (konstrukčně pracnější a v provozu méně spolehlivý) oproti připojení varné konvice – proto u ní raději zůstaňme.Při tradičním centrálním vytápění s otopnými tělesy je pro celý objekt topná voda ohřívána na stálou teplotu (obvykle v rozmezí +40 až +80 °C) ze společného regulovaného kotle nebo z předávací stanice. Průtok vody do jednotlivých radiátorů je ovládán jejich regulačními ventily (dvoustavovými nebo spojitě řízenými). Při lokálním (etážovém) vytápění bývají ventily pevně nastaveny a podle potřeby se ovládá aktivita kotle. Při kapalinovém podlahovém vytápění protéká otopné médium (obvykle voda) meandrem z trubek v hmotě podlahy a touto cestou ohřívá vzduch ve vytápěné místnosti. Teplota vody bývá jen kolem +30 °C – bylo by nepříjemné mít „horkou půdu pod nohama“. Na podobném principu (ovšem v opačném směru) působí stropní chlazení. Obdobně pracují i jiné tekutinové systémy topení a chlazení v budovách (např. klimatizace, fan-coil, stěnové vytápění apod.), ale i v technologických procesech (např. při ohřevu nebo chlazení chemických reaktorů nebo v potravinářských zařízeních). Obdobné procesy se uplatňují i v činnosti chladniček, mrazniček a tepelných čerpadel, ale i ve velkých chladírnách a mrazírnách při výrobě, dopravě a prodeji potravin, v kuchyních restaurací a výrobnách potravin. Obrázky obr. 8, obr. 14 a obr. 16 s hydraulickými schématy byly do textu zařazeny především pro názornost výkladu – snáze si lze představit plnění nebo vyprazdňování nádrží a tok kapaliny než „přelévání tepla a elektrického náboje“. Podobná problematika se objevuje i u reálných hydraulických soustav v technologických a biologických procesech, v rybníkářství a vodním hospodářství, vodárenství a lodní dopravě – např. při řízení plavebních komor. V malém měřítku se lze s dynamikou hydraulické soustavy setkat např. při vypouštění umyvadla, vany, bazénu nebo při splachování WC.Hrátky s varnou konvicí ve ZlíněDále popsané experimenty s varnou konvicí byly realizovány v laboratoři SPŠ Zlín. Při vysvětlování pojmu „regulovaná soustava“ je vhodné uvést konkrétní příklady, se kterými se žáci již setkali nebo setkávají v běžném životě, např. elektrický bojler, ploténka elektrického sporáku, vytápění místnosti nebo splachovadlo. Tyto soustavy ale nelze umístit do laboratoře, a proto nejsou vhodné jako názorné ukázky. Varná konvice se používá snad v každé domácnosti. Má tedy smysl vyzkoušet ohřev a regulaci teploty vody pomocí tohoto běžného kuchyňského zařízení. K pokusům byla použita varná konvice o příkonu 2 000 W s topným tělískem zabudovaným do dna. Při experimentech byla vždy naplněna 1 l vody. K jejímu řízení byl použit programovatelný automat Tecomat Foxtrot, který je v laboratořích SPŠ Zlín tradičně využíván. Centrální jednotkou byl modul CP1014 s modulem C-OR-0202B připojeným na sběrnicí CIB. Obr. 1. K experimentům s varnou konvicí byl použit programovatelný automat Tecomat Foxtrot s centrální jednotkou CP1014 (vlevo) a periferní modul C-OR-0202B připojený na sběrnicí CIB (vpravo)Centrální jednotka CP1014 je vybavena osmi různě nastavitelnými vstupy a šesticí reléových výstupů. Obsahuje uživatelský displej 4 × 20 znaků. Prostřednictvím systémové sběrnice TCL2 lze připojit další moduly vstupů a výstupů. Na sběrnici CIB je možné připojit další moduly ze sortimentu stavebnice elektroinstalačních prvků CFox – v popisovaném případě již zmíněný modul C-OR-0202B (www.tecomat.cz). Je navržen pro umístění do instalační krabice a osazený dvojicí reléových vstupů s přepínacími kontakty. Trvalý proud každým výstupem může být až 16 A. Modul je zároveň opatřen dvěma univerzálními vstupy. Na každý lze připojit odporový teploměr (po vhodné volbě konfigurace). Pro laboratorní experimenty byl použit polovodičový teploměr NTC12K a odporový teploměr Pt1000. Modul C-OR-0202B byl zabudován do ploché elektroinstalační krabice na omítku. Výstupy relé byly propojeny se dvěma zásuvkami.Obr. 2. Vlevo sestava přípravku pro řízení varné konvice s polovodičovým senzorem NTC12K (nahoře uprostřed), odporovým snímačem Pt1000 (vpravo nahoře) s linkou sběrnice CIB pro připojení k systému Foxtrot, vpravo přípravek s varnou konvicí Pravá zásuvka je vyvedená jako spínací a levá jako rozpínací. K modulu je pevně ve svorkovnici připojen teploměr Pt1000, druhý se připojuje zásuvkou Jack umístěnou v krytu krabice. Toto řešení dovoluje snadno připojit různé typy odporových teploměrů a ověřit jejich funkci. Druhým konektorem Jack je připojena kroucená dvoulinka sběrnice CIB pro připojení k PLC. Přechodný děj při zapnutí a vypnutíPři prvním měření byla z bezpečnostních důvodů voda v konvici ohřívána jen na +40 °C. Cílem bylo zjistit časový průběh teploty během vypnutí konvice a po následném vypnutí konvice. Zásuvka s konvicí byla řízena jednoduchým programem (v podstatě jen příkazem volání funkčního bloku) zapsaným v jazyce strukturovaného textu (ST, Structured Text), který se při výuce běžně používá: RS_konev(S := (teplota_2 < 40),R1 := (teplota_2 > 40),Q1 => ohrev_1); Jde o funkční blok pro klopný obvod typu RS. Konvice je zapnutá, je-li teplota vody nižší než +40 °C, a vypnutá při teplotě vyšší než +40 °C (při teplotě rovné 40 °C se stav nemění). Příkaz realizuje algoritmus dvoustavového regulátoru bez hystereze. K zobrazení časových průběhů byla využita funkce Data Logger systému Tecomat Foxtrot. Ten ve zvoleném intervalu (zde po 3 s) ukládá do paměti hodnoty vybraných proměnných. Výsledný blok dat lze ve formát MS Excel přenést do počítače a tam dále zpracovávat.Obr. 3. Průběh teploty ve varné konvici (modře) a její aktivity (oranžově) Časový průběh teploty vody v konvici je na obr. 3. Časové údaje na vodorovné ose (zde a v dalších příkladech) jsou ve formátu h:m:s (hodiny:minuty:sekundy). Modře je zobrazen průběh teploty, oranžově aktivity zásuvky s konvicí. Oproti obrázkům z minulých částí seriálu má zde graf poměrně hladký průběh, bez „schůdků“ a krátkých impulzů („chlupů“), způsobených kvantovacím šumem. Důvodem je delší interval vzorkování. Rovněž je zde patrná doba průtahu – doba, než se ohřeje dno konvice a začíná ohřev vody (asi 10 s zhruba v době 9:12:12 až 9:12:22). Následuje strmý a téměř lineární nárůst teploty. Při 40 °C ohřev vypne, ale teplota ještě několik sekund strmě roste, což je způsobeno rozehřátým dnem, které předává akumulované teplo a ohřívá vodu až na 45,89 °C (zhruba v čase 9:15:22), kdy průběh kulminuje, a v čase 9:15:42 teplota začíná zvolna klesat. Průběh dokumentuje setrvačnou dynamiku konvice, která je zjevně soustavou druhého nebo vyššího řádu. Pro samotné topné těleso s hmotou dna lze odhadnout dynamiku alespoň druhého řádu. Po vylití horké vody a při novém plnění si lze všimnout, že dno ve styku s vodou zasyčí, což dokazuje, že teplota samotného dna je vyšší než teplota vroucí vody. Teplo akumulované ve hmotě dna se ještě delší čas po vypnutí předává vodě v konvici. Důsledkem je „tepelná setrvačnost“ – skutečnost, že po vypnutí vzroste teplota ještě zhruba o dalších 6 °C.Obr. 4. Průběh ohřevu s teploty vypnutí +30 °C: celkový průběh, počáteční úsek, kulminace po vypnutí a počátek chladnutí, detail v okolí vrcholu, ochlazování Skutečnost lze interpretovat i opačně: abychom vodu ohřáli na hodnotu v tolerančním pásmu v okolí hodnoty 46 °C, je třeba konvici vypnout již v předstihu při teplotě 40 °C. Této teploty bude dosaženo za dobu asi 2 min. Tyto údaje mohou být inspirací pro návrh „inteligentního termostatu“ – nejenom pro řízení konvice, ale i pro vytápění či chlazení místnosti. Časový údaj o trvání náběhu může být využit ke korigování časového programu pro řízení klimatu v místnosti. Situace je ale komplikovanější – hodnota překmitu i doba potřebného předstihu závisí na dalších vlivech, zejména na žádané hodnotě teploty, na intenzitě a dynamice ochlazování (např. na teplotě okolí, intenzitě ochlazování a na akumulační schopnosti pláště, na proudění vody v konvici a proudu vzduchu v okolí). Proto by skutečně „inteligentní“ termostat měl mít schopnost tyto hodnoty průběžně zjišťovat (adaptovat se na měnící se podmínky). Kontrolní otázky1             Je teplota varu skutečně 100 °C vždy a všude? 2             Při jaké teplotě vře voda v obvyklých nadmořských výškách, na vrcholcích Alp a v Himálaji? 3             Jaké teploty lze dosáhnout v tlakovém hrnci?   Úlohy: 1             Vyřešte program pro co nepřesnější regulaci teploty v konvici na hodnoty 30 °C, 40 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C tak, že ohřev přerušíte s odpovídajícím předstihem. 2             Navrhněte algoritmus a program PLC pro automatické nalezení teploty, při níž se po vypnutí zastaví její růst (teplotu kulminace), a odpovídající doby od zapnutí. 3             Navrhněte algoritmus a program PLC pro automatické změření doby, kdy růst teploty kulminuje – pro různé hodnoty teploty, např. pro 30 °C, 40 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C. 4             Navrhněte algoritmus a program PLC, který zajistí zapnutí konvice tak, aby teplota kulminovala ve zvoleném čase – pro různé hodnoty teploty, např. pro 30 °C, 40 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C. 5             Navrhněte jinou variantu tepelné soustavy pro laboratorní experimenty, která bude mít obdobné vlastnosti jako konvice, ale bude vykazovat výrazně rychlejší dynamiku. 6             Podle náběžné části časových průběhů teploty z obr. 3, obr. 4 a podle postupů z učebnic proveďte identifikaci soustav. Jak byste postupovali při identifikaci procesu ochlazování (tepelných ztrát) podle sestupné části průběhů?(dokončení v příštím čísle) Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s., a externí redaktor Automa, Ing. Josef Kovář a Ing. Zuzana Prokopová, učitelé automatizace na SPŠ Zlín 

Virtuální konstrukce rozváděčů dospěla do svého finále

Nová verze systému EPLAN Pro Panel 2.8 byla vydána koncem minulého roku, krátce po norimberském veletrhu SPS IPC Drives. Návštěvníci tohoto prestižního veletrhu si mohli vyzkoušet novou verzi včetně mnoha možností výměny umístěných komponent, nebo dokonce celých rozváděčů. Další novinkou je automatická migrace projektů založených na řadě rozváděčů Rittal TS 8 na nový rozsáhlý systém rozváděčů Rittal VX25. Ale to stále není všechno: společnosti EPLAN a Rittal v Norimberku společně představily širokou škálu inovací v oblasti konstrukce rozváděčů – a budou v tom pokračovat i letos v dubnu na veletrhu Hannover Messe.Obr. 1. Integrované projektování – od schématu až po kompletní systém rozváděčů Rittal VX25 Software Pro Panel 2.8 pro virtuální 3D návrh rozváděče je charakteristický svou rozšířenou flexibilitou, přičemž uživatele zaujme zcela novým uživatelským rozhraním 4 K. Firmy EPLAN a Rittal na veletrhu SPS IPC Drives v listopadu 2018 v Norimberku společně představily celou sérii inovací týkajících se konstrukce rozváděčů. Patří mezi ně vzájemně se doplňující softwarová řešení pro projektování a plánování, inovativní systémy pro rozvodné skříně, rozvody elektrické energie, klimatizační systémy, automatizační techniku, jakož i digitální asis­tenční systémy pro integrovanou automatizaci výrobních procesů. Obě firmy se tak společně dostávají do pozice poskytovatelů, kteří nabízejí pro své zákazníky integrovaná řešení pro optimalizaci procesů konstruování rozváděčů: kombinované strojní, hardwarové a softwarové řešení, doprovodné údaje o produktech a kompletní služby v oblasti integrace procesů.  Výměna komponent? Žádný problém Nová verze softwaru EPLAN Pro Panel je hlavně zaměřena na „procesy“. Stávající 3D konfigurace rozváděčů je často nutné měnit – ať už pro nedostatek místa, nebo z důvodu různých specifikací skříní, např. dveře budou mít panty na pravé místo na levé straně apod. Nová funkce „vyměnit zařízení“ umožňuje uživatelům vyměnit dříve umístěné komponenty. A co je ještě lepší: systém si zachovává všechny reference týkající se programů pro výrobní stroje NC. Varianty maker lze snadno vybrat a uložit do kmenových dat. Totéž platí i pro montážní plochy: kompletní rozmístění a tvar zařízení lze jednoduše přiřadit k jiné montážní ploše. Znamená to, že úplné rozmístění 3D sestavy je možné rychle a snadno integrovat do jiného konstruk­čního prostředí.  Změny systému jsou jednoduché Společnost Rittal nedávno představila nový systém rozváděčů VX25, takže firmy, které používají rozváděče Rittal TS 8, čelí výzvě migrace svých dosavadních projektů. Avšak EPLAN Pro Panel Professional, verze 2.8, nabízí bezchybnou podporu migrace. Jak to funguje? Pomocí podpůrného softwaru se analyzuje obsah projektu, montážní sestava ve 3D nebo individuální rozváděč. Jestliže systém zjistí, že některé komponenty pro migraci na VX25 chybějí, jsou shrnuty do objednávkového seznamu a prostřednictvím nákupního košíku v EPLAN Data Portal integrovány do rozpisky v prostředí Pro Panel.  Systematická migrace Jsou-li všechny položky přítomny, systém automaticky provede migraci. Položky TS 8 jsou vyměněny za položky VX25. Software zohledňuje stávající odkazy mezi umístěnými zařízeními a montážními úrovněmi. Totéž platí pro informace pro programy strojů NC, jako je síť tras pro směrování kabelových spojů. Nové možnosti verze 2.8 doplňují interaktivní funkce, jako jsou testovací cykly a korekce rozestupů.  (EPLAN ENGINEERING CZ, s. r. o.)    

Mobilní aplikace Danfoss Drives

Uvedením mobilních aplikací MyDrive® Portfolio, MyDrive® ecoSmart™, MyDrive® Connect vychází společnost Danfoss vstříc zákazníkům, kteří chtějí používat své smartphony a tablety k vyhledávání vhodných pohonů Danfoss a Vacon, ke stanovení jejich třídy účinnosti a také k jejich diagnostice, uvedení do provozu a servisu. Aplikace MyDrive Portfolio podává přehled o nabídce pohonů Danfoss Drives a umožňuje vyhledávat informace o konkrétním produktu a aplikaci. Zákazníci získají přístup ke komplexním materiálům a informacím souvisejícím s konkrétním odvětvím a aplikací. Seznam produktů je v aplikaci uspořádán v závislosti na instalaci a účelu produktu. Tyto informace je možné stáhnout jako soubory PDF do mobilního zařízení a mohou je sdílet. Aplikace MyDrive ecoSmart obsahuje třídy účinnosti (podle EN 50598) jednotlivých pohonů Danfoss i Vacon i třídy účinnosti systému IES u sestav pohonů Danfoss s jakýmkoliv indukčním motorem. Díky tomu má uživatel možnost zvolit pro svůj provoz optimální zařízení. Může si stáhnout certifikát obsahující technické detaily o vybraných prvcích a konfiguracích. Kromě tříd energetické účinnosti se uživatel můžete seznámit s e výkonem částečného zatížení střídavého pohonu ve standardních servisních bodech a umožňuje vypočítat efektivnost a účinnost měniče v každém provozním bodě. Mobilní aplikace MyDrive Connect je nástrojem pro rychlou a snadnou diagnostiku, uvedení do provozu a servis pohonů VLT® HVAC Drive, VLT® AQUA Drive a VLT® AutomationDrive pomocí individuálního připojení založeného na Wi-Fi (IEE802.11). Podobné řešení bude také k dispozici pro značku Vacon. Podrobnosti jsou na tomto odkazu: http://www.danfoss.cz/newsstories/drives/february-mobile-apps/?ref=17179936721#/

Vírové průtokoměry Huba Control za příznivou cenu

Vírové průtokoměry Huba Control jsou unikátním řešením pro velmi přesné měření průtoku bez vysokých nákladů. Hodí se k použití v tepelných čerpadlech, ohřívačích vody nebo v solárních systémech stejně tak jako pro kontrolu chladicích okruhů. Snímače jsou vhodné pro topnou vodu s obvyklými přísadami a mají certifikát pro pitnou vodu. Snímače jsou dodávány v řadách DN6 až DN32 pro průtok od 0,5 do 240 l/min. Jsou opatřeny impulzním, frekvenčním nebo analogovým výstupem 0 až 10 V a 4 až 20 mA. Jako alternativa jsou dostupné verze s integrovaným snímačem teploty. Přesnost měření je lepší než 1 % z měřené hodnoty. Měření vírovými průtokoměry (tzv. vortexy) je založeno na tzv. Kármánově efektu. Měřená tekutina proudí kolem rozrážecího tělesa vloženého do proudu, a tím vznikají víry. Frekvence vytvářených vírů je přímo úměrná rychlosti proudění tekutiny. Víry způsobují chvění snímacího plátku, které je přenášeno na piezoelektrický senzor. Piezoelektrický senzor převádí mechanické kmity na elektrický signál. Frekvence elektrického signálu je rovna frekvenci vírů. Hlavními výhody vírových průtokoměrů Huba Control jsou: –          nízká cena a vysoká přesnost, –          princip měření není ovlivněn teplotou, –          výborná odolnost vůči měřenému mediu, –          velmi rychlá odezva na změny rychlosti proudění, –          široký rozsah teplot, –          zanedbatelná ztráta tlaku, –          měřicí element není ovlivňován pevnými částečkami v kapalině, –          přímé měření teploty media. Další informace podá: TOP Instruments, s. r. o., obchod@topinstruments.cz, tel: 724 712 988  

Excelentní znalosti v oblasti decentralizace představí Murrelektronik na veletrhu Amper 2019

Veletrh Amper poskytuje cenné impulzy na cestě k inteligentní a digitální automatizaci. Obr. 1. Modulární systém sledování proudu Mico ProMurrelektronik přináší v tomto oboru mnoho inovací, a na veletrhu se tedy bude prezentovat jako přední firma v digitální transformaci automatizačních procesů. Představí průkopnické produkty, řešení a koncepce pro ty nejzajímavější a nejdůležitější otázky automatizační techniky. Veletržní motto Excelentní znalosti v oblasti decentralizace upozorňuje na rozsáhlé znalosti a schopnosti společnosti Murrelektronik v oblastech, jako je bezpečnost, napájení, komunikační technika, IO-Link, Industry 4.0 a decentralizované instalační systémy. Obzvláště zajímavé přitom je, že přístupy této společnosti vedou k optimalizaci mnoha procesů v celém řetězci tvorby hodnot.Obr. 2. Sběrnicové moduly MVK Metal a Impact67  Návštěvníci se seznámí s inovacemi z oblasti konektorů a také s modulárním systémem sledování proudu Mico Pro®, jenž může být nyní vybaven integrovaným napájením 5 nebo 10 A a který svým provedením výrazně šetří prostor v rozváděči. Nový je rovněž modul s certifikací NEC třídy 2. Mezi další zajímavosti patří třeba: Murrelektronik-Cloud, výkonné sběrnicové moduly MVK Metal a Impact67, jež budou v budoucnu vybaveny napájecím konektorem M12. Uživatelská organizace Profinet (PNO) doporučuje využívat právě tyto moduly v přípojných koncepcích napájení budoucnosti. Zákaznická řešení Murrelektronik jsou nejen díky tomu vysoce atraktivní pro štíhlé a efektivní instalační koncepce na bázi sběrnice Profinet.Data a fakta:– veletržní stánek Murrelektronik na velektrhu Amper 2019,– 19. až 22. 3. 2019,– hala V, stánek č. 4.04,– motto: Excelentní znalosti v oblasti decentralizace.Murrelektronik se těší na návštěvníky veletrhu Amper. Více o novinkách lze nalézt na adrese www.murrelektronik.cz.(Murrelektronik)

Osmnáctimilimetrový zdroj WAGO Epsitron Compact

Napájecí zdroj Epsitron Compact (787-1200) o šířce pouhých 18 mm od firmy Wago poskytuje na výstupu napětí 24 V DC a proud do 0,5 A. Zdroj se vyznačuje mimořádně velkou účinností. Konstruktéři společnosti WAGO navrhli tento zdroj pro montáž na lištu DIN (podle DIN 43880). Osmnáctimilimetrová varianta zdroje s označením 787-1200, vhodná pro použití v rozváděčích a rozvodných skříňkách, splňuje také bezpečnostní podmínky normy EN 60335-1 (Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 1: Obecné požadavky). Zdroj spolehlivě pracuje v rozsahu pracovních teplot −25 až +70 °C (s plným výkonem do +55 °C). Uživatelé kromě velkého výkonu rovněž ocení jednoduchost a univerzálnost montáže, buď přímo nacvaknutím na lištu DIN, nebo prostřednictvím montážní svorky a šroubů.  WAGO-Elektro, spol. s r. o., tel.: 261 090 142, e-mail: automatizace@wago.com, www.wago.cz