Aktuální vydání

celé číslo

05

2019

komunikace a software pro snímače a akční členy

tlakoměry

celé číslo
Snímače teploty do prostředí se zvýšenými požadavky na hygienu a sanitaci

Článek doprovázející přehled trhu snímačů teploty splňujících zvýšené požadavky na hygienu a sanitaci popisuje funkční principy a uspořádání snímačů teploty, které musí vyhovovat požadavkům potravinářských a farmaceutických výrobních provozů, v nichž se používají čisticí a sanitační procesy CIP a SIP. V závěru článku jsou uvedeny hlavní zásady pro montáž snímačů teploty spolu s popisem dynamických vlastností snímačů.  Obecně o snímačích teploty Teplota je veličina, která ovlivňuje téměř všechny stavy a procesy v přírodě. Při měření teploty t se využívá vždy nepřímá metoda, při níž se přímo měří obecně jiná veličina A, která je na teplotě t závislá podle určitého vztahuA = f(t)    (1)  Vztah (1) může být více či méně složitý a z něho lze hodnotu teploty číselně vypočítat [1]. Základní jednotkou termodynamické teploty je kelvin (K). Nejčastěji se teplota měří ve stupních Celsia (°C). V USA se často používá Fahrenheitova teplotní stupnice s jednotkou stupeň Fahrenheita (°F). Pro přepočet platí vztaht(°F) = t (°C) × 1,8 + 32       (2) Snímač teploty jako konstrukční celek je tvořen několika součástmi. Základním prvkem je senzor teploty (čidlo). K měření teploty se využívá mnoho funkčních principů, které pokrývají široký rozsah měření teploty. V dalším textu je věnována pozornost senzorům teploty, které poskytují elektrický výstupní signál a jsou vhodné pro provozní měření teploty. Mezi takové senzory patří termoelektrické a odporové senzory teploty. Tyto senzory transformují teplotu na elektrický signál (napětí, proud, odpor) a jsou to nejčastěji používané senzory pro provozní měření teploty, pro čidla regulátorů při automatickém řízení teploty i pro moderní přenosné teploměry. Důležitou součástí snímače je vlastní instalační aparatura opatřená připojovací hlavicí a procesním připojením pro montáž do technologického zařízení. Elektrické analogové nebo číslicové obvody pro zpracování signálu ze senzoru se buď umisťují do hlavice snímače a tvoří pak s vlastním snímačem teploty jediný konstrukční celek, nebo jsou konstrukčně odděleny a uzpůsobeny např. pro uchycení na lištu, popř. tvoří samostatnou vyhodnocovací jednotku. Snímače mohou být vybaveny programovatelným převodníkem, digitální komunikací, obvody pro diagnostiku a bezdrátovou komunikací pro přenos dat. Senzor teploty se málokdy instaluje přímo do průmyslového technologického zařízení. Častěji je se umisťuje do teploměrové jímky, která jej chrání před nepříznivými provozními vlivy. Při umístění senzoru teploty do jímky jsou vždy ovlivněny jeho dynamické vlastnosti, jak je o tom pojednáno dále. Specifické požadavky jsou kladeny na aparatury snímačů používaných v potravinářských a farmaceutických výrobách, kde se kromě rychlé odezvy a vysoké přesnosti měření vyžaduje i pravidelné čištění a sterilizace aparatury. V těchto případech je důležitým faktorem splnění požadavků na hygienu a sanitaci výrobního zařízení.  Procesy CIP a SIP v potravinářských a farmaceutických výrobách Samozřejmým postupem v potravinářských a farmaceutických výrobních procesech je čištění a sterilizace výrobního zařízení. Proto jsou výrobní linky v mlékárnách, pivovarech, v nápojovém průmyslu a ve farmaceutických výrobách uzpůsobeny tak, aby vnitřní povrchy výrobního zařízení byly vyčištěny bez nutnosti demontáže (popř. s demontáží jen v omezeném rozsahu). Proces CIP (Clean-In-Place) je metoda čištění vnitřních povrchů potrubí, nádob, technologických zařízení, filtrů a příslušného vybavení bez demontáže. Výhodou procesu CIP je pro průmyslový podnik rychlejší čištění, méně náročné na pracovní sílu a opakovatelnější. Obsluha je při vyžití CIP méně vystavena rizikovým chemickým látkám. Zařízení pro čištění CIP se začala využívat nejprve při ručním řízení a zahrnovala např. vyrovnávací nádrž, odstředivé čerpadlo a připojení k čištěnému systému. Jednoduchá, ručně ovládaná zařízení CIP lze nalézt i dnes. Současné aparatury CIP zahrnují mnoho provozních nádrží, výměníků tepla, ventilů, snímačů, plně automatizované systémy s programovatelnými logickými řadiči, čidla pro získávání dat a speciálně navržené systémy trysek pro přívod čisticích kapalin. Čisticí operace se provádějí v řadě definovaných kroků. V závislosti na případu použití jsou čisticí kapaliny zahřáty na teplotu až 100 °C. Aby byly odstraněny všechny nečistoty, je zapotřebí turbulentní proud čisticího média, přičemž rychlosti průtoku se obvykle pohybují mezi 1,5 až 3 m/s. Proces SIP (Sterilization-In-Place), někdy nazývaný také Steam-In-Place, je rozšířením procesu CIP o dodatečnou sterilizaci bez nutnosti demontáže zařízení a měřicího zařízení. Po provedení čisticího postupu CIP se zařazuje sterilizace těch zařízení, na která jsou kladeny velké požadavky ohledně hygienické čistoty. Sterilizace je běžně vyžadována ve farmaceutickém průmyslu. Tento proces musí probíhat po dostatečně dlouhou dobu, aby byly všechny mikroorganismy usmrceny horkou vodou nebo nasycenou čistou párou při vysokých teplotách (>121 °C). Proces SIP se obvykle provádí parou dodávanou z parního generátoru. Někdy se však provádí chemická sterilizace vhodným médiem. Pro vlastní řízení postupů CIP a SIP musí být zařízení vybaveno potřebnou automatizační technikou (měření a řízení teploty a tlaku páry, popř. měření průtoku a složení čisticích médií). Parametry teploty, tlaku, průtoku, koncentrace a doby expozice musí být řízeny systémem, který lze nakonfigurovat s několika možnostmi pro zajištění parametrů čištění a sterilizace a ty provádět spolehlivým, opakovaným a ověřitelným způsobem. Pro monitorování a řízení jednotlivých fází procesů CIP a SIP se obvykle využívají vhodná PLC. Při použití materiálů, které jsou v kontaktu s potravinami, je nutné dodržovat závazná nařízení Evropského parlamentu ES--1935-2004 o materiálech a předmětech ve styku s potravinami, ES-10-2011 o materiálech z plastů a ES-2023-2006 o správné výrobní praxi. Dále existují nezávazné standardy EHEDG (Europen Hygienic Engineering and Design Group) pro zařízení a materiály ve styku s potravinami, jejichž cílem je přispět k zajišťování výroby bezpečných a kvalitních potravin.  Odporové senzory teploty U odporových senzorů teploty se využívá závislost hodnoty elektrického odporu na teplotě, přičemž vlastní senzor může být rea­lizován kovovým nebo polovodičovým rezistorem. Ve snímačích teploty pro potravinářské a farmaceutické výroby se nejčastěji využívají kovové odporové senzory vyrobené z platiny. Elektrický odpor R kovových vodičů vzrůstá s teplotou t. Pro čisté kovy je možné závislost vyjádřit polynomem se součiniteli A, B, CR = R0 (1 + A t  + B t2 + C t3 + ...)       (3)  kde R0 je odpor při vztažné teplotě 0 °C. Hodnoty součinitelů A, B, C pro platinový odporový teploměr jsou uvedeny v ČSN EN 60751. V technické praxi lze vystačit s aproximační rovnicí 2. stupně. Obr. 1. Drátový měřicí rezistor: a) schéma senzoru s přibližnými rozměry v mm, b) řez senzorem se čtyřvodičovým připojenímSenzorem odporového snímače teploty je buď měřicí rezistor vinutý z platinového drátku, nebo plošný rezistor vytvořený tenkovrstvou technologií. Drátový měřicí rezistor je tvořen spirálovitě stočeným tenkým platinovým drátkem (o průměru 0,05 mm), který je uložen do keramického tělíska (obr. 1). Základní odpor při 0 şC činí R0 = 100 Ω a prvek je obvykle označován jako Pt100. Měřicí rozsah je od –200 do 850 şC. Tenkovrstvý senzor má měřicí rezistor ve tvaru platinového meandru, který je vyroben moderní fotolitografickou metodou. Struktura senzoru je patrná z obr. 2. Platinový meandr je vytvořen na ploché korundové destičce technikou vakuového naprašování nebo napařování a iontového leptání platinové vrstvy. Elektrický odpor se přesně nastavuje laserovým trimováním. Skleněná krycí vrstva chrání citlivý platinový měřicí prvek před znečištěním a poškozením. Tenkovrstvé senzory teploty mají miniaturní rozměry a poskytují rychlejší odezvu než odpory drátové. Vyrábějí se nejen se základním odporem R0 = 100 Ω jako Pt100, ale i s větším odporem jako Pt500 či Pt1000. Měřicí rozsah bývá menší než u drátových senzorů, od –70 do 400 °C, popř. až do 600 °C [2]. Obr. 2. Tenkovrstvý odporový senzor: a) schéma senzoru, b) reálné provedení, c) přibližné rozměry v mmOproti tenkovrstvým senzorům jsou senzory s drátovým rezistorem časově stálejší, mají větší měřicí rozsah, ale horší dynamické vlastnosti a jsou náchylné na poškození při mechanických vibracích. Tenkovrstvé senzory mají zase velmi příznivé dynamické vlastnosti a vynikající odolnost proti vibracím. Provozní snímače teploty s odporovým senzorem Obr. 3. Snímače teploty pro hygienické aplikace: a) E+H iTherm TM411, b) Krohne Optitemp TRA H10, c) JUMO 90.2810Na trhu je k dispozici velké množství provozních snímačů teploty, které splňují požadavky potravinářských a farmaceutických linek na hygienu a sanitaci. Vesměs jde o snímače vybavené inteligentním převodníkem. Na obr. 3 je uvedeno několik ukázek. Modulární snímač teploty iTherm TM411 od společnosti Endress+Hauser (obr. 3a) může být osazen buď tenkovrstvým senzorem (–50 až 200 °C) s velmi rychlou odezvou (t90 = 1,5 s), nebo pro měření v širším rozsahu teplot (–200 až 600 °C) drátovým senzorem. V nabídce je více než 50 různých variant procesního připojení snímače. Snímač Optitemp TRA-H10 (obr. 3b), výrobek firmy Krohne, má odporový teplotní senzor umístěný v konci stonku, který je vyplněn teplonosnou pastou pro dosažení rychlejší odezvy a lepší odolnosti proti vibracím. V tomto provedení není senzor vyměnitelný (vyměnitelný senzor je u typu H20). Snímač pro potravinářský a farmaceutický průmysl typu 90.2810 od společnosti JUMO (obr. 3c) je možné vybavit adaptérem pro procesní připojení JUMO PEKA, který má certifikaci EHEDG. Příklady užití snímačů teploty i dalších snímačů provozních veličin spolu s názornými technologickými schématy z oblasti potravinářských a biotechnologických výrob je možné nalézt v materiálech firmy JUMO (www.jumo.de, na kartě Branchen/Industry). Další snímače spolu s vybranými technickými parametry najde čtenář v tabulce přehledu trhu na str. 30 a 31. Obr. 4. Samokalibrující se snímač TM371 (E+H): a) snímač TM371, b) schéma senzorové částiUnikátní vlastnosti vykazuje snímač iTherm TrustSens TM371 společnosti Endress+Hauser (obr. 4). Snímač je vybaven plně automatickou funkcí samokalibrace, která umožňuje monitorování teploty v hygienických a aseptických prostředích bez přerušení procesu a výrazně přispívá ke zvýšení přesnosti a spolehlivosti měření. Snímací jednotka tohoto přístroje je tvořena měřicím tenkovrstvým senzorem Pt100 spolu s vysoce přesným a dlouhodobě stabilním referenčním prvkem. Referenční prvek je vyroben z materiálu s definovanými feromagnetickými vlastnostmi, které se strmě mění při teplotě tzv. Curieho bodu. Tuto změnu lze elektronicky detekovat (např. podle změny elektrické kapacity materiálu). Referenční prvek ve snímači má teplotu Curieho bodu 118 °C. Při sterilizaci SIP je technologické zařízení vyhřáté horkou párou na teplotu vyšší než 121 °C. Poté při poklesu teploty na hodnotu 118 °C vyšle referenční prvek řídicí signál, platinový senzor současně změří aktuální teplotu. Porovnáním těchto dvou hodnot se provede kontrolní kalibrace tenkovrstvého platinového senzoru. Je-li odchylka měřené hodnoty mimo nastavené rozmezí, vyšle teploměr poruchové hlášení a současně je tento stav indikován červenou LED na hlavici snímače. Detailní popis snímače TM371 a jeho funkce je uveden v [3]. Obr. 5. Snímač teploty s diagnostickým výstupem (www.ifm.com/cz): a) schéma snímače, b) snímač řady TADLepší provozní spolehlivosti inteligentních snímačů teploty je možné dosáhnout také duál­ním provedením, tedy použitím dvou různých senzorových prvků, které se v průběhu procesu navzájem sledují. Tato diagnostická metoda zaznamená případnou odchylku senzoru. Duální provedení plní i zálohovací funkci. V případě poruchy jednoho ze senzorů může měření pokračovat s druhým senzorem. Snímač tohoto typu od firmy ifm electronic je na obr. 5 [4].  Montáž snímačů do technologické aparatury Jedním ze základních předpokladů správného měření teploty je vhodné umístění snímačů teploty do jednotlivých částí aparatury, a to tak, aby byl zajištěn správný přestup tepla a dokonalý styk s měřeným prostředím. Měřicí místo musí být voleno s ohledem na snadnou montáž, demontáž a údržbu snímače teploty. Obr. 6. Zabudování snímače teploty do potrubíPro zvýšení přestupu tepla se teploměr umisťuje do místa s vyšší rychlostí proudění, a nikoliv do koutů bez proudění. Senzor teploměru má zasahovat přibližně do osy potrubí. Do potrubí větších průměrů se umisťuje teploměr kolmo na směr proudění (obr. 6a) s odchylkou od kolmice minimálně o úhel 3°, aby se zajistilo samovypouštění kapaliny. U potrubí menších průměrů (do 200 mm) se umisťuje teploměr šikmo (pod úhlem 45o) proti směru proudění (obr. 6c), popř. do kolena potrubí proti směru proudění (obr. 6b). Při měření teploty kapalin v nádobách je třeba měřenou kapalinu míchat, aby byl zvětšen součinitel přestupu tepla a aby bylo dosaženo homogenního teplotního pole. Ztráty tepla vedením se omezí dostatečným ponorem teploměru. Obr. 7. Základní typy teploměrových jímek (upraveno podle [5])Při provozním měření je nutné velmi často umístit snímač teploty do teploměrové jímky, která chrání teploměr před mechanickými a chemickými vlivy způsobenými např. změnami tlaku či agresivními chemickými vlastnostmi média. Teploměrové jímky jsou v podstatě uzavřené kovové trubky válcového nebo kuželovitého tvaru, které jsou nainstalovány do potrubí nebo do technologických aparatur a stávají se jejich nedílnou součástí. Nejčastěji používané typy teploměro­vých jímek (přírubová, závitová a navařovací) jsou schematicky znázorněny na obr. 7, v pravé části obrázku jsou ukázky teploměrných jímek od společnosti Emerson [5]. Při volbě materiálu jímky je třeba respektovat vlastnosti provozního média, rozmezí pracovní teploty a kompatibilitu s materiálem provozní aparatury. Z teploměrové jímky lze snímač snadno vyjmout např. při kalibraci nebo jeho výměně, aniž by bylo nutné narušit výrobní proces a aparaturu vyprázdnit. Pro zvýšení ochrany proti korozi a erozi bývají kovové jímky potaženy vhodným materiálem, např. plastem nebo smaltem, což se ale projeví zhoršením dynamických vlastností. Obr. 8. Dynamické vlastnosti snímačů teploty s teploměrovou jímkou (upraveno podle [6])Umístění snímače teploty do jímky vždy značně ovlivní jeho dynamické vlastnosti. Je to způsobeno tím, že hmotnost jímky bývá mnohdy několikanásobně větší než hmotnost vlastního senzoru a je dominantním faktorem rychlosti odezvy celého snímače. Na obr. 8 je ukázáno, jak způsob instalace snímače významně ovlivní časový průběh odezvy teploměru. Odezva na skokovou změnu teploty proudící vody byla měřena a) měřicí vložkou s odporovým teploměrem Pt100 v kovovém ochranném pouzdru o průměru 6 mm, b) měřicí vložkou vloženou do kovové teploměrové jímky, c) měřicí vložkou v teploměrové jímce opatřené ještě ochrannou plastovou vrstvou zabraňující korozi snímače [6]. Pro správné vyhodnocení teploty je nutné uvažovat vzniklou dynamickou chybu.  Souhrn a závěr Nejčastěji využívaným typem senzoru ve snímačích teploty, které jsou určeny pro potravinářské a farmaceutické výrobní provozy, jsou tenkovrstvé platinové senzory. Jejich vlastnosti zaručují požadovanou přesnost měření, mají velmi příznivé dynamické vlastnosti a výborně odolávají mechanickým vibracím.  Literatura: [1] KADLEC, K. Měření teploty. Měření a řízení chemických, potravinářských a biotechnologických procesů. Ed. K. KADLEC, M. KMÍNEK, P. KADLEC. Ostrava: Key Publishing, 2017. [2] JUMO. Teplotní senzory v provedení platinových čipů s připojovacími vodiči podle DIN EN 60751. [online]. [cit. 2018-4-19]. Dostupné z: http://www.jumo.cz/produkty/teplota/platinov%C3%A1-teplotn%C3%AD-cidla/2917/tenkovrstv%C3%A1.html [3] PROKEL, D. Samokalibrující se snímač teploty iTherm TrustSens TM371. Automa. 2018, (2-3), 34–35. [4] ifm. Teplotní senzory od ifm. Katalog ifm electronic. 2015, 07. [5] ROSEMOUNT. The Engineer’s Guide to Industrial Temperature Measurement. Ed. Emerson Process Management. 2013. [6] ABB. Industrial temperature measurement. Basics and practice. Ed. ABB 03/TEMP-EN Rev. D 09.2013.   doc. Ing. Karel Kadlec, CSc., Ústav fyziky a měřicí techniky VŠCHT Praha (karel.kadlec@vscht.cz)  

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) 

Regulace procesu zmrazování masa: snadná implementace pokročilých metod řízení

Řídicí systém od firmy Beckhoff reguluje sdružený chladicí systém s transkritickým okruhem CO2 a odstraňuje nutnost pravidelného odmrazování.  Obr. 1. Stefan Bollmann (Tekloth), Christoph Holtschlag (Tekloth), Michael Holländer (Beckhoff) a Marco Möllenbeck (Tekloth) před kompresory sdruženého chladicího zařízení (vpravo dole)Společnost Tekloth GmbH z Bocholtu v Německu vyvinula nový sdružený chladicí systém s transkritickým okruhem CO2, který pracuje bez nutnosti pravidelného odmrazování, vyžadovaného jinými komerčními systémy na zmrazování masa, jež jsou v současné době dostupné na trhu (obr. 1). Řídicí systém na platformě PC umožnil snadno a pohodlně implementovat znalosti a zkušenosti potřebné pro speciální konfiguraci a regulaci chladicího systému, a to navzdory velké složitosti této úlohy. Systém byl vyvinut pro německou firmu Fischer Kälte-Klima Essen a je součástí sdruženého mrazicího zařízení využívajícího CO2 pro hluboké zmrazování uzeného vepřového masa. Poté, co je maso vyuzeno, je šokem zmrazeno na teplotu –18 °C nebo nižší. Protože maso je před zmrazením stále teplé (+30 až 40 °C), při zmrazování kondenzuje velké množství vlhkosti, jež pokrývá jako námraza zejména výparník chladicího systému. Konvenční chladicí systémy proto musí být velmi často odmrazovány. Odmrazování ovšem vyžaduje velké množství energie. Konstruktéři společnosti Tekloth proto celý mrazicí systém překonstruovali tak, aby byl energeticky mnohem úspornější. Konstruktér a projektant Marco Möllenbeck z firmy Tekloth vysvětluje: „Vzhledem ke speciální konstrukci systému a odpovídajícím řídicím funkcím naše zařízení nevyžaduje pravidelné odmrazování jako jiné, konvenční systémy. Naší specialitou je ventil, který umožňuje přepínat mezi běžným chlazením (RC, Regular Cooling) a hlubokým zmrazováním (DF, Deep Free­zing). Tradiční systémy k tomu využívají dva oddělené okruhy, kdežto my si vystačíme s jedním. Výhody jsou zřejmé: výrazné úspory nákladů a snížení energetické náročnosti.“  Dva provozní režimy v jednom chladicím zařízení Obr. 2. Unikátní regulační ventil přepíná mezi režimy běžného chlazení a hlubokého zmrazováníPřepínací ventil (obr. 2) dovoluje systém používat v režimu běžného chlazení RC s transkritickými parametry nebo s využitím obou kompresorů pro chlazení a hluboké zmrazování (RC-DF booster). Přepínání však vyžaduje realizovat mnoho regulačních úloh, které běžné systémy nepodporují. Softwarový inženýr firmy Tekloth Christoph Holtschlag vysvětluje: „Při přepnutí režimu systém nejprve chladí a vysušuje vzduch v mrazicím boxu v režimu RC při teplotě výparníku přibližně –6 °C. Zvýšená teplota výparníku omezuje tvorbu námrazy na minimum. Jakmile teplota v mrazicím boxu dosáhne +4 °C, systém se přepne do kombinovaného režimu chlazení a hlubokého zmrazování RC-DF booster. Přitom je režim RC nejprve zastaven a začne oběhové odmrazování. Režim RC umožňuje energeticky efektivní chlazení na běžnou teplotu při současném vysušování povrchu uloženého masa, aniž by vlhkost namrzala na výměníku tepla ve výparníku. Po skončení fáze oběhového odmrazování a přepnutí do režimu hlubokého zmrazování RC-DF booster je maso v chladicím boxu zamraženo na –18 °C. Podle množství zboží v chladicím boxu a doby uložení je v mnoha případech možné zcela eliminovat odmrazování v průběhu uložení.  Počítačový řídicí systém jako otevřená a flexibilní platforma Stefan Bollmann, který ve firmě Tekloth pracuje v oddělení řízení projektů a prodeje, je přesvědčen, že pro implementaci složitého sekvenčního řízení na počítačové platformě je mnoho dobrých důvodů. „První výhodou pro nás je to, že řídicí technika Beckhoff splňuje ve všech našich projektech náročné průmyslové požadavky. Navíc modularita systému a otevřené programovací prostředí přinášejí velkou flexibilitu a umožňují nám realizovat velmi inovativní řešení. Výsledkem je, že pro tento sdružený chladicí systém jsme schopni programovat pokročilé řídicí algoritmy a mít plnou kontrolu nad softwarem zařízení. Kromě toho nám umožňuje rychle reagovat na požadavky zákazníka, je-li třeba provést změny v systému.“ Další výhodou je, že řízení na platformě PC je možné používat konzistentně pro různé regulační úlohy. Christoph Holtschlag vysvětluje: „Ať navrhujeme vytápění, chlazení, větrání, nebo systémy automatizace budov s individuálním nebo centrálním řízením, můžeme hardware i software Beckhoff použít k řízení v otevřené smyčce i ke zpětnovazební regulaci. Tato univerzálnost nám umožňuje použít jednou vyvinuté softwarové moduly v různých oblastech. Další výhodou je otevřenost systému a podpora širokého sortimentu sběrnic používaných v automatizaci budov.“ A dodává, že jde také o finančně výhodnou platformu: „Běžné řídicí systémy pro HVAC jsou složité a jejich úpravy náročné. Beckhoff nám nabízí vše, co potřebujeme, abychom měli kontrolu nad řízením procesů, dokázali řídicí algoritmy efektivně implementovat a navíc dodat zákazníkům přidanou hodnotu v podobě špičkové a spolehlivé techniky. Bez výhrad to platí pro sdružený chladicí systém, protože žádný běžně dostupný řídicí systém nedokáže správně regulovat proces přechodu z běžného chlazení na hluboké zmrazování.“  Optimalizovaná zpětnovazební regulace Obr. 3. Multidotykové panelové PC CP2716 s 15,6" obrazovkou umožňuje přehledně zobrazit i složitá schémataJako hardware pro řízení, záznam dat a vizualizaci slouží multidotykové panelové PC CP2716 s 15,6" obrazovkou (obr. 3). Modulární systém I/O se konfiguruje podle požadavků zákazníka (obr. 4). Jeho terminály s analogovými a digitálními vstupy sbírají data ze snímačů a akčních členů. Součástí řídicího systému jsou snímače teploty se senzory Pt1000, tlakoměry různých rozsahů nebo snímače koncentrace CO2. Do řídicího systému jsou dále zavedeny zpětné vazby z různých technologických jednotek, žádané hodnoty a regulační odchylky zpětnovazebních smyček. Systém sbírá v minutových intervalech data z více než 150 datových bodů a tím vytváří kompletní obraz provozního stavu chladicího zařízení. Jestliže se vyskytne závada, jsou změny dat registrovány v sekundových intervalech a v tomto vysokém rozlišení mohou být data ukládána po dobu až jedné hodiny. Výsledkem je, že proces je pod úplnou kontrolou. „Flexibilita a snadná implementace řídicího systému založeného na platformě PC pro nás byly důležité, abychom mohli využít naše znalosti a zkušenosti v oblasti chladicí techniky. Vykonali jsme hodně práce v oblasti elektrotechniky i softwarového inženýrství, abychom byli schopni vytvořit model chladicího procesu a realizovat nové algoritmy řízení, které konvenční systémy nemají. K tomu přispěly mnohé funkce řídicího systému Beckhoff založeného na PC, jako je grafické uživatelské rozhraní, vytváření trendových křivek, záznam chybových signálů nebo zasílání notifikací e-mailem. Tyto funkce nám umožnily implementovat individuální požadavky uživatelů tím nejlepším způsobem,“ shrnuje Holtschlag.Obr. 4. Výhoda modularity řídicího systému vyniká zvláště na úrovni I/O modulů [Fleisch-Tiefkühlung: Komplexe Steuerungsfunktionen einfach umsetzbar. PC Control, Beckhoff Automation, 04/2017]. (Foto: Beckhoff Automation.)  (Beckhoff Automation)   Transkritický chladicí cyklus V transkritickém chladicím cyklu je vstupní tlak CO2 nižší než kritický tlak (7,4 MPa) a teplota odpařování je nižší než kritická teplota (304,1 K), ovšem tlak ve výfuku je vyšší než kritický tlak. Teplo se tedy pohlcuje za podkritických podmínek a přenos tepla je realizován především latentním teplem výparu. Transkritické chladicí cykly s CO2 jsou v současné době v praxi nejpoužívanější.  

Robotický fotbal má nového mistra světa

Soutěže servisních robotů pořádané od roku 1997 celosvětově i na národních úrovních mezinárodní organizací RoboCup (www.robocup.org) velmi aktivně podporují výzkum, vývoj a vzdělávání v oboru umělé inteligence a robotiky. Ve světě jsou velmi populární zejména díky soutěžím v robotickém fotbale s nanejvýš ambiciózním cílem: do roku 2050 vyvinout humanoidní roboty, které budou schopny porazit mužstvo v té době nejlepších fotbalistů světa.  Mistrovství světa RoboCup se koná každý rok v jiné zemi. Letošní, v pořadí již 22. ročník mezinárodní soutěže v robotickém fotbale se uskutečnil pod názvem RoboCup 2018 ve dnech 18. až 22. června 2018 v kanadském městě Montreal, poprvé na kanadské půdě. Soutěží v robotickém fotbale a v přidružených aplikačně orientovaných ligách se ho se svýmy týmy robotů zúčastnilo více než 4 000 odborníků, studentů a žáků ze 35 zemí. Aktivní účastníci představili na 5 000 robotů špičkové technické i programové úrovně, které přesvědčivě demonstrovaly, co vše již moderní servisní robotika dokáže. Vedle náročných soutěží bylo součástí akce také odborné sympozium, na kterém byly prezentovány a diskutovány nejnovější poznatky a zkušenosti z oboru umělé inteligence a robotiky (http://www.robocup2018.com).  Robotický fotbal: souboj algoritmů Jako obvykle se i v Kanadě hlavní pozornost soustředila na soutěže v robotickém fotbale pořádané v několika výkonnostních třídách jako neoficiální mistrovství světa. K nejsledovanějším patřilo mistrovství světa fotbalových robotů ve třídě Standard Platform League (dále jen standardní liga), která je charakteristická tím, že všechna soutěžící družstva používají stejný model robotu, a sice humanoidní robot Nao z produkce firmy Softbank Robotics. Roboty jednotlivých družstev se liší pouze softwarem, který soutěžící družstva pro své roboty vyvinula. Proto se soutěž ve standardní lize často označuje jako „souboj algoritmů“. Díky propracovanému softwaru působí roboty Nao ve hře zcela autonomně. V jednom družstvu hraje pět robotů, zápas trvá dvakrát deset minut a hraje se na hřišti s umělým travnatým povrchem. Obr. 1. Družstvo Nao-team HTKW poprvé získalo v Kanadě titul mistra světa (foto: Nao Team der HTKW Leipzig)V letošním finále soutěže ve standardní lize se v boji o titul mistra světa v robotickém fotbale střetla dvě německá družstva: obhájce titulu družstvo B-Human z Brém [1] a družstvo Nao-team HTKW (Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur) z Lipska. Ve vzrušujícím finále vybojovalo 21. června 2018 svůj první titul mistra světa v robotickém fotbale družstvo Vysoké školy pro techniku, hospodářství a kulturu HTWK (obr. 1), které, jako úřadující mistr Německa, zvítězilo v Montrealu jenom těsně 1 : 0 nad svým dlouholetým „obávaným“ protivníkem, šestinásobným mistrem světa, družstvem B-Human (obr. 2), společným týmem univerzity v Brémách (Universität Bremen) a Německého výzkumného centra pro umělou inteligenci (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz – DFKI). Vítězná branka padla teprve ve druhém poločase, v napínavém utkání se družstvu B-Human téměř podařilo ještě vyrovnat, ale skvělý zákrok lipského brankáře tomu v poslední sekundě zabránil. Třetí místo v soutěži o titul mistra světa obsadilo čínské družstvo TJArk (College of Electronics and Information Engineering, Tongji University, Čína).Obr. 2. Družstvo B-Human se muselo v soutěži o titul mistra světa spokojit s druhým místem (foto: Universität Bremen/DFKI) Radost vítězů byla obrovská: „Po devíti letech účasti ve standardní lize jsme přirozeně mimořádně šťastni, že můžeme stát na stupních vítězů nejvýše. Finále bylo velmi napínavé a rozhodně zajímavé bylo vidět zcela odlišné taktiky obou týmů. Náš tým vynikal v technice driblování s míčem, naproti tomu družstvo B-Human spoléhalo na svoje dlouhé, přesné kopy. Tyto střely dokázali naši obránci a především náš skvělý brankář bravurně zachytit,“ komentoval finálový zápas Rico Tilgner, vedoucí družstva Nao-team HTWK.  Doplňkové soutěže a nová pravidla hry ve standardní lize Podobně jako již v uplynulém roce v Japonsku byla i v Kanadě na programu soutěž tzv. smíšených družstev (Mixed Team Competition), ve které proti sobě nastupují družstva složená z robotů vždy ze dvou regulárních mužstev. Každé družstvo přitom může postavit tři hráče. Družstvo B-Human společně s družstvem UNSWift ze Sydney vytvořily smíšené družstvo B-Swift, které soutěž smíšených družstev s přehledem vyhrálo (obr. 3). Také v tzv. technické soutěži (Technical Challenge), kde letos opět šlo zejména o střílení jedenáctimetrových pokutových kopů, vyhrálo družstvo B-Human.Obr. 3. V soutěži smíšených družstev zvítězilo německo-australské družctvo B-Swift (foto: Universität Bremen/DFKI) Aby se podmínky utkání robotů ještě více přiblížíly podmínkám skutečných fotbalových zápasů, bylo i letos do pravidel hry ve standardní lize přidáno několik novinek. Především jde o zavedení volných přímých kopů a brankářských výkopů, čímž výrazně vzrostly požadavky na týmovou souhru. Současně byla redukována užitá šířka pásma komunikace v místní rádiové síti (WLAN) mezi roboty o téměř dvě třetiny, čímž nově musí komunikace v týmu probíhat mnohem kompaktnějším způsobem. Také budou nadále přísněji trestány fauly, a to tak, že trestná doba se s kaž­dým dalším faulem téhož hráče citelně prodlužuje. Německé družstvo zvítězilo i v humanoidní lize Pozoruhodné výsledky zaznamenalo rovněž družstvo NimbRo univerzity v Bonnu (Universität Bonn) v humanoidní lize, ve které proti sobě nastupují družstva individuálně zhotovených humanoidních robotů, které se na hřišti také zcela autonomně pohybují. Soutěže jsou pořádány ve třech velikostních kategoriích, podle výšky robotů, ve třídách KidSize (výška pod 60 cm), TeenSize (výška 100 až 140 cm) a AdultSize (výška přes 130 cm). Bonnské družstvo NimbRo členů pracovní skupiny pro autonomní inteligentní systémy Ústavu pro informatiku univerzity v Bonnu pod vedením prof. Svena Behn­kea (obr. 4) letos uspělo v obhajobě titulu mistra světa v kategorii humanoidních robotů ve třídě AdultSize, který získalo v roce 2017 v japonském městě Nagoja. Vedle fotbalového turnaje, ve kterém každé mužstvo může postavit jen jednoho hráče, se v tomto roce poprvé konal turnaj Drop-in, kde spolu hrají vždy dva hráči z různých mužstev. Obr. 4. Prof. Sven Behnke s vítězným družstvem NimbRo z univerzity v Bonnu; v popředí stojí dva humanoidní roboty třídy AdultSize (foto: Team NimbRo/Uni Bonn) Úspěch nové generace robotů V soutěži byl poprvé použit nově vyvinutý humanoidní robot NimbRo-OP2X nové generace, který je oproti modelu z předešlého roku vybaven rychlejším palubním počítačem a výkonnější grafickou kartou ke zrychlení paralelních výpočtů pro vizuální vnímání herní situace. Jeho klouby jsou navíc poháněny inteligentními akčními členy nové řady. Ozubená kola převodů a celá nosná struktura robotu jsou vyrobeny technikou 3D tisku. Nový robot se výtečně osvědčil, zejména díky učícímu se systému vnímání herní situace. V turnaji Drop-in dosáhlo bonnské družstvo NimbRo v pěti zápasech skóre 27 : 1 a zvítězilo jasně s 51 body před družstvem Sweaty z Hochschule Offenburg (29 bodů). V předkole hlavního turnaje dosáhlo družstvo NimbRo ve třech zápasech skóre 16 : 0. Ve čtvrtfinále zvítězily roboty z Bonnu nad japonským družstvem CIT Brains & Team KIS přesvědčivě také 16 : 0. V polofinále narazilo družstvo NimbRo na družstvo Tsinghua Hephaestus z Číny. Hra byla velmi napínavá, protože čínské roboty měly velmi vytrvalý tah na bránu a míč dokázaly odkopnout přes celou hrací plochu. Po poločase 4 : 1 družstvo NimbRo již nezaváhalo a postoupilo do finále konečným výsledkem 7 : 4. Finále soutěže ve třídě AdultSize bylo opakováním finále z loňského roku: družstvo NimbRo opět nastoupilo proti družstvu Sweaty. Obě družstva měla přibližně stejně výkonné hráče, takže často vznikaly situace, při nichž si roboty vzájemně bránily ve střelbě (obr. 5). Bonnský robot jednal v takových soubojích flexibilněji a mnohdy soupeře s míčem obešel driblováním. Zde se osvědčila zejména nově vyvinutá technika zlepšující robotu vnímání rovnováhy. Po poločase 1 : 0 skončila zajímavá hra konečným výsledkem 2 : 0 pro družstvo NimbRo. Prof. Behnke byl s výsledkem velmi spokojen a především ho potěšilo, že ve třídě AdultSize nyní hraje mnoho silných družstev.Obr. 5. V souboji humanoidních robotů bojuje robot NimbRo-OPX2 (vlevo) s robotem družstva Sweaty (foto: Team NimbRo/Uni Bonn) Bonnské družstvo NimbRo bylo úspěšné také v technických soutěžích, v nichž se jednotlivě zkoušejí schopnosti, které jsou pro hraní fotbalu důležité. Roboty univerzity v Bonnu zvítězily ve všech zkušebních úlohách: kopnout míč přes překážku, proměnit rohový kop, při strčení protihráčem udržet rovnováhu a předvést skok do výšky. Družstvo NimbRo tak s 26 body vyhrálo technické soutěže těsně před družstvy Tsinghua Hephaestus (25 bodů) a ZSTT (Tchaj-wan, 20 bodů).  Závěr Mezinárodní soutěž RoboCup 2018 skončila v Montrealu opět velkým úspěchem německých družstev, která ve všech soutěžích obsadila přední místa. K nejúspěšnějším patřilo družstvo Nao-Team HTWK Vysoké školy pro techniku, hospodářství a kulturu v Lipsku. Družstvo má v současnosti patnáct členů, kteří na HTWK Leipzig studují informatiku nebo jsou absolventy školy již zaměstnanými v komerční sféře. Na minulých mistrovstvích světa se mužstvo Nao-Team HTWK umístilo vždy nejvýše na druhém, popř. třetím místě. Letošním ziskem titulu mistra světa korunovalo družstvo svoji vítěznou sérii. Klaus Bastian, profesor pro systémové programování na HTWK Leipzig a jeden z podporovatelů družstva Nao-Team, doplnil: „Již v dubnu při mistrovství Německa bylo zjevně patrné, že lipští informatici dosáhli v různých oblastech softwaru velkého pokroku. Herní síla družstva významně vzrostla zejména zavedením nového algoritmu řízení chůze (běhu) robotů v kombinaci se zlepšeným driblováním. Jak ale bylo možné v průběhu finále mistrovství světa vidět, fotbal je závislý i na troše štěstí. Celkově lze říci, že úroveň zápasů ve standardní lize je nyní mnohem vyrovnanější než v předchozích letech, což pro budoucnost slibuje ještě zajímavější turnaje.“ Za výbornou propagaci robotiky a umělé inteligence si zaslouží obdiv a uznání i všechna ostatní družstva z celého světa, která se soutěží RoboCup 2018 aktivně zúčastnila. Další údaje a komentáře k akci z pohledu úspěšných německých družstev lze nalézt ve [2], [3], [4]. Příští mezinárodní soutěž RoboCup 2019 se uskuteční v červnu 2019 v Sydney v atraktivním kongresovém středisku International Convention Centre (ICC). Po devatenácti letech to bude podruhé, co robotické soutěže zamíří k našim protinožcům, bohužel opět do místa pro zájemce o robotiku a robotické soutěže z Česka dosti vzdáleného.  Literatura: [1] KABEŠ, K. Družstvo B-Human obhájilo v Japonsku titul mistra světa v robotickém fotbalu. Automa. Děčín: Automa – ČAT, 2017, (10), 26–27. ISSN 1210-9592. [2] Bremer Fußballroboter sind Vize-Weltmeister. Pressemitteilung DFKI Bremen, 22. 6. 2018. [3] Wir sind Weltmeister. Pressemitteilung HTWK Leipzig, 22. 6. 2018. [4] Titelverteidigung bei Roboter-WM in Kanada. Pressemitteilung Uni Bonn, 22. 6. 2018.   Ing. Karel Kabeš

IO-Link Safety se standardizovaným rozhraním SMI

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

Dotykové panely WAGO 600

Na letošním veletrhu Amper byla v české premiéře představena nová řada dotykových displejů nesoucí označení WAGO 600. Tyto panely disponují robustním provedením pro využití v náročných průmyslových podmínkách, což však nikterak neomezuje jejich elegantní vzhled. Přidá-li se k výčtu hlavních vlastností vysoký výkon, výsledkem jsou velmi zajímavé dotykové panely, které najdou využití např. ve výrobě, v automatizaci budov nebo ve zpracovatelském průmyslu.Obr. 1. Dotykové panely WAGO 600 Displeje jsou nabízeny v různých kombinacích výbav a vlastností. Sortiment obsahuje tři odlišné softwarové výbavy pro využití jako Web-panel, Visu-Panel nebo Control-Panel. Mezi nimi jsou tři úrovně hardwarového provedení podle požadavků dané aplikace (řada Standard s rezistivní obrazovkou pro běžné využití v rozváděči, řada Marine s matným černým antireflexním povrchem a speciálními atesty pro využití v námořním průmyslu a řada Advanced s kapacitní obrazovkou se skleněným povrchem, vyšší mechanickou a chemickou odolností a podporou vícedotykového ovládání). Nabídka WAGO 600 rovněž zahrnuje obrazovky s úhlopříčkou čtyř různých velikostí.Obr. 2. Řada STANDARD Single-Touch Web-Panel Ovládací a zobrazovací zařízení na úrovni webových displejů jsou vybavena optimalizovaným webovým prohlížečem pro přístup k řídicím systémům WAGO prostřednictvím standardních webových protokolů s integrovanou webovou vizualizací pro displej. Je možné zobrazovat webové vizualizace vytvořené v prostředí e!COCKPIT nebo CODESYS 3 a založené na moderních technologiích jako HTML5. Výhodou webových vizualizací je ale možnost zobrazení i na běžně dostupných mobilních zařízeních, jako jsou chytré telefony a tablety.Obr. 3. Řada MARINE Single-Touch Visu-Panel Když je požadován vyšší výkon, používají se zařízení jako vizualizační panely. Visu-Panely jsou vhodné k zobrazování vizualizace vytvořené v aplikaci e!COCKPIT a k získávání dat z libovolného zařízení pro automatizaci (např. z řídicích systémů PFC200) prostřednictvím protokolu Modbus TCP. Na rozdíl od Web-Panelů se zde potřebný výpočetní výkon dělí mezi dvě zařízení. Výpočty potřebné pro zobrazení vizualizace tedy zajišťuje Visu-Panel, který tak snižuje zatížení řídicího systému. Veškeré ovládací funkce jsou tudíž bez jakékoliv prodlevy vyhodnocovány přímo v zařízení. Díky tomu mohou bezprostředně ovlivňovat vizualizaci. Visu-Panel dokáže prostřednictvím integrovaného webového serveru poskytovat také webovou vizualizaci.br. 4. Řada ADVANCED s podporou vícedotykového ovládání Control-Panel Ovládací a zobrazovací zařízení v softwarové konfiguraci Control-Panel zajišťují ovládání i vizualizaci současně. Představují tak mimořádně kompaktní řešení automatizace. Prostřednictvím příslušné knihovny se Control-Panely navíc mění na dotyková PLC pro IoT, která odesílají data z technologie do cloudu, kde je lze agregovat a využívat k analýzám. Zákazník tím získává skutečnou přidanou hodnotu – ať pro zlepšení efektivity vlastní výroby, pro implementaci energetického managementu v budovách, nebo třeba pro vývoj dalších služeb pro koncové zákazníky. Řešení zároveň umožňuje do IoT integrovat stávající systémy, které se díky tomu uplatní i v budoucích aplikacích. (WAGO-Elektro spol. s r. o.)

Murrelektronik – partner pro přechod k inteligentním řešením

Digitální transformace nabízí mnoho příležitostí, je však také spojena s výzvami a úkoly. Společnosti se musí vypořádat s inovačními obchodními modely, novými informačními cestami a vyššími rychlostmi zpracování. V otázkách technického vývoje je společnost Murrelektronik vizionářem. Když se objeví nové trendy a etablují se jako standard, je Murrelektronik od samého počátku u toho. Velmi důležitou otázkou je, jak budou nové možnosti k užitku zákazníků. Ve výborech a pracovních skupinách, které se zabývají normalizací, spolupracuje Murrelektronik v přední linii.

Může Danfoss skutečně vyřešit největší výzvy DC síti?

Takzvaná „válka proudů“ byla vedena před více než stoletím. Thomas Edison byl oddaným zastáncem přenosu stejnosměrného proudu (DC) zatímco Nikola Tesla věřil, že střídavý proud (AC) je tou správnou cestou. V té době se zdálo, že střídavý proud bitvu vyhrál. Především proto, že po vynalezení transformátoru byl možný přenos na velké vzdálenosti. Dodnes je AC hlavní formou přenosu energie, ale DC opět stává atraktivním. Většina moderních zařízení používá DC, např. LED světla, počítače, mobilní telefony a měniče frekvence. Využití DC namísto AC může zlepšit účinnost a rozměry systému o 10 až 20 %. A rovněž je zde významný potenciál pro úsporu energie především, když se kombinuje DC síť, zásobník energie, případně i s generátory s proměnlivou rychlostí.  Hlavní výhody používání DC jsou: méně konverzí AC na DC a DC na AC,méně filtrů a transformátorů,žádný jalový proud,synchronizace není zapotřebí,brzdná regenerační energie pohonné soustavy (energie přicházející z motoru)může být opětovně použita bez jakékoliv přeměny. Nicméně jednou z hlavních výzev při použití stejnosměrného proudu je zajistit selektivitu a ochranu v případě zkratu. Jako u každé sítě, existuje i ve stejnosměrné síti riziko poruchy obvodu. Aby se předešlo nehodám nebo zraněním, je třeba použít sofistikovaná zařízení pro ochranu proti zkratu. Danfoss Drives proto vyvinul nový VACON® NXP DCGuard™, zkratový proudový supresor založený na přerušení proudu pomocí tranzistorů IGBT.Obr. 1. Zařízení  VACON NXP pro detekci vadných částí sítě VACON NXP DCGuard detekuje a přerušuje všechny vadné stejnosměrné proudy a izoluje vadnou část systému velmi rychle, v řádu mikrosekund. Zdravá část soustavy zůstává nedotčena. Tím je zajištěna plná selektivita mezi DC sítěmi. VACON NXP DCGuard je založen na standardním měniči VACON NXP a novém aplikačním softwaru. Kompletní sortiment výrobků 3–4140 A a 465–1 100 V DC je již typově schválen společností DNV-GL. Uvedením zkratového supresoru VACON NXP DCGuard má již společnost Danfoss Drives všechny komponenty potřebné k vybudování stejnosměrné sítě. Sítě DC se uplatňují např. pro úsporu energie a využití obnovitelných zdrojů energie. Současné snahy o snížení emisí o 50 % zahrnují globální nařízení jako Pařížská dohoda, přísnější požadavky na energetickou účinnost plavidel a ustanovení IMO o snížení emisí o 50 % do roku 2050. Vzhledem k těmto snahám je námořní průmysl jedním z hlavních průmyslových odvětví, která mohou mít prospěch z distribuční soustavy se stejnosměrným proudem. Běžným požadavkem v sítích námořního průmyslu je, že selhání v jedné části soustavy nesmí mít vliv na celý systém. Díky tomu je VACON NXP DCGuard důležitým doplňkem elektrické sítě plavidla.  Osvědčené zkušenosti Společnost Danfoss již v roce 2009 dodala jeden z prvních systémů pro distribuci stejnosměrného proudu pro plavbu po řece. V současné době je v provozu více než 50 těchto plavidel. V roce 2016 byl první přístroj VACON NXP DCGuard, použitý na trajektu v Amsterdamu. Zahrnutím všech hybridizačních produktů Danfoss Drives do stejné stejnosměrné sítě byla energetická účinnost a systémová selektivita posunuta na zcela novou úroveň.  O řešeních firmy Danfoss Drives pro námořní průmysl je možné se informovat na webu Danfos Drives.

Nová verze: EPLAN Smart Wiring 2.8

Na začátku letošního roku představila společnost EPLAN nejnovější verzi softwaru EPLAN Smart Wiring – verzi 2.8. Nová verze softwaru pro zapojování komponent řídicí techniky v rozváděčích a v konstrukcích zařízení se zaměřuje na tři klíčová témata: možnost rozdělení úkolu na dílčí projekty, nový testovací režim pro podporu výroby a větší přehlednost při používání softwaru. Závěr: software ve verzi 2.8 umožňuje realizovat kompletní proces od projektování rozváděčů přes systém řízeného zapojování komponent až po efektivní výrobu celého zařízení. Nová verze softwaru optimalizuje proces zapojování komponent v rozváděčích. První zásadní inovací je možnost členit práci na dílčí projekty. Při navrhování větších rozvodných zařízení pracuje na jednom projektu často několik lidí. Nyní lze rozdělit projekt na jednotlivé části tím, že se vyfiltrují dílčí projekty – je možné zobrazit např. pouze jednu skříň z pěti v řadě nebo jednu konkrétní montážní desku. Novým nastavením procesu projektování mohou být do digitálního pracovního postupu začleněni i subdodavatelé. Týmy tak mohou optimálně spolupracovat a každý člen týmu získá přístup přesně k těm datům, která potřebuje.  Vizualizace kabelových tras Obr. 1. Ke každému spoji je možné najít příslušný odkaz ve schématu zapojení – tím je dosaženo větší jistoty při projektováníKdyž mají dva vodiče společný bod připojení, elektrotechnik obvykle pracuje s dvojitými dutinkami. Tyto připojovací body musí být v systému jednoznačně identifikovány. Nové barevné značení kabelových tras to velmi usnadňuje. K tomu přibyla další významná výhoda: chce-li elektrotechnik zobrazit schéma zapojení, může se pomocí funkce listování mezi stranami dostat přímo do příslušné části elektrodokumentace. Ve verzi 2.8 byly do softwaru k tomuto účelu nově integrovány také příslušné informace ze schématu zapojení (obr. 1). Specialisté jsou tak ušetřeni mnoha otázek a kvalita je zajištěna dvojí kontrolou. Vše pod kontrolou: lepší grafické zpracování Obr. 2. EPLAN Smart Wiring ve verzi 2.8 poskytuje uživatelům podporu při grafickém výběru komponent pro zapojení rozváděčůDalší podstatnou inovací je vylepšené grafické zpracování: rozšířené uživatelské rozhraní ve verzi 2.8 umožňuje pracovat s daty jinak než dříve. Příklad: chce-li projektant pracovat s bočním či zadním pohledem na skříňový rozváděč, může se do něj přepnout pouhým stisknutím tlačítka. Takzvané devadesátistupňové rychlé otáčení činí tento způsob práce rychlejším, pohodlnějším a přesnějším. Proces urychluje také možnost nastavit libovolný úhel pohledu jako výchozí. K přehlednému zobrazení přispívá i další inovace: komponenty, které byly nainstalovány do rozvodné skříně, ale opticky překrývají zobrazení správného propojení, lze nyní nastavit jako průhledné. Uživatel softwaru má tak k dispozici neomezený náhled na všechny spoje – to vše v prostorovém zobrazení.Zajímavé je též zobrazení zapojení, které se zaměřuje na provozní prostředky: uživatelé nyní mohou v grafickém vyobrazení vybrat jednotlivé provozní prostředky, jako např. stykače či pojistky, a příslušný seznam spojů bude zahrnovat pouze tomu odpovídající spoje (obr. 2). Tím software poskytne přehled pro následující zapojování. Téměř samozřejmé je rovněž to, že prostřednictvím ovladačů Windows jsou podporovány veškeré běžné tiskárny štítků.  Testovací režim zabrání překvapením Obr. 3. Nový testovací režim podporuje finální testování rozváděčů Nový testovací režim (obr. 3) dává více jistoty při konečném testování rozvodné skříně. Každý spoj skutečného skříňového rozváděče, který prošel testem, je barevně označen. Na konci testování systém vygeneruje zkušební protokol, jenž poskytne přesné informace o tom, které spoje jsou správně zapojené a které je nutné opravit. To jsou další kroky k zajištění větší spolehlivosti přípravy projektové dokumentace.  Eplan Software & Service GmbH & Co. KG

Revoluční přeměna energie z mořských vln na elektřinu

Tříštěním mořských vln vzniká energie, kterou lze přeměnit na elektřinu. Zatím však není potenciál mořských vln účinně využíván. Úsporný způsob této přeměny vynalezl Johannes Stuck ze SINN Power, Předností jeho metody je, že nevyžaduje žádnou složitou techniku. Jádrem jsou moduly, které firma SINN Power sestavuje z kovových komponent, desek plošných spojů, generátorů, měřicích přístrojů. Moduly jsou ve velmi odolném provedení včetně kabelů a konektorů společnosti LAPP, které dokážou odolávat vlnám a mořské vodě. Funkce modulů jsou demonstrovány v moři u Heraklionu na ostrově na Krétě. Moduly jsou spojeny pomocí lehkého spojovacího mechanismu do podoby větších plovoucích polí. Každý modul má vespod diskový plovák o průměru až tři metry, který se pohybuje na vlnách. Tento pohyb je následně přenášen směrem vzhůru pomocí desetimetrové ojnice, která pohání až osm generátorů, jež přeměňují pohyb na elektrickou energii. https://lappczech.lappgroup.com/aktuality/sinn-power-energeticka-revoluce-z-more.html