Aktuální vydání

celé číslo

08

2018

MSV 2018 v Brně

celé číslo
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/  

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)

Začlenění strojového vidění do systémů průmyslové automatizace

Zpracování obrazů z kamer a vizuální inspekce jsou stále častějšími součástmi současných systémů průmyslové automatizace. Proto má značný význam i požadavek na spolupráci systémů strojového vidění s řídicími a automatizačními systémy. Systém strojového vidění VisionLab lze přímo instalovat do programového prostředí Control Web. Integrace úloh vizuální inspekce do systémů průmyslové automatizace (obr. 1) je tedy maximálně efektivní.  Obr. 1. Strojové vidění jako součást řídicího systému: rozsah funkcí činí ze systému Control Web efektivní nástroj digitalizace průmyslu pro téměř libovolná zakázková řešeníToto propojení v jednom programovém prostředí nejenže výrazně zjednodušuje vývoj nových aplikací, ale výsledné řešení také vychází levněji než jiné koncepce. Uživatel totiž může ve většině případů použít jediný počítač, ke kterému jsou připojeny jak kamery, tak i jednotky průmyslových vstupů a výstupů a který je rovněž připojen k počítačové síti a firemnímu informačnímu systému. Na tomto počítači obvykle běží grafické uživatelské rozhraní aplikace, databázový SQL server, webový server, úlohy vizuální inspekce a strojového vidění a také celá logika automatizační aplikace. Při potřebě dalších vzdálených automatizačních rozváděčů může být každý z nich připojen pomocí Ethernetu a komunikovat prostřednictvím TCP/IP. Příklad takového vzdáleného rozváděče je na obr. 2. Efektivita řešení a výhodná cena veškerého hardwaru i softwaru jsou u takto koncipovaných systémů zřejmé.Obr. 2. Automatizační rozváděč je připojen jediným ethernetovým kabelem S novou generací prostředí Control Web 8 přibylo i několik vlastností, které možnosti integrace strojového vidění nadále zdokonalují. Do strojového vidění byl doplněn nový typ datových objektů pro přenos obecných binárních dat. Tento typ koresponduje s datovými elementy typu data v prostředí systému Control Web. Virtuální přístroje v aplikačním programu a kroky v řetězci strojového vidění si nyní mohou efektivně vyměňovat bloky libovolných dat. Typ dat a formát jejich uložení nejsou nikterak předepsány, stačí, když jim příjemce dat rozumí. V některých úlohách, jako je např. další práce s detekovanými významnými body obrazu v aplikačním programu, přináší tato technika přenosu bloků binárních dat významné zrychlení. Nové možnosti spolupráce automatizační aplikace s řetězcem kroků strojového vidění může dobře demonstrovat např. virtuální přístroj pro zobrazení prostorové scény v podobě 3D objektu (obr. 3).Obr. 3. Ukázka stereoskopického snímání prostoru venkovní scény – virtuální přístroj si vybuduje 3D model snímaného prostoru a z něj pak dokáže stanovit např. pozice automobilů a jejich vzdálenosti od kamery Obrazová data jsou snímána stereoskopickou dvojicí kamer (obr. 4). Tento virtuální přístroj má několik zvláštností. Zobrazuje sice scénu snímanou kamerami, ale sám s kamerami bezprostředně nekomunikuje. Pro svou činnost potřebuje nejen dva obrazy z kamer, ale i informace o významných bodech a jejich deskriptorech nalezených v těchto dvou obrazech. Musí proto spolupracovat se strojovým viděním, které pomocí kroku pro detekci významných bodů plní datové elementy typu data nalezenými deskriptory těchto bodů. Obdobně jako deskriptory bodů, i vlastní obraz z každé kamery je do virtuálního přístroje přenášen prostřednictvím datových elementů typu data. Virtuální přístroj může být velmi užitečný v aplikacích, kde jsou třeba informace o vzdálenostech objektů v obraze (obr. 5), když je zapotřebí nalézat objekty v různých vzdálenostech (obr. 6) nebo se při pohybu vyhýbat kolizím s objekty v prostoru. Pomocí datových elementů typu data může být rovněž libovolný obraz přenášen např. do zobrazovacích přístrojů umístěných kdekoliv v 3D prostoru scény.Obr. 4. 3D model snímané scény vytvořený ze dvou obrazů z kamer Schopnost kroků systému strojového vidění VisionLab efektivně a s maximálním využitím masivně paralelního výkonu GPU nalézat významné body obrazu a počítat deskriptory popisující jejich okolí je možné využít také k detekci obecných objektů v obrazech. Významné body jsou hledány ve stupnici několika měřítek a objekty lze potom detekovat nezávisle nejen na jejich natočení a jasu, ale i na jejich velikosti (obr. 7 a obr. 8). Množinu deskriptorů, která charakterizuje objekty, jež je třeba dále v obrazových datech identifikovat, mohou detekční kroky poskytovat jak v souborech, tak i v datových elementech typu data.Obr. 5. V modelu 3D prostoru lze měřit vzdálenosti jednotlivých povrchů od kamer Novinek je mnohem více, zmíněn byl jen malý zlomek. Systém VisionLab je neustále zdokonalován a rozvíjen a nyní obsahuje již přes dvě stovky kroků pro řešení nejrůznějších požadavků v úlohách strojového vidění.Obr. 6. Pomocí významných bodů lze v obraze z kamery identifikovat např. dopravní značky A nyní, když je k dispozici nová, osmá generace systému Control Web, jistě stojí za zmínku i to, že vývojovou verzi systému Control Web je možné volně stáhnout z webu www.moravinst.com a používat ji na neomezeném počtu instalací zdarma. Licence je potřebná jen při požadavku na trvalý běh aplikace. Stejně tak lze používat i veškeré ovladače a systém strojového vidění VisionLab. Obr. 7. Hledaný objekt stačí označit a uložit si množinu deskriptorů, která jej charakterizuje...Obr. 8. ... a poté jej lze spolehlivě ve videozáznamu detekovat (červeně jsou označeny všechny nalezené významné body aktuálního obrazu) (Moravské přístroje a. s.)

Inspiromat pro výuku a Tecomat: co v učebnici automatizace nebylo (úvod)

V časopise Automa je zahajován naučný seriál s příklady a náměty pro výuku automatizace s využitím programovatelných automatů. Navazuje na právě dokončovanou elektronickou učebnici Automatizace pro střední školy. Rozšiřuje a aktualizuje její obsah, především o řešené příklady, zadání úloh pro samostatnou práci, provokující otázky a náměty pro výuku. Postupně zde budou otiskovány příspěvky od učitelů a studentů s řešením zadaných úloh, s novými úlohami, náměty a s diskusí. Měl by se postupně stát fórem pro vzájemnou komunikaci a diskusí o náplni a formách odborného vzdělávání studentů i pro celoživotní vzdělávání odborníků z praxe.  Motivace, cíle Aktuálním problémem mnoha českých firem je nedostatek kvalifikovaných technických pracovníků. Nejvýrazněji se projevuje v oboru automatizace, která je hybnou silou pokroku ve všech průmyslových odvětvích, ale nejenom zde. Obor automatizace se velmi rychle rozvíjí a kvalifikace odborníků rychle zastarává. To je problém nejenom odborných škol, ale i firem, které se automatizací zabývají. Nezbytné je proto celoživotní vzdělávání – odborníků praxe, ale i učitelů. V našich podmínkách je nejdostupnější forma „samostudia“. Ta ovšem předpokládá dostupnost aktuálních a srozumitelných textů a učebních pomůcek. Aktuální učební texty (samozřejmě) vyžaduje i výuka na odborných školách. V nejbližší době bude pro distribuci uvolněna elektronická učebnice Automatizace pro střední školy – ale je použitelná i pro jiné typy škol a pro zájemce z praxe. Zpracoval ji kolektiv autorů (převážně učitelů středních odborných škol) sdružených v Sekci učitelů automatizace při Českomoravské společnosti pro automatizaci. Vedoucím autorem je Ing. Miroslav Žilka, CSc., ředitel SPŠS Betlémská. Témata odpovídají obvyklému pojetí výuky automatizace na středních školách. Rozsah učebnice je však vždy omezený a kniha od svého vydání postupně stárne – i když elektronická verze dovoluje občasné aktualizace. Redakce časopisu Automa se rozhodla převzít úkol průběžné aktualizace témat z učebnice a „expanze“ jejího obsahu formou naučného seriálu.  Zaměření seriálu Seriál bude převážně obsahovat řešené příklady, zadání úloh k procvičování, náměty pro názornou výuku a pro samostatnou tvořivou práci – měl by být inspirací pro aktivní učitele i studenty. Proto je pojmenován „inspiromat“. Chceme, aby se stal platformou pro zpětnou vazbu, výměnu zkušeností a pro diskusi o formách výuky. Po skončení bude seriál vydán jako souhrnná publikace – podobně jako přecházející seriál Esperanto programátorů PLC, který je v elektronické i tištěné verzi dostupný v redakci časopisu Automa a ve firmě Teco (www.tecoacademy.cz). Rovněž seriál Inspiromat je připravován ve spolupráci s Teco a. s. v rámci jejího výukového projektu EDUtec, který byl založen již před 21 lety pro podporu výuky automatizace a pomoc odborným školám. Odtud pochází i autor počátečních částí seriálu, ale očekává se, že postupně se připojí spoluautoři z řad učitelů a snad (doufejme) i aktivních studentů odborných škol. Obr. 1. Programovatelný automat Tecomat Foxtrot je často využíván ve školních laboratořích (zde základní modul CP-1015) Spoluúčast firmy Teco – Tecomat, Mosaic a norma IEC EN 61131-3 Příklady a jejich programy jsou řešeny s použitím programovatelného automatu Tecomat Foxtrot a jsou programovány ve vývojovém systému Mosaic (www.tecomat.cz). Na odborných školách jsou rozšířené, oblíbené, uživatelsky přívětivé – a „mluví česky“ (dialogy vývojového systému, dokumentace i technická pomoc „od pramene“). Pro autora je důvod praktický – dostupnost systémů a informací v mateřské firmě a také příležitost ke spolupráci s aktivními učiteli. Proto byl název seriálu rozšířen na „Inspiromat pro vý­uku a Tecomat“, který lépe vystihuje jeho náplň. Měl by být ale srozumitelný i pro uživatele PLC jiných výrobců, protože norma IEC EN 61131-3 sjednocuje programovací jazyky moderních PLC, a je tedy jakýmsi esperantem jejich programátorů. V dalších odstavcích jsou přiblížena plánovaná témata.  Měření a řízení tepelných soustav Seriál o PLC začíná poněkud překvapivě pasáží o analogovém měření a řízení tepelných soustav. Programovatelné automaty jsou však zcela univerzální systémy. Měření analogových veličin a řízení spojitých soustav jsou již dávno jejich naprosto přirozenou doménou. Cílem této části seriálu je provokativně narušit ustálený postup výuky, kdy je důsledně oddělován výklad spojitých a diskrétních soustav (spojité a logické řízení). Tradiční výuka popisu a regulace spojitých dynamických soustav je založena na teorii, která je poměrně náročná (a mnohdy nepochopená). Za ní se studentům obvykle ztrácí samotná fyzikální podstata problému. Tepelné soustavy jsou rozšířené soustavy, se kterými se studenti kaž­dodenně setkávají, zejména v domácnostech a v technice budov. Uváděné příklady studentům dovolí „intuitivní“ pochopení vlastností a chování dynamických soustav. V praxi se mohou řídit alespoň „citem a selským rozumem“ i v případech, kdy potřebnou teorii „nestrávili“ nebo zapomněli. Tak se mohou alespoň trochu orientovat v běžných problémech praxe, např. při řešení úspor energie při vytápění nebo chlazení. Obr. 2. V laboratořích bývá Tecomat Foxtrot kompletován spolu s příslušenstvím do složitějších celků – zde do výukového kufříku (v případě potřeby lze desku s přístroji z kufříku vyjmout)  Kombinační logické funkce Nejprve bude uvedeno několik ukázek programů jednoduchých logických úloh ve všech jazycích normy IEC EN 61131-3 a v jazyku CFC – jako ilustrace jejich formy, možností, názornosti a úspornosti zápisu. Následovat budou příklady složitějších kombinačních funkcí, zapsané jen v progresivnějších jazycích ST, LD, CFC. Na příkladech budou ilustrovány úlohy syntézy kombinačních logických funkcí, které jsou obvykle prezentované jako postupy návrhu pevné logiky, ale stejně dobře jsou použitelné i při programování – od tabulky k logickému výrazu a programu, pravidla Booleovy algebry, minimum o minimalizaci, neúplné zadání, K-mapa, technicky významné logické funkce NAND, NOR, M2, XOR, parita, symetrické funkce a počítání jedniček. Vysvětlen bude i postup spočívající v přímé realizaci logické funkce tabulkou s využitím dat (vektorů a datových struktur).  Podmíněné příkazy: omezení a rizika Podmíněné příkazy typu if-then nebo if-then-else jsou v programátorské praxi často nadužívány. Programátoři si obvykle ani neuvědomují, že svým programem realizují logické funkce, ovšem velmi neefektivním a nepřehledným způsobem – a často s chybami. Příklady ilustrují rovnocennost programu s podmíněnými příkazy a programu s booleovskými výrazy. Upozorňují na rizika programátorských chyb, nechtěné paměťové chování a neúplné zadání.  Sekvenční logické funkce – základní pojmy, intuitivní návrh Sekvenční logické funkce se v praxi vyskytují častěji než kombinační. Na příkladech budou ilustrovány příčiny sekvenčního chování – zpětné vazby, podmíněné příkazy, nesousledná aktivace příkazů, zpožďovací linky, využití „historických vzorků“. Intuitivní postup návrhu sekvenčních funkcí bude ilustrovat použití funkčních bloků (generátory impulzů, paměťové funkce RS, SR, čítače a časovače), ale i využití systémových časových proměnných pro úlohy měření času a časové řízení.  Sekvenční systémy – systematický návrh Intuitivní návrh je vhodný jen pro řešení nepříliš složitých sekvenčních funkcí a skrývá v sobě četná rizika hrubých chyb. Mnohem výhodnější je použít systematický postup návrhu. Vychází z teorie konečných automatů a Petriho sítí. Při programování PLC se nejčastěji využívají nástroje SFC podle normy IEC EN 61131-3, popř. Grafcet. Pro ilustraci budou uvedena alternativní řešení k intuitivním postupům. Převažovat ale budou příklady řízení mechanismů různé složitosti – od řízení žaluzií, dveří a vrat až k řízením složitějších technologických a mechatronických soustav a učebních pomůcek, které se obvykle vyskytují v laboratořích. Příklady budou řešit nejenom základní požadavky na řízení, ale i ošetření chybových stavů a řešení úloh technické diagnostiky. Ilustrováno bude generování posloupností binárních signálů a jejich rozpoznávání. Obr. 3. Tecomat Foxtrot (vestavná verze) může být součástí i mobilního robotu nebo jiné mechanické pomůcky Sekvenční systémy – (nepovinná) teorie a souvislosti Pro zájemce jsou uvedeny základní po­jmy teorie, která se týká sekvenčních systémů –  teorie konečných automatů, typy automatů (se vstupní pamětí, Mooreho a Mealyho), souvislosti s programovými nástroji SFC, Grafcetem  a Petriho sítěmi, přechodová a výstupní funkce, grafy a tabulky, bitově a znakově orientované automaty, vyhodnocení posloupnosti tlačítek a znaků (rozpoznávání příkazů, kontrola obsluhy, překlady) deterministické a nedeterministické automaty, diagnostika a prediktivní diagnostika. Přechodové a výstupní funkce konečných automatů jsou kombinační logické funkce a jako takové je lze i realizovat – z tabulek přímo s využitím datových struktur. Podobně je možné řešit i programy časového řízení (časové procesory). Zajímavou třídou sekvenčních systémů jsou zpětnovazební registry, využívané jako generátory pseudonáhodných posloupností, a generátory kontrolních znaků při zabezpečení dat.  Shrnutí Rozsah jednotlivých témat a jejich přiřazení k číslům časopisu nelze předem určit. Je pravděpodobné, že sled témat bude občas přerušen nebo doplněn aktuálními texty – aktuální zprávou, popisem řešení zajímavé úlohy, náměty nebo připomínkami čtenářů. Věříme, že seriál bude užitečný. Budeme vděčni za spoluautorství, náměty a připomínky.   Ladislav Šmejkal (smejkal@automa.cz)

Inspiromat pro výuku a Tecomat: logika (nejenom) pro programátory (část 1)

Seriál tímto dílem mění své téma a stává se kurzem aplikované logiky. Nejprve se bude zabývat kombinační logikou a později se zaměří na sekvenční logické systémy.  Úvodní poznámky Výklad je řešen formou dvou souběžných „vláken“. První (tanec s Foxtrotem a robotem) je tvořen řešenými příklady logických úloh s programy pro PLC. Jsou použity jazyky ST a IL podle normy IEC 61131-3 a grafický jazyk CFC – všechny v prostředí vývojového systému Mosaic. Tento způsob výkladu je určen „netrpělivým“ čtenářům, kteří rádi řeší úlohy hned, bez teoretické přípravy – „učí se plavat skokem do hluboké vody“. Druhé „vlákno výkladu“ (trocha teorie nikoho nezabije) je tradičním kurzem aplikované logiky. Seznamuje se základními pojmy, s booleovskými operátory AND, OR, NOT a s dalšími logickými funkcemi, s pravidly Booleovy algebry a s metodikou algoritmizace kombinačních logických úloh. Je určen čtenářům, kteří se raději seznámí s potřebnou teorií dříve, než řeší úlohy z praxe – a těm, kteří se ocitnou v situaci: „když selžou všechny pokusy, je na čase přečíst příručku“. Metodika algoritmizace logických úloh je popsána obecně a lze ji využít k následnému programování, ale i k řešení elektroniky s pevnou logikou.  Proč se dnes zabývat logikou Tématem této obsáhlé části seriálu je aplikovaná logika. Přívlastek „aplikovaná“ zde volíme pro odlišení od všeobecně používaného pojmu „matematická logika“, která je poměrně náročným oborem matematiky a je i jedním z nástrojů pro řešení systémů s umělou inteligencí. Učebnice matematické logiky nejsou „snadným čtením“. Naproti tomu je aplikovaná logika tradičním nástrojem pro navrhování logických systémů pro praxi. Její teorie sice vychází z matematické logiky, ale je přístupná většině řešitelů logických systémů. Bývá tradičním předmětem výuky na technicky zaměřených odborných školách – středních i vysokých. Literatura na toto téma byla nejvíce rozšířená v éře logických systémů na bázi pevné logiky. Nejprve to byly systémy využívající reléovou techniku (zhruba do 60. let 20. století), potom elektronické systémy s diskrétními součástkami (zhruba 60. až 70. léta). Konjunkturu zažívaly publikace o aplikované logice v éře integrovaných obvodů (zhruba od 70. let do konce 20. století). V éře programovatelných systémů (zhruba od 90. let do současnosti) zájem o aplikovanou logiku postupně slábne. Důvodem je skutečnost, že vývoji elektronických systémů (na bázi mikroelektronických součástek, zákaznicky programovatelných obvodů, mikrořadičů, mikropočítačů a řídicích systémů) se nyní věnuje jen nemnoho specializovaných firem a noví absolventi odborných škol nemají mnoho příležitostí, kde své znalosti uplatnit – i když v těch několika firmách by absolventy se znalostí aplikované logiky uvítali a rádi zaměstnali. V současné době se většina úloh logického typu řeší programem (počítačů, mikrořadičů a programovatelných automatů). Výuka se proto zaměřuje především na programování. Náplň výuky je ale ovlivněna všeobecně rozšířeným omylem, že k výuce programování stačí zvládnout některý z programovacích jazyků a že znalost logiky již není potřebná. To je i důvodem, proč učebnice aplikované logiky téměř vymizely z našeho knižního trhu. Naštěstí se výuka logiky zachovala na většině našich odborných škol. Kapitoly o logice a o navrhování logických systémů jsou i nadále součástí současných učebnic automatizace [10], [11], vydaných péčí Českomoravské společnosti pro automatizaci. Metodika je zde ale tradičně orientována na navrhování logických systémů s pevnou logikou, převážně s použitím integrovaných obvodů malé a střední hustoty integrace.Obr. 1. Mobilní výukový robot Foxee se svou řídicí kostkou Ve výuce v oboru informatiky je aplikovaná logika (ve většině případů) naprosto ignorována – a to navzdory skutečnosti, že mnoho úloh řešených programovatelnými systémy je logického typu, ačkoliv to na první pohled není vždy zřejmé. Ke zvládnutí profese programátora nestačí naučit se některý ze zvolených jazyků, jeho základní příkazy a potřebnou syntaxi. Důležitější je znalost tvorby algoritmů. Ty rozhodují o kvalitě a úspěšnosti programového řešení. Právě algoritmizace je podstatou tvořivé programátorské práce. Samotný programovací jazyk je jen nástrojem, kterým lze vytvořený algoritmus přepsat (zakódovat) do „řeči programovatelného systému“, který je „nosičem programu“ a program vykonává. Je to v podstatě rutinní práce, která nevyžaduje zvláštní kvalifikaci. Skutečným programátorem je ten, který umí tvořit efektivní algoritmy pro řešení zadaných úloh. Podobně to platí při výuce cizího jazyka. Nestačí znalost gramatiky a základní slovní zásoby. Je nutné seznámit se s reáliemi prostředí, kde se tím jazykem mluví, rozumět mluvenému, umět bezchybně hovořit a naučit se v jazyce myslet.  Analýza jako prevence problémů Pro programování je nejdůležitější fáze analýzy problému, provedená před začátkem programování. V ní se rozhoduje o koncepci řešení, o použití vhodných algoritmů a o vhodném postupu práce na programu. Řeší se rozdělení úlohy (dekompozice) na dílčí problémy, komunikační rozhraní mezi podúlohami, jejich rozdělení mezi členy řešitelského týmu a způsob komunikace mezi nimi. Důležité je předem stanovit postup ladění a metodiku ověřování správnosti výsledného řešení. Význam má i provedení a rozvržení úkolů na vytvoření dokumentace. Ta je povinnou součástí každého produktu, tedy i vytvořeného programu. Její kvalitní zpracování je důležité i pro jeho dodavatele. Přehledně a komplexně zpracovaná příručka uživatele seznamuje se všemi funkcemi programu a dovoluje jejich efektivní využívání – přispívá ke spokojenosti uživatele a ke kladnému hodnocení produktu. Současně omezuje riziko neoprávněných reklamací a stížností zaviněných neznalostí uživatele a jeho chybnými představami o chování programu. Důležitá je i kompletní a detailně provedená dokumentace programu – popis použitých algoritmů i řešení samotného programu a jeho průběžné komentování. Má význam pro efektivní provádění budoucích změn programu, které je nutné vždy předpokládat. Popis poslouží dosavadním tvůrcům programu (již po krátké době zapomenou detaily řešení, zejména „chytré finty“), ale především jiným programátorům (třeba i z jiné firmy), kteří budou dodatečné změny provádět. Obr. 2. Kostka Foxee s barevnými signálkami připravená pro řešení příkladů Flexibilita a přehlednost programu Důležitou vlastností programu je jeho flexibilita a přehlednost. Vždy je nutné počítat s tím, že se program bude měnit. Bude třeba průběžně odstraňovat chyby programátora vzniklé při řešení programu i chyby způsobené nepřesným zadáním nebo nevyjasněnými požadavky zadavatele. Představy zadavatele a uživatele se postupně vyvíjejí, a vznikají tak nové požadavky na změny v chování a na nové funkce programu. Měnit se bude i „společenské prostředí“, v němž bude systém provozován, vyvíjet se budou i „vzory“ a konkurenční systémy, s nimiž bude vytvořený systém srovnáván. Bude se vyvíjet i technika a s nimi rovněž požadavky na systém, např. na komunikaci, na operátorské rozhraní a způsob obsluhy a na nové funkce. Při volbě koncepce systému se rozhoduje i o řešitelnosti funkcí, které v době jeho zadání nebyly známy. Je třeba respektovat základní pravidlo, že „programový systém, který se průběžně neudržuje a nerozvíjí, postupně umírá“.  Finanční rozměr analýzy Kvalita řešení, spolehlivost programu a doba jeho řešení ovlivňují nejenom výslednou cenu, ale i pověst a pozici dodavatele na trhu – a tím i šanci na další zakázky. To vše lze vyčíslit v penězích. Přesto mnohdy bývá fáze analýzy opomíjena, nebo dokonce vynechávána. Při analýze se nic viditelného neděje – členové týmu spolu živě diskutují (spolu i se zadavateli), studují, mlčky hledí z okna nebo do zdi. Tvořivou atmosféru lze obtížně měřit a hodnotit. Netrpělivý šéf by raději viděl horečnou aktivitu, prsty hbitě běhající po klávesnici, obrazovky plnící se řádky s příkazy programu nebo textem. Trpělivost se ale vyplatí. Po kvalitní analýze spěje řešení k závěru rychleji a přímočaře, bez zbytečné improvizace, omylů a následných reklamací. Je pravděpodobné, že programátor, který bezprostředně po zadání problému usedne ke klávesnici, začne plnit obrazovku a paměť počítače příkazy programu, bude mít později problémy, zejména v závěru práce, při ladění, předávání programu uživateli i při rutinním provozování programu – možná se jeho dílo stane „nekonečným příběhem“ a „noční můrou“. Není to ale pravidlem. Zkušený programátor zvládne vytvořit nepříliš komplikovaný program téměř bez přípravy – obzvláště když se zadaná úloha podobá jeho dosud vyřešeným problémům. Situaci usnadní, jestliže může použít „konfekční řešení“, tedy standardizovaný postup nebo osvědčený vzor řešení („prefabrikát programu“), který jen podle potřeby upraví, popř. jen parametrizuje. Postup usnadní možnost použít knihovnu ověřených a osvědčených funkčních bloků. Pak se programování promění v sestavování schématu. Tím ovšem není popřen význam fáze analýzy problému – jen je zde využívána dříve provedená analýza, jejíž výsledky jsou zobecněny pro třídu podobných úloh. Podobný postup často využívají dodavatelské firmy, které řeší problematiku jednoho oboru, např. řízení technického vybavení budov a jejich energetiky, řízení pracovních strojů a jejich pomocných mechanismů, řízení chemických a potravinářských technologií apod.  Pro koho je seriál určen Protože významnou část problémů řešených programovatelnými systémy (troufáme si tvrdit, že většinu) tvoří úlohy logického typu, je účelné zvládnout metodiku jejich efektivní algoritmizace. To je cílem předkládané části seriálu. Je určen především pro výuku na středních odborných školách zaměřených na obory automatizace, programování a informačních technologií (IT). Věříme, že bude přínosný i pro studenty technických univerzit, ale i pro výuku dospělých – pro revitalizaci („upgrade“) jejich kvalifikace nebo pro potřeby rekvalifikace. Znalost logiky je potřebná i pro odborníky z jiných profesí, především pro konstruktéry, technology, energetiky a projektanty. Je ale užitečná i pro zadavatele a investory automatizovaných systémů. Znalost logiky jim poskytne nadhled, získají představu o možnostech programu, o složitosti a ceně řešení. Důležitá je především pro komunikaci zadavatelů s tvůrci programu, s analytiky a programátory. Přesné zadání úlohy je podmínkou jejího kvalitního a bezchybného řešení. Usnadní průběh a zkrátí dobu řešení a omezí výskyt chyb a reklamací zaviněných nepřesným zadáním. Obr. 3. Skupina řídicích kostek Foxee pro distribuované řízení složitějšího mechanismu Tanec s Foxtrotem a robotem Výklad v této části je veden formou řešených příkladů a komentářům k nim. Předpokládá dostupnost kompaktního řídicího systému, pracovně pojmenovaného jako kostka Foxee (obr. 1). V něm je zabudován programovatelný automat Tecomat Foxtrot ve své vestavné verzi CP 1972 (obr. 2). Programuje se tedy ve vývojovém systému Mosaic, stejně jako ostatní systémy Tecomat. Při nedostupnosti kostky lze využít jinou učební pomůcku se systémem Tecomat, např. některou sestavu EDUtec, výukový kufřík nebo jakoukoliv jinou laboratorní sestavu používající systém Tecomat (nejspíše Tecomat Foxtrot). Při nedostupnosti fyzického PLC je možné úlohy programovat ve virtuálním PLC v prostředí Mosaic.  Doporučená literatura Cílem této části seriálu je výuka aplikované logiky a její využití při programování. Nezabývá se ale výukou samotného programování a popisem programovacích jazyků. Příklady jsou uváděny v jazycích ST (Structured Text, strukturovaný text) a LD (Ladder Diagram, příčkový diagram, jazyk kontaktních schémat), popsaných mezinárodní normou IEC EN 61131-3 (dále jen „normou“). Používán je rovněž grafický jazyk CFC (Continuous Function Chart, grafický jazyk, který je „příjemnější“ obdobou jazyka blokových schémat FBD). Je oblíben a v praxi často používán. Rovněž využívá aparát této normy. Umožňuje snadnější programování (které je spíše „kreslením schémat“) a přehlednějších programů. Tyto tři jazyky se v praxi používají nejčastěji a současně jsou vhodné i pro výuku. Ze stejného důvodu se zde nepoužívají zbývající jazyky IL (Instruction List, jazyk souboru instrukcí) a FBD (Function Block Diagram, jazyk funkčních bloků). Popis používaných jazyků ani zásad normy tu není uváděn a je očekávána jejich (alespoň minimální) znalost. Předpokládáme, že programy řešených příkladů jsou natolik názorné a srozumitelné, že z nich lze pochopit podstatu vykládané problematiky. K samostatnému řešení obdobných úloh stačí postup „nápodoby“. Pro zájemce o hlubší seznámení s programováním PLC podle normy IEC EN 61131-3 uvádíme seznam doporučené literatury – z praktických důvodů tak činíme hned na začátku seriálu.  Literatura: [1] ŠMEJKAL, Ladislav a Josef ČERNÝ. Esperanto programátorů PLC: programování podle normy IEC/EN 61131-3: speciální vydání časopisu Automa [online]. Děčín: Automa – časopis pro automatizační techniku, 2017 [cit. 2018-09-06]. Dostupné z: http://tecoacademy.cz/wp-content/uploads/2017/04/Esperanto-final.pdf [2] ČSN EN 61131-3 ED. 2 (187050). Programovatelné řídicí jednotky – Část 3: Programovací jazyky. Vydání druhé. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2013. [3] KOHOUT, Luděk. Norma pro řídicí systémy IEC 61131 [online]. neuvedeno: neuvedeno, 2007 [cit. 2018-09-06]. Dostupné z: http://www.edumat.cz/texty/zaciname_IEC61131.pdf [4] –. Programování PLC podle normy IEC 61131-3 v prostředí Mosaic [online]. Jedenácté vydání. neuvedeno: neuvedeno, 2009 [cit. 2018-09-06]. Dostupné z: https://www.tecomat.cz/modules/DownloadManager/download.php?alias=txv00321_01_mosaic_progiec_cz [5] –. Začínáme v prostředí Mosaic [online]. Vydání sedmé. Kolín: TECO, 2008 [cit. 2018--09-06]. Dostupné z: https://www.tecomat.cz/modules/DownloadManager/download.php?alias=txv00320_01_mosaic_progstart_cz [6] ŠMEJKAL, Ladislav a Marie MARTINÁSKOVÁ. PLC a automatizace. Praha: BEN – technická literatura, 1999. ISBN 80-860-5658-9. [7] ŠMEJKAL, Ladislav. PLC a automatizace. Praha: BEN – technická literatura, 2005. ISBN 80-730-0087-3. [8] MARTINÁSKOVÁ, Marie a Ladislav ŠMEJKAL. Řízení programovatelnými automaty. Praha: České vysoké učení technické, 1998, 2000, 2003. ISBN 80-010-1766-4. [9] –. Knihovny pro programování PLC Tecomat podle IEC 61131-3 [online]. Osmé vydání. Kolín: TECO, 2006 [cit. 2018-09-06]. Dostupné z: https://docplayer.cz/13318771-Knihovny-pro-programovani-plc-tecomat-podle-iec-61-131-3.html [10]          Kol. Automatizace a automatizační technika: systémové pojetí automatizace –  Automatické řízení. Praha: Computer Press, 2000. ISBN 80-7226-247-5. [11]          Kol. Automatizace a automatizační technika: systémové pojetí automatizace. Brno: Computer Press, 2012. ISBN 978-80-251-3628-7. [12]          Neuvedeno. Automatizace pro SŠ [online]. neuvedeno: neuvedeno, 2018. Dostupné z: neuvedeno. Licence na reditel@betlemska.cz. [13]          ČERNÝ, Jiří. Foxee v 1.0 – základní dokumentace. Kolín – Hradec Králové: Teco – SmartBIT, 2018.     Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s. a externí redaktor Automa, Ing. Josef Kovář a Ing. Zuzana Prokopová, učitelé automatizace na SPŠ Zlín

Bezpečné a citlivé kolaborativní roboty e-Series od Universal Robots

Návštěvníci MSV 2018 se mohli naživo seznámit s inovovanou řadu kolaborativních robotů e-Series společnosti Universal Robots (UR). Na živých ukázkách bylo možné pozorovat, jak pomocí těchto robotů s různými koncovými nástroji a doplňky snadno a bezpečně automatizovat četné operace ve výrobních a logistických provozech. Kolaborativní roboty UR3e, UR5e a UR10e najdou využití tam, kde má robot přímo spolupracovat s člověkem a kde se hodí svou nosností 3, 5 až 10 kg a dosahem, 500, 850 a 1 300 mm. Při své práci jsou nyní přesnější a citlivější, protože mají nově zabudovaný senzor síly a momentu F/T . Společnost Universal Robots úzce spolupracuje s distributory Exactec, Dreamland PLC a Amtech. Tyto společnosti vystavovaly v blízkosti stánku Universal Robots, takže zákazníci se mohli se svými  dotazy a požadavky na začlenění robotů do svých provozů obracet i na jejich odborníky. (ev)

Fórum Automa na MSV v Brně

Fórum Automa ve stánku C1 na MSV v Brně se stalo první den prostorem pro setkání odborníků na automatizaci a průmyslovou informatiku. Ve středu, 3. října, byly na programu přednášky o robotice a strojovém vidění, ve čtvrtek 4. října následoval blok s tématem automatizace a digitalizace v průmyslových provozech. Program v úterý, 2. října 10:00 Digitální továrna Compas 10:45 Kouknu a vidím aneb chytré řízení výroby 11:30 Průmysl 4.0 a ifm elektronic – kompletně a jednoduše 12:15 Průmysl 2020 13:00 Dálková komunikace s regulovanými pohony (pdf) 13:45 WAGO digitalizace (pdf) 14:30 O čem se hovoří v automatizaci procesní výroby   Program ve středu, 3. října 10:00 Prezentace produktů firmy Kawasaki 10:45 Ready2_use produkty, novinky v portfoliu KUKA 11:30 Využití programu MATLAB v robotice: počítačové vidění a Deep Learning (pdf) 13:00 Použití digitálního dvojčete robotické linky při jejím virtuálním zprovoznění 13:45 Jak na vizuální kontrolu s umělou inteligencí 14:30 Model-based design s využitím nástrojov MATLAB, Simulink a dSPACE (pdf)   Program ve čtvrtek, 4. října 10:00 Národní Centrum Průmyslu 4.0 a projekt RICAIP 10:45 FANUC: Skutečně automatická továrna 11:30 Bezdrátový přenos I/O signálů a řízení ventilových bloků v průmyslovém prostředí 13:00 Automatizace rozhodování 13:45 Výrobní buňka 4.0 – výrobní pracoviště blízké budoucnosti 14:30 Automatizace a monitoring výroby, sběr dat a on-line vizualizace (pdf)

Energetický řetěz Multiflex pro roboty

Nový energetický řetěz Multiflex je navržen pro instalaci v robotech nebo obráběcích centrech nové generace, kde dochází k pohybům v mnoha směrech. Tento řetěz doplňuje sortiment produktů energetických řetězů Silvyn Chain pro spolehlivé vedení a ochranu kabelů při dynamických pohybech.  Charakteristiky energetického řetězce Multiflex: ●            Každý článek rotuje o ±10°. ●            Ochrání kabely při pohybech všemi směry. ●            Vydrží teploty od –30 až 125 °C. ●            Je zcela uzavřený, ale snadno otevíratelný.Ke zkrácení nebo prodloužení je potřeba pouze šroubovák.  Jak snadno se s řetězem pracuje, ukazuje toto video. Energetický řetěz Multiflex dovolí strojům pohyb ve všech směrech. Další technické informace jsou uvedeny zde. LAPP KABEL s. r. o., tel.: +420 573 501 086, e-mail: info@lappgroup.com, http://www.lappgroup.cz

IO-Link novinky nejen pro potravinářský průmysl

Firma ifm electronic v rámci své kampaně pro potravináře představuje konkrétní řešení pro potravinářský průmysl. Pro toto náročné odvětví uvádí řadu přístrojů s rozhraním IO Link.  Na svém blogu closetoyou.cz zveřejnila společnost článek, zaměřený na produkty pro práci s kritickými kontrolními body, požadavky na hygienu a sanitaci. Pod heslem „nejen pro potravináře“ jsou představeny inovativní senzory polohy ventilu řady MVQ, již nyní vysoce oceňované ve vodárenských provozech. Čistě „potravinářskou“ zajímavostí jsou teplotní senzory řady TAD. Mají dva integrované měřicí články pracující na dvou různých fyzikálních principech. Díky tomu mají senzory TAD autodiagnostické funkce. Výhodou jsou také snížené náklady na kalibraci. Nemusí se totiž kalibrovat tak často a bezdůvodně. Velmi dobře hlídají hodnoty procesních veličin. Ve zmíněném blogu jsou popsány také senzory řad LMT a LMC, které dovedou měřit hladinu a zároveň rozpoznat medium proudící v potrubí. Portfolio propojovací techniky společnosti ifm electronic bylo rozšířeno o svorkové konektory M12 typu EVF, které jsou určeny do hygienického prostředí a odolávají namáhání v tahu. Díky unikátnímu provedení mají krytí IP69K. Součástí kampaně pro potravináře jsou názorné animace, videa a návrhy možného použití. Dozvíte se například, jak změřit a vizualizovat stav naplnění sila či nádrže. ifm electronic, spol. s r. o., www.ifm.com/cz , e-mail: info.cz@ifm.com

COMPAS pomáhá výrobním podnikům s digitalizací výroby

Na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně představí společnost Compas automatizace, spol. s r. o., své inovativní řešení digitální továrny Compas i novou aktivitu – konstruování a výrobu strojů a zařízení. K novinkám letošní expozice patří také simulace robotických pracovišť pro virtuální ověření implementace robotů ke strojům a technologickým linkám v novém grafickém prostředí.Ve stánku budou představeny koncepty aplikací systému MES/MOM (Manufacturing Execution System/Manufacturing Operation Management) s názvem COMES pro řízení montáží v diskrétní výrobě, modul řízení interní logistiky COMES WMS (Warehouse Management System) a řízení údržby CMMS (Computerized Maintenance Management System) COMES Maintenance. Firma Compas automatizace pomáhá svým zákazníkům realizovat jejich cíle i ve vizi Industry 4.0, kterou dílčím způsobem naplňuje svým konceptem Digitální továrny Compas. Obr. 1. Firma Compas automatizace nabízí kromě oživování robotů nově také služby své konstrukční kancelářeTechnologie, stroje a robotikaCompas konstruuje jednoúčelové stroje a zařízení podle požadavků zákazníků. Služby zahrnují rovněž úpravy existujících strojů i linek, implementaci robotů a s tím související úpravy technologických zařízení.Dodávku zařízení zajišťuje od návrhu konstrukce přes výrobu, po montáž a uvedení do provozu. Součástí dodávky je rovněž část elektro a automatizace zařízení. Compas zajišťuje také záruční i pozáruční servis.Robotická pracovištěFirma Compas spolupracuje s předními výrobci robotů. Roboty implementuje do výrobních procesů svých zákazníků s podporou nejmodernějších simulačních nástrojů. Předchází se tak možným kolizím při zprovozňování robotizovaných linek a zařízení. Technologické funkce je možné v co největším rozsahu vyzkoušet již při vývoji, čímž se zkracují nutné výrobní odstávky na minimum.Integrované řízení výroby, logistiky a údržbyCompas pomáhá svým zákazníkům realizovat jednotlivé funkce MES a kompletní integraci systémů. Nabízí jim COMES MOM – systém pro integrované řízení výroby, logistiky a údržby. Sofistikovaná automatizacePod pojmem „sofistikovaná automatizace“ se skrývá automatizace jednotlivých výrobních operací podporovaná recepturovým řízením, která umožňuje dosáhnout velké flexibility výroby. Výrobní operace jsou řízeny na základě specifikace výrobku. Přínosy Digitální továrny CompasIntegrované řízení výrobních závodů od ekonomické úrovně přes automatizaci až po technologická zařízení přináší:značné úspory pracovníků, u nových technologií až desítky procent, nahrazení ruční práce roboty,významný nárůst produktivity práce v souvislosti s úsporou personálu díky robotizaci,kompletní digitalizaci výroby (zvýšení rychlosti, přesnosti i jakosti výroby, nahrazení papírové dokumentace),podporu obchodní integrace, systémů ERP (Enterprise Resource Planning) a EDI (Electronic Data Interchange) informacemi z výroby (v reálném čase),vertikální integraci – provázání všech výrobních funkcí do integrovaného systému,podporu vysoké efektivity výroby, minimalizaci ztrát a neproduktivních časů,podporu flexibility výroby i malých sérií až do kusové výroby,virtualizaci řídicího systému, ověření jeho funkce a urychlení uvádění do provozu,podporu personálního managementu ve výrobě (oprávnění, kvalifikace a motivační odměňování pracovníků),podporu výrobního týmu (manažerů, mistrů a operátorů) informacemi v reálném čase pro nejlepší výsledky,podporu efektivní práce údržby pokročilými funkcemi (autodiagnostika, analýza měření veličin apod.),zajištění integrovaného inženýrinku pro operativní řízení výroby (od specifikace výrobků i jejich variant přes řízení výroby výrobkem, dokumentování výroby a podporu řešení reklamací až po zajištění značení výrobků a integrované řízení interní logistiky). Osobní setkání na MSV v BrněNa letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně bude společnost Compas automatizace vystavovat v pavilonu G1, ve stánku č. 107. Výstavní stánek se hodí k osobnímu setkání se zákazníky a odborným konzultacím. Pracovníci firmy Compas automatizace se těší na návštěvníky a rádi jim představí letošní exponáty:„Digitální továrna“ – simulace automatizované výrobní linky s roboty,COMES MOM – flexibilní řízení výrobních nebo montážních operací v souladu s vizí Industry 4.0,COMES APS – pokročilé elektronické plánování diskrétní výroby a údržby,COMES OEE – monitoring a vyhodnocování efektivity výroby,COMES WMS – řízení materiálů a jejich toků ve výrobě včetně traceability výroby,COMES Maintenance –systém CMMS pro řízení údržby podniku.Podrobnosti jsou uvedeny na stránkách www.compas.cz, www.oee.cz a www.comes.eu. (Compas automatizace, spol. s r. o.)