Společnost 5.0 – japonská cesta od informační k superchytré společnosti

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

Univerzální simulační model obecného výrobního úseku

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

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)  

Měření pevných částic v plynu

V článku jsou popsány metody a přístroje využívané k měření obsahu pevných částic v plynu. Měřicí přístroje, často označované jako prachoměry, je možné rozdělit do dvou skupin. U přístrojů první skupiny se zachycují pevné částice na filtru a vyhodnocuje se množství zachycené hmoty. Druhou skupinu představují optické přístroje, které využívají rozptyl záření dopadajícího na částice vznášející se v plynu.  1. Gravimetrické metody a měření absorpce β-záření Metody první skupiny je možné označit jako gravimetrické. Pro občasné měření se filtr, na němž jsou částice zachycené z proudu plynu, zváží v laboratoři. V zařízeních pro kontinuální měření by vážení poměrně malých hmotností s dostatečnou citlivostí bylo obtížně realizovatelné. Proto se místo vážení měří absorpce jaderného β-záření procházejícího vrstvou pevné látky zachycené na filtru. Přitom se využívá výhodná vlastnost, že β-záření interaguje s atomy v molekulách hmoty tak, že absorpce je úměrná hmotnosti vrstvy, kterou záření prochází. Absorpce se řídí Bouguerovým zákonem (obdoba Lambertova-Beerova zákona), podle kterého je tok β-záření (elektronů) oslabován hmotou exponenciálně v závislosti na plošné hmotnosti, nezávisle na hustotě, chemickém složení nebo jiné optické či elektrické vlastnosti.Obr. 1. Gravimetrické měření pevných částic v plynu Zdrojem záření může být nádobka naplněná kryptonem 86Kr nebo látka obsahující uhlík 14C, např. polymetylmetakrylát. Za detektor slouží vždy Geigerova-Müllerova trubice. Schéma typického přístroje pro měření je na obr. 1. Základní součástí je pásek filtračního materiálu, obvykle filtrační papír ze skleněných vláken, který prochází jednak mezi přívodem a odvodem měřeného plynu, jednak mezi zdrojem a detektorem β-záření. Pásek filtračního materiálu se pohybuje přetržitě, přičemž se střídají tři fáze měření. V první fázi se změří absorpce β-záření čistým páskem, v druhé fázi, která trvá podle podmínek a požadavků 1 min až 24 h, se na pásku zachycují částice a ve třetí fázi se opět měří absorpce β-záření, nyní už páskem s vrstvou zachyceného materiálu [1]. V mírně odlišném uspořádání se používají dva zdroje β-záření, jeden umístěný před oblastí pásku, kterou prochází měřený plyn, a druhý za ní. V tom případě dvěma zdrojům záření příslušejí také dva detektory na opačné straně pásku. Intenzita obou zdrojů a citlivost detektorů jsou shodné (upravené kalibračním koeficientem). I při tomto uspořádání je pohyb pásku přetržitý a měření obsahu částic v plynu periodické. Příklad uspořádání měřicího systému přístroje Verewa F-701-20 (www.durag.com) je na obr. 2. Přístroj pracuje v cyklech a při kaž­dém cyklu se měří odezva detektoru jednak při průchodu čistého pásku filtračního papíru, jednak po zachycení prachových částic po průchodu měřeného vzorku přes filtrační papír. Obr. 2. Měřicí systém přístroje Verewa F-701-20 (foto: M. Karlík)Součástí měřicího systému je vždy i zařízení k měření průtoku plynu. Koncentrace částic v plynu je vyjádřena jako poměr hmotnosti zachycených částic a objemu prošlého plynu. Výsledek měření se udává v gramech na metr krychlový.  2. Optické metody Optickými metodami je možné stanovovat množství částic v plynu kontinuálně. Pracují na základě rozptylu světelného záření (obr. 3). Rozptyl záření jednotlivou částicí je závislý na mnoha veličinách, na jejich velikosti, na tvaru, u větších částic na struktuře povrchu i na průhlednosti. U částic, jejichž velikost je blízká vlnové délce záření, je rozptyl ovlivněn také ohybovými jevy. Obr. 3. Rozptyl záření na částici v plynuPodle toho, zda se měří intenzita odraženého nebo přímého záření, se přístroje označují jako nefelometry nebo turbidimetry. Ve většině provozních přístrojů se měří odražené záření. Je to proto, že intenzita odraženého záření je úměrná množství a velikosti částic v měřicím prostoru, zatímco při měření procházejícího záření je při nulové koncentraci částic intenzita záření dopadajícího na detektor maximální. Nízká koncentrace částic způsobuje jen malou změnu poměrně velké celkové hodnoty výstupního signálu detektoru. Úhel mezi směrem záření ze zdroje a směrem, ze kterého zachycuje záření detektor, se volí podle vlastností částic, jejich počtu v jednotce objemu a podle rozměrů prostoru, ve kterém se má měřit (obr. 4).Obr. 4. Uspořádání optického prachoměru: a) měření odrazu ve zpětném směru, b) měření odrazu v dopředném směru Převážně se pracuje se zářením ve viditelné oblasti a zdrojem záření může být LED, laser, popř. i jiný zdroj záření. Naměřená intenzita rozptýleného světla je úměrná koncentraci prachu. Vzhledem k tomu, že intenzita rozptýleného světla závisí nejen na počtu a velikosti částic, ale rovněž na jejich optických charakteristikách, musí být měřicí systém kalibrován gravimetrickým srovnávacím měřením, aby byl zajištěn dostatečně přesný výsledek. Kalibrační koeficienty se obvykle zadávají ručně při instalaci měřicího systému. Existují také systémy, které jsou kombinací optické a gravimetrické části. Podle výsledku z gravimetrické části se pak perio­dicky koriguje kalibrační koeficient optického systému. Optické měření může probíhat přímo v technologickém proudu (in situ), např. v kouřovodu, nebo v odebíraném proudu (on line). Při uspořádání in situ nehrozí nebezpečí změny koncentrace částic odloučením nebo zředěním vzorku. Obr. 5. Přístroje k měření prachu Dusthunter SB a Dusthunter SF (upraveno podle www.sick.com)Příkladem přístrojů pro měření in situ jsou produkty firmy SICK Dusthunter SB [2] a Dusthunter SF [3] (v ČR dodává Sick, spol. s r. o., www.sick.com/cz/cs). Uspořádání optického systému Dusthunter SB odpovídá obr. 4a, uspořádání systému Dusthunter SF odpovídá obr. 4b. Schéma instalací, principy a celkové pohledy na přístroje jsou na obr. 5. Přístroje jsou určeny pro malé až střední obsahy prachu ve středních až velkých průměrech kanálů.  3. Použití měřičů pevných částic v plynu Přístroje k měření pevných částic v plynu nacházejí uplatnění při monitorování funkce filtrů a odlučovačů prachu a při řízení ventilace prašných provozů (v metalurgii, při výrobě stavebních materiálů a dalších). Text článku vychází z kapitoly 10, Měření složení, z knihy Měření a řízení chemických, potravinářských a biotechnologických procesů (editoři Kadlec K., Kmínek M., Kadlec P.), Key Publishing Ostrava (2017).  Literatura: [1] BARTOVSKÝ T., KADLEC K. a KADLEC P.: Kapitola Měření složení. Měření a řízení v potravinářských a biotechnologických výrobách: technologie potravin. Ostrava: Key Publishing, 2015. Monografie (Key Publishing). ISBN 9788074182327. [2] SICK AG. Operating instruction DUSTHUNTER SB [online]. Waldkirch, Germany, 2016 [cit. 2018-12-03]. Dostupné z: https://cdn.sick.com/media/docs/4/54/654/Operating_instructions_DUSTHUNTER_SB_en_IM0037654.PDF [3] SICK AG. Operating instruction DUSTHUNTER SF [online]. Waldkirch, Germany, 2012 [cit. 2018-12-03]. Dostupné z: https://cdn.sick.com/media/docs/6/56/656/Operating_instructions_DUSTHUNTER_SF100_Dust_Concentration_Monitor_en_IM0037656.PDF.   doc. Ing. Karel Kadlec, CSc., doc. Ing. Tomáš Bartovský, CSc., ústav fyziky a měřicí techniky VŠCHT Praha (karel.kadlec@vscht.cz)

Nová budova Teco – kovářova kobyla je dobře obutá

Do nového čtvrtstoletí své existence vstoupila kolínská firma Teco (www.tecomat.com) v nové budově, postavené v moderním stylu, vybavené moderní a energeticky šetrnou technikou, která je řízena programovatelnými automaty Tecomat Foxtrot, jež firma sama vyrábí. Budova poskytuje zaměstnancům a hostům firmy příjemné prostředí. Současně slouží jako ukázka moderního, energeticky a finančně úsporného technického vybavení šetrného k životnímu prostředí. Článek seznamuje s budovou, jejím technickým vybavením i s technologickým zařízením, které je v budově umístěno.  Architektura, určení a financování Celkový pohled na budovu je na titulní stránce tohoto čísla časopisu Automa. Ryze účelovou dvoupatrovou budovu navrhla Ing. arch. Irena Schusterová. Rozdělila ji do čtyř částí – výrobní, školicí a obchodní centrum umístila do přízemí, vývoj a administrativní část do prvního patra. Spojila je komunikačním prostorem, jehož fasáda tvoří vizuální dominantu celého objektu. Inspirována dvojrozměrným logem firmy s charakteristickým motivem periodického signálu, dala mu třetí rozměr a nechala ho vizuálně prostoupit celou šíří budovy ze severní na jižní fasádu. Přímo na něj navázala i linii oken, krytých žaluzie­mi, které obepínají obvod celého prvního patra. Na ploše 60 × 20 m tak vznikl velmi kompaktní a vizuál­ně čistý objekt, pevně zakotvený do Polabí – a to doslovně. Stojí na 56 pilotech 7,5 m hlubokých a je napojen na dvanáct vrtů hlubokých 125 m, kterými cirkuluje voda. Objekt je tak se zemí spjat i energeticky. Celou stavbu a její infrastrukturu financovala firma Teco z vlastních zdrojů kombinovaných s úvěrem, tedy bez jakýchkoliv dotací.  Stavařský sprint Budova byla postavena „na zelené louce“ v rekordně krátké době osmi měsíců v průběhu roku 2017. Do země bylo kopnuto předposledního února, kolaudace se konala začátkem listopadu, přestěhování celé firmy trvalo tři týdny s přerušením výroby na pouhý jeden týden. Tolik časový rámec logistické operace, jejímž cílem bylo vykročit do dalšího čtvrtstoletí firmy Teco v nové budově vybavené novými technologickými zařízeními a řízené programovatelnými automaty Tecomat Foxtrot, které zde sama vyrábí.  Energetický koncept Řešení energetiky budovy je jejím dalším relativně unikátním specifikem. Při projektování byl kladen silný důrazem na efektivní nakládání s energiemi. Teco je nejenom provozovatelem budovy, ale také jejím investorem. To umožnilo hledat skutečné optimum mezi investičními a následnými provozními náklady. Například do kalkulace vyšších nákladů na zemní vrty byly započítány i snížené náklady na archeologický průzkum. V lokalitě zalidněné již ve starověku by v případě mělkých zemních kolektorů byl výrazně dražší a trval by déle. Kromě zateplení pláště budovy bylo zvoleno nízkoteplotní podlahové vytápění a stropní chlazení. Tedy koncept, který umožnil vyhnout se jakékoliv klimatizační jednotce v budově a odborníky je hodnocen jako nejvýhodnější i z pohledu komfortu obývání a ze zdravotních důvodů (odpadá nepříjemné proudění vzduchu a víření prachu). Obr. 1. Pod podlahou každé místnosti jsou uloženy meandry podlahového vytápěníV zimě je z hloubkových vrtů čerpána voda o teplotě 10 °C. V deskovém výměníku předává teplo do topného okruhu. Zde je dvojicí tepelných čerpadel od firmy PZP teplota vody zvyšována asi o 13 °C (na výsledných 23 °C) a teplá voda je ukládána do akumulační nádrže. Odtud je rozváděna do podlahového vytápění jednotlivých místností (obr. 1) a ovládána regulačními ventily podle aktuálně naprogramované žádané teploty. Podle potřeby se tepelná čerpadla přepnou do režimu pro vyšší teplotu a dohřejí vodu v akumulační nádrži pro užitkovou vodu, jejíž teplota se pohybuje okolo 50 °C. V létě je opět čerpána voda z vrtů o teplotě 10 °C. Je vedena přes regulační ventil do stropního chlazení jednotlivých místností (obr. 2) nebo do jednotek fan-coil tam, kde stropní chlazení není instalováno. Tím, že studená voda zchladí vnitřní prostory, sama se ohřeje a odchází do vrtů hlubokých 125 m, kde se ochladí. Při té příležitosti teplotně „zregeneruje“ vrty tak, aby v následující zimní topné sezoně bylo zase z čeho brát základní teplo. Úsporně je v celé budově řešeno i řízení větrání s centrální rekuperační jednotkou firmy Atrea. Ta do větraného prostoru vrací zpátky teplo v zimě a v létě naopak chlad. Měření a regulaci takto navržené otopné a chladicí soustavy komplexně řídí Tecomat Foxtrot z vlastní produkce. Detail části energetického centra je na obr. 3. Podlahové topení a stropní chlazení spolu s tepelnými čerpadly a rekuperační jednotkou – vše spojeno s energií země na vlastním pozemku – řadí novou budovu Teco mezi energeticky nejefektivnější průmyslové stavby v Čechách. Obr. 2. Nad stropními průhledy jsou umístěny trubky stropního chlazení pro horké letní období Hospodaření s dešťovou vodou Pod budovou se nachází pět nádrží s celkovým objemem 100 m3. Do nich se sbírá dešťová voda, která je celoročně využívána ke splachování toalet a v létě je řízeně vedena do zavlažovacího systému zahradní úpravy kolem budovy. Z vodovodního řadu se za vodné nakupuje pouze nezbytná voda do kohoutků a do sprch. Stočné se platí pouze za tu dešťovou vodu, která skutečně proteče kanalizací – což je jen další ze stovek měřených veličin, které má na starosti řídicí systém Tecomat Foxtrot.  Elektřina a elektroinstalace Celá budova Teco spotřebovává jen elektřinu. K topení ani ke chlazení nepoužívá žádný spalovací proces. Veškerá elektřina přichází přes 150kW transformovnu. Tedy i ta, která se účastní vytápění, chlazení a ventilace tím, že pohání tepelná a oběhová čerpadla a ventilátory. Podílí se rovněž na osvětlení, kde jsou výhradně použity světelné zdroje LED – a to i na sloupech veřejného osvětlení v areálu. Napájí výpočetní techniku a nově pořízená technologická zařízení pro osazování a pájení elektronických součástek, mechanické opracování a laserový popis plastových dílů. Obr. 3. Topné a chladicí okruhy před zaizolováním; do místnosti energocentra se podařilo dále umístit dvě tepelná čerpadla, dvě velké akumulační nádrže, kompresor na stlačený vzduch, centrální rekuperační jednotku a dvě široká pole rozváděče řídicího systému a silnoproudých okruhůTaké elektroinstalace je kompletně svěřena systému Tecomat Foxtrot. Veškeré zásuvky, vypínače, žaluzie a termostaty jsou k řídicímu systému připojeny instalační sběrnicí CIB – více než dvacítkou větví. Ovládací reléové moduly jsou spolu s jističi a chrániči umístěny v podružných rozváděčích v každé ze čtyř částí budovy. Výrazně se tak zkrátilo vedení silové kabeláže. Tecomat Foxtrot zároveň komunikuje s přístupovým systémem a zabezpečovací ústřednou. Ta je zároveň připojena k pultu centrální ochrany. Nechybí ani kamerový systém ochrany vnějšího prostoru.  Technologická zařízení Obr. 4. Osazovací automat pro plošnou montážZatímco vlastní stavbu a její infrastrukturu financovala firma Teco z vlastních zdrojů kombinovaných s úvěrem (tedy bez jakýchkoliv dotací), pro vybavení technologickými zařízeními využila nabídku Komerční banky na zprostředkování dotace z evropských peněz. Z toho byla pořízena sada strojů pro strojní nanášení pájecí pasty, osazovací automat (obr. 4), stroj pro pájení v parách (obr. 5)Obr. 5. Obsluha stroje pro pájení v parách, pro selektivní pájení (obr. 6) a laserový popisovač plastových krabiček finálního výrobku. Uvedené stroje jsou v centru výrobní haly, která se nachází v pravém přízemním křídle budovy. Přestože na trhu existují firmy specializované na zmíněné osazovací operace, které jsou vybaveny i většími a výkonnějšími stroji, je vlastní strojní vybavení pro firmu Teco výhodnější. Umožňuje operativně organizovat výrobu poměrně širokého sortimentu základních i rozšiřujících modulů programovatelných automatů Tecomat (TC700 i Foxtrot) tak, jak průběžně přicházejí objednávky od různých zákazníků a pro různé projekty. Lze tak řešit rychlejší a flexibilnější změny v menších dávkách. První půlrok náběhu nových technologií potvrdil správnost i očekávanou návratnost tohoto investičního záměru. Obr. 6. Obsluha selektivního pájení SmartflowProjekt řízení technického vybavení a řešení elektroinstalace Zpracování projektu bylo svěřeno pardubické firmě Tecont, která má dlouholeté zkušenosti z velkých zakázek v řízení soustav zásobování teplem a v oboru techniky budov. Partnerem Teco je již od svého vzniku. Vypracovala kompletní projekt veškerého měření, řízení a regulace (MaR), včetně elektroinstalace v budově. Vyřešila i vizualizaci technologických procesů v systému SCADA System Reliance spolu s ukládáním měřených hodnot a dlouhodobou archivací dat. Provedením elektroinstalace, MaR a montáže řídicího systému Foxtrot byla pověřena firma Elektrikabrno, která je dlouholetým integrátorem systému Foxtrot. Šéf firmy Radek Červený k tomu uvádí: „Fakt, že stavba byla rozplánována na pouhých osm měsíců a že samozřejmě docházelo k různým skluzům, způsoboval při realizaci komplikace, několikrát i téměř patové situace, ale díky společnému zájmu a i osobním vazbám se dařilo věci průběžně řešit a nakonec vyřešit ke spokojenosti všech. Celkové řízení objektu projekčně zpracovala firma Tecont. I když byl projekt zpracován trošku jiným rukopisem, než jsme zvyklí, celkový návrh a detailnost prováděcí dokumentace se mi líbily. Projektant podle očekávání do řešení zahrnul veškerá technická zařízení v budově a jejich ovládání s klidem svěřil nadřazenému systému Foxtrot. Nechci vyjmenovávat, co všechno zde Foxtrot řídí, ale zaujala mě i jedna maličkost. Ve výrobě vzniká při pájení odpadní teplo, které by bez užitku odešlo do kanalizace. Zde byl i tento detail projekčně dotažen do konce a odpadní teplo se využívá k dohřevu teplé užitkové vody v energocentru. U zmíněného energocentra v nové provozní budově Teco bych se na chvíli zastavil. Jde v podstatě o jedinou místnost vyčleněnou pro umístění strojních částí všech technických zařízení v budově. V původním projektu mělo energocentrum plánované menší rozměry, které se v průběhu stavby zvětšily, aby se veškerá technika do této místnosti vůbec vešla. Nakonec se ukázalo, že i zvětšené prostory jsou pro technická zařízení stále hodně stísněné, ale již nebylo zbytí a umístění každého prvku do této místnosti se již muselo důsledně promýšlet a koordinovat u všech profesí. Ani tak nebylo lehké se změtí potrubí, armatur a vzduchotechnických kanálů projít s kabelovým žlabem tak, aby připojovaná zařízení byla v rozumné vzdálenosti a aby vše ještě navíc lahodilo oku. Stísněnost energocentra nás navíc zaskočila těsně před kolaudací, kdy se do tak malého prostoru nahrnulo mnoho lidí různých profesí najednou – každý se svojí prioritou na dokončení zrovna té své části, což občas způsobilo až komické situace. Závěrem hodnotím celou akci z pohledu firmy Elektrikabrno jako vydařenou a nesmírně si vážím osobního přístupu všech lidí, kteří se této akce zúčastnili. Koordinaci technických prací si vzal investor, tedy firma Teco, na starost sám. Stavba měla spoustu specifik a výzev, které bylo třeba řešit operativně během výstavby, ale díky nadstandardnímu přístupu všech lidí a firem hodnotím tuto stavbu s odstupem času jako velmi povedenou.“  Závěr Nová budova firmy Teco dobře slouží svým zaměstnancům i hostům. Zároveň se stala nejkomplexnější referenční průmyslovou stavbou řízenou Foxtrotem, kam zájemci mohou po dohodě kdykoliv přijít a vidět systémovou instalaci v plném provozu.  Ing. Jaromír Klaban, Teco a. s.   Budova Teco – Stavba roku 2017 Novostavba firmy Teco získala hlavní cenu v soutěži Stavba roku Zlínského kraje 2017. Firma Navláčil ze Zlína přihlásila svoji realizaci novostavby do kategorie Staveb realizovaných mimo území Zlínského kraje. Architektonický návrh Ing. arch. Ireny Schusterové, přihlášené údaje a prezentace představitelům poroty přímo na místě v Kolíně byly natolik přesvědčivé, že přihlašovatel Navláčil stavební firma, s. r. o., titul Stavba roku Zlínského kraje 2017 získal v konkurenci celkem devíti staveb v této kategorii. Vítězové byli vyhlášeni 17. května 2018 na slavnostním večeru v otrokovické Besedě. Cenu osobně převzali Martin Navláčil za přihlašovatele a dodavatele stavby a Ing. Jiří Kovářík za investora. Ocenění náleží i dodavateli projektu, poděbradské firmě STAMAT, a autorce návrhu Ing. arch. Ireně Schusterové.    

Energetický řetěz rychle, snadno a on-line

Navrhnout správně energetický řetěz není vždy snadným úkolem. Nový on-line konfigurátor společnosti LAPP s názvem Ölflex® Connect Chain tento úkol velmi urychluje a usnadňuje: je jednoduchý, rychlý a jasný. Tento nástroj umožní navrhnout kompletní energetický řetěz jen ve třech jednoduchých krocích. Šetří tedy čas a zároveň nedovolí chyby, které mohou nastat při ručním návrhu energetického řetězu. Konfigurátor provede projektanta výběrem vlastního řetězu, kabelů a příslušenství. Poté je možné požádat o zaslání individuální nabídky dle provedeného návrhu. V každém kroku výběrového procesu ​​zajišťuje konfigurátor kompatibilitu všech součástí. Kritickým místem může být výběr vhodných kabelů do vybraného energetického řetězu. Při volbě kabelu je třeba dbát na několik faktorů, jako jsou poloměr ohybu řetězu, délka pojezdu, rychlost, zrychlení a okolní teplota. Pokud se tyto faktory nezohlední, může dojít k poruchám a ke zkrácení životnosti kabelů. Konfigurátor zohlední, jaké kabely budou uloženy v řetězu a dokáže podle toho automaticky vybrat vhodný řetěz. Pomůže správně rozmístit vertikální a horizontální separátory, aby byla hmotnost kabelů v řetězu rozložena rovnoměrně. Nakonec si projektant vybere, zda si přeje dodat plně osazený řetěz, nebo zaslat jednotlivé komponenty s tím, že kabely mohou být předem nastříhané v požadovaných délkách. V případě plně osazeného řetězu je jisté, že energetický řetěz bude vyroben odborníky LAPP s bohatými zkušenostmi a know-how, otestován a bude v provozu řádně fungovat.Konfigurátor Ölflex® Connect Chain je možné zde: https://chainconfigurator.lappgroup.com/index.php/cs/

Optimální ochrana osob a strojů

Otázky bezpečnosti mají v automatizační technice vysokou prioritu. Murrelektronik nabízí sběrnicový modul MVK Metal Safety pro bezpečnostní instalace. Lze s ním dosáhnout nejvyšších standardů: Safety Integrity Level 3 (podle IEC 61508 a IEC 62061) a Performance Level e (podle EN ISO 13849-1). Pro konkrétní využití je MVK Metal Safety k dispozici ve dvou variantách: čistě vstupní modul a smíšený modul se vstupy a výstupy.

Tlačítkové moduly s různobarevnými světelnými efekty

Tlačítka pro nouzové zastavení a restart od firmy Murrelektronik se integrují do elektronických instalací prostřednictvím předem nakonfigurovaných standardních kabelů M12. Jde o řešení, které šetří čas a vylučuje riziko chyb v zapojení. Díky konceptu plug-and-play lze tyto ovládací prvky velmi rychle začlenit do strojů a zařízení. Takové řešení je žádané především tam, kde jsou jednotlivé ovládací a signalizační přístroje umísťovány do decentralizovaných pozic, např. na bezpečnostních ploty nebo do výrobních stanic. Varianty tlačítek s velmi kompaktní konstrukční šířkou 42 mm se perfektně hodí pro instalaci na standardní hliníkové profily. Tlačítko nouzového zastavení je k dispozici také se světelným tlačítkem Reset v jednom pouzdře. Tento tlačítkový model se zapojí do zařízení tak, aby se tlačítko restart rozsvítilo, jakmile je možné zařízení znovu spustit. V každém balení je obsaženo pět barevných krytů tlačítek. Díky tomu je možné dosáhnout různobarevného světelného efektu– podle příslušného využití.Více informací je uvedeno na www.murrelektronik.cz.

Tři výrobky ifm electronic oceněny v soutěži German Design Award 2019

Třii výrobky značky ifm electronic dostanou do hledáčků na veletrhu Ambiente ve Frankfurtu. Dne 8. února 2019 jim budou budou předány ceny v soutěži German Design Award. Vítězem soutěže se stal maják DV1500 a další dva přístroje si vysloužily zvláštní ocenění poroty: chytrý senzor pro nepřetržité hlášení polohy ventilu MVQ101 a jednotka IO-Link master AL1101.Maják DV1500 s pěti barevnými segmenty (na obrázku vlevo) slouží k vizualizaci různých stavů strojů a zařízení. V majáku lze nastavit barvu signalizace, jas, frekvenci a hlasitost výstražného tónu pomocí uživatelsky příjemného softwaru IO-Link pro PC. Pomocí montážního adaptéru lze maják instalovat jak ve standardní  poloze, tak pootočený o 90° na stěnu. Tónovaný kryt spolu s čočkou polygonálního tvaru zajišťují velmi dobrou viditelnost, takže není na překážku ani umístění majáku u okna nebo v přesvětlené hale. Jednotka IO-Link Master AL1101 (uprostřed) je zařízení nové generaci propojující svět IT a průmyslu. Tato řídicí jednotka plní vysoké nároky potravinářského průmyslu a je odolná vůči chemikáliím, vysokým teplotám a kapalinám. Díky modernímu technickému provedení neulpívají na indikátorech LED nečistoty a zůstávají stále viditelné. Použitím jednotky IO-Link se sníží množství propojovacích kabelů. Chytrý senzor pro nepřetržité hlášení polohy ventilu MVQ101 (vpravo)  poskytuje spolehlivou vizuální informaci o poloze klapky prostřednictvím LED kroužku. Barevnost LED kroužku lze nastavovat pomocí softwaru. LED kroužek také se nastavuje tlačítkem „teach“, který lze aktivovat bezdotykově, pomocí kovového předmětu.

Red Lion rozšiřuje sortiment o zařízení DA10D a DA30D pro převod protokolů a sběr dat

Společnost Red Lion Controls uvedla na trh zařízení DA10D a DA30D pro převod protokolů a sběr dat. Na rozdíl od jiných komunikačních bran a převodníků protokolů, které se pro připojení k podnikovému informačnímu systému spoléhají na komplikované skriptování nebo dodatečný hardware serveru, zařízení DA10D a DA30D nabízejí široké možnosti připojení a současně jednoduché prostředí pro konfiguraci. Umožňují tak firmám rychle získat přístup k datům z dosud nepřipojených nebo stávajících zařízení a snadno a cenově výhodně připojit, monitorovat a ovládat jednotlivé systémy.obr. 1. DA10D a DA30D Pro zákazníky z oboru průmyslové automatizace, kteří potřebují sbírat kritická data z různých systémů od různých dodavatelů, jsou zařízení DA10D a DA30D novou možností pro sběr dat a konverzi protokolů při sběru a sdílení dat z oddělených systémů využívajích standardní Ethernet a sériové porty. S novou nabídkou přichází také software Crimson 3.1, poskytující nativní podporu pro více než 300 průmyslových ovladačů, předem připravené (out-of-box) servery OPC UA a jednoduchou „zaklikávací“ konfiguraci cloudových konektorů MQTT pro některé nejpopulárnější platformy IIoT od firem Amazon, Microsoft a Inductive Automation. Zařízení DA10D a DA30D kromě toho umožňují zaznamenávat data, události a údaje o zabezpečení s podporou šifrování záznamů a možností připojení elektronického podpisu, a dále realizovat dotazy SQL, periodické i na vyžádání. To vše usnadňuje správu dávkových a recepturově řízených výrob a současně zajišťuje splnění nejvyšších standardů kvality. Zařízení navíc mají volitelný webový server s responzivním designem pro mobilní zařízení. Umožňuje zobrazení na celou obrazovku, jež je ideální pro tablety a mobilní telefony, dále operace HTTPS s poskytováním certifikátů, přesměrování HTTP a podporu stylů CSS a jazyka JavaScript. Pro více informací o zařízeních DA10D a DA30D od Red Lion navštivte www.redlion.net/DA.(ed)