Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Přehled trhu operátorských panelů

Nejrůznější operátorské ovládací panely v průmyslovém provedení vždy byly, jsou a budou součástí řídicích systémů automatizovaných strojů a zařízení. Technika operátorských panelů s určitým zpožděním kopíruje vývoj kancelářské výpočetní techniky, a panely jsou tedy stále výkonnější a mají více funkcí. Stroj, který by byl ještě před pár lety ovládán pomocí čtyřřádkového znakového displeje s několika tlačítky, je nyní vybaven panelovým PC s dotykovou obrazovkou, záznamovým médiem pro ukládání provozních dat a napojením na podnikovou lokální síť.
 
Pojem „operátorský panel“ zahrnuje množství různých zařízení od jednoduchých panelů se znakovým displejem a několika tlačítky, přes inteligentní panely s programovatelnou vizualizací a integrovaným PLC až po průmyslová panelová PC nebo monitory k průmyslovým PC. Další variantou mohou být mobilní panely v nejrůznějších provedeních, tj. panely, které nejsou pevně namontovány do ovládacího pultu nebo rozváděče, ale obsluha je nosí v ruce.
 

Nabídka na trhu

 
Nejširší nabídka je jistě v oblasti průmyslových PC. Zde se angažují všichni výrobci klasické automatizační techniky (PLC a I/O modulů) a navíc zde působí i spousta výrobců specializovaných právě na průmyslová PC, např. Advantech nebo Elcom. Naopak klasické ovládací panely určené především pro vizualizaci k PLC lze nalézt většinou jen u výrobců klasické řídicí techniky (Siemens, B&R, Mitsubishi a dalších). Totéž platí i pro mobilní panely. Nejvýznamnější vývojové změny jsou v současné době zaznamenány právě u průmyslových PC a inteligentních panelů.
 

Řízení a ovládání v jednom

 
Inteligentním panelem se rozumí zařízení, které má vlastní programovatelný procesor, paměť a komunikační rozhraní pro výměnu dat s vizualizovaným procesem. Ačkoliv architektura těchto zařízení vychází z PC, nejsou považována za PC v pravém slova smyslu, protože používají speciální operační systémy reálného času (na rozdíl od Windows na PC) a také speciální programovací nástroje. Inteligentní panel funguje naprosto autonomně, po výpadku komunikace pracuje dál a může např. ještě zpracovávat data off-line. Trendem poslední doby je přidávat do takovýchto zařízení i řídicí funkce a používat je nejen k vizualizaci, ale i k řízení procesu. Někdy se řídicí části systémového softwaru těchto zařízení říká softPLC. Různá softPLC však často běží i na průmyslových PC souběžně s operačním systémem Windows, který se stará o vizualizaci.
 

Informatika přímo na stroji

 
V procesní automatizaci, kde se běžně zavádějí systémy SCADA se spoustou informační techniky, se již dlouho jako operátorské panely používají průmyslová PC. S určitým zpožděním však informační technika proniká i do strojní automatizace, tedy přímo na stroje. Moderní stroje a výrobní linky běžně mají ve svých operátorských panelech uloženy desítky, či dokonce stovky sad parametrů pro různé pracovní režimy, vedou v panelu automatický záznam o své činnosti a ukládají údaje o zpracovávaných výrobcích, popř. tyto údaje získávají ze serverů nebo ukládají na servery v lokální síti závodu. Ethernetová rozhraní a velkokapacitní záznamová média jsou proto součástí nejen průmyslových PC, ale i mnohých inteligentních panelů. Na rozdíl od pevného disku se však jako záznamová média v průmyslu většinou používají polovodičové paměti jako SSD (Solid State Disk) nebo Compact Flash.
 

Výkon a nízká spotřeba

 
Řada procesorů Intel Centrino (Pentium M) před šesti lety umožnila díky své nízké spotřebě a malému vyzářenému teplu stavět výkonná vestavná (embedded) zařízení s pasivním chlazením. Dnes již není výrobce, který by dodával inteligentní panely nebo průmyslová PC výhradně s aktivním chlazením, tedy s ventilátory. Velké pasivní chladiče nyní dokážou chladit i výkonné procesory typu Core 2. Procesory Atom přitom ještě dále zvyšují výpočetní výkon pasivně chlazených panelů.
 

Speciální provedení

 
Nejběžněji se operátorské panely dodávají ve verzi pro montáž do výřezu (obr. 1). Tyto přístroje mají čelní stěnu (odkud je panel ovládán obsluhou) s krytím alespoň IP65, zatímco jejich zadní stěna má klasické rozváděčové krytí IP20. V nabídce se však stále častěji objevují zařízení s krytím IP65 ze všech stran, jež jsou určena např. k přímé montáži na pohyblivé rameno na stroji (obr. 2). Další variantou jsou panely, které mohou pracovat ve výbušném prostředí nebo panely v korozivzdorném provedení s minimem hran a spár na těle, určené do hygienicky náročných provozů v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Někteří dodavatelé dokonce nabízejí zákaznické verze panelů od zákaznického designu (logo, barvy) až po zákaznickou konstrukci celého panelu.
 

Dlouhodobá dostupnost

 
Uživatel operátorského panelu v průmyslu požaduje dlouhodobou dostupnost panelu na trhu – ať už pro dostupnost náhradních dílů nebo pro to, aby nebylo nutné provádět změny na sériově vyráběném stroji. Vezme-li se v úvahu, že běžný životní cyklus stroje je deset let, a také to, že sériová výroba strojů často běží několik let beze změny konstrukce, je zřejmé, že ideální dostupnost takového panelu je přibližně dvacet let. Takový požadavek je v přímem rozporu s překotným vývojem informační techniky, z níž technika operátorských panelů vychází. Dodavatelé komponent vycházejí výrobcům panelů alespoň částečně vstříc a některé komponenty jsou ochotni vyrábět po dlouhou dobu. Například firma Intel zaručuje u vybraných procesorů prodlouženou podporu, tzv. extended life cycle support, po dobu sedmi let. Mnozí výrobci panelů problém dostupnosti řeší speciální konstrukcí svých zařízení tak, aby byla nezávislá na konkrétních komponentách nabízených na trhu.
 

Operační systémy

 
Operační systém uživatele inteligentního panelu většinou příliš nezajímá. Považuje jej totiž za součást systému a požaduje především stabilitu a schopnost pracovat v reálném čase. Zde se velmi často používá operační systém VxWorks od společnosti Wind River. U průmyslových PC se naopak vede tradiční spor mezi přístroji s Windows a Linuxem. Systém Windows i v průmyslu vede díky široké podpoře ve světě kancelářské techniky, Linux však nachází stále větší uplatnění díky své stabilitě a dlouhodobé dostupnosti. Právě dlouhodobá dostupnost je u systému Windows poměrně problematická, vždyť za posledních dvacet let bylo vydáno množství verzí, od 3.11 po 7, a také pro vestavnou (embedded) techniku se za poslední tři roky objevilo několik verzí, CE a embedded XP, Embedded Standard 2009 a 7! Navíc je zde DOS, který na mnoha strojích stále běží a mnohdy je třeba jej rozběhnout na zbrusu novém PC, které má fungovat jako náhradní díl.
 

Trendy

 
Rychlý vývoj v oblasti mobilní spotřební elektroniky přináší nová technická řešení i do průmyslových embedded zařízení. Dobrým příkladem je úsporný a výkonný procesor Atom s celou svou čipovou sadou a jeho rostoucí rodina. Pro dotykové obrazovky byl vyvinut režim multitouch, tedy ovládání dvěma prsty, podobně jako legendárního telefonu iPhone. Stále častěji se budou uživatelé setkávat s širokoúhlými obrazovkami, podsvícením LED, menšími i většími úhlopříčkami displejů atd.
 

Závěr

 
Přehled trhu operátorských panelů v tomto čísle Automy (str. 26 až 32) ukazuje, že nabídka panelů je opravdu široká. V přehledu je asi 75 zařízení od 21 různých výrobců a dodavatelů. Zastoupena je celá šíře panelů od těch nejjednodušších neinteligentních terminálů až po průmyslové pracovní stanice. Výběr je široký, volba zařízení vhodného pro konkrétní případ použití tedy nebude snadná.
 
Zdeněk Švihálek,
 
Obr. 1. Operátorský panel pro montáž do výřezu
Obr. 2. Dvě varianty operátorských panelů určených pro montáž na rameno
Obr. 3. Panelový počítač PC 725