Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Robustní panelový počítač do průmyslového prostředí

Panelový počítač Kontron Nano Client s procesorem Intel Atom, opatřený krytem z korozivzdorné oceli, je používán jako vizualizační klient v novém ultrazvukovém měřicím systému od firmy iNOEX, který je určen k rychlému a přesnému vystředění trnu vytlačovací hlavy při výrobě tlustostěnných plastových trubek velkých rozměrů. Nový měřicí systém zmenšuje množství odpadu vznikajícího při zahájení výroby na vytlačovací lince a šetří značné náklady. Pokud jde o vizualizační a obslužnou jednotku zařízení, pro iNOEX bylo zvláště důležité, aby byla robustní, s pasivním chlazením a celkovým krytím IP66.
 

Výroba plastových trubek

 
Tlustostěnné plastové trubky velkých rozměrů se vyrábějí na vytlačovacích linkách. Výchozím materiálem je prášek nebo granulát, který se ve stroji ohřeje, a taveninu potom stroj vytlačuje skrz vytlačovací hlavu. Odtahový mechanismus posouvá vytlačenou trubku dále kalibrovací a chladicí sekcí. Rychlost výroby je závislá na průměru trubky; řádově se pohybuje v jednotkách metrů za minutu. Na vytlačovací lince lze vyrábět trubky do délky 60 m.
 
Důležitou součástí vytlačovací linky je kalibrační zařízení, kde se trubka ochlazuje a současně získává přesný a stabilní tvar. Používá se přitom kalibrační pouzdro, k němuž je horká trubka, podle typu kalibračního zařízení, přisáta podtlakem nebo přitlačena přetlakem. Dříve nebylo možné tloušťku trubky měřit přímo v tomto kalibračním zařízení, ale měřila se až po definitivním ochlazení trubky mimo linku. Teprve po změření hotové trubky, jestliže se její tloušťka lišila od požadované, bylo možné upravit parametry stroje. Takový postup byl zdlouhavý a vznikalo při něm velké množství odpadu. Nikdy nebylo zcela jisté, zda úprava parametrů stroje povede k žádanému výsledku a zda nebude třeba proceduru nastavení opakovat.
 
Častou vadou vyrobených trubek je nesouosost vnějšího a vnitřního povrchu. Tuto vadu, jejíž příčinou jsou nestejná teplota vytlačovací hlavy a nestejná rychlost proudění taveniny po jejím obvodu, lze odstranit vystředěním trnu vytlačovací hlavy vzhledem k její hubici. Firma iNOEX pro tento účel dodává středicí jednotku Ecco, jejíž součástí je systém ultrazvukového měření tloušťky stěny trubky přímo v kalibračním pouzdru (obr. 1). Jednotka je použitelná pro trubky z PE, PP a PVC o průměru od 90 mm a tloušťce stěny 1,8 až 120 mm. Může být použita v kombinaci s kalibračním zařízením Maxflexx od firmy iNOEX, ale i se zařízeními jiných výrobců. Ultrazvukové snímače se montují přímo na kalibrační pouzdro. Tloušťka stěny se měří automaticky, bez zásahu operátora. Údaje o tloušťce stěny po obvodu trubky se potom zobrazují na 10" displeji panelového počítače (obr. 2). Podle zobrazených údajů je možné korigovat vystředění vytlačovací hlavy tak, aby byla nerovnoměrnost tloušťky stěny co nejlépe kompenzována. K úpravě nastavení vytlačovací hlavy je možné přistoupit po vyrobení jen několika metrů trubky. Zkrácení doby rozjezdu výroby na vytlačovací lince a omezení výroby neshodných trubek tak vede k významným úsporám, a tudíž se investice do nového měřicího zařízení vrátí do několika měsíců.
 

Panelový počítač pro vizualizaci a ovládání

 
Pro vizualizaci a ovládání středicí jednotky hledala firma iNOEX odolný, a přitom cenově výhodný panelový počítač, který by spolehlivě pracoval po mnoho let v prašném a horkém průmyslovém prostředí. Požadavkem byl 10" displej, který by byl dobře čitelný i z malé vzdálenosti. Navíc by měl podporovat otevřený operační systém Linux a jazyk Java, aby mohl bez problémů spolupracovat se snímači i s centrálním počítačem, kde se ukládají naměřené hodnoty.
 
Počítač s procesorem Intel Atom, jenž se vyznačuje vynikajícím výkonem a nízkou spotřebou, a s ethernetovým rozhraním je pro tento účel zvláště vhodný. V porovnání s předchozí generací procesorů x86 vyzařují procesory Intel Atom při srovnatelném výkonu mnohem méně tepla, jsou proto méně náročné na chlazení a lze je použít i v plně uzavřených počítačích s pasivním chlazením. Počítače s procesorem Intel Atom jsou také plošší a kompaktnější. A další výhoda: procesor Intel Atom je v porovnaní se stejně výkonnými procesory starší typové řady cenově výhodnější. Shrnuto, pro HMI nabízí procesor Intel Atom mnoho výhod. Argumenty, které dříve v úlohách, kde šlo o co nejnižší spotřebu a příznivou cenu, favorizovaly procesory RISC, nyní stejně platí i pro „malé“ procesory architektury x86, kamse řadí i Intel Atom. Potřebuje-li tedy konstruktér zařízení HMI o něco výkonnějšího než procesor RISC, ale za srovnatelnou cenu, je Intel Atom tou správnou volbou.
 

Krátká doba od uvedení procesoru na trh do jeho využití v praxi

 
Společnost iNOEX poptala průmyslové počítače Kontron Nano Client, které měla v úmyslu použít do středicích jednotek Ecco, v době, kdy ve společnosti Kontron teprve probíhal jejich vývoj. „Od uvedení procesorů Intel Atom na trh na jaře 2008 jsme věděli, že chceme zařízení právě s tímto procesorem,“ řekl Martin Deters, technický ředitel spolenosti iNOEX, „a proto jsme hledali dodavatele, který pro ně bude schopen rychle a spolehlivě vyvinout vhodnou systémovou platformu.“ Firma Kontron upoutala pozornost techniků společnosti iNOEX širokým sortimentem a také tím, že je členem partnerského programu Intel Embedded Alliance s postavením premier member. „Na trhu průmyslových počítačů se často používají procesory o jednu dvě generace starší. My jsme ale hledali dodavatele, který drží krok s vývojem a nové procesory velmi rychle aplikuje do svých produktů. To nám zaručuje bezpečnost investic do vývoje nových zařízení a dobrou softwarovou podporu. Kontron se ukazuje v oblasti implementace nových procesorů jako velmi hbitý, proto pro nás tato firma byla jasnou volbou.“
 

Přitažlivá cena

 
Kontron navíc své produkty nabízí za přitažlivé ceny. Těch dokáže dosáhnout kombinací vývojových aktivit, celosvětové přítomnosti a hromadné výroby počítačových desek ve výrobním závodě v Malajsii. Systémy jsou vyvíjeny a hotové výrobky pro evropské zá- kazníky montovány v Evropě. Specifické desky pro procesory Intel Atom jsou vyráběny také v Evropě, což snižuje náklady na logistiku místních zákazníků.
 

Technické údaje

 
Průmyslový počítač Nano Client, používaný společností iNOEX, má 10" displej. Je vybaven 45nm procesorem Intel® Atom™ Z5xx a vysoce integrovanou čipovou sadou Intel® System Controller Hub US15W. Taktovací frekvence CPU je až 1,6 GHz a maximální velikost paměti je 1 024 MB. Průmyslový počítač Nano Client tak může být používán i pro náročnou webovou vizualizaci. Rozhraní pro gigabitový Ethernet a USB 2.0 jsou z hlediska komunikace vše, co je pro vizualizaci a funkce HMI třeba. Pro jednotky Ecco je důležité, že počítač lze vybavit polovodičovou pamětí Compact Flash bez rotujících částí a odolnou proti vibracím a rázům. Požadavky kladené na průmyslové zařízení splňuje i 24V stejnosměrné napájení. Od března 2009 je k dispozici verze s 15" a od listopadu 2009 s 10,4" monitorem. V běžné verzi podporuje Nano Client operační systémy Windows CE, Windows XP Embedded a Embedded Linux, stejně jako komunikační protokoly HTTP, XML a RDP (Remote Desktop Protocol).
 

Počítač jako monitor?

 
Po uvedení „nízkorozpočtových“ procesorů x86 na trh roste počet zařízení, kde jsou panelové počítače s těmito procesory používány jako „pouhé“ zobrazovací a ovládací jednotky strojů. Jejich předností je flexibilní architektura, která umožňuje konstruktérům navrhovat individuálně přizpůsobená rozhraní. Co je důležité zvláště v oblasti vizualizace, je skutečnost, že vývoj softwaru pro platformu x86 je velmi rychlý a k dispozici je tak množství novinek a vylepšení. Platformu x86 lze doporučit těm, kdo chtějí vyvíjet vizualizační aplikace na nejvyšší úrovni a současně využívat všechny nejnovější možnosti grafického hardwaru.
 
V případě firmy iNOEX byl použit otevřený operační systém Linux a jazyk Java.
 
Modulární konstrukce se standardizovanými, otevřenými rozhraními usnadňuje budoucí modernizaci zařízení a zákazník má navíc zajištěnu dlouhodobou dostupnost dodávaného produktu.
 
Ingrid Hildebrandt,
HMI Product Marketing Manager, Kontron
 
Obr. 1. Středicí jednotka Ecco s měřením tloušťky trubky přímo v kalibračním pouzdru
Obr. 2. Nano Client od firmy Kontron jako součást středicí jednotky Ecco