Issuu on Google+

P O M I A RY • A U T O M AT Y K A • R O B O T Y K A

PAR miesięcznik naukowo- techniczny

6/2012 ISSN 1427-9126 Indeks 339512 Cena 10,00 zł w tym 8 % VAT

www.par.pl

Temat numeru: Energooszczędna produkcja TALOS Demo Day – relacja z prezentacji systemu TALOS Rozmowa z Zebem Shahinem z RS Components

9 771427 91220 7

06


nowości

The economic price of business class

since 1992 2

Pomiary Automatyka Robotyka 5/2012

www.aktualnosci.pl


w numerze Rok 16 (2012) nr 6 (184) ISSN 1427-9126, Indeks 339512

Temat numeru

Redakcja Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa tel. (22) 874 03 51, (22) 355 13 51, (22) 874 01 91 faks (22) 874 02 02 e-mail: redakcja@par.pl www.par.pl Rada pRogRamowa dr inż. Mariusz Andrzejczak, Bumar Sp. z o.o. prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz, Katedra Automatyki i Biomechaniki, Politechnika Łódzka dr inż. Janusz Berdowski, Polskie Centrum Badań i Certyfikacji SA prof. dr hab. inż. Tadeusz Glinka, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, Politechnika Śląska dr inż. Stanisław Kaczanowski, prof. PIAP, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP dr Aleksandra Kolano-Burian, Instytut Metali Nieżelaznych prof. dr hab. inż. Andrzej Masłowski, Instytut Automatyki i Robotyki, Politechnika Warszawska prof. dr inż. Tadeusz Missala, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP prof. dr hab. inż. Zdzisław Mrugalski, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska dr hab. inż. Roman Szewczyk, prof. PW, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska dr hab. inż. Andrzej Szosland, prof. PŁ, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Eugeniusz Świtoński, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska prof. dr hab. inż. Krzysztof Tchoń, Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki, Politechnika Wrocławska doc. dr inż. Jan Tomasik, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska

18

Falowniki z funkcją zwrotu energii do sieci

Aplikacje

28

RedaktoR naczelny dr inż. Jan Jabłkowski zastępca RedaktoRa naczelnego mgr Seweryn Ścibior, sscibior@par.pl zespół Redakcyjny dr inż. Jan Barczyk (robotyka) dr inż. Jerzy Borzymiński prof. dr hab inż. Wojciech Grega (automatyka) prof. dr hab. inż. Krzysztof Janiszowski dr inż. Małgorzata Kaliczyńska (redaktor merytoryczny/statystyczny) mgr Anna Ładan prof. nzw. dr hab. inż. Mateusz Turkowski (metrologia) mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek mgr inż. Elżbieta Walczak

efektywne zarządzanie stadionem Klubu Legii warszawa dzięki systemom automatyki i kontroli dostępu SCHneIDer eLeCTrIC

Nowości

maRketing mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek, jgorska@par.pl mgr Sylwia Batorska, sbatorska@par.pl skład i Redakcja techniczna Ewa Markowska, emarkowska@par.pl wydawca Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa

48

Miesięcznik PAR jest indeksowany w bazach BAZTECH oraz INDEX COPERNICUS (4,12). Punktacja MNiSW za publikacje naukowe w miesięczniku PAR wynosi 6 pkt (poz. 1014). Wersją pierwotną (referencyjną) jest wersja papierowa. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść publikacji o charakterze reklamowym oraz zastrzega sobie prawo skracania i adiustacji tekstów. © Wszelkie prawa zastrzeżone

nowy kierunek w projektowaniu napędów AC. Firma PArKer przedstawia napęd AC30V


SPIS TreśCI

Wydarzenia 10 HAnnOVer meSSe 2012. Przegląd nowości w dziedzinie urządzeń pomiarowych, napędów oraz technologii ekologicznych 13 O mechatronice wśród robotów mobilnych.

14 Talos Demo Day. relacja z pokazu działania demonstratora 40 Sukcesy Drużyny efektywności w ASTOr eurO Tour 2012 52 Dwie dekady Instytutu Sterowania

relacja z międzynarodowej konferencji

i Systemów Informatycznych uniwersytetu

naukowej ICm-IIA 2012

zielonogórskiego

Nowości 6 nowe produkty 42 moduły liniowe firmy SCHunK. rozwiązania specjalne z elementów standardowych 44 Testo Saveris. Innowacyjny system

46 zastosowanie sterowników nożnych do płynnej regulacji obrotów silnika 48 nowy kierunek w projektowaniu napędów AC. Firma PArKer przedstawia napęd AC30V

monitoringu produkcji, magazynowania

50 Komputery dla okrętownictwa

i transportu w przemyśle farmaceutycznym

51 Pomiar temperatury w przemyśle tworzyw sztucznych

Temat numeru Energooszczędna produkcja 17 Silnik synchroniczny z serii DrC 18 Falowniki z funkcją zwrotu energii do sieci 24 Transair – czyli jak zaprojektować i wykonać energooszczędną instalację sprężonego

26

powietrza 26 energooszczędne, mobilne systemy do pomiaru siły, masy oraz ciśnienia 27 zasilacze LeD firmy meAn weLL

Aplikacje 28 efektywne zarządzanie stadionem Klubu Legii warszawa dzięki systemom automatyki

30 modernizacja układu nawęglania w enerGA elektrownie Ostrołęka

i kontroli dostępu SCHneIDer eLeCTrIC

Rozmowa PAR 34 ekspansja rS Components nie ma granic… – rozmowa z zebem Shahinem, członkiem zarządu i wiceprezesem rS Components na europę wschodnią

Rynek i technologie 37 Szkolenia przez 1500 dni w roku z zakresu telekomunikacji i rozwiązań sieciowych 38 Polska innowacyjna rozrywka

4

Pomiary Automatyka robotyka 6/2012


SPIS TreśCI

Polecane książki 36 B. Siemiątkowska, A. Borkowski, r. Chojecki, m. Gnatowski, w. mokrzycki, J. Szklarski: reprezentacja otoczenia robota mobilnego

Nauka 56 Ocena parametrów 3D wyznaczonych metodą próbkowania spiralnego – dr inż. radomir majchrowski, zakład metrologii i Systemów Pomiarowych, Instytut Technologii mechanicznej, Politechnika Poznańska

60 możliwość oceny liczby kawitacji w procesach kawitacji hydrodynamicznej z uwzględnieniem wpływu geometrii wzbudnika kawitacji – prof. dr hab. inż. Klaudiusz Lenik, wydział Podstaw Techniki, Politechnika Lubelska – dr hab. inż. Janusz Ozonek, prof. PL, wydział Inżynierii środowiska, Politechnika Lubelska

64 modelowanie profili nierówności powierzchni cylindrów po gładzeniu płaskowierzchołkowym – dr rafał reizer, Instytut Techniki, uniwersytet rzeszowski – prof. dr hab. inż. Paweł Pawlus, Katedra Technologii maszyn i Organizacji Produkcji, Politechnika rzeszowska

Forum Młodych 70 na podbój wszechświata – polskie łaziki

74 Sesja Studenckich Kół naukowych

marsjańskie

z firmą ASTOr

72 Turniej robotów rOBOXY 2012

Indeks firm Aaxeon Technologies Sp. z o.o. Aktualności wydawnictwo Targowe Automatyka Pomiary Sterowanie SA AutomatykaOnLine.pl B&r Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o. Balluff Sp. z o.o.

6

Consulting Plus Sp. z o.o.

24–25, 48–49, IV okł.

II okł. 30–32 55 6, 8 49

PPH wObit e.K.J. Ober s.c.

23 38–39

11, 26

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP rS Components Polska SCHunK Intec Sp. z o.o.

Centrum elektroniki Stosowanej CeS Sp. z o.o.

Parker Hannifin Sales Poland Sp. z o.o.

Schneider electric Sp. z o.o.

III okł. 7, 9 I okł., 42–43 8, 28–30

Sew-eurodrive Polska Sp. z o.o.

17 45

CwIeme Ltd

73

sterowniki.pl Sp. z o.o.

Dacpol Sp. z o.o.

43

.steute Polska

46–47

7

Targi Kielce SA

33

27, 50

Testo Sp. z o.o.

25, 44–45

eldar PPuH elmark Automatyka Sp. z o.o. Guenther Polska Sp. z o.o. Harting Polska Sp. z o.o. Leliwa Sp. z o.o.

51 6

Texas Instruments International Inc.

8

VeGA Grieshaber KG

7

37 6/2012 Pomiary Automatyka robotyka

5


NOWOŚCI

LNP-1204GN-T − zarządzalny switch Gigabit z portami PoE W o fe r c i e firmy Aaxeon pojawił się nowy zarządzalny switch z technologią PoE (ang. Power over Ethernet) o symbolu L N P - 12 0 4 G N -T. P r z e ł ą c z n i k wyposażony jest w 8 portów 10/100/1000BaseT(X) z PoE oraz 4 porty 1000BaseX SFP. Porty PoE są zgodne z IEEE 802.3a/t i mogą stanowić źródło zasilania PSE, do 30 W na port. Podobnie jak w całej rodzinie przełączników LNP, switch jest przystosowany do pracy w trudnych warunkach przemysłowych: ma wzmocnioną, metalową obudowę, wykonaną w standardzie IP30 i może pracować w temperaturze od –40 °C do +80 °C. Switch ma bardzo rozbudowaną funkcjonalność, m.in. VLAN, IEEE 802.1Q Tag VLAN, QoS, Port Mirroring, IGMP Snooping, Port Trunking, LLDP, CoS/TOS. Jak wszystkie zarządzalne switche firmy Aaxeon, umożliwia on tworzenie topologii redundantnego pierścienia z czasem rekonfiguracji łącza poniżej 20 ms. Dostępne są również topologie łączenia ze sobą redundantnych pierścieni, np. Ring Coupling i Dual Homing. LNP-1204GN-T jest również zgodny ze standardowymi protokołami redundancji, np. RSTP/ STP. Wysoką jakość switcha potwierdzają 5-letnia gwarancja producenta oraz możliwość zwrotu urządzenia w ciągu 45 dni bez podania przyczyny.

Aaxeon Technologies Sp. z o.o. tel. 22 862 88 81 e-mail: info@aaxeon.pl www.aaxeon.pl

6

Napięcie, prąd i częstotliwość jak na dłoni Pierwszym krokiem na drodze do poprawienia efektywności energetycznej jest dokonanie pomiaru oraz oszacowanie poziomu zużycia energii. Jakiekolwiek odchylenia od wartości standardowych mogą służyć do identyfikacji stanu maszyny, a ich oszacowanie może być dokonywane przez system monitoringu, taki jak pakiet monitorowania energii (EnMon), zawarty w systemie sterowania procesami B&R APROL.

Nowy moduł X20AP firmy B&R może mierzyć napięcie, prąd, częstotliwość oraz składową bierną we wszystkich fazach. Pomiary prądu i napięcia aż do 31. harmonicznej wznoszą moduł na najwyższy poziom precyzji, a jego wyjątkowa czułość oraz czwarty kanał sprawiają, że moduł ten jest doskonale dopasowany do pomiaru prądu upływu na przewodzie neutralnym. Dzięki wstępnemu przetwarzaniu sygnałów oraz dostarczaniu (w postaci cyfrowych zmiennych) wyników pomiarów wraz z obliczonymi wartościami rzeczywistej wydajności, nowy moduł w kompaktowej rodzinie B&R X20 znacznie odciąża jednostkę centralną CPU. Zapisane przez moduł krzywe wartości pomiarowych mogą być pomocne np. w optymalizacji ścieżek ruchu w maszynie, co z kolei ma wpływ na dalszą efektywność energetyczną. Dostępne są trzy wersje modułu do podłączenia przekładników prądowych: 20 mA, 1 A oraz 5 A.

Elektroniczny portal obsługi i sprzedaży eShop

Grupa technologiczna HARTING udostępniła elektroniczny portal obsługi i sprzedaży eShop. Teraz składanie zamówień jest jeszcze łatwiejsze i przyjazne użytkownikowi. Prosta nawigacja i pełna ekspozycja produktów ułatwia wybór komponentów i składanie zamówienia przez Internet. Platforma jest dostępna w języku polskim. Szczegółowe dane techniczne są dostępne obok każdego produktu, wystarczy jedno kliknięcie aby pobrać informacje. Konfigurator produktów to funkcja pozwalająca zbudować produkt dedykowany pod konkretne wymagania aplikacyjne. Za pomocą pytań i pól wyboru, konfigurator krok po kroku wspomaga użytkownika w doborze komponentów, które wejdą w skład rozwiązania. Elektroniczny portal eShop oferuje prosty i szybki sposób na:  składnie zamówień,  sp r a w d z e n i e d o s t ę p n o ś c i i cen produktów,  podgląd faktur i zamówień,  uzyskanie dokumentacji technicznej produktów,  zarządzanie adresami dostaw i faktur oraz składanie zapytań,  konfigurowanie produktów pod konkretne wymagania aplikacji. Elektroniczny portal sprzedaży i obsługi eShop HARTING gwarantuje szybką i priorytetową realizację zamówień, obniżone koszty logistyczne. Zapraszamy do eShop przez 24 h na dobę pod adresem: http://ecatalogue.harting.pl.

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o.

HARTING Polska Sp. z o.o.

ul. Strzeszyńska 33, 60-479 Poznań www.br-automation.com

e-mail: pl@HARTING.com www.HARTING.pl

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012


NOWOŚCI

Proste i niezawodne sondy radarowe z falowodem Vegaflex 80 Na targach Achema 2012 (18–22 czerwca br. – Frankfurt, Niemcy) zaprezentowana zostanie nowa generacja falowodowych sond radarowych rodziny Vegaflex. Wprowadzone w nich rozwiązania sprzętowe i programowe w zestawieniu z prostym, inteligentnym układem regulacji zapewniają niezawodny pomiar poziomu materiałów sypkich i cieczy. Zaawansowane sondy PLCS do pomiaru poziomu i rozdziału faz cieczy są teraz bardziej wszechstronne i mają nowe zastosowania w wielu innych aplikacjach.

zmiany parametrów procesu i dynamicznie się do nich dostosowuje. Zapewnia to niezawodną sygnalizację przepełnienia zbiorników i stabilną pracę w ekstremalnie trudnych warunkach. Wewnętrzna pamięć zainstalowana w sondzie umożliwia rejestrację wyników pomiarów i wszelkich zdarzeń występujących w trakcie pracy urządzenia. Dodatkowe algorytmy diagnostyczne i funkcje obsługi zdarzeń, zgodne z NE 107, pozwalają zredukować do minimum prace konserwacyjne i naprawy. Nowe przetworniki uzyskały wszystkie niezbędne dopuszczenia: od ATEX, FM i WHG do SIL2/3.

VEGA Grieshaber KG Am Hohenstein 113, D-77761 Schiltach WOLBER B. tel. +49 7836 50-0 fax +49 7836 50-201 e-mail: b.wolber@de.vega.com

Fot. B&R, Aaxeon Technologies, VEGA Grieshaber, RS Poland

Raspberry Pi, komputer wielkości karty kredytowej Około 10 lat temu firma Vega opracowała technologię PLCS, która umożliwia realizację prostych, standaryzowanych przetworników do pomiaru poziomu i ciśnienia, co pozwala ograniczyć koszty konserwacji i serwisowania przez cały okres użytkowania urządzenia. W nowej generacji przetworników Vegaflex 80 rozwinięto technologię PLCS, zwiększając niezawodność i dokładność pomiaru oraz ułatwiając ich konfigurację. Obszar zastosowań sond Vegaflex 80 jest teraz szerszy niż kiedykolwiek wcześniej. Oferta obejmuje wersje z falowodem linowym, prętowym lub prętowym ekranowanym, dużym wyborem przyłączy procesowych, pozwalających na dostosowanie się do wymogów danej aplikacji, oraz z interfejsami 4...20 mA HART, Profibus PA, Foundation Fieldbus i Modbus. Inteligentny układ przetwarzania sygnałów automatycznie wykrywa

RS Components i Allied Electronics rozpoczęły pierwszą dostawę Raspberry Pi, minikomputera zaprojektowanego specjalnie dla najmłod-

Płyta Raspberry Pi została zaprojektowana przez Raspberry Pi Foundation z Cambridge w Wielkiej Brytanii i jest przeznaczona dla dzieci, umożliwiając im naukę programowania. Firma zachęca wszystkich nowych programistów do dzielenia się z nią rezultatami oraz wrażeniami. RS Components i Allied Electronics obecnie pracują nad narzędziami i inicjatywami w zakresie wspierania użytkowników Raspberry Pi. W społeczności projektantów elektronicznych wielu ludzi dyskutuje na temat Raspberry Pi. Ostatnie dodatki do firmowej witryny DesignSpark obejmują serię Pi Perspectives, w której wiodący brytyjscy naukowcy dzielą się opiniami na temat Raspberry Pi. Trwają również prace nad zestawem Raspberry Pi experimenter’s kit. Dostępne są również liczne podręczniki opisujące Raspberry Pi – od instalacji po różne opcje dla systemu Linux, włącznie z instrukcją Fedora Mix. Dla developerów dostępne jest nowe, ale już nagradzane, bezpłatne narzędzie do tworzenia schematów i PCB RS i Allied, DesignSpark PCB. Zamawiając wraz z płytą Raspberry Pi kable i inne akcesoria w RS i Allied, klienci mogą zaoszczędzić na kosztach dostawy, gdyż cena wysyłki jest taka sama za całość zamówienia. Płyty Raspberry Pi RS i Allied kosztują £21,60 plus koszty wysyłki £4,95 do dowolnego miejsca na świecie (plus VAT i ewentualne koszty cła). Więcej informacji można uzyskać pod adresem www.rspoland.com.

www.rspoland.com

szych programistów. Ze względu na niezwykle wysoki popyt na produkt, zamówienia w sklepie internetowym są obecnie ograniczone do jednego egzamplarza. Klienci znajdą tam również potrzebne części i akcesoria, takie jak kable USB A-B, HDMI, zasilacze i karty pamięci SD wiodących dostawców. 6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

7


NOWOŚCI

8

Polska premiera systemu Acti 9 Schneider Electric wprowadza na rynek środkowo-europejski system Acti 9 – pierwszą na świecie aparaturę modułową do całkowitej integracji z dowolnym układem monitorowania i sterowania zasilaniem. Ponad dwadzieścia nowych opatentowanych rozwiązań zapewnia szybką, elastyczną i bezpieczną instalację oraz bezbłędną komunikację pomiędzy panelami

Granice oddzielające takie branże, jak mechanika, elektryka i programowanie inżynierskie coraz bardziej się zacierają, co jest wynikiem tego, że narzędzia rozwoju, wykorzystywane w tych dziedzinach muszą współdziałać ze sobą tak blisko, jak sami inżynierowie. B&R i EPLAN, dzięki rozwojowi jednolitego interfejsu między oprogramowaniem B&R Automation Studio i EPLAN Electric P8, biorą czynny udział w kreowaniu tego trendu. Celem jest uczynienie tych narzędzi jeszcze bardziej wartościowymi dla użytkowników. – Nasi użytkownicy mogą łatwo przenosić konfiguracje i tabele mapowań We/Wy z B&R Automation Studio, redukując czas i koszt wdrożenia przez unikanie podwójnego wprowadzania danych i dublowania pracy – wyjaśnia Rainer Burgard, kierownik ds. kluczowych klientów w EPLAN, w niemieckim mieście Monheim. Sprzęt B&R, współpracujący z EPLAN Electric P8, może być przez naciśnięcie przycisku łatwo zintegrowany w drzewie sprzętowym Automation Studio. Narzędzie do inteligentnego porównywania konfiguracji zapewnia przejrzysty pogląd na to, które z komponentów są wspólne w obu projektach i gdzie wprowadzono zmiany. W przypadku używania wielu narzędzi programistycznych, inteligentne mechanizmy importu i eksportu znacząco usprawniają codzienną pracę. Jednak B&R i EPLAN idą krok dalej – schemat elektryczny i projekt automatyki są synchronizowane w obie strony. Dzięki tej funkcji projekty są zawsze aktualne.

kontrolnymi, a także funkcje monitoringu energii na poziomie obwodu elektrycznego. Dzięki elastycznemu i wydajnemu systemowi komunikacji Modbus oraz gotowemu okablowaniu do natychmiastowej, bezusterkowej instalacji, Acti 9 skraca czas spędzony przy kablach kontrolnych o 40 proc. Ponadto, ponieważ dane z paneli i obwodów zbierane są w czasie rzeczywistym, użytkownicy mogą precyzyjnie regulować stopień zasilania, tak by zoptymalizować koszty zużywanej energii. System sam dostosowuje się do parametrów wyznaczonych przez użytkownika, dzięki czemu daje się szybko zintegrować i łatwo dostosować do przyszłych wymagań. Inne elementy Acti 9, takie jak zintegrowany wyłącznik instalacyjny Reflex iC60, urządzenie do zdalnego sterowania RCA iC60, liczniki energii, styczniki i przekaźniki impulsowe współpracują z całym systemem modułowym, dzięki czemu Acti 9 jest urządzeniem idealnie spełniającym dynamiczne wymagania szerokiej gamy systemów zwiększających wydajność energetyczną. Dodatkowo rozwiązania firmy Schneider Electric, takie jak VisiSafe, VisiTrip i II klasa izolacji aparatów, zwiększają poziom bezpieczeństwa i ułatwiają konserwację urządzeń. Wszystkie produkty z linii Acti 9 powstały z przetwarzalnych materiałów i są całkowicie przyjazne dla środowiska.

B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o.

Schneider Electric Sp. z o.o.

ul. Strzeszyńska 33, 60-479 Poznań www.br-automation.com

ul. Iłżecka 24, 02-135 Warszawa www.schneider-electric.com

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

Przemysłowe drivery LED 30 maja br. firma Texas Instruments Incorporated (TI) zaprezentowała dwa w pełni zintegrowane, stałoprądowe sterowniki diód LED z przetwornicą obniżającą napięcie, które eliminują komponenty zewnętrzne oraz skomplikowane rozmieszczenie układu, tak typowe w projektowaniu sterowników LED. Drivery 450-miliamperowe o mocy do 23 W DC/DC LED oznaczone symbolami TPS92550 oraz TPS92551 jako pierwsze mieszczą wszystkie niezbędne podzespoły w pojedynczym komplecie IC. Dzięki opracowanej przez TI aplikacji WEBENCH LED Architect dostawca oświetlenia może łatwo i szybko zaprojektować obwód zarządzania zasilaniem ciągu do 18 diód LED przy sprawności 96 % i z użyciem minimum komponentów.

Kluczowe cechy i udogodnienia modułów sterowników TPS92550 i TPS92551 LED:  mikrozestaw sterownika LED integruje cewkę indukcyjną, diodę Schottky’ego oraz kilka innych pasywnych podzespołów, upraszczając projektowanie i zaopatrzenie  jasność diód LED można regulować przez zmianę natężenia prądu w zakresie 300…450 mA  łatwy w użytkowaniu, solidny zestaw IC zapewnia doskonałą odporność na zakłócenia cieplne i elektromagnetyczne  wysoka sprawność rozpraszania ciepła i tylna płyta metalowa pozwalają na pracę mikromodułu w otoczeniu o wysokiej temperaturze  wymiary zestawu to 10,16´ 9,85´ 4,57 mm.

Texas Instruments International Inc. Przedstawicielstwo w Polsce ul. Postępu 15c, 02-676 Warszawa www.ti.com/pl

Fot. Elmark Automatyka, Drager Safety Polska, Schneider Electric, Texas Instruments

Przyszłość to mechatronika. B&R Automation Studio i EPLAN Electric P8


nowości

Początek nowej ery: 550 000 produktów od wiodącego na świecie dystrybutora automatyki i elektroniki. Dostawa w 24 h. Doskonała dostępność produktów.

www.rspoland.com

(22) 30 70 548

5/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

9


wydarzenia

Hannover Messe 2012 Przegląd nowości w dziedzinie urządzeń pomiarowych, napędów oraz technologii ekologicznych Głównym mottem targów Hannover Messe 2012 były „zielone technologie”, co dało się zauważyć na niemal wszystkich stoiskach. Wystawcy prezentowali wiele produktów, które charakteryzują się wysoką innowacyjnością, a zarazem są przyjazne dla środowiska.

Rys. 1. System monitorowania wyładowań atmosferycznych (ang. Lighting Monitoring System) firmy Phoenix Contact

10

zanie. Nagrodę Hermes 2012 przyznano firmie Phoenix Contact za system monitorowania wyładowań atmosferycznych (rys. 1), który jest przeznaczony do instalacji turbin wiatrowych (wyładowania atmosferyczne są odpowiedzialne za większość uszkodzeń łopatek turbin wiatrowych wirnika). System umożliwia ciągłe monitorowanie i analizę parametrów wyładowania atmosferycznego. Przetworzone wyniki przesyła on przez internet do centrum obsługi z dodatkową informacją, czy elektrownia wiatrowa funkcjonuje prawidłowo. W przypadku uszkodzenia elektrowni od wyładowania atmosferycznego system wysyła odpowiednie powiadomienie do centrum obsługi. Dzięki temu można szybko rozpocząć prace serwisowe, co ułatwia utrzymanie ciągłości dostaw energii elektrycznej.

Rys. 2. TxIsoPack – izolowany przetwornik do różnych czujników temperatury

guracji przetwornika można uruchomić bezpośrednio po podłączeniu go do portu USB. Innym ciekawym rozwiązaniem jest termometr gazowy z elektrycznym sygnałem wyjściowym IntelliTHERM TGT73 firmy Wika (rys. 3).

Technika pomiarowa Na targach nie zabrakło rozwiązań do pomiarów temperatury. Firma Novus zaprezentowała przetwornik temperatury z izolacja galwaniczną do różnego typu czujników TxIsoPack (rys. 2). Prezentowany przetwornik przystosowany jest do współpracy z takimi czujnikami jak Pt 100 oraz z termoparami typu J, K, R, S, T, N, E i B. Obwód sygnału wyjściowego to pętla prądowa 4–20 mA. Wyjściowy sygnał jest liniowy dzięki możliwości łatwego programowania charakterystyki, przez podłączenie przetwornika do komputera przez interfejs USB. Udogodnieniem jest brak konieczności instalacji sterowników; oprogramowanie do konfi-

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

Rys. 3. Gazowy termometr z elektrycznym sygnałem wyjściowym, IntelliTHERM TGT73 firmy Wika

Fot. Phoenix Contact, Novus, Wika, Krohne, Beckhoff

dniach 23–27 kwietnia 2012 r. odbyły się międzynarodowe targi Hannover Messe 2012 – jedna z największych tego typu imprez na świecie. Organizatorzy postanowili skupić uwagę na technologiach ekologicznych oraz ich rosnącym znaczeniu w gospodarce.Stąd podczas Hannover Messe 2012 premierę miały targi IndustrialGreenTec. Ta nowa impreza branżowa poświęcona jest prezentacji technologii ekologicznych. Krajem partnerskim Hannover Messe 2012 były Chiny. Otwarcie tegorocznej imprezy zainaugurowali wspólnie premier Chin Wen Jiabao i kanclerz Niemiec Angela Merkel. Na targach łącznie zaprezentowało się około 5 tysięcy wystawców z 69 krajów świata, w tym również spotkać można było wystawców z Polski. Imprezę odwiedziło ponad 190 tysięcy gości. Jak co roku zorganizowano konkurs na najciekawsze nowe rozwią-


Zaprezentowany termometr dokonuje pomiaru temperatury na podstawie ciśnienia gazu; można ją odczytać bezpośrednio dzięki wychyleniu wskazówki. Ponadto przetwornik wytwarza sygnał wyjściowy 4–20 mA lub 0–10 V. Umożliwia to precyzyjny pomiar i kontrolę temperatury. W przypadku braku zasilania nie jest dostępny elektryczny sygnał wyjściowy, natomiast temperaturę można odczytać bezpośrednio na podstawie wychylenia wskazówki. Zakres mierzonych temperatur jest bardzo duży, wynosi od –200 do +600 °C . Z powodzeniem może więc być stosowany w rozwiązaniach przemysłowych.

Firma Krohne zaprezentowała ultradźwiękowy przepływomierz do gazów Optisonic 7300 (rys. 4). Optisonic 7300 stanowi dobre rozwiązanie do pomiarów przepływu gazów, np. ziemnego oraz innych w przemyśle petrochemicznym. Może on być również używany w innych aplikacjach wymagających pomiaru przepływu gazów typu: sprężone powietrze, mieszaniny gazów, para wodna. Optisonic 7300 jest to ultradźwiękowy przepływomierz gazów, który zapewnia doskonałą, długoterminową stabilność oraz powtarzalność pomiaru. Mierzy dwukierunkowy przepływ od ±30 m/s z dokładnością do 1 % zakresu pomiarowego. Przepływomierz Optisonic 7300 może być kalibrowany na sucho, przy użyciu powietrza lub gazu ziemnego. Do jego budowy wykorzystano przetworniki tytanowe. Optisonic 7300 jest bezobsługowym przepływomierzem o solidnej konstrukcji bez ruchomych elementów, przeznaczonym do długotrwałego bezawaryjnego użytkowania. Jest dostępny z magistralą Modbus oraz z opcją komunikacji bezprzewodowej.

R E K L AMA

wydarzenia

Technika napędowa Firma Beckhoff zaprezentowała innowacyjny napęd liniowy XTS (ang. eXtended Transport System), który łączy w sobie zalety napędów Rys. 4. Przepływomierz Optisonic 7300 firmy obrotowych i liniowych (rys. 5). Krohne

Rys. 5. Napęd liniowy XTS firmy Beckhoff

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

11


wydarzenia

System ten stwarza nowe możliwości dla technologii napędowych, np. w zakresie realizacji nowych koncepcji maszyn. Napęd liniowy XTS może jednocześnie poruszać jednym bądź większą liczbą wózków z prędkością do 4 m/s. Enkoder liniowy pozwala na ustalenie pozycji każdego z wózków. Ich dowolna liczba może się poruszać po wyznaczonej drodze, można je przyspieszać, hamować lub wzajemnie synchronizować. Możliwe jest też odzyskiwanie energii do sieci podczas hamowania. Cały system tworzą: modularny silnik liniowy ze zintegrowaną elektroniką oraz czujnikami pozycji, jeden lub więcej wózków, mechaniczna prowadnica oraz przemysłowy komputer PC z dedykowanym oprogramowaniem TwinCat. Do wykonania aplikacji potrzebne jest podłączenie do sieci EtherCat. Modułowa konstrukcja umożliwia szybkie modyfikacje dostosowane do wymogów projektu. System XTS może być stosowany do szybkiego transportu materiałów, gdyż pozwala na odpowiednie pozycjonowanie produktów względem siebie. System ten pomaga wyeliminować nieregularność przepływu produktów i określać odstępy czasowe w pracy przy poszczególnych stanowiskach. Poza tym napęd liniowy XTS umożliwia przewożenie produktów w grupach lub buforowanie. Producenci silników obrotowych skoncentrowali się na maszynach o jak najwyższej sprawności. Jednym z nich jest firma SEWEurodrive, która zaprezentowała serię silników synchronicznych z magnesami trwałymi w wirniku. Po asynchronicznym rozruchu silnik synchronizuje się z częstotliwością sieci zasilającej i dalej pracuje już synchronicznie. Brak strat wirnika czy wzbudnicy (zastosowanie magnesów trwałych) poprawiają jego sprawność. Nowe silniki będą dostępne w wersjach o klasach sprawności IE2, IE3 oraz IE4.

12

Natomiast firma ABB podczas targów Hannover Messe 2012 przedstawiła pierwsze na świecie silniki indukcyjne o klasie sprawności IE4 (Super Premium; rys. 6). Silniki Super Premium, które nie wykorzystują magnesów stałych, gwarantują najwyższy poziom niezawodności. Silniki te bazują na sprawdzonej platformie silników indukcyjnych firmy ABB. Dostępne są w zakresie mocy 75–375 KW, w wersjach dwu-, cztero- i sześciobiegunowych, na napięcie 400 V i częstotliwość 50 Hz.

Rys. 6. Silnik indukcyjny o klasie sprawności IE4

Technologie ekologiczne Temat energii odnawialnej był wszechobecny, czego przejawem

były miniaturowe elektrownie wiatrowe na wielu stoiskach. Nie zabrakło również firm oferujących panele solarne. Ciekawym produktem zaprezentowanym na targach jest torba z panelem solarnym Sunny Bag (rys. 7). Torba ta w zewnętrznej części ma wbudowany panel solarny o mocy 3 W. W środku umieszczono wewnętrzne akumulatory do magazynowania energii. Producent poleca zastosowanie produktu do ładowania baterii do urządzeń mobilnych, takich jak telefon komórkowy, kamera cyfrowa czy odtwarzacz MP3. Natomiast z innych rozwiązań ekologicznych interesujący jest pomysł indukcyjnego ładowania baterii samochodu elektrycznego. Wystarczy sobie wyobrazić, że parkujemy elektrycznym samochodem na parkingu, idziemy do restauracji na kawę, a baterie w naszym samochodzie automatycznie się ładują, bez przyłączania za pomocą kabli do stacji dokującej. Taki samochód elektryczny – E-Smart został pokazany jako projekt koncepcyjny firm m.in. Rinspeed oraz SEW-Eurodrive. Moc ładowania baterii w tym rozwiązaniu miałaby wynosić 3 kW.

Podsumowanie Podczas tarów Hannover Messe 2012 dało się zauważyć, że producenci zmierzają w kierunku produkcji urządzeń, które nie tylko zaskakują innowacyjnością, ale również tym, że powstają z materiałów ekologicznych i dzięki coraz większej sprawności energetycznej są bardziej przyjazne dla środowiska.

Rys. 7. Sunny Bag

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

mgr inż. Krzysztof Trzcinka Przemysłowy instytut automatyki i Pomiarów PiaP


wydarzenia

O mechatronice wśród robotów mobilnych relacja z międzynarodowej konferencji naukowej iCM-iia 2012 Przez trzy dni w Centrum Konferencyjnym Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP rozbrzmiewał język angielski. Wygłaszane referaty oraz dyskusje – zarówno te panelowe, jak i kuluarowe – zdominowała tematyka związana z szeroko pojętą mechatroniką, zwłaszcza tą dotyczącą robotyki mobilnej oraz automatyki przemysłowej. Obrady i naukowe dyskusje trwały trzy dni i podzielone były na dziesięć sesji. W konferencji wzięło udział 75 uczestników – inżynierów i młodych pracowników naukowych z licznych uczelni technicznych oraz instytutów naukowych. Do zaprezentowania podczas obrad konferencyjnych zostało zaakceptowanych 47 artykułów, z których większość (43 artykuły) została wygłoszona i przedyskutowana, tym samym efektywność konferencji osiągnęła wartość 92 %. Wśród uczestników znaleźli się goście z Niemiec, Belgii, Francji, Norwegii i Macedonii. Wygłoszone artykuły po zrecenzowaniu i zaakceptowaniu zostaną opublikowane w kwartalniku „Journal of Automation, Mobile Robotics and Intelligent Systems” (JAMRIS). W chwilach wolnych od naukowych dysput uczestnicy zapoznawali się z produktami Instytutu – robotami mobilnymi, panelami sterującymi oraz realizowanymi projektami, a wieczorami zwiedzali nieznane zakątki Warszawy. Wkrótce rozpoczną się przygotowania do kolejnej edycji konferencji – tym razem organizowanej w Łodzi. Już teraz serdecznie zapraszamy Państwa do wzięcia udziału w ICM-IIA 2013. dr inż. Małgorzata Kaliczyńska Przemysłowy instytut automatyki i Pomiarów PiaP

Fot. SEW-Eurodrive, PAR

dniach 16–18 maja 2012 r. odbyła się zorganizowana przez Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP oraz Katedrę Automatyki i Biomechaniki Politechniki Łódzkiej międzynarodowa konferencja naukowa pt. „Mechatronics: Ideas for Industrial Applications”. Uroczystego otwarcia konferencji dokonali: prof. Jan Awrejcewicz – przewodniczący Komitetu Naukowego oraz dr inż. Jan Jabłkowski – dyrektor PIAP, pełniący honory gospodarza konferencji. Wysokiej rangi wydarzeniu nadali zaproszeni naukowcy o uznanym autorytecie, którzy zaprezentowali wyniki swoich badań, wygłaszając następujące wykłady plenarne: – „New ideas abort piezoelectric travelling wave motors and generators” – Peter Hagedorn, TU Darmstadt (Niemcy), – „Mechatronics for micromanipulation and micro-assemblyn” – Philippe Lutz, University of Franche-Comté, Besançon (Francja), – „The role of Mechatronice in the design of Extremely Large Telescopes” – André Preumont, Renaud Bastaits, Université Libre de Bruxelles (Belgia), – „Robots application for water storage tanks inspection” – Mariusz Giergiel, AGH Akademia GórniczoHutnicza (Polska).

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

13


wydarzenia

Talos Demo Day relacja z pokazu działania demonstratora UGV Inteceptor zbliża się do intruza

ALOS (ang. Transportable, Autonomous Patrol for Land Border Surveillance System, czyli Transportowalny, Adaptowalny System Patrolowania i Nadzoru Granicy Lądowej) to międzynarodowy projekt badawczy, współfinansowany ze środków Siódmego Programu Ramowego Badań i Rozwoju Technologicznego Unii Europejskiej (7PR) w obszarze „Inteligentny nadzór i bezpieczeństwo granic”. Projekt, którego realizacja zajęła 4 lata, rozpoczął się w czerwcu 2008 r. Rolę koordynatora przedsięwzięcia pełnił Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP. Ponadto w skład konsorcjum projektowego weszło 13 organizacji i firm z obszaru przemysłu, sfery badawczo-rozwojowej oraz szkolnictwa wyższego, z 10 różnych krajów (Belgia, Estonia, Finlandia, Francja, Grecja, Hiszpania, Izrael, Polska, Rumunia, Turcja). Polskę, oprócz PIAP, reprezentowały jeszcze trzy podmioty: Politechnika Warszawska, ITTI Sp. z o.o. oraz Telekomunikacja Polska SA. Całkowity budżet projektu wyniósł ok. 20 mln euro, z czego 13 mln pochodziło ze środków Komisji Europejskiej. Głównym założeniem projektu TALOS było opracowanie i test praktyczny (w warunkach naturalnych) in-

14

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

nowacyjnej koncepcji mobilnego, modularnego, skalowalnego i autonomicznego systemu do ochrony europejskich granic. Opracowany, w ramach projektu, system TALOS wykorzystuje najnowsze rozwiązania z obszaru robotyki mobilnej, sensoryki i komunikacji. System z założenia ma wspomagać funkcjonariuszy Straży Granicznej w wykrywaniu i przechwytywaniu osób usiłujących bezprawnie przekroczyć tzw. „zieloną” granicę na odcinkach, gdzie odległości między punktami kontroli są duże. Konwencjonalne systemy ochrony granic lądowych oparte są na stosunkowo kosztownych, statycznych elementach naziemnych, rozmieszczonych wzdłuż linii granicznej, używanych jednocześnie do jej wygradzania, jak i obserwacji, wykrywania i ostrzegania. Taka infrastruktura jest nadzorowana, i niejako uzupełniana przez piesze i zmotoryzowane patrole w miejscach, gdzie dostęp do linii granicznej jest możliwy. Głównym założeniem dla systemu TALOS jest jego wysoka mobilność, wynikająca z zastosowania bezzałogowych platform – robotów o wysokim stopniu autonomii i umożliwiająca im samodzielnie wykonywa-

Fot. PIAP

W dniu 18 kwietnia 2012 r. na poligonie we Wrocławiu została zaprezentowana demonstracyjna wersja systemu TAlos, powstałego w efekcie czteroletniej współpracy międzynarodowego konsorcjum koordynowanego przez Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP. Zaproszeni goście mieli okazję zapoznać się z funkcjonalnością robotów, wyposażonych w najnowsze rozwiązania sensoryczne i nawigacyjne, przeznaczonych do wzmocnienia bezpieczeństwa na zewnętrznych granicach lądowych państw.


wydarzenia

nie zadań, związanych z obserwacją terenu i wykrywaniem zdarzeń. Ważną zaletą systemu jest łatwość jego transportu i rozmieszczenia na tym fragmencie granicy, na którym odnotowano wzmożoną nielegalną aktywność. Wszystkie komponenty mieszczą się w standardowych kontenerach, pozwalających na szybkie przenoszenie całego systemu drogą powietrzną, lądową, morską lub kolejową, dając możliwość błyskawicznego rozmieszczenia na wybranym odcinku granicy. Istotną cechą systemu TALOS jest jego duża skalowalność i zdolność adaptacji – architektura systemu pozwala na szybkie dostosowywanie do warunków topograficznych i nasilenia nielegalnych działań na kontrolowanym obszarze. Koncepcja operacyjna i architektura systemu zakłada zastosowanie bezzałogowych pojazdów naziemnych – UGV (Unmanned Ground Vehicle), w co najmniej dwóch różnych konfiguracjach. UGV Observer przeznaczony jest do patrolowania i monitorowania granicy według zadanych tras i punktów kontrolnych, zaś UGV Interceptor służy do śledzenia ewentualnego intruza, przed przybyciem na miejsce zdarzenia funkcjonariuszy Straży Granicznej. Pierwszy z pojazdów wyposażony jest w zestaw czujników i urządzeń nawigacyjnych, umożliwiających mu autonomiczne poruszanie się i wykrywanie podejrzanych zdarzeń. Drugi pojazd, także zdolny do autonomicznej jazdy, pozwala dodatkowo operatorowi na komunikację z wykrytym osobnikiem za pomocą mikrofonu i głośnika.

W skład systemu mogą zostać również włączone bezzałogowe samoloty (Unmanned Air Vehicle – UAV) oraz Maszty Czujników, przeznaczone do pracy w obszarach o utrudnionym dostępie (np. bagna, góry). Kontrola nad działaniem wszystkich elementów odbywa się z Centrum Dowodzenia Jednostkami BezzaPartnerzy projektu Numer partnera

Nazwa partnera

Kraj

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP – PIAP

Polska

2

AsElsAN Elektronik sanayi ve Ticaret A.s. – AsElsAN

Turcja

3

European Business Innovation & Research Center s.A. – EBIC

Rumunia

4

Hellenic Aerospace Industry s.A. – HAI

Grecja

5

Israeli Aerospace Industries – IAI

Izrael

6

ITTI sp. z o.o. – ITTI

Polska

7

office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales – oNERA

Francja

8

Defendec – DF

Estonia

9

société Nationale de Construction Aérospatiale – soNACA

Belgia

10

sTM savunma Teknolojileri Mühendislik ve Ticaret A.Ş. – sTM

Turcja

11

Telekomunikacja Polska sA – TP

Polska

12

TTI Norte s.l. – TTI

Hiszpania

13

Technical Research Centre of Finland – VTT

Finlandia

14

Politechnika Warszawska – WUT

1 (Koordynator)

Polska

Architektura systemu TAlos

TAlos Demo Day

UGV Interceptor wyrusza na misję

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

15


wydarzenia

TAlos Demo Day – Koordynator projektu Mariusz Andrzejczak i prowadzący pokaz Jakub Ryzenko

TAlos Demo Day – początek prezentacji

łogowymi – UUCC (Unmanned Units Command Centre). Umieszczone w nim konsole operatorskie służą dowódcy i operatorom jednostek bezzałogowych do zarządzania misją i pojazdami, zarówno w trybie autonomicznym, jak i w trybie teleoperacji. Na ekranach obydwu konsoli odbywa się planowanie misji i pojedynczych zadań dla pojazdów UGV i ich wyposażenia. Na ekranach przez cały czas dostępne są odczyty danych ze wszystkich czujników umieszczonych na robotach. Wszystkie działania są możliwe dzięki zastosowaniu nowoczesnych metod komunikacji, wykorzystujących sieć WiMAX i pozwalających na szybki przesył dużej ilości danych między wszystkimi elementami systemu – w tym zarówno na zbieranie informacji z sensorów, jak i wydawanie komend bezzałogowcom. Efektem czterech lat pracy konsorcjum TALOS jest demonstrator technologii, który został zaprezentowany 18 kwietnia 2012 r. na terenie poligonu ćwiczebnego Wyższej Szkoły Oficerskiej Wojsk Lądowych (WSOWL) we Wrocławiu, podczas pokazu pod nazwą „TALOS Demo Day”, którego głównym organizatorem i gospodarzem był PIAP. Demonstrator – czyli jeszcze nie komercyjny prototyp, ale dowód na słuszność założonej koncepcji systemu – składa się z jednego centrum dowodzenia UUCC i dwóch pojazdów UGV. Ponieważ projekt swoim zakresem nie obejmował rozwinięcia o kolejne elementy – UAV i mobilny Maszt Czujników, opracowano w systemie stosowne interfejsy, aby urządzenia te mogły zo-

stać zintegrowane w przyszłości, zaś na potrzeby demonstracji komputery w Centrum Dowodzenia symulowały komunikację z tymi podsystemami. Obydwa pojazdy UGV zostały wyposażone w system nawigacji inercyjnej (INS), różnicowy GPS (DGPS), kamery jezdne oraz kamerę obserwacyjną dzień/noc. Ponadto, UGV Observer ma na wyposażeniu sensor elektrooptyczny z funkcją autośledzenia oraz radar Dopplera, pozwalający na wykrywanie obiektów zarówno w dzień, jak i w nocy. UGV Interceptor nie ma osprzętu wykrywającego, jest za to wyposażony w system komunikacji głosowej. Kwietniowy pokaz na poligonie we Wrocławiu składał się z dwóch części. Pierwsza z nich – dynamiczna, bazowała na symulowanym scenariuszu operacyjnym, obejmującym m.in. autonomiczny przejazd zaplanowanej trasy, skanowanie terenu i wykrycie intruza przez UGV Observer, a także „przechwycenie” go przez UGV Interceptor do czasu przyjazdu patrolu Straży Granicznej. W drugiej części imprezy, podczas sesji technicznej/akademickiej, partnerzy projektu szczegółowo zaprezentowali swój wkład w wykonane w projekcie prace badawcze. Wydarzenie zgromadziło ponad stu zaproszonych gości, reprezentujących sektory administracji publicznej, nauki i bezpieczeństwa oraz użytkowników końcowych, w tym także członków współpracującej przy projekcie Rady Użytkowników Końcowych (End User Advisory Board – EUAB), czyli ciała doradczego powołanego do opiniowania i nadzoru nad prawidłowym zaprojektowaniem i wykonaniem systemu, składającego się z przedstawicieli Straży Granicznych państw członkowskich i kandydujących Unii Europejskiej, odpowiedzialnych za poszczególne odcinki lądowej granicy Unii (Estonii, Grecji, Polski, Rumunii oraz Turcji). Według licznych opinii przybyłych gości prezentacja na poligonie została przeprowadzona w wysoce profesjonalny sposób, a zaprezentowany demonstrator stanowi dobry punkt wyjścia do rozmów na temat zastosowań technologii bezzałogowych w dziedzinie bezpieczeństwa.

TAlos Demo Day – pokaz z bliska UGV Interceptor

16

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

agnieszka sprońska Przemysłowy instytut automatyki i Pomiarów PiaP


nowości

Silnik synchroniczny z serii DRC

Fot. SEW-Eurodrive, PIAP

ilnik DRC jest idealnym rozwiązaniem dla wielu branż, takich jak logistyka, przemysł motoryzacyjny, przemysł spożywczy, systemy transportu na lotniskach lub przemysł budowlany. Silnik z serii DRC to optymalne i efektywne rozwiązanie dla napędów przenośników taśmowych, łańcuchowych oraz innych. Możliwość wyposażenia w opcjonalny hamulec umożliwia zastosowanie go również w układach wznoszących i windach. Silnik DRC umożliwia montaż do przekładni walcowych, płaskich i walcowo-stożkowych za pomocą kołnierza oraz zębnika. Dzięki temu otrzymujemy bardzo wydajną jednostkę napędową. Jest wiele możliwości sterowania: ● sterowanie SNI (ang. Single Line Network Installation), ● sterowanie binarne (DBC), ● sterowanie z systemem komunikacji SEW (DSC), ● sterowanie AS-interface (DAC). Silniki DRC mogą być stosowane na całym świecie ze względu na szeroki zakres napięcia zasilającego 380…500 V dla 50/60 Hz. Odpowiadają one obowiązującym międzynarodowym standardom i regulacjom odnośnie do poziomu sprawności.

R E K L AMA

Firma SEW-Eurodrive oferuje nowość na rynku energooszczędnych silników – silnik synchroniczny DRC z wirnikiem z magnesami trwałymi oraz zintegrowaną elektroniką, który przewyższa nawet najwyższy poziom sprawności IE 4 i oznacza Super Premium Efficiency.

SEw-EURoDRiVE PoLSKA Sp. z o.o. ul. Techniczna 5, 92-518 Łódź tel. +48 42 676 53 00 fax +48 42 676 53 49 sew@sew-eurodrive.pl www.sew-eurodrive.pl

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

17


temat numeru

Falowniki z funkcją zwrotu energii do sieci

Napędy elektryczne pochłaniają nawet trzy czwarte energii zużywanej w cyklu produkcyjnym. Dlatego producenci napędów przykładają coraz większą wagę do efektywności energetycznej oferowanych rozwiązań, czego przykładem są napędy regeneracyjne oraz przetwornice częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii. W niniejszym artykule omówiona zostanie budowa takich falowników, przedstawione zostaną również niektóre układy napędów z odzyskiwaniem energii oraz tabele z parametrami wybranych przekształtników częstotliwości z możliwością zwrotu energii do sieci. osnące wymagania energooszczędności produkcji wynikają głównie z założeń ekonomicznych firmy, jak również z wymagań związanych z ochroną środowiska. Wysokie ceny energii elektrycznej sprawiają, że producenci szukają możliwości jak najoszczędniejszego jej wykorzystywania lub efektywnego używania energii biernej. Również Unia Europejska część swoich działań skupia na zagadnieniach związanych z oszczędnością energii. Zaliczyć można do nich na przykład wprowadzenie dyrektywy Eco-design, dotyczącej produktów wykorzystujących energię. Przedsiębiorstwa mogą ubiegać się o dofinansowanie ze środków Unii Europejskiej działań ukierunkowanych m.in. na zmniejszenie negatywnego oddziaływania przedsiębiorstwa na środowisko, na budowę lub przebudowę instalacji i urządzeń sprzyjających oszczędności energii.

18

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

W większości zakładów produkcyjnych napędy elektryczne pochłaniają nawet trzy czwarte zużywanej przez nie energii. Dlatego, szukając oszczędności w przedsiębiorstwie, w pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na napędy. Mimo dostępności nowoczesnych serwonapędów i napędów hybrydowych, których jedną z licznych zalet jest oszczędność energii, nadal najpopularniejsze są napędy bazujące na klasycznych silnikach prądu przemiennego. Większość napędów często nie może pracować bez zatrzymania, co wynika z charakterystyki ich pracy. Konieczne jest więc ich ciągłe zatrzymywanie i uruchamianie. To zazwyczaj wymaga zużycia bardzo dużej ilości energii (ponad dziesięciokrotnie większy pobór prądu niż przy pracy nominalnej). Nie można też pomijać kwestii zwiększonego zużycia mechanicznego napędów.


temat numeru

Jak działa napęd regeneracyjny Moduł mocy standardowego przekształtnika częstotliwości składa się z sekcji wejściowej, akumulatora energii (DC Link) i sekcji wyjściowej (rys. 1). Zasada działania polega na zasilaniu akumulatora z sekcji wejściowej (pobierającej energię z sieci), a następnie obustronnym przepływie poprzez sekcję wyjściową do napędu. Podczas hamowania energia z napędu nie może przepłynąć poprzez sekcję wejściową z powrotem do sieci (budowa mostka diodowego), natomiast wytracana

prąd przemienny

650 VDC

sterowanie

Jednym ze sposobów zwiększenia energooszczędności napędów z silnikami prądu przemiennego jest stosowanie odpowiednio dobranych przekształtników częstotliwości (powszechnie zwanych falownikami), które dzięki wykorzystaniu ramp prędkości rozruchu i hamowania w znacznym stopniu eliminują powyższe problemy, a nawet zwiększają żywotność układów napędowych. Możliwe staje się uruchamianie napędów jedynie wtedy, kiedy jest to konieczne oraz dynamiczne dopasowanie prędkości do aktualnego zapotrzebowania. Niektóre typy przekształtników (w szczególności przekształtniki wektorowe) umożliwiają optymalizację pobierania energii. Możliwe jest sterowanie momentowe dla zmiennego obciążenia podczas pracy napędu, jak również podczas pracy przy bardzo niskich prędkościach. Na rynku dostępne są przekształtniki częstotliwości nie tylko umożliwiające oszczędzanie energii, ale również jej odzyskiwanie, tzw. napędy regeneracyjne. Falowniki te mają dodatkową funkcję odzyskiwania energii. Podczas hamowania energia jest oddawana z powrotem do sieci zasilającej, a nie na przykład wytracana na ciepło przy użyciu rezystorów hamujących. Przy energooszczędnej produkcji, gdy tylko jest to możliwe, nadmiar energii powinien być zwracany z powrotem do sieci. Zastosowanie przemiennika częstotliwości i regulacja pracy silnika wydłuża okres eksploatacji urządzeń oraz umożliwia modyfikację parametrów układu napędowego, bez konieczności kosztownej rekonfiguracji mechanicznej.

jest na oporniku, dołączonym w odpowiedni sposób do akumulatora. Przekształtnik z odzyskiem energii ma zmodyfikowaną budowę sekcji wejściowej, podobną do sekcji wyjściowej (rys. 2). Dodatkowo zawiera tranzystory IGBT lub GTO kontrolowane przebiegiem PWM (rys. 3). Dzięki takiej konstrukcji możliwy jest przepływ energii powrotnej do sieci, gdy poziom akumulatora (DC Link) jest zbyt wysoki.

sterowanie

Zastosowanie falowników

silnik

Rys. 2. Schemat przekształtnika częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii V(t)

t

Rys. 3. Przebieg PWM

Zwrot energii do sieci jest procesem złożonym i obarczonym wymaganiami ze strony energetyki. Przede wszystkim konieczna jest synchronizacja z częstotliwością sieci energetycznej oraz zapewnienie odpowiedniego poziomu napięcia każdej z faz. Dodatkowo, konieczne jest stosowanie filtrów przeciwzakłóceniowych (EMC), ponieważ podczas formowania przebiegów sinusoidalnych zawsze występują różnego typu zakłócenia (szpilki, dystorsje, składowe stałe). Atutem wykorzystania półprzewodników IGBT dużej mocy po stronie wejściowej (koniecznych przy generacji przebiegu napięcia sinusoidalnego zwracanego do sieci) jest także zwiększenie sprawności urządzenia. Jest ono uzyskiwane poprzez złagodzenie przebiegu procesu ładowania napięcia DC Link, w sposób zmniejszający piki poboru prądu z sieci oraz redukcję negatywnych prądów harmonicznych, zakłóceń w urządzeniach sąsiadujących.

Fot. Siemens

prąd przemienny

650 VDC

sterowanie

Zastosowanie

Rys. 1. Schemat budowy przekształtnika częstotliwości

silnik

W każdym przekształtniku podczas hamowania (a także zmniejszania prędkości) powstaje naddatek energii. W tradycyjnych rozwiązaniach podczas aktywnego hamowania silników odprowadzana energia wytracana jest na ciepło, na ogół za pomocą rezystorów hamujących. Przykładowo, w aplikacjach wymagających szybkiego zatrzymywania napędów cała ich energia kinetyczna musi być wyemitowana w bardzo krótkim cza6/2012 Pomiary automatyka robotyka

19


temat numeru

sie, co wymaga zastosowania drogich, chłodzonych rezystorów. Jednak energia ta wcale nie musi być tracona, gdyż w przedsiębiorstwie z powodzeniem można wykorzystać ją ponownie. W przypadku zastosowania przekształtników regeneracyjnych naddatek energii, powstający podczas hamowania, jest kierowany z powrotem do sieci zasilającej lub współdzielony z innymi falownikami. W obu przypadkach oszczędzana jest energia, a koszty redukowane. Mimo ewidentnych zalet zastosowanie falowników z funkcją odzyskiwania energii należy dobrze przemyśleć. W układach, w których nie występuje hamowanie, nie warto ich stosować. Takie przekształtniki częstotliwości najlepiej sprawdzą się w następujących zastosowaniach: ● systemy przenośników, ● dźwigi, windy, ● suwnice, ● separatory odśrodkowe, ● nawijarki itp., czyli wszędzie tam, gdzie zachodzi częste hamowanie i jest możliwy odzysk dużej ilości energii biernej. Zastosowanie tego typu przekształtników częstotliwości bardzo dobrze obrazuje przykład sterowania silnikiem dźwigu. Podczas jazdy w dół silnik działa jak prądnica (generator) i nadmiar energii może być oddany do sieci (rys. 4). Przy zastosowaniu falowników z funkcją zwrotu energii do sieci należy pamiętać o zapewnieniu odpowiednich parametrów jakościowych zwracanej do sie-

ci energii elektrycznej. Sieć musi być zabezpieczona przed zwarciami i przepięciami, a wartości kondensatorów filtrujących muszą być odpowiednio dobrane.

Rys. 4. Schemat dźwigu

Na rynku dostępnych jest kilka przekształtników częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii. Parametry sześciu wybranych przykładowo urządzeń zostały podane w tab. Wszystkie są przekształtnikami wektorowymi, zasilanymi napięciem trójfazowym. Każdy przekształtnik ma wejścia analogowe i cyfrowe. Poszczególne modele mają różne zakresy mocy. Również pozostałe parametry tych urządzeń cechuje duża różnorodność. Dlatego użytkownicy powinni bez problemu zna-

Porównanie funkcji parametrów wybranych przekształtników z funkcją odzyskiwania energii Producent

SieMeNS

MitSubiShi

elettroNica SaNterNo

Sinamics G120 z modułem mocy PM250

Fr-a 741

Sinus Penta

0,37–250 kW

5,5–55 kW

1,3–2000 kW

150 % przez 3 s

150 % przez 60 s 200 % przez 3 s

w zależności od rozmiaru, do 200 % przez 120 s

3-fazowe, 380–480 V

3-fazowe, 380–480 V

3-fazowe, 280–970 V

0–650 hz

0−400 hz

0–1000 hz

charakterystyka u/f, programowalna charakterystyka u/f, sterowanie wektorowe, Fcc (Flux current control)

charakterystyka programowalna u/f , oec (sterowanie przy optymalnym wzbudzeniu), rSV (rzeczywiste bezczujnikowe sterowanie wektorowe), clV (sterowanie wektorowe)

iFD (sterowanie u/f ), Vtc (wektorowe sterowanie momentem), Foc (sterowanie w układzie polowo zorientowanym), SYN (synchronizacja)

Wejścia

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

Wyjścia

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

uSS, Profibus, ProFisafe, Modbus rtu, caNopen (w zależności od jednostki sterującej)

Profibus, DeviceNet, cc-link, lonWarks, caNopen, ethernet

Modbus rtu

Produkt Zakres mocy dla serii

charakterystyka przeciążenia

napięcie Zakres częstotliwości wyjściowych

typ sterowania

Komunikacja

20

Pomiary automatyka robotyka 6/2012


Fot. Siemens, elettrinica Santerno

temat numeru

leźć falowniki spełniające wymagania różnych układów napędowych. Szeroka oferta firmy Siemens umożliwia wybór jednostki sterującej dla przekształtnika częstotliwości Sinamics G120. W zależności od dokonanego wyboru falownik będzie wyposażony w różną liczbę wejść i wyjść, np. aż do 9 wejść i 3 wyjść cyfrowych, 2 wejść i 2 wyjść analogowych. Dostępne są również 3 moduły pracy do wyboru. Podstawowy moduł o mocy PM240 Sinamics G120 z modułem mocy PM250 firmy Siemens ma zintegrowany czoper hamowania. Opcjonalnie, do obciążenia dynamicznego hamowania możliwe jest użycie zewnętrznego rezystora hamującego. Z kolei moduł pracy PM250 został zbudowany z prostowników tranzystorowych IGBT, dzięki czemu energia odzyskana z hamowania może być oddana do sieci zasilającej. Jak podaje producent, innowacyjna koncepcja budowy układu gwarantuje niską emisję wyższych harmonicznych prądu.

Z kolei moduł mocy PM260 jest wyposażony w zintegrowany filtr sinusoidalny. Przekształtnik częstotliwości Sinus Penta firmy Elettronica Santerno ma największy z powyżej prezentowanych zakres mocy: od 1,5 do 2000 kW. Falownik ten może być wykorzystywany do kontroli systemu kaskadowego zbudowanego na przykład z 4 pomp (maksymalnie). Falownik Sinus Penta wyposażony jest w sterowanie skalarne, bezczujnikowe wektorowe i polowo zorientowane, które umożliwia dokładną i precyzyjną regulację w całym zakresie. Posiada również funkcję wektorową SYN dla bezszczotkowych silników asynchronicznych ze stałą charakterystyką magnetyczną, która pozwala uzyskać bardzo dokładne wartości momentu. Falownik Sinus Penta wyposażony jest w 3 konfigurowalne wejścia analogowe, 3 konfigurowalne wyjścia analogowe, 2 wyjścia przekaźnikowe oraz 1 wyjście typu otwarty kolektor. Sinus Penta firmy elettronica Santerno

ceS

Parker

Parker

ceSdrive cX7800 z zewnętrznym modułem odzyskiwania energii (regen bu)

integrator Series z zastosowaniem modułu 4Q

ac890SD z zastosowaniem modułu 4Q

11−630 kW

0,75–1000 kW

0,55–900 kW

150 % przez 60 s, 200 % przez 0,1 s

stały moment obrotowy: 150 % przez 60 s, 180 % przez 1 s; zmienny moment obrotowy: 115 % przez 10 s

150 % przez 60 s

3-fazowe, 380–415 V (również: 480, 500, 575, 690, 1140 V)

3-fazowe, 380–460 V, 380–500 V

3-fazowe, 380–500 V

0,1–800 hz (dostępna specjalna wersja: 2000 hz)

0–480 hz

wektorowe

open-loop (volts/frequency) control (skalarne), Sensorless vector control (wektorowe), closed-loop vector control (wektorowe ze sprzężeniem)

open-loop (volts/frequency) control (skalarne), Sensorless vector control (wektorowe), closed-loop vector control (wektorowe ze sprzężeniem)

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

cyfrowe, analogowe

caN

Profibus DP, ethernet, DeviceNet, Modbus rtu, caNopen, controlNet, link (Parker SSD proprietary bus)

Profibus DP, DeviceNet, caNopen, controlNet,

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

21


temat numeru

Przekształtnik częstotliwości CX7800 firmy CES ma 8 wbudowanych aplikacji, np. przenośnik, pompowanie. Producent podkreśla łatwość ich obsługi.

skanie maksymalnej wydajności odpowiedzi dynamicznej i dokładność sterowania w całym zakresie obrotów. Z kolei firma Parker oferuje m.in. dwa rodzaje falowników: AC690+ i AC890SD z modułem 4 Quadrant, który umożliwia odzyskiwanie energii i jej zwrot do sieci. Producent również proponuje połączenie wszystkich sekcji danego modułu do szyny DC. W takim układzie sekcje generujące energię przekazują ją bezpośrednio do sekcji, które jej potrzebują. Rozwiązanie to zmniejsza zapotrzebowanie na energię w konkretnym systemie. Kolejny falownik tej firmy– AC900+ jest przeznaczony do regulacji nie tylko pojedynczych silników, ale również do regulacji integrowanych systemów wielosilnikowych. Zbudowany jest on na 32-bitowym mikroprocesorze, zawierającym model sterowania silnika. Do wyboru są 3 tryby sterowania: zwykłe skalarne, oparte na otwar-

Przekształtnik częstotliwości cX7800 firmy ceS

Moduł odzyskiwania energii Regen BU jest dostępny opcjonalnie przy mocy powyżej 15 kW. Do wyboru jest również moduł hamowania dynamicznego PBU. Falowniki z funkcją zwrotu energii do sieci posiada w swojej ofercie również firma Mitsubishi. Według producenta, zastosowanie jego przekształtnika częstotliwości z funkcją zwrotu energii zwraca się po kilku miesiącach, nawet przy silnikach małej mocy. Dla przykładu podaje koszty z inwestycji dla dwóch rodzajów falowników. Nakłady na sprzęt i koszty energii konwencjonalnego falownika o mocy 22 kW z układem hamowania, rezystorem hamującym i dławikiem AC szacuje się na około 12 839 EUR rocznie. Z kolei zastosowanie przekształtnika częstotliwości FR-A741 ze zwrotem energii będzie generować koszty (z uwzględnieniem zakupu sprzętu) rzędu 8840 EUR rocznie. Producent przede wszystkim zaleca stosowanie falownika FR-A741 w układach z cyklicznym przyspieszaniem i hamowaniem (np. windowych), w których pracę zadaniową mają ułatwić specjalne funkcje programowania dźwigów. Obejmują one sekwencje sterowania zewnętrznym układem hamowania, funkcje przełączania prędkości na podstawie obciążenia i 4 niezależne wartości progowe momentu dla wszystkich 4 ćwiartek. Falownik FR-A741 może być sterowany skalarnie i wektorowo. Ponadto jest wyposażony w technologię optymalnego sterowania wzbudzeniem. W takim sterowaniu jedyną wielkością dostarczaną do silnika jest strumień magnetyczny. Z kolei funkcja rzeczywistego bezczujnikowego sterowania wektorowego umożliwia sterowanie szybkością i momentem obrotowym silnika trójfazowego AC bez enkodeFalownik firmy Mitsubishi ra. Takie rozwiązanie ma zapewnić uzy-

22

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

integrator Series z zastosowaniem modułu 4Q firmy Parker

tej pętli U/f, bezczujnikowe sterowanie wektorowe, oparte na algorytmie MRA (ang. Model Reference Adaptive System), polegającym na ciągłym modelowaniu silnika, i wreszcie sterowanie wektorowe ze sprzężeniem, które można osiągnąć poprzez dodanie modułu enkodera ze sprzężeniem zwrotnym. Rozwiązanie to zapewnia ciągły pełny moment obrotowy i wysoką dynamikę pętli prędkości (do 45 Hz pasma). Falownik AC900+ ma 4 konfigurowalne wejścia 10-bitowe i 3 konfigurowalne wyjścia analogowe, 7 konfigurowalnych wejść i 3 konfigurowalne wyjścia cyfrowe.


Fot. ceS, Mitsubishi, Parker

temat numeru

Falownik AC890, jak informuje producent – firma Parker, jest kompatybilny z każdym silnikiem o praktycznie dowolnej prędkości. Dzięki tak dużej elastyczności, przy jego zastosowaniu w układzie nie potrzeba zmieniać silnika prądu zmiennego, aby osiągnąć wysoką wydajność. Falowniki te mogą być łączone w systemy wielonapędowe. Możliwe rodzaje sterowania są takie same jak w omówionym przekształtniku częstotliwości AC900+. AC890 ma 4 konfigurowalne wejścia i 2 konfigurowalne wyjścia analogowe, 7 konfigurowalnych wejść i 2 konfigurowalne wyjścia cyfrowe oraz 1 wyjście przekaźnikowe. Zastosowanie zaawansowanego falownika w firmie w większości przypadków w razie potrzeby umożliwi łatwą rekonfigurację układu bez ponoszenia dodatkowych kosztów. Kluczowym aspektem jest odpowiednie dobranie falownika i ustawienie jego parametrów przez doświadczonych specjalistów. Niektóre zaawansowane przekształtniki częstotliwości mają tysiące parametrów. Praca włożona w ich jak najlepsze ustawienie zaprocentuje optymalną energooszczędnością całego układu napędowego w czasie kolejnych lat eksploatacji. Należy pamiętać, że w niektórych rozwiązaniach ze względów bezpieczeństwa nie można zrezygnować z rezystorów hamujących. Mogą one być wykorzystywane jedynie podczas hamowania awaryjnego, np. w sytuacji

zagrożenia dla ludzi wynikającego z awarii sieci, czyli kiedy sieć nie może przyjąć energii koniecznej do wywołania hamowania. Falowniki wyposażone w funkcję zwrotu energii mają duży potencjał oszczędności zużycia energii w toku produkcji. Wprawdzie wprowadzenie odpowiednich przekształtników częstotliwości wiąże się z dodatkowymi kosztami, jednak taka inwestycja zwraca się w krótkim czasie. Poziom oszczędności wynikający z zastosowania przekształtników częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii pomogą oszacować umieszczone w internecie programy, na przykład SinaSave (dostępny na stronie firmy Siemens) czy eSaver (do pobrania ze strony firmy Encon).

ac890SD z zastosowaniem modułu 4Q firmy Parker

Należy pamiętać, że oszczędza się nie tylko energię, ale także często użyte przewody i miejsce. Zastosowanie przekształtników częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii przyczynia się dodatkowo do zmniejszenia ilości wytwarzanego ciepła, a odpowiednio dobrany falownik może przyczynić się do wydłużenia żywotności napędu. mgr inż. Dorota Jackiewicz Przemysłowy Instytut automatyki i Pomiarów PIaP r e k l aMa

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

23


temat numeru

Transair – czyli jak zaprojektować i wykonać energooszczędną instalację sprężonego powietrza W większości procesów produkcyjnych wykorzystuje się sprężone powietrze jako wygodny i bezpieczny nośnik energii. Do tej pory powszechny był pogląd, że sprężone powietrze jest tanie, bo samo „medium jest darmowe”. Jednak w procesie sprężania powietrza prawie 85 % dostarczonej energii jest zamienianej na ciepło, a więc efektywnie wykorzystujemy zaledwie 15 %! iestety nadal większość dyskusji dotyczących optymalizacji instalacji sprężonego powietrza sprowadza się do doboru nowego kompresora (najczęściej z falownikiem) oraz lepszych urządzeń do osuszania sprężonego powietrza. Należy jednak pamiętać, że sprawność całego systemu zależy od tego, jak sprawne jest jego najsłabsze ogniwo. Najczęściej spotykanymi błędami w instalacjach sprężonego powietrza są: zły projekt, nieodpowiednie materiały oraz zbyt małe średnice rurociągów w stosunku do wydatku powietrza. Zbyt małe średnice, zastosowane w instalacji, mogą być tańsze na etapie inwestycji, jednak koszty użytkowania mogą bardzo szybko przekroczyć pozorne oszczędności inwestycyjne.

Co składa się na instalację sprężonego powietrza? Instalacje sprężonego powietrza składają się z czterech głównych elementów: – sprężarek (wraz z systemem regulacji i nadzoru), – urządzeń do uzdatniania sprężonego powietrza (cyklony, filtry, osuszacze), – zbiorników, – systemu dystrybucji sprężonego powietrza (rurociągi). Ten ostatni element służy do przesyłu sprężonego powietrza od miejsca jego wytworzenia do punktów poboru (maszyn, narzędzi). Każdy z wymienionych elementów należy dobrać odpowiednio do potrzeb użytkownika. Przystępując do projektowania, należy przeanalizować zapotrzebowanie na sprężone powietrze pod względem: – ilości – aby dobrać odpowiedniej wielkości sprężarki, osuszacze, zbiorniki oraz przekroje rurociągów, – jakości – dopasowanie filtrów, osuszaczy wymaga określenia klasy powietrza potrzebnego użytkownikowi; – ciśnienia – na jakim będzie pracowała większość maszyn i narzędzi (jeżeli będzie jakiś odbiór wymagający wyższego ciśnienia, to można w tym punkcie zastosować urządzenie do podwyższenia ciśnienia), – jego zużycia w czasie – aby dobrać zbiorniki o odpowiednich rozmiarach i ustawić je w pobliżu urzą-

24

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

dzeń wymagających w krótkim czasie bardzo dużych ilości powietrza. System rurociągów, które przesyłają sprężone powietrze do punktów odbioru, jest jednym z najważniejszych elementów instalacji sprężonego powietrza. Chodzi tu zarówno o główne rurociągi przesyłowe, jak i o podłączenia do maszyn. Wszystkie te elementy, jeśli zostaną źle zwymiarowane i zmontowane, będą generowały duże straty energii, wynikające z dużych spadków ciśnienia i przecieków. Dobierając średnicę rurociągu, należy przestrzegać zasady, aby prędkość powietrza w głównym rurociągu nie przekraczała 10 m/s, natomiast na zejściach maksymalnie 15 m/s (jeżeli odejście do maszyny ma do 15 m długości). Spadek ciśnienia w rurociągu można obliczyć następująco: dP = 1,6 × 108 × [[(V1,85 × L) / (d5 × P)], gdzie: dP – spadek ciśnienia (bar), L – długość rurociągu (m), P – ciśnienie na wejściu do rurociągu (bar), V – ilość powietrza FAD (m3/s), d – średnica wewnętrzna rury (m). Istnieją dwa podstawowe systemy dystrybucji sprężonego powietrza. Układ otwarty – „liniowy”, ma zastosowanie w sytuacji, gdy instalacja jest niezbyt rozległa a wydajność powietrza niezbyt duża. Układ zamknięty – „ring”, najczęściej stosowany jest do dużych, rozległych instalacji. W obu wariantach należy odpowiednio zwymiarować średnice rurociągów. Praktyka pokazuje, że to, co istnieje w wielu zakładach, to pewnego rodzaju hybrydy, które powstały w wyniku nieprzemyślanej i niekontrolowanej rozbudowy instalacji, wynikającej ze zwięk-


temat numeru

Fot. Parker

Za małe średnice rurociągów przesyłowych czy też podłączeniowych i zbyt skomplikowana instalacja generują duże spadki ciśnienia, a tym samym wyższe koszty eksploatacyjne. Wynika to z większego zużycia energii przez sprężarki, gdyż te muszą pracować przy wyższym ciśnieniu. Obniżenie ciśnienia pracy sprężarki o 1 bar oznacza zmniejszenie zużycia energii o ponad 7 %. Aby uniknąć kosztów związanych z przestojami wynikającymi z awarii, instalację należy wyposażyć w odpowiednią liczbę zaworów odcinających. Powinny one być tak zamontowane, by można było prowadzić prace serwisowe lub modernizacyjne bez potrzeby wyłączania całego systemu. Trzeba także przewidzieć kompensację rurociągów (w związku z rozszerzalnością termiczną) oraz możliwość ich odwodnienia. Odejścia trzeba wykonywać tak, aby zabezpieczyć je przed zejściem kondensatu – skorzystać z tzw. łabędziej szyi. Należy wybrać taki materiał rurociągu, który zapewni stałe warunki przepływu na wiele lat. Ponadto system rurociągów powinien być łatwy do rozbudowy i modyfikacji oraz mieć certyfikat CE i zgodności z Dyrektywą Ciśnieniową 97/23/EC.

R E K L AMA

szających się potrzeb użytkownika. Dlatego warto na etapie projektu przewidzieć plany rozbudowy instalacji i – dobierając średnicę rurociągów – założyć odpowiedni zapas.

Katarzyna Tomczyk Parker Hannifin SaleS Poland Sp. z o.o. ul. równoległa 8, 02-235 Warszawa tel. 22 573 24 00, faks 22 573 24 03 e-mail: warszawa@parker.com www.parker.com

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

25


temat numeru

Energooszczędne, mobilne systemy do pomiaru siły, masy oraz ciśnienia Większość urządzeń elektrycznych, jak sama nazwa wskazuje, nie może funkcjonować bez zasilenia ich prądem elektrycznym. Zapewnienie takiego zasilania w warunkach przemysłowych nie stanowi zwykle żadnego problemu. Większym wyzwaniem jest zrealizowanie aplikacji idących w przeciwnym kierunku – dokonywanie pomiarów przy niskim zasilaniu w miejscach, w których problematycznym staje się podłączenie do sieci energetycznej. yzwanie to podjęła m.in. firma WObit, której urządzenia pomiarowe zostały przystosowane również do nietypowych zastosowań, w których konieczne jest zapewnienie przenośnego zasilania, a co za tym idzie oszczędne zużycie energii. Przykładem modułu pomiarowego pracującego efektywnie w warunkach przenośnych jest ADT1. Jest to uniwersalny moduł przeznaczony do współpracy z tensometrycznymi czujnikami siły. Precyzyjny przetwornik analogowo-cyfrowy pozwala na dokonywanie pomiarów z rozdzielczością dochodzącą do 0,001 % zakresu pomiarowego. Dzięki niskiemu poborowi energii urządzenie może być zasilane bezpośrednio z portu USB komputera. Takie proste rozwiązanie może być stosowane np. do pomiarów testowych masy na wózkach widłowych. W przypadku potrzeby wyświetlenia wyników pomiaru, alternatywnie można zastosować wskaźnik MD150T lub wzmacniacz WDT1 wraz z zewnętrznym wyświetlaczem DE38. W tym wypadku uzyskuje się możliwość wyświetlania wyników pomiarów, jednakże konieczne jest użycie dodatkowego zasilania (12…36 V DC). Służby celne i graniczne, a także firmy spedycyjne, na co dzień spotykają się z potrzebą zmierzenia masy różnego rodzaju pojazdów, w celu sprawdzenia, czy spełniają

Specjalne wykonanie czujnika siły EMSYST

26

określone przepisy. Prostym rozwiązaniem realizującym takie zadanie może być platforma najazdowa. Punkty pomiarowe mogą mieć swoją stałą lokalizację, a co za tym idzie, i zasilanie. Szczególnie w przypadku służb celnych ważnym elementem ich pracy jest nieoczekiwana kontrola, którą realizują m.in. dzięki mobilności. Możliwe jest wykonanie mobilnej wersji takiej platformy. Do jej budowy można wykorzystać moduł pomiarowy ADT4, który może być zasilany przez USB lub zasilaniem 15… 24 V DC oraz odpowiedni czujnik siły, w zależności od wielkości mierzonej masy. Przez interfejs USB wyniki pomiarów można przesyłać z ADT4 na komputer i rejestrować mierzoną siłę w pliku lub na wykresie. Inną, bardzo ciekawą, mobilną aplikacją jest pomiar siły potrzebnej do zmiany toru przez zwrotnicę kolejową. Firma EMSYST, której WObit jest wyłącznym przedstawicielem w Polsce, dostosowała do realizacji takich pomiarów jeden z produkowanych przez siebie modeli czujników siły. Implementując moduł pomiarowy współpracujący z czujnikami siły, stworzono bardzo prosty i niezwykle użyteczny system pomiarowy, zapewniający bezpieczeństwo na kolei. O krok dalej poszli konstruktorzy amerykańskiej firmy Tekscan, produkującej niezwykle zaawansowane technologicznie dotykowe czujniki nacisku oraz nowoczesne systemy z nimi współpracujące. Do swoich urządzeń pomiarowych Tekscan proponuje dodatkowo komunikację z komputerem realizowaną bezprzewodowo w czasie rzeczywistym. Eliminuje to potrzebę dodatkowego zasilania dla czujników oraz rozszerza możliwości użytko-

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

MD150T

wania urządzeń, które mogą być stosowane do wszelkiego rodzaju testów i pomiarów nacisku, w kontroli jakości produktów, urządzeń, przemyśle motoryzacyjnym, stomatologii, protetyce czy robotyce. Należy pamiętać, że w wielu aplikacjach może istnieć potrzeba dokonania legalizacji systemu pomiarowego. Jest to istotne zwłaszcza w przypadku wag. Obowiązek wykonania legalizacji spoczywa na firmie budującej kompletny system pomiarowy. Firma WObit dostarcza komponenty do budowy tychże układów. Przedstawione przykłady to tylko wycinek możliwości aplikacyjnych modułów oraz czujników pomiarowych proponowanych przez WObit. Nasi specjaliści mogą dla państwa dobrać zarówno pojedyncze elementy, jak również zaproponować kompleksowe systemy pomiarowe dla konkretnej aplikacji. W celu uzyskania dodatkowych informacji zapraszamy na stronę www.wobit.com.pl oraz do kontaktu z naszymi doradcami pod numerem tel. (+48) 61 291 22 25. PPH WObit e. K. J. Ober s.c. Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy tel. 61 291 22 25, fax 61 291 10 11 e-mail: wobit@wobit.com.pl www.wobit.com.pl


temat numeru

Zasilacze LED firmy MEAN WELL

Fot. WObit

Diody LED coraz częściej są wykorzystywane jako źródła światła, zastępując tradycyjne żarówki i świetlówki, są również elementem dekoracyjnym. Podstawowym warunkiem długotrwałego i optymalnego użytkowania diod LED jest ich poprawne zasilanie, duże znacznie mają nie tylko parametry elektryczne, ale również te dotyczące niezawodności działania. asilacze LED firmy Mean Well, na tle dostępnych na rynku tanich produktów „dalekowschodnich”, wyróżniają się wysoką jakością wykonania i długą bezawaryjną pracą. Ponadtrzydziestoletnie doświadczenie producenta w tworzeniu urządzeń zasilających pozwala coraz prężniej zdobywać rynek zasilaczy dedykowanych do systemów LED. Mean Well w bogatej ofercie posiada ponad dwadzieścia serii różnych modeli o mocy od 12 do 320 W. Najbardziej popularne modele serii LP dostępne są w wersjach stałonapięciowych oraz stałoprądowych. Ich wąska plastikowa obudowa jest wypełniona klejem, dzięki czemu są odporne na działanie pyłu i wody. Zasilacze te mają obudowy o stopniu ochrony IP67, dlatego mogą być stosowane wewnątrz i na zewnątrz obiektów. Zakres temperatury pracy wynosi od –30 do +70 °C. Podobne właściwości mają zasilacze klasy ekonomicznej serii APV i APC. Modele o mocy od 12 do 35 W mają małą kompaktową obudowę. Doskonale nadają się do zasilania pojedynczych urządzeń, których zapotrzebowanie na moc jest niewielkie. Producent, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, w swoich zasilaczach stosuje rozwiązanie pozwalające w łatwy sposób regulować jasność oświetlenia, a tym samym oszczędzać energię. Przykładem mogą tu być zasilacze prądowe serii PCD, które są przeznaczone do współpracy z tradycyjnym ściemniaczem oświetlenia (np. triakowym z nacinaniem lub odcinaniem fazy), podłączanym w obwodzie pierwotnym. To nowoczesne rozwiązanie pozwala zmienić istniejącą instalację wyposażoną w tradycyjne żarówki na oświetlenie LED z zachowaniem możliwości regulowania jasności oświetlenia. Wiele serii zasilaczy ma wbudowaną funkcję ściemniania 3 w 1, którą można realizować na trzy sposoby – napięciem 1...10 V DC, sygnałem PWM lub zewnętrznym rezystorem. Taką opcję ma nowy zasilacz prądowy o mocy 100 W HVGC-100, w wersjach 350 i 700 mA. W przypadku zasilania stałym prądem szeregu diod, idealnie sprawdza się zasilacz LDV-185, wyposażony w 6 kanałów 700 mA lub 12 kanałów 350 mA. Drivery prądowe LDD umożliwiają zasilanie stałonapięciowe i stałoprądowe. Przy tworzeniu nowych modeli producent stara się podążać za trendami panującymi na rynku. Już wkrótce pojawi się nowa seria zasilaczy prądowych LCM o mocy 40 i 60 W, współpracujących z systemem DALI (ang. Digital Addressable Lighting Interface). Nowością będzie możliwość ustawienia prądu wyjściowego zasilacza z zakresu od 350 do 1050 mA za pomocą Dip Switcha. Uzupełnieniem produktów dedykowanych do systemów LED są zasilacze modułowe serii RS (15 –150 W) oraz mocniejsze modele (do 3000 W z możliwością

pracy równoległej). Przemysłowe wykonanie oraz bardzo dobre parametry sprawiają, że znajdują one zastosowanie również w aplikacjach oświetleniowych. Do zasilania wyświetlaczy LED mogą posłużyć wydajne niskonapięciowe zasilacze jednowyjściowe serii HSP (o mocy 150, 250 W i napięciu 2,5; 3,6; 3,8 i 5 V) oraz dwuwyjściowe HDP (o mocy 190, 240 W i napięciu 3,8 oraz 2,8 V). Oferowane zasilacze standardowo wyposażone są w różne zabezpieczania, m.in. przeciwzwarciowe, przepięciowe, przeciążeniowe oraz termiczne. Ponadto spełniają wymagania wielu norm dotyczących oświetlenia, posiadają niezbędne certyfikaty i objęte są gwarancją. Elmark Automatyka, dystrybutor marki Mean Well, zapewnia wsparcie techniczne, szybkie dostawy, serwis gwarancyjny i pogwarancyjny zakupionych urządzeń. Więcej informacji oraz możliwość zamówienia bezpłatnego katalogu na stronie www.meanwell.elmark.com.pl.

Wojciech Gościniak elmark automatyka Sp. z o.o. www.elmark.com.pl R E K L AMA

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

27


aplikacje

Efektywne zarządzanie stadionem Klubu Legii Warszawa dzięki systemom automatyki i kontroli dostępu SchnEidEr ELEctric

Latem 2010 roku w Warszawie, przy ul. Łazienkowskiej, został oddany do użytku nowy stadion Klubu Piłkarskiego Legia Warszawa – Pepsi Arena. Stadion, który wyznacza nowe standardy i przede wszystkim spełnia marzenia niemal każdego kibica, szybko zyskał sobie przydomek obiektu sportowego XXII wieku. Jego projektanci zadbali, by spełniał najnowsze standardy oraz wymogi UEFA, dzięki czemu klasyfikuje się do obiektów kategorii Elite. Zastosowane zaawansowane technologie zapewniają bezpieczeństwo kibicom, zawodnikom i wszystkim pozostałym użytkownikom stadionu. Wysoki standard obiektu Nowy stadion Klubu Piłkarskiego Legia Warszawa to nowoczesny, pięciokondygnacyjny i wielofunkcyjny obiekt sportowy, zdolny pomieścić 33 tys. kibiców. Dzięki nowoczesnej konstrukcji trybun Pepsi Arena zapewnia pełne uczestnictwo w wydarzeniach piłkarskich każdemu kibicowi, z dowolnego miejsca. Stadion wyposażono w najnowocześniejsze zaplecze techniczne dla dziennikarzy, jak również w profesjonalne miejsca dla publiczności biznesowej. Ponadto jest zadaszony, a przybywający goście mogą korzystać z parkingu na około 800 miejsc. W obiekcie znalazła się też rozbudowana część gastronomiczna (restauracje, kioski gastronomiczne) oraz rozrywkowa (muzeum, sklep kibica, centrum fitness). Standard nowego stadionu Klubu Piłkarskiego Legia Warszawa umożliwia organizowanie rozgrywek euro-

28

pomiary automatyka Robotyka 6/2012

pejskich, do półfinału Ligi Mistrzów włącznie. O wysokim standardzie tego doskonałego projektu stadionu decydują także zapewniające pełną wygodę, komfortowe siedzenia we wszystkich sektorach.

Rozwiązania Już na etapie projektowania stadionu inwestor poszukiwał rozwiązania, które pozwoliłoby efektywnie zarządzać obiektem, a jednocześnie optymalizować koszty zużycia energii. Jedną z głównych przesłanek decydujących o wyborze systemu była jego niezawodność i możliwość integracji urządzeń pochodzących od różnych, niezależnych producentów. Wykonawca instalacji, firma Qumak-Sekom, zdecydowała się na zastosowanie urządzeń Schneider Electric. Przy wyborze kierowano się głównie ich jakością i możliwościami technicznymi. Duże znaczenie


aplikacje

miała wiedza i dotychczasowe doświadczenie inżynierów Qumak-Sekom. Stosowali oni już wcześniej rozwiązania Schneider Electric i cenią wysoką jakość wsparcia technicznego, zapewnianego przez tego producenta. Zastosowany system automatyki budynkowej Schneider Electric gwarantuje pełny monitoring i możliwość sterowania większością instalacji teletechnicznych budynku. Układ zbudowany jest na bazie kilku rodzin produktowych z oferty Schneider Electric Buildings, obejmujących m.in. sterowniki TAC Xenta/Vista, sterowniki I/Net, sterowanie oświetleniem, transformatory czy wyposażenie rozdzielnic średniego i niskiego napięcia. Aplikacje sterujące instalacjami węzła cieplnego, system nawadniania i monitoring podgrzewania murawy, monitoring statusu piętrowych rozdzielnic elektrycznych realizowane są za pomocą swobodnie programowalnych sterowników z rodziny TAC Xenta 700 i TAC Xenta 400. Automatyka klimakonwektorów wykorzystuje strefowe sterowniki I/A Series MNL-20RF3. Sterowanie oświetleniem (płyta boiska, iluminacja elewacji, ciągi komunikacyjne) zaprojektowano z użyciem produktów rodziny MTN Schneider Electric, wykorzystujących standard EIB. System kontroli dostępu bazuje na sterownikach i modułach drzwiowych I/Net i obsługuje około 150 przejść w całym obiekcie. – Sukcesem w realizacji projektu było zainstalowanie i uruchomienie systemu sterowania oświetleniem płyty boiska, stref zewnętrznych oraz systemu automatyki

Charakterystyka projektu Typ projektu: HVAC: TAC Vista, kontrola dostępu: I/Net, sterowanie oświetleniem: Schneider Electric.

i sterowania. Docelowo będzie to ponad 1000 opraw o łącznej mocy ponad 1 MW. Rozległość instalacji systemu automatyki i sterowania porównywalna jest do dużej galerii handlowej z monitoringiem sygnałów z analizatorów sieci – mówi Wojciech Miłuński, kierownik kontraktu Qumak-Sekom SA na stadionie Klubu Piłkarskiego Legia Warszawa. Układ zastosowanych rozwiązań pozwala na monitoring stanu systemu elektroenergetycznego w budynku. W tym celu, oprócz klasycznych sygnałów podłączanych do sterowników programowalnych, wykorzystano analizatory sieci serii PM Schneider Electric z komunikacją Modbus. Duży nacisk położono na pełną współpracę i integrację z użyciem technologii LonWorks. System BMS TAC Vista, kontrolujący około 15 tys. punktów, komunikuje się z większością urządzeń w budynku z wykorzystaniem bazy LNS. Dzięki bezpośrednim połączeniom poprzez sieć LON z urządzeniami różnych producentów (np. centrale wentylacyjne Svegon, szafy klimatyzacji precyzyjnej Emmerson, pompy Wilo, agregaty chłodnicze Carrier) uzyskano pełną integrację różnych systemów. Pozwala to obsłudze technicznej na prowadzenie optymalnego serwisu i szybką reakcję w sytuacjach awaryjnych.

Lokalizacja: Warszawa Liczba obiektów: 1 Powierzchnia: 113 695 m2 Zainstalowane urządzenia Schneider Electric: • stanowisko nadzoru TAC Vista, • sterowniki TAC Xenta 700, 400, • sterowniki I/Net SCU, • sterowanie oświetleniem w standardzie EIB, • rozdzielnice średniego napięcia, • transformatory 15/0,4 kV, • rozdzielnice główne niskiego napięcia oraz rozdzielnice oddziałowe niskiego napięcia. Sieć: LonWorks

Fot. PAR, A. Polak, J. Partyka

Rozwiązania: • system kontroli dostępu, • system automatyki HVAC i monitoringu teletechnicznego, • system sterowania oświetleniem. Liczba punktów systemowych: • HVAC: 15 000 punktów w bazie danych (łącznie z punktami wirtualnymi i SNVT), • kontrola dostępu: 150 drzwi, • system sterowania oświetleniem: około 2000 punktów. Partner: Qumak-Sekom SA

Zastosowanie protokołu LonTalk oraz urządzeń Schneider Electric znacznie przyspieszyło prace związane z uruchomieniem BMS oraz umożliwia prezentację informacji, które w klasycznych rozwiązaniach byłyby niedostępne dla użytkownika. SchneideR electRic Sp. z o.o. ul. iłżecka 24, 02-135 Warszawa, www.schneider-electric.com

6/2012 pomiary automatyka Robotyka

29


aplikacje aplikacje

Modernizacja układu nawęglania w EnErga Elektrownie Ostrołęka Fot. 1. Widok ogólny rozdzielni RWA/RWB

Firma Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA z Białegostoku świadczy kompleksowe usługi z dziedziny automatyki przemysłowej i branży elektrycznej oraz usługi pomiarowe, prowadzi również bezpośrednią sprzedaż urządzeń automatyki przemysłowej. Kolejną inwestycją zrealizowaną przez firmę APS SA była modernizacja układu nawęglania.

lipcu 2011 r. firma Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA (APS SA) rozpoczęła realizację umowy zawartej ze spółką Energa Elektrownie Ostrołęka SA, polegającej na wykonaniu modernizacji rozdzielnicy 0,4 kV, obejmującej swoim zakresem również urządzenia nawęglania zasilane z tej rozdzielnicy. Prace wykonano w oparciu o projekt zamawiającego, a ich zakres obejmował między innymi: • dostawę, montaż i uruchomienie rozdzielnicy dwusekcyjnej 0,4 kV typu NGW R wraz z mostami szynowymi o prądzie znamionowym In = 2500 A i układem SZR typu AZRS-3; • demontaż istniejących transformatorów TWA i TWB 800 kVA oraz dostawę, montaż uruchomienie dwóch nowych transformatorów 1600 kVA; • dostawę tymczasowej rozdzielnicy kontenerowej oraz przełączenie i uruchomienie obwodów siłowych i sterowniczych zasilanych z rozdzielnicy wymienianej; • dostawę i montaż wyposażenia oraz uruchomienie dwóch pól rozdzielni 6 kV; pola wypo-

30

pomiary automatyka Robotyka 6/2012

sażono w nowe wyłączniki typu HVX-12-31-06, przekładniki prądowe GIS oraz sterownik polowy megaMUZ-2; • wykonanie prac ogólnobudowlanych w budynku rozdzielni wraz z przystosowaniem komór transformatorowych do potrzeb nowych transformatorów; • wykonanie instalacji oświetleniowej oraz gniazd remontowych w budynku rozdzielni; • dostawę, montaż i uruchomienie osprzętu na dwunastu przenośnikach taśmowych układu nawęglania elektrowni; • dostawę, montaż i uruchomienie układów falownikowych typu ACS800 do napędów o mocach 30 kW i 55 kW; • włączenie rozdzielni NGW R do systemu sterowania i nadzoru Econtrol; • wykonanie instalacji przeciwpożarowej. obejmującej rozdzielnie i komory transformatorów; • prefabrykację szaf automatyki, montaż na obiekcie oraz włączenie do systemu sterowania i nadzoru nad pracą układu nawęglania;

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K


Fot. APS

aplikacje

• wykonanie grafik procesowych w systemie InTouch 10.0; • konfigurację i oprogramowanie redundantnych sterowników RX3i GE Fanuc; • przeprowadzenie prób funkcjonalnych, pomiarów, rozruchu technologicznego oraz udział w ruchu próbnym zmodernizowanego układu nawęglania; • szkolenie obsługi; • wykonanie dokumentacji powykonawczej. Całość prac prowadzona była na urządzeniach będących w trakcie eksploatacji. Z tego powodu, aby zapewnić ciągłość zasilania w czasie prowadzenia prac budowlanych w budynku rozdzielni, wszystkie obwody zasilające oraz sterownicze przeniesiono do tymczasowej rozdzielnicy kontenerowej. Rozdzielnica ta została wykonana na podstawie projektu APS SA. Pola zasilające oraz pole sprzęgła nowych rozdzielnic 0,4 kV wyposażono w wyłączniki powietrzne ABB SACE EMAX oraz analizatory sieci PECA. Jako automat SZR zastosowano urządzenie AZRS-3. Ponadto wszystkie pola odpływowe zasilające napędy silnikowe wyposażono w cyfrowe zabezpieczenie silnika nN miniMUZ-SR. Takie wyposażenie rozdzielnic pozwala na podgląd parametrów ich pracy oraz dokonywania przełączeń zdalnych w systemie nadrzędnym ECONTROL. Aby to było możliwe w budynku rozdzielni 0,4 kV zamontowana została szafa z separatorami WE/WY, lokalnym sterownikiem systemu oraz modułami komunikacyjnymi. Połączenie z szafą systemową usytuowaną w pobliżu nastawni zrealizowano poprzez łącze światłowodowe.

Rys. 1. Maska rozdzielni RWA/RWB w systemie ECONTROL

Widok ogólny nowej rozdzielni oraz maskę główną tej rozdzielni w systemie nadrzędnym ECONTROL przedstawiono na fot. 1 i rys. 1. Całkowitej modernizacji uległ również układ zasilania rozdzielnic 0,4 kV. Poza wymianą transformatorów olejowych na nowe transformatory żywiczne 6/0,4 kV wyposażone w układ kontroli temperatury RTT-8, zmodernizowano pola transformatorowe w rozdzielni 6 kV. Pola wyposażono w nowe wyłączniki Schneider Electric typu HVX-12-31-06, przekładniki prądowe GiS12d, przekładnik ziemnozwarciowy IO-22E, sterownik polowy megaMUZ-2. W zakresie aparatury kontrolno-pomiarowej i automatyki, dla potrzeb kontroli prowadzenia ruchu insta-

R E K L AMA

6/2012 pomiary automatyka Robotyka

31


aplikacje

32

pomiary automatyka Robotyka 6/2012

Rys. 2. Maska synoptyczna fragmentu instalacji nawęglania

tłowodowego do komunikacji sterowników ze stacjami operatorskimi oraz redundantnych jednostek centralnych, proces nawęglania zyskał nową jakość i bardzo wysoką niezawodność. Było to pierwsze zadanie zrealizowane przez firmę Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA dla spółki Energa Elektrownie Ostrołęka SA. Mimo tego, że prace prowadzone były na obiekcie będącym w eksploatacji, zaangażowanie wykonawcy, jakość prac oraz dobra współpraca z inwestorem w czasie realizacji zadania pozwoliły na jego wykonanie w sposób płynny, bez zbędnych przestojów. Wystawione referencje pozwalają mieć nadzieję, że w przyszłości inwestor zechce jeszcze skorzystać z ofert Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA jako partnera godnego zaufania. Firma Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA oferuje kompleksowe usługi z dziedziny automatyki przemysłowej i branży elektrycznej, począwszy od projektu poprzez produkt, po wdrożenie i serwis. Firma świadczy również usługi pomiarowe i prowadzi bezpośrednią sprzedaż urządzeń automatyki przemysłowej. APS SA zaliczana jest do grupy najbardziej prężnych przedsiębiorstw tej branży na terenie Polski. Firma powstała w 1994 roku w wyniku restrukturyzacji Elektrociepłowni Białystok SA, która do dnia dzisiejszego jest jednym z głównych klientów firmy. APS SA od szeregu lat wdraża tam nowoczesne systemy automatyki przemysłowej i prowadzi kompleksową eksploatację układów automatyki. inż. Janusz Fiedoruk automatyka-pomiaRy-SteRowanie Sa tel. (85) 74 83 400, (85) 74 83 403 fax (85) 74 83 419 e-mail: jerzy.buslowski@aps.pl www.aps.pl

Fot. APS

lacji nawęglania, przenośniki taśmowe wyposażone zostały w nowe wyłączniki linkowe, czujniki ruchu taśm, czujniki zasypania przesypów, czujniki krzywobieżności, nowe sygnalizatory ostrzegawcze, skrzynki sterowania lokalnego. Dotychczasowy, manualny sposób ustawiania kosza zasypowego na T15 zmodernizowano w ten sposób, że układ sterowania wyposażono w programowalny ultradźwiękowy czujnik położenia SENIX ToughSonic z wyjściem analogowym 4–20 mA. Rozwiązanie to pozwala na ustawienie położenia kosza w pozycji zadanej z poziomu systemu nadrzędnego. Wszystkie zastosowane urządzenia są w wykonaniu przeciwwybuchowym. Do sterowania prędkością obrotową napędów T18a, T18b oraz T34 zastosowano falowniki typu ACS800 produkcji ABB. Na przenośniku T34, który pracuje jako układ rewersyjny, falowniki połączone są w układzie MASTER/FOLLOWER. W normalnym układzie pracy ciągi transportowe nawęglania pracują w reżimie pełnej automatyki i obsługiwane są przez operatora z poziomu nastawni za pomocą nadrzędnego systemu sterowania i nadzoru. Do potrzeb remontowych możliwe jest również sterowanie ze skrzynek lokalnych. Układ sterowania i wizualizacji procesu nawęglania oparty został na kontrolerach GE Fanuc serii PACSystem RX3i oraz oprogramowaniu Wonderware InTouch. Na rys. 2 przedstawiona jest główna maska synoptyczna obrazująca zmodernizowany przez APS SA fragment instalacji nawęglania. Każde urządzenie zdalnie sterowane przez operatora ma stacyjkę sterowania, na której przedstawione są aktualne stany napędów oraz diagnostyka wszystkich czujników przypisanych do urządzenia. Do potrzeb remontowych możliwe jest również sterowanie ze skrzynek lokalnych umiejscowionych w pobliżu napędów taśmociągów. Operator obsługujący proces nawęglania ustawia trasę przesyłu paliwa poprzez ustawienie poszczególnych urządzeń przesypowych (zsuwnie, kosz zasypowy, przenośnik jezdny). Następnie sterownik rozpoznaje ustawiony wariant trasy, wybiera odpowiednie urządzenia do sekwencji załączenia i przedstawia na stacji operatorskiej gotowość wybranych napędów. Po akceptacji przez operatora urządzenia uruchamiane są z zastosowaniem wszystkich potrzebnych blokad i zabezpieczeń. W sterowniku zaimplementowanych zostało kilkadziesiąt wariantów przesyłu paliwa, co w pełni pokrywa potrzeby inwestora. Dzięki zastosowaniu podwójnego zasilania z podtrzymaniem napięcia, redundantnej komunikacji między kontrolerami i oddalonymi układami we/wy, ringu świa-


nowości

5/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

33


rozmowa par

Ekspansja RS Components nie ma granic… Wywiad z Zebem Shahinem, członkiem zarządu i wiceprezesem RS Components na Europę Wschodnią.

oczątki Waszej firmy sięgają lat 30. XX wieku. Narodziła się ona w garażu w Londynie. Od 1967 r. jest notowana na londyńskiej giełdzie. Jednak ekspansję na skalę światową rozpoczęła w latach 90. XX wieku. Dziś RS Components jest obecna w ponad 160 krajach. Czy może Pan przedstawić model biznesowy, który zadecydował o tym sukcesie? RS jest, jak wiadomo, olbrzymią firmą. Jak uzmysłowić naszą wielkość… RS należy do Electrocomponents Plc, która jest notowana na giełdzie od 1967 r., jak Pani słusznie zauważyła. Mamy około 1,5 mln klientów na całym świecie, co sprawia, że dysponujemy jedną z największych światowych baz danych w przemyśle. Obrót w latach 2010/2011 wyniósł 1,2 mld funtów (1,4 mld euro). Jesteśmy bezpośrednio obecni w 32 krajach, ale mamy 36 dystrybutorów oraz porozumienia eksportowe w ponad 100 innych krajach. Oferujemy pół miliona różnych produktów. Komponenty sprzedajemy jedynie w ilościach detalicznych, średnia wartość zamówienia jest niewielka i oscyluje wokół 200 euro na każdym z rynków. Nasze centra dystrybucyjne rozsiane są na całym świecie. To,

34

które obsługuje Polskę, mieści się w Bad Hersfeld w Niemczech. Jest jednym z najnowocześniejszych, działa niezwykle sprawnie. Mamy również sieć centrów dystrybucyjnych w innych krajach Europy, wspieranych przez centra francuskie i brytyjskie. Poziom serwisu w Polsce jest równie dobry, jak w pozostałych krajach. Czy to właśnie jest ów kluczowy czynnik sukcesu? Tak. Wierzymy, że solidność i szybkość to kluczowe cechy, których klient oczekuje od takiego dystrybutora jak my. Na ogół klienci nie wiedzą, czego chcą aż do ostatniej chwili. Zatem musimy być szybcy i niezawodni. Ponad rok temu rozpoczęła działalność polska filia RS. Jak Pan ocenia rezultaty po upływie pierwszego roku? Jaką ocenę wystawiliby sobie Państwo? Rozpoczęliśmy w styczniu 2011 r. Najważniejsze dla nas jest zdobycie klientów na nowym rynku. Aktualnie mamy około 5,5 tysiąca aktywnych polskich klientów. Jeżeli chodzi o warunki, jakie im zapewniamy, to pod względem zakresu są one analo-

pomiary automatyka robotyka 6/2012

giczne do tych oferowanych np. niemieckim czy brytyjskim nabywcom. To wyjątkowe w przypadku firmy dostarczającej ponad pół miliona produktów. Żaden z naszych konkurentów tego nie potrafi. Mogą osiągać taki poziom w niektórych wąskich obszarach, lecz żaden nie może się równać z nami, jeżeli chodzi o szeroki zakres oraz stosowanie zaawansowanych technologii. Właśnie dlatego mówimy, że niezawodność i szybkość są dla nas tak ważne. Model, w którym działamy, jest naprawdę wyjątkowy, gdyż po raz pierwszy skupiliśmy się tak mocno na e-commerce i marketingu internetowym. Tradycyjnie w przeszłości, kiedy w latach dziewięćdziesiątych wchodziliśmy na rynek międzynarodowy, zaczynaliśmy od modelu biznesowego opartego głównie na sprzedaży. Czyżby internet stał się jedynym kanałem sprzedaży produktów RS. Czy też inne kanały sprzedaży nadal są ważne? W dzisiejszych czasach internet jest najszybszym sposobem na pozyskanie szerokich rzeszy klientów, jednak my lubimy nasze wielokanałowe podejście. Dlaczego? Nasi klienci mówią nam, że takie preferują.


rozmowa par

Tak naprawdę sądzę, że w przyszłości ten właśnie model zastosujemy w innych krajach, jakkolwiek kanał internetowy jest bezwzględnie najważniejszy. Wielu z naszych konkurentów lubi podkreślać jak bardzo są „e-komercyjni”. Jesteśmy przekonani, że wielokanałowość jest dla nas właściwą drogą, ponieważ nasi klienci nie kupują w ilościach hurtowych, nie zawierają wielkich kontraktów. Kupują dziś, jutro, może kupią w następnym tygodniu czy miesiącu. Tak więc zapotrzebowanie na produkt w danej chwili oraz wygoda są dla nich najważniejsze. Nie wiedzą, kiedy znów będą potrzebować danej rzeczy, czy to do biura, czy warsztatu, czy przy projektowaniu. Katalog produktów jest dla nich najwygodniejszy, zapewniamy katalogi papierowe oraz on-line, a także pomoc sprzedawców. Stosujemy wiele kanałów i to właśnie sprawia, że nasi klienci wiążą się z nami na dłużej.

kupowanych sporadycznie. Mogą to być produkty potrzebne w sytuacjach kryzysowych, przeznaczone do projektowania czy konserwacji, nie kupuje się ich więc codziennie. Możemy pomóc klientom zmniejszyć ich koszty zakupów poprzez umożliwianie im redukcji liczby dostawców. Pod względem sprzedaży produktów proporcja pomiędzy elektroniką a konserwacją kształtuje się na poziomie 50:50. Nawet więcej niż na innych rynkach. Polscy klienci zdają się doceniać szeroki zakres oferty produktowej. Oznacza to, że od RS mogą kupić nie tylko elektronikę, ale także systemy sterowania automatyki, sanitarne i bezpieczeństwa, artykuły biurowe itd. Tak więc, chociaż jest nam trudno przewidzieć, co kupi klient, to jednocześnie możemy mu pomóc zredukować liczbę dostawców do, powiedzmy, kilku. Dla dużych klientów, których portfel zamówień sięga 10 tys. pro-

zakupy swoim inżynierom, lecz nadal zachowana jest kontrola. Wielkie firmy inwestują w rozwiązania e-commerce – my mamy „Punch out” oraz „Round trip”. Po drugie, uważam sposób realizacji zakupów przez Polaków za wysoce profesjonalny. Klienci używają dodatkowych funkcji i od narzędzi internetowych oczekują wartości dodanej. Mamy wiele udogodnień na naszej stronie internetowej, np. DesignSpark – forum dla inżynierów, lecz także DesignSpark PCB – oprogramowanie do projektowania układów elektroniki, które można pobrać bezpłatnie. To całkowicie otwarty system, a jednym z powodów, dla którego cieszy się tak wielkim uznaniem naszych klientów jest fakt, że nie zmuszamy ich, by kupowali od nas. Mamy nadzie-

Fot. PAR

Słynne roboty C-3po i r2-D2 z „Gwiezdnych wojen” wykonano z produktów rS Components Czy klienci z Europy Wschodniej, z Polski, są bardziej zainteresowani konkretną grupą produktów? Innymi słowy, czy mają specjalne potrzeby? Czym polski rynek różni się od innych? Co znajduje się na szczycie potrzeb polskich klientów Waszej firmy? Powiedziałbym, że Polska jest wyjątkowo konkurencyjnym rynkiem, więc solidność i szybkość są decydujące. Wiele firm próbuje robić to, co my. Wiemy, że nie byliśmy tu pierwsi. Jednakże, jak wynika z mojego doświadczenia, polscy inżynierowie czy projektanci jako klienci nie różnią się tak bardzo od tych pochodzących z innych krajów świata. Nie ma tak wielu różnic. Owszem, język jest inny, lecz dane przechowywane w naszej bazie klientów mają ten sam charakter. W rzeczywistości klient kupuje zwykle jakiś produkt tylko raz – powtórne zakupy tego samego produktu są stosunkowo rzadkie. Każda firma ma w swej ofercie szeroką paletę produktów

duktów i którzy mają na swoim obszarze 200, 300 czy 500 dostawców, taka redukcja okazuje się szczególnie korzystna. Jakie trendy przeważają obecnie na rynku? Powiedziałbym, że najważniejsze są dwa, trzy. Po pierwsze, uważam, że e-commerce stanowi aktualnie ważny kanał dla dużej części zakupów, co dla klientów jest sposobem na zmniejszenie kosztów. Sprzedaż w tej formie można realizować na trzy różne sposoby. Klienci mogą użyć po prostu strony internetowej. Jednak wiele firm nie lubi, gdy pracownicy kupują przez internet, ponieważ w praktyce nie ma nad tym kontroli. Pozostają więc dwa inne sposoby zakupów za pośrednictwem internetu. Jeden, z naszym darmowym oprogramowaniem do zakupów Manager, pozwala kupującym kontrolować cały proces zakupu. Firmy mogą zlecać

ZEB SHAHIN Wiceprezes RS Components ds. Sprzedaży na Europę Wschodnią. Zeb Shahin objął obecne stanowisko w styczniu 2012 r. Pracę dla Electrocomponents rozpoczął w 1997 r. w Wielkiej Brytanii jako Business Planning and Strategy Manager na Azję, kształtując wczesną ekspansję w regionie Azji, ze szczególnym naciskiem na rozwój biznesu w  Chinach. Ponad 2 lata spędził w Singapurze (na stanowisku Regional Commercial Manager South East Asia), kierując oddziałami w Singapurze, Malezji i na Filipinach. Potem przez ponad 7 lat pracował w Sydney jako General Manager RS Components na Australię i Nową Zelandię. W lipcu 2009 r. powrócił do Europy, by poprowadzić wejście firmy na rynek Europy Wschodniej, co nastąpiło w styczniu 2010 r. Wcześniej Zeb Shahin pracował na różnych stanowiskach, zajmując się rozwojem i analizą biznesu dla LucasVarity PlcPLC, Light Vehicle Braking Systems Division and i BAe Systems & Services. Ukończył studia na kierunku Budowa Maszyn i Inżynieria Produkcji na Politechnice w Liverpoolu oraz MBA w Warwick Business School.

6/2012 pomiary automatyka robotyka

35


rozmowa par

ję, że będą wiernymi klientami. To kolejny trend, który dostrzegamy na rynku. Jako ostatni, ale tylko w kolejności, bo nie pod względem znaczenia, wymieniłbym serwis. Moim zdaniem rynki stają się coraz bardziej konkurencyjne; jest na nich tak wielu graczy, że serwis oraz szeroki zakres produktów są decydujące. Klienci są wierni, jeżeli znajdą dobry serwis, toteż za najważniejsze uznajemy jego szybkość i solidność. A co z obecnym kryzysem ekonomicznym? Czy wpłynął na strategię RS? Mimo trudności, w Europie nadal notujemy wzrost. Jak sądzę, głównie jest to zasługą naszej oferty. Moim zdaniem, na ustabilizowanym rynku jest bardziej niebezpiecznie, innymi słowy – jest się bardziej wrażliwym na zmiany na rynku. Jednak-

że RS jest nowością w Polsce. Działamy tutaj zaledwie od roku, a polska gospodarka jest wciąż stosunkowo silna. Kryzys nie dotknął jej zbyt mocno. Wprawdzie trudniej o nowych klientów, lecz jeśli spojrzeć na zmiany rynkowe – zazwyczaj dobrze reaguje. Klienci szukają tego, co dla nich wartościowe, nie zawsze za najniższą cenę. Czy mógłby Pan powiedzieć coś na temat kierunków przyszłej ekspansji. Pytam, ponieważ RS jest obecne właściwie na całym świecie. Co dalej? Może Księżyc? Ależ już tam byliśmy! (śmiech) Epizod IV „Gwiezdnych Wojen” kręcono w Australii. Pustynne plenery filmowano w południowej części kontynentu, zaś samo studio filmowe zlokalizowane było w Sydney. Słynne roboty C-3PO i R2-D2 z „Gwiezd-

nych Wojen” wykonano z produktów RS Components. A mówiąc poważnie, przez ostatnie lata nie koncentrowaliśmy się na zdobywaniu nowych rynków, toteż w ubiegłym roku weszliśmy do Polski, Czech i na Węgry. Rzeczywiście mamy plany dotyczące nowych rynków. Nie mogę powiedzieć więcej. Gospodarka światowa zmienia się niezwykle dynamicznie. Z naszego punktu widzenia wzrost osiąga się nie tylko przez wejście na nowy dla nas rynek, lecz także przez działanie tam, gdzie już jesteśmy obecni. Biznes rozwija się w tym roku fenomenalnie. W ciągu ostatniego półrocza wzrost wyniósł około 11 %. Pragniemy więcej, ale już teraz jesteśmy w pełni usatysfakcjonowani. Dziękuję za rozmowę. Rozmawiała Anna Ładan.

poleCane kSiążki

Barbara Siemiątkowska, Adam Borkowski, Rafał Chojecki, Michał Gnatowski, Wojciech Mokrzycki, Jacek Szklarski Reprezentacja otoczenia robota mobilnego W ostatnich latach obserwuje obserwujemy gwałtowny rozwój roboty robotyki mobilnej. Wkrótce autono autonomiczne roboty usługowe będą uczestniczyły w życiu codzien codziennym człowieka. Dzieje się tak za sprawą coraz bardziej dopracowanych systemów nawigacyjnych, którym poświęcona jest monografia naukowa, wydana w serii wydawniczej „Problemy Współczesnej Nauki, Teoria i Zastosowania” w dziedzinie Robotyka. Autorzy w swoim opracowaniu podjęli się zadania wypełnienia luki w krajowym piśmiennictwie robotycznym, poruszając ze szczególną uwagą tematykę budowy systemów nawigacyjnych i ich niezawodności w dynamicznie zmieniającym się środowisku oraz w sytuacjach alarmowych. System nawigacji autonomicznego robota mobilnego składa się z modułu percepcji, modułu tworzenia mapy lokalnej, modułu lokalizacji, modułu tworzenia mapy globalnej, modułu planowania bezkolizyjnej ścieżki oraz modułu określania sterowań. W kolejnych rozdziałach monografii autorzy przedstawiają stosowane w robotyce mobilnej układy sensoryczne – wewnętrzne (prioreceptory) i zewnętrzne

36

pomiary automatyka robotyka 6/2012

(eksteroreceptory), następnie metody analizy danych sensorycznych oraz sposoby tworzenia metrycznych map otoczenia. W tym przypadku stosowane są metody tworzenia reprezentacji rastrowej i map cech. Bardzo ciekawy jest rozdział, w którym omówiono niemetryczne metody reprezentacji – mapy semantyczne oraz topologiczne. Roboty mobilne przeznaczone do wykonywania zadań w budynkach powinny mieć dostęp do przygotowanych specjalnie dla zastosowań robotycznych informacji dotyczących infrastruktury, opracowanych na bazie dokumentacji wykonanej w środowisku CAD lub BIM (ang. Building Information Modeling) oraz dokumentacji terenu. Wiele miejsca w monografii poświęcono omówieniu algorytmów lokalizacji robota, których zadaniem jest uwzględnienie zmienności środowiska oraz niedokładności sensorów. Zaproponowane liczne metody określania pozycji – najstarsza metoda pozycji zliczonej oraz stosowane filtry Bayesa, Kalmana i filtr cząsteczkowy – pozwolą znaleźć odpowiedź na pytanie „gdzie jestem?” albo „z jakim prawdopodobieństwem jestem w tym miejscu?” Ta interesująco napisana monografia jest ze wszech miar godna polecenia pracownikom, studentom i doktorantom wydziałów zajmujących się robotyką.

Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2011, 263 s., 208 poz. bibl., 160 rys., 3 tabl. dr inż. Małgorzata Kaliczyńska par


RYNEK I TECHNOLOGIE

Szkolenia przez 1500 dni w roku z zakresu telekomunikacji i rozwiązań sieciowych Leliwa Sp. z o.o. jest firmą świadczącą usługi szkoleniowe na najwyższym światowym poziomie. Od samego początku istnienia prowadzimy współpracę m.in. ze szwedzką firmą Ericsson. Oferujemy szeroką gamę rozmaitych szkoleń z zakresu telekomunikacji, GSM, planowania sieci, GPRS, UMTS, WCDMA, HSPA, IMS, RCS, LTE oraz sieci komputerowych. Szkolenia mogą być przeprowadzone w siedzibie klienta lub w dowolnym miejscu w Polsce lub na świecie. Na sukces firmy składa się organizacja ponad 1500 dni kursowych rocznie dla klientów z całego świata. rofesjonalizm, wysokie kompetencje i jakość są kluczowymi środkami pozwalającymi obecnie osiągnąć sukces na niezwykle konkurencyjnym rynku telekomunikacyjnym. Nasi wysoko wykwalifikowani instruktorzy mogą pomóc Państwu osiągnąć ten sukces. Jako pracownicy firmy Leliwa Sp. z o.o. tworzymy dynamiczny zespół specjalistów, którzy nieustannie dbają o poszerzanie swoich kompetencji, by sprostać oczekiwaniom nawet najbardziej wymagających Standardowe szkolenia w ofercie firmy Leliwa

klientów. Nasze nowatorskie sposoby rozwiązywania problemów i ciągle rodzące się kreatywne pomysły dają gwarancję niepowtarzalności i świeżości każdego z realizowanych projektów. Zapraszamy do bliższego zapoznania się z ofertą naszej firmy na stronie www.leliwa.com lub do kontaktu z naszą firmą. LELIWA Sp. z o.o. ul. Plebiscytowa 1/122, 44-100 Gliwice tel. 32 376 63 05, fax 32 376 63 07 skype: leliwa_poland e-mail: info@leliwa.com

TeLekomunikacja Podstawy telekomunikacji

3 dni

Nowoczesna telekomunikacja

5 dni

średni

Podstawy GSM/UMTS/LTE

2–3 dni

podstawowy

Technologia ATM

1 dzień

średni

2 dni

zaawansowany

1 dzień

podstawowy

SS7 over IP (SIGTRAN)

podstawowy REKLAMA

GSm Podstawy GSM Technologia GSM

2 dni

średni

Sygnalizacja w GSM BSS

4 dni

zaawansowany

System sygnalizacji nr 7 w GSM

3 dni

zaawansowany

1 dzień

podstawowy

PLanowanie Sieci Wprowadzenie do planowania sieci GSM Planowanie sieci GSM

3 dni

średni

Zaawansowane planowanie sieci GSM

3 dni

zaawansowany

1 dzień

podstawowy

GPRS Podstawy GPRS/EGPRS Technologia GPRS/EGPRS

2 dni

średni

Technologia EDGE/EGPRS

1 dzień

średni

4 dni

zaawansowany

Sygnalizacja w EDGE/EGPRS umTS Podstawy UMTS

1 dzień

podstawowy

Technologia UMTS

2 dni

średni

Interfejs radiowy WCDMA

4 dni

średni

Technologia HSDPA/HSUPA

2 dni

średni

1 dzień

podstawowy

Podstawy LTE/IMS

1 dzień

podstawowy

Podstawy RCS-e / joyn

1 dzień

podstawowy

Technologia IMS/RCS

2 dni

średni

Technologia LTE/EPS

2 dni

średni

GSM/UMTS/LTE Bezpieczeństwo styku użytkownik-sieć

2 dni

zaawansowany

Podstawy IMS LTe/ePS

Sygnalizacja E-UTRAN/LTE E-UTRAN R10 / LTE-Advanced Delta

4 dni

zaawansowany

1 dzień

zaawansowany

2 dni

zaawansowany

1 dzień

podstawowy

2 dni

podstawowy

TeLemeTRia Telemetria GPRS Sieci komPuTeRowe Fot.

Podstawy sieci komputerowych Podstawy IPv4

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

37


RYNEK I TECHNOLOGIE

Polska innowacyjna rozrywka Czy Polak to człowiek ceniący rozrywki? Na to wygląda, gdyż wśród najsłynniejszych polskich wynalazków znajdziemy m.in. szachy trzyosobowe, elektroniczną kostkę do gier i pleograf, czyli zaczątek współczesnego kina.

Polacy a Concorde Charakterystyczny kształt Concorde’a kojarzy chyba każdy. W 2003 roku te piękne samoloty wycofano z użytku z powodu zagrożenia terrorystycznego i nieopłacalności produkcji. A przecież przez prawie 30 lat ich charakterystyczny „nos” i trójkątne skrzydła były symbolem nowoczesnego lotnictwa. To właśnie te skrzydła, zwane delta od przypominającej trójkąt litery z greckiego alfabetu, umożliwiały mu osiąganie ponaddźwiękowych prędkości. Konstrukcja ta, stworzona przez niemieckiego inżyniera Aleksandra Lippischa, umożliwiła Amerykanom zaprojektowanie pierwszego ponaddźwiękowego myśliwca typu Convair. Do dziś cieszy się ona wielką popularnością wśród wojskowych myśliwców. Concorde przeszedł już do historii, ale jego skrzydła jeszcze długo pozostaną ważnym elementem dobrego wojskowego samolotu. Dlaczego? Skrzydła o kształcie delta doskonale nadają się do latania powyżej bariery dźwięku, bowiem nie tracą swojej siły nośnej nawet przy dużym kącie natarcia powietrza na ich powierzchnię. Dzięki tej wytrzymałości ich konstrukcja jest znacznie lżejsza i mniejsza, co wpływa dodatnio na ciężar samolotu. Natomiast fakt, że nie „wchodzą one” w samolot pozwala na instalację dodatkowych baków paliwa lub uzbrojenia. Wojsko docenia zalety delty już od ponad 60 lat. Ale to wszystko nie mogłoby mieć miejsca, gdyby 300 lat wcześniej nie powstało dzieło zatytułowane „Wielkiej sztuki artylerii część pierwsza”, autorstwa Kazimierza Siemienowicza. Ten polski szlachcic, będący w służbie króla Władysława IV i holenderskich stadhouderów (namiestników prowincji), był wybitnym inżynierem artyleryjskim i uczestniczył w dziesiątkach bitew swoich czasów. Jego podręcznik przez kolejnych 200 lat pozostawał najważniejszym w dziedzinie artylerii, a na jego kartach, oprócz projektu skrzydła delta, możemy znaleźć pierwociny technologii wytwarzania rakiet, w tym tych wielostopniowych, co czyni z naszego zapomnianego rodaka – Leonarda da Vinci w dziedzinie artylerii. To na jego, mającej trzy wieki, koncepcji wzorował się Lippisch.

Szachy trzyosobowe Kto słyszał o szachach trzyosobowych? No właśnie. Ta mało popularna odmiana zwykłych szachów pozwala aż 3 osobom zasiąść do wspólnego stołu i opracowywać jeszcze bardziej skomplikowane od typowych strategie pokonania przeciwnika. Na pomysł takich szachów jeszcze w 1772 roku wpadł Włoch Franco Marinelli, który opisał zasady gry, ale nigdy nie pokusił się o zaprojektowanie własnej planszy. Aby móc w ogóle grać we troje, potrzebna jest do tego specjalna szachownica

38

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

o kształcie heksagonalnym lub trójstronna. Ta pierwsza pozwala na najlepsze odwzorowanie gry w jej klasycznej formie – jeden na jednego. Na planszę heksagonalną przyszło czekać ponad dwa wieki, a jej autorem jest krakowski matematyk doktor Jacek Filka. Dokonał tego dopiero w 1991 roku, a jego dzieło nagrodzono srebrnym medalem na Międzynarodowej Wystawie Wynalazków w Norymberdze (1992 r.) oraz Światowej Wystawie Wynalazków w Brukseli (1992 r.). Warto dodać, że pierwszy turniej szachowy w formie trzyosobowej odbył się w Krakowie w 1996 roku. Szachy trzyosobowe to jednak mało popularna alternatywa dla szachów tradycyjnych. Innymi ciekawymi i wartymi poznania formami są szachy cylindryczne lub czteroosobowe.

Elektroniczna kostka Dużo młodszym polskim wynalazkiem, ale też związanym z rozrywką, jest elektroniczna kostka do gry. Opatentowana przez poznańską firmę GIC kostka Dice+ jest wykonana z plastiku powlekanego specjalnym materiałem, który chroni ekran gadżetów przed zarysowaniem. Wszystko po to, by można ją było rzucić prosto na ekran iPada czy innego tableta. Na pierwszy rzut oka urządzenie wygląda jak zwykła kostka do gry. Jednak firma zapewnia, że w środku znajduje się bateria, akcelerometr (określa położenie kostki), procesor i nadajnik Bluetooth, który przekazuje wynik do gry w tablecie, komórce czy komputerze. Do tego każda ścianka podświetlana jest diodami LED. E-kostka pojawi się w sprzedaży pod koniec 2012 roku i będzie kosztowała około 100 zł.


RYNEK I TECHNOLOGIE

Fot. Wikipedia, Andrefashion.pl, Nitrofilm.pl

Koniec XIX wieku nazywany jest epoką wynalazków i nie bez powodu, bo powstało wtedy wiele, dziś już zwyczajnych dla nas, przedmiotów codziennego użytku. Panowała moda na nowoczesne rozwiązania, a uczeni i konstruktorzy wręcz ścigali się, aby stworzyć nowe dzieło, które zdobędzie zachwyt publiczności, a im zapewni sławę i krociowe zyski z patentu. Wraz z postępem techniki nieuniknionym stał się fakt, że na podobne pomysły wpadali ludzie na różnych krańcach świata, walcząc następnie ze sobą o to, kto był pierwszym i prawdziwym twórcą danego wynalazku. Czasami problem był na tyle zagmatwany, że do dziś nie wiemy, komu przyznać pierwszeństwo w stworzeniu konkretnego dzieła. Tak było w przypadku kinematografu, bez którego do tej pory nie może obyć się żadne kino. Kto tak naprawdę był jego pierwszym autorem? Kandydatów jest przynajmniej sześciu. Kinematograf to po prostu aparat do realizacji i projekcji ruchomych obrazów, które nazywa się popularnie taśmami filmowymi. Słowo to z greki oznacza „zapisywanie ruchu”, co dobrze oddaje jego istotę. W oficjalnej historiografii za twórców kinematografu uważa się braci Lumiere, którzy opatentowali go w 1895 roku. Tym samym stali się, w świadomości milionów ludzi na całym świecie, twórcami kina. W istocie ich film „Wjazd pociągu na stację w Ciotat” to pierwszy zarejestrowany ruchomy obraz. Pomysł pozwalający na projekcje filmów na płóciennym ekranie w oczach wielu ludzi zdobył ogromne uznanie, co doprowadziło do prawdziwej wojny patentowej o kinematograf. Amerykanie krytykowali braci Lumiere, twierdząc że skopiowali oni wynalazek Thomasa Edisona zwany kinetoskopem z 1892 roku. Umożliwiał on jednej osobie oglądanie ruchomych obrazów w podobny sposób, jak to ma miejsce w fotoplastykonie. Poważniejszym konkurentem okazał się jednak Polak – Kazimierz Prószyński, warszawski wynalazca, który w 1894 roku stworzył pleograf, czyli odpowiednik kinematografu. Pechowo jego pleograf miał wadę, którą autorowi udało się wyeliminować dopiero po 4 latach. Pozostaje jednak jednym z pionierów kina. Co ciekawsze, stworzył swój wynalazek, mając zaledwie 19 lat. Jeśli chodzi o kinematograf, nie jest to jedyny polski trop, bowiem wspólnym dziełem Niemca Ottomara Anschütza i Polaka Stanisława Jurkowskiego był prototyp maszyny tego typu… z 1886 roku. Wynalazcy nie opatentowali jednak swojego pomysłu, poświęcając wysiłki istotniejszej, w ich mniemaniu, technice, mianowicie konstrukcji lamp.

R E K L AMA

Kino, czyli pleograf

CONsuLTING PLus sp. z o.o. ul. Wiejska 12, 00-490 Warszawa, tel. 22 622 35 19, 628 21 28, fax 22 622 35 20 e-mail: biuro@teklaplus.pl www.staze.teklaplus.pl

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

39


wydarzenia

Sukces Drużyny Efektywności podczas ASTOR EURO Tour 2012 Wszyscy w kraju żyjemy piłkarskimi mistrzostwami Europy EURO 2012. Presji tej uległa również firma ASTOR Sp. z o.o., organizując cykl seminariów, skierowanych do specjalistów z branży automatyki, produkcji i przemysłu, odbywających się na polskich stadionach piłkarskich, które zapełniają się kibicami piłki nożnej.

40

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

koncepcję przebudowy stadionu. Przedstawiony projekt zakładał budowę stadionu w etapach. Pojemność obiektu miała wynosić 31 800 do 34 000 miejsc w zależności od tego, czy na jednej trybunie obowiązywałyby miejsca stojące. W listopadzie tego samego roku klub Legia Warszawa podpisał długoletnią umowę (na 23 lata) z miastem na dzierżawę obiektu. W czerwcu 2007 r. radni miasta Warszawa przyznali 360 mln zł na budowę nowego stadionu wg zaakceptowanego projektu, przedstawionego przez Legię Warszawa i ITI. Budowa nowego stadionu (wg projektu niemieckiej firmy JSK Architekci) rozpoczęła się 17 listopada 2008 r. Nowy stadion powstał w miejscu starego. Obiekt spełnia kryteria czterech kategorii wg UEFA, co oznacza, że mogą na nim odbywać się rozgrywki półfinału Ligi Mistrzów.

Fot. J. Górska-Szkaradek (PAR)

irma ASTOR znana jest jako dostawca nowoczesnych rozwiązań z zakresu automatyzacji, robotyzacji i i informatyzacji produkcji przemysłowej, ale również jako organizator seminariów i konferencji. Także i tym razem firma zaskoczyła specjalistów z branży automatyki i branż pokrewnych oryginalnym pomysłem, organizując cykl seminariów pod nazwą ASTOR EURO Tour 2012 – „Moc technologii, moc stadionów” w nietypowym miejscu, tj. na najważniejszych stadionach piłkarskich zlokalizowanych w Warszawie (Pepsi Arena – 18.04.2012), Krakowie (Stadion Miejski im. Henryka Reymana – 19.04.2012), Wrocławiu (Stadion Wrocław 2012 – 23.04.2012), Poznaniu (Stadion Miejski w Poznaniu – 25.04.2012) i Gdańsku (PGE Arena Gdańsk – 26.04.2012). Dzięki takiej koncepcji organizacyjnej połączono świat wielkiego sportu i nowoczesnych technologii. Jako pierwszy na trasie roadshow był warszawski stadion Pepsi Arena. Uczestnicy seminarium mieli okazję zwiedzić z profesjonalnym przewodnikiem zwykle niedostępną część stadionu. Stadion piłkarski Pepsi Arena w Warszawie to dawny Stadion Wojska Polskiego, stanowiący własność miasta stołecznego Warszawa (od 1 sierpnia 2002 r.), a dzierżawiony – i na co dzień użytkowany – przez Klub Piłkarski Legia Warszawa. Idea wybudowania nowego stadionu dla piłkarzy stołecznej Legii pojawiła się już w połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku. 27 września 2006 r. władze KP Legia Warszawa i Grupy ITI, podczas spotkania z komisarzem miasta stołecznego Warszawa – Kazimierzem Marcinkiewiczem, zaprezentowały własną


wydarzenia

Pojemność stadionu wynosi 31 103 miejsca siedzące. Stadion składa się z pięciu kondygnacji i jest w pełni zadaszony. Wewnątrz trybun znajduje się zaplecze techniczne dla dziennikarzy, publiczności biznesowej oraz centrum odnowy biologicznej do dyspozycji piłkarzy i trenerów oraz kioski gastronomiczne. Wewnątrz obiektu znajduje się również dwukondygnacyjny parking. Otwarcie całego stadionu odbyło się wiosną 2011 r. Na podstawie umowy między firmą PepsiCo a KP Legia stadionowi nadano nazwę marketingową Pepsi Arena. Jak powiedział Jarosław Gracel, kierownik projektu ASTOR EURO Tour 2012, uczestnicy seminariów połączyli „przyjemne z pożytecznym”, czyli z jednej strony poznali najnowsze technologie przemysłowe, z drugiej zaś poczuli atmosferę piłkarskich mistrzostw Europy. Podczas seminarium zaprezentowano:  GE Intelligent Platforms SafetyNet i PACSystems HA,  switche przemysłowe Astraada Net,  Profesal Maintenance  przemienniki częstotliwości Astraada Drive,  Platformę Systemową Wonderware,  Horner APG sterowniki serii ZX,  radiomodemy Satel Oy,  roboty Kawasaki i ich zastosowanie,  Wonderware MES,  Akademię ASTOR i system pomocy technicznej ASTOR

Sesje demonstracyjne obejmowały takie tematy, jak: 1. Efektywna wizualizacja na urządzeniach mobilnych – Wonderware InTouch HMI 2012 na iPadzie. 2. Efektywne systemy sterowania i komunikacji przemysłowej: – GE Intelligent Platforms - PACSystems RSTi, RXi, HA; – Horner - monitorowanie parametrów sieci elektrycznej – SmartMon Energy Plus; – SATEL Oy – bezprzewodowa komunikacja Ethernet – SATELLAR; – Astraada – falownik Astraada Drive GD300, monitoring i diagnostyka sieci Ethernet. 3. Efektywne aplikacje zrobotyzowane: – Kawasaki K-Roset – nowe narzędzie do projektowania i symulacji aplikacji zrobotyzowanych. 4. Efektywne systemy zarządzania dla działów Utrzymania Ruchu: – Profesal Maintenance – system klasy CMMS dla działów Utrzymania Ruchu.

Cykl seminariów zakładał przede wszystkim spotkania z ekspertami branżowymi oraz możliwość przetestowania demonstrowanych systemów sterowania i oprogramowania przemysłowego. Nawiązując do EURO 2012 – rozwiązania z oferty ASTOR zostały przedstawione w postaci Drużyny Efektywności, a konkretne produkty odpowiadały pozycjom, jakie piłkarze zajmują na boisku. Ta analogia miała pokazać rolę, jaką odgrywają różne specjalistyczne rozwiązania w procesie automatyzacji, robotyzacji i informatyzacji przedsiębiorstw. Szczególne zainteresowanie wśród uczestników seminariów wzbudzały dwa roboty Kawasaki, pracujące w niecodziennej aplikacji. Roboty, połączone synchronicznie, prezentowały możliwości bezbłędnej koordynacji ruchu ramion bramkarza, bez której w realiach meczu dochodzi do zdobycia bramki. Ramiona bramkarza operowały na Tango 12 – oficjalnej piłce Mistrzostw Europy 2012.

Każde spotkanie seminaryjne kończyło się losowaniem takiej piłki wśród uczestników. Łącznie na ww. pięciu stadionach piłkarskich zgromadziło się blisko 500 uczestników – inżynierów, przedstawicieli kadry menedżerskiej, automatyków i… miłośników piłki nożnej. Jolanta Górska-Szkaradek Par

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

41


nowości

Moduły liniowe firmy SCHUNK Rozwiązania specjalne z elementów standardowych Firma Schunk, największy na świecie producent chwytaków, oprzyrządowania do robotów oraz modułów obrotowych, ma w swojej ofercie szeroką gamę modułów liniowych do systemów automatyki. oduły liniowe oferowane przez firmę Schunk można podzielić na trzy grupy: układy pneumatyczne – system Gemotec, układy napędzane silnikami serwo oraz napędy bezpośrednie (tzw. directdrive). urządzenia systemu Gemotec charakteryzuje budowa modułowa, umożliwiająca proste konstruowanie funkcjonalnych podzespołów (rys. 1). mamy tu do dyspozycji liniowe układy pneumatyczne: Lm, kLm, cLm, PmP (1), które można ze sobą łączyć standardowymi adapterami (2), a następnie mocować do podłoża za pomocą kolumn (3). Łącząc je z chwytakami (4), można stworzyć ponad 400 różnych kombinacji. odpowiedni program, dostępny na stronie internetowej firmy Schunk, umożliwia konfigurowanie układów oraz dobór odpowiedniego adaptera do połączenia osi oraz zamocowania chwytaka. W praktyce żądany układ funkcjonalny buduje się niezwykle prosto, jak z klocków Lego. układy napędzane silnikami serwo to kolejna grupa układów liniowych firmy Schunk. układy, w których ruch obrotowy silnika serwo zamieniany jest za pomocą śruby lub paska na ruch liniowy, stanowią największą grupę produktów z rodziny modułów liniowych. Wózek osi może się poruszać po profilu na prowadnicach profilowych lub rolkach. W zależności od masy, jaką należy przenieść, prędkości oraz przyspieszenia, użytkownik ma do wyboru różne typy profili: • profile typu Beta o szerokości od 40 mm do 180 mm (rys. 2), • profile typu Delta o szerokości od 140 do 240 mm (rys. 3, 4), • model Alpha, którego najszerszy profil ma szerokość 455 mm! (rys. 5).

1

1

2

2

4 3

2

Rys. 1

Rys. 3 Rys. 2

Rys. 4

42

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

Rys. 5


nowości

użytkownik może dowolnie konfigurować oś, wybrać miejsce zamocowania napędu, osłony harmonijkowe, typy czujników oraz sposób mocowania. oprócz dużego wyboru modułów tego typu, z których użytkownik może skonstruować najbardziej odpowiedni dla jego potrzeb układ, firma Schunk wprowadziła niedawno na rynek standardowe układy liniowe (rys. 6). Podając zakresy pracy X, Y i Z, użytkownik ma do wyboru kilka wariantów gotowych do zastosowania układów dwu- lub trzyosiowych (gantry) z zamontowanymi silnikami, przekładniami, czujnikami oraz prowadzeniem kabli. Dzięki standaryzacji użytych w nich komponentów odbiorca otrzymuje od firmy Schunk produkt o atrakcyjnej ceny w stosunku do jakości.

Marcin Lesiak ScHUnK intec Sp. z o.o. ul. Puławska 40 A, 05-500 Piaseczno tel. 22 726 25 05 info@pl.schunk.com www.schunk.com

napędy bezpośrednie (directdrive) firmy Schunk charakteryzują się bardzo dobrą dynamiką – przyspieszenia osi tego typu sięgają 70 m/s2. Ze względu na duże obciążenia, jakie osie mogą przenieść, układy tego typu znajdują coraz większe zastosowanie w przemyśle. użytkownik ma do wyboru osie o długości do 2800 mm oraz możliwość przenoszenia w układzie poziomym ładunków o masie do 50 kg. napędy bezpośrednie firmy Schunk są wyposażone w standardowe interfejsy komunikacyjne (DeviceNet, CANopen, Profibus, Interbus, Sercos), które można łatwo programować. montując dwa „wózki” na jednej osi, uzyskuje się dużo większe możliwości manipulacji niż w przypadku napędów śrubowych bądź paskowych. Firma Schunk oferuje nie tylko produkty standardowe. konstruktorzy tworzą także rozwiązania specjalne wykorzystując katalogowe komponenty. celem firmy Schunk jest zapewnienie klientowi maksymalnej satysfakcji z zakupu urządzenia, zgodnie z dewizą firmy: „Doskonałość mocowania i chwytania”. Ekonomia zmusza do poszukiwania optymalnych kosztowo rozwiązań przy wysokiej jakości produktów. Schunk dostrzega tę tendencję i dzięki odpowiedniej filozofii oraz posiadanemu know-how może zapewnić rozwiązania optymalnie dostosowane do potrzeb i możliwości odbiorcy.

R E k L AMA

Regionalne Seminaria / Szkolenia dla Służb Utrzymania Ruchu

20.06.2012 – Kielce 03.10.2012 – Szczecin 24.10.2012 – Katowice 05.12.2012 – Poznań

c js ie a m zon ść nic Ilo gra o

Fot. Schunk Intec

Rys. 6

Jeżeli jesteś zainteresowany uczestnictwem w Seminarium, zaprezentowaniem produktu lub nowego rozwiązania napisz do nas: marketing@energoelektronika.pl Energoelektronika.pl tel. (+48) 22 70 35 291

Partnerzy:

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

43


nowości

Testo Saveris innowacyjny system monitoringu produkcji, magazynowania i transportu w przemyśle farmaceutycznym W produkcji, składowaniu, jak również w transporcie temperatura i wilgotność krytycznych półproduktów zależą od wielu czynników zewnętrznych i mogą negatywnie wpłynąć na produkt końcowy. Nadmiernie wysoka wilgotność lub temperatura może ułatwiać wzrost ilości zarazków w niesterylnych preparatach. To niebezpieczeństwo jest szczególnie duże podczas transportu. ystem monitoringu danych Saveris zapewnia optymalne wsparcie w zachowaniu przypisanych wartości granicznych, dzięki zautomatyzowanemu dokumentowaniu i monitorowaniu lekarstw, szczepionek, produktów krwiopochodnych podczas transportu. Adekwatne zarządzanie alarmami pozwala na szybkie informowanie, jeżeli wartości graniczne zostaną naruszone. Instalacja bezprzewodowych sond w samochodzie dostawczym eliminuje skomplikowane okablowanie kabiny kierowcy. System monitoringu danych Saveris spełnia wymagania 21 CFR Part 11. Może on być optymalnie wykorzystywany jednocześnie do monitoringu produktów wrażliwych na temperaturę i wilgotność podczas produkcji lub magazynowania.

44

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

Jak działa testo Saveris Mobile Saveris Mobile umożliwia obecnie także monitorowanie i dokumentowanie wszystkich danych pomiarowych podczas transportu towarów. Dzięki sondom bezprzewodowym, umieszczonym na samochodzie ciężarowym, jest prowadzony ciągły zapis wartości pomiarowych i transmitowanie danych oraz alarmów bezpośrednio do terminala w kabinie kierowcy. Dane związane z bieżącą trasą mogą być drukowane na drukarce bezprzewodowej. Kłopotliwe instalacje kablowe należą już do przeszłości. Sondy bezprzewodowe automatycznie przesyłają zapisane dane pomiarowe do stacjonarnego odbiornika (tzw. Extender), gdy tylko zostanie nawiązane bezprzewodowe połą-


czenie o wystarczającej jakości. Stałe przyporządkowanie sond pomiarowych do konkretnego odbiornika nie jest konieczne, co oznacza, że samochód dostawczy może zbliżyć się do dowolnego odbiornika w systemie w celu przekazania danych. Dane, dzięki połączeniu odbiornika z gniazdkiem Ethernetu, po konwersji na sygnał ethernetowy, są przesłane przez sieć do stacji bazowej. Jest to serce systemu Saveris – może przechować 18 mln odczytów niezależnie od komputera. Wszystkie dane ze stacji bazowej są niezwłocznie transferowane do PC. Program testo Saveris Software jest nieskomplikowany i zapewnia intuicyjną obsługę. Oznacza to niezawodną kontrolę i centralną archiwizację wszystkich danych pomiarowych. Również w części stacjonarnej system oferuje wiele istotnych możliwości wynikających z zastosowanej, równolegle z kablową, łączności radiowej. Zupełne uniezależnienie wybranych sond pomiarowych od kabli zasilających i przesyłających dane pozwala na łatwe oraz elastyczne dostosowywanie systemu do zmian, zachodzących na przykład w magazynie podczas jego reorganizacji, przebudowy systemu chłodniczego, klimatyzacyjnego czy pojawiających się z powodu zmian zewnętrznych warunków pogodowych. Również rozbudowa systemu o kolejne niezbędne elementy nie sprawia większych trudności. Uruchomienie systemu i jego późniejsza rozbudowa mogą być zawsze dostosowane do bieżących, rzeczywistych potrzeb rozwijającej się firmy. Oczywiście z analogicznymi problemami związanymi z koniecznością zapewnienia odpowiednich warunków środowiska i ich monitorowania stykamy się też poza przemysłem farmaceutycznym, czy w ogóle poza sferą produkcyjną, na przykład w służbie zdrowia, muzeach, salach widowiskowych.

R E K L AMA

nowości

Jeden system – wiele zalet

Fot. Testo

• Nieprzerwane dokumentowanie wszystkich danych pomiarowych, zarówno podczas transportu, jak i stacjonarnie. • Oszczędność czasu dzięki automatycznemu zapisywaniu danych pomiarowych. • Oprogramowanie z możliwością walidacji według 21 CFR Part 11. • Centralna archiwizacja wszystkich wartości pomiarowych. • Właściwe zarządzanie alarmami. • Automatyczne tworzenie raportów. • Wydruk mierzonych wartości u strony przejmującej towar (na opcjonalnej drukarce). TesTo sp. z o.o. ul. wiejska 2, 05-802 Pruszków tel. +48 22 863 74 01/22 e-mail: testo@testo.com.pl www.testo.com.pl

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

45


nowości

Zastosowanie sterowników nożnych do płynnej regulacji obrotów silnika W przemyśle maszynowym, zarówno ciężkim, jak i lekkim, spotyka się coraz częściej różnego rodzaju nowoczesne systemy sterowania obrotami silników. Pomijając kwestię silników prądu stałego, na rynku dostępna jest obecnie szeroka gama atrakcyjnych cenowo falowników, przeznaczonych do współpracy z silnikami asynchronicznymi trójfazowymi. Falowniki mają często gniazda służące do podłączenia zewnętrznych urządzeń służących do płynnej regulacji obrotów. Najczęściej będą to sterowniki nożne. przełączającej zintegrowany mikrowyłącznik (fot. 1). Dostępne są cztery wersje rezystorów (odpowiednio: 20 Ω…1 kΩ ±3 %; 20 Ω…1 kΩ ±3 %; 50 Ω…5 kΩ ±3 %; 100 Ω…10 kΩ ±3 %), charakteryzujących się liniowością na poziomie ±0,5 %. Mikrowyłącznik, wyposażony w jeden lub dwa zestyki, może zostać wykorzystany m.in. do bezpotencjałowego załączania potencjometru, przy czym dzięki śrubce regulacyjnej można bardzo precyzyjnie ustawić moment jego zadziałania. Wysoka trwałość zastosowanych podzespołów pozwala na długą, bezawaryjną eksploatację urządzenia, a sam moduł z potencjometrem jest dostępny jako część zamienna. Do wyboru są cztery rodzaje obudowy: GF lub GFI (bez górnej osłony stopki pedału – fot. 2) oraz GFS lub GFSI (z osłoną stopki pedału – fot. 3). Są to obudowy

Fot. 2. Sterownik nożny GFI – bez osłony pedału

Fot. 1. Moduł POTI zabudowany w obudowie GF

ofercie niemieckiej firmy .steute można znaleźć cały szereg sterowników nożnych, stosowanych powszechnie do płynnej regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych. Z punktu widzenia użytkownika najbardziej istotny jest rodzaj sygnału otrzymywanego na wyjściu, a .steute ma tu wiele do zaoferowania. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest wciąż wykorzystanie potencjometru. W ofercie znaleźć można zatem sterowniki nożne, wyposażone w moduł POTI składający się z mechanizmu zębatkowego sterującego potencjometrem obrotowym oraz krzywki

46

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

Fot. 3. Sterownik nożny GFSI – z górną osłoną pedału


steute Wireless nowości

// BEZPRZEWODOWA APARATURA ŁĄCZENIOWA

wykonane całkowicie ze stopów aluminium bądź z użyciem elementów z tworzywa termoplastycznego. Sterowniki dostarczane są bez kabla. Wiele falowników współpracuje z urządzeniami regulacyjnymi podającymi sygnał analogowy w postaci prądu elektrycznego lub napięcia. Także w tym przypadku .steute może przyjść z pomocą, oferując sterowniki nożne wyposażone w czujnik Halla. Dostępnych jest kilka wariantów: pierwszym z nich jest układ podający na wyjściu napięcie o wartości z zakresu 0…10 V DC ±1 %; kolejne dwie wersje dają na wyjściu prąd o wartości z zakresu 0…20 mA ±1 % lub 4…20 mA ±1 %. Sterowniki wymagają do działania zasilania, a jego napięcie zawiera się w przedziale 15…30 V DC. Podobnie jak w przypadku sterowników potencjometrycznych, wartości napięcia/prądu na wyjściu zależne są od stopnia wychylenia stopki pedału. Ponieważ układ elektroniczny wyposażony w czujnik Halla ma kompaktowe wymiary, można go zabudować zarówno w obudowach GF/GFI oraz GFS/GFSI, jak też w obudowie KF, charakteryzującej się niewielkimi gabarytami (fot. 4). W tym przypadku jest ona wykonana z tworzywa termoplastycznego, a urządzenie dostarczane jest z kablem, którego długość określa klient przy składaniu zamówienia.

R E K L AMA

Sterowanie bezprzewodowe bez ograniczeń

Fot. 4. Kompaktowy sterownik nożny serii KF

Fot. .steute

Oczywiście oferta firmy .steute obejmuje także standardowe, stykowe wyłączniki nożne, a także wersje bezprzewodowe, wykorzystujące technologię EnOcean lub pracujące w paśmie 2,4 GHz (dla bardziej wrażliwych na zaburzenia aplikacji). Dostępne są także wersje przeznaczone do pracy w strefach zagrożonych wybuchem gazów i/lub pyłów, certyfikowane zgodnie z wymaganiami Dyrektywy ATEX.

.steute PolskA al. wilanowska 321 02-806 warszawa tel. 22 843 08 20; fax 22 843 30 52 e-mail: info@steute.pl www.steute.pl www.wylaczniki-nozne.pl

Samowystarczalne wyłączniki bezprzewodowe komunikujące się dwukierunkowo - brak baterii eliminuje konieczność konserwacji i ładowania - niezawodna komunikacja radiowa o dużym zasięgu - brak koszt— w bieżących dzięki wykorzystaniu bezpłatnego pasma ISM - do 450 m zasięgu w terenie otwartym lub 700 m dla wersji Ô ultra long rangeÕ - do 60 m zasięgu w środowisku przemysłowym Więcej informacji na www.steute.pl oraz www.steute.com

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

47


nowości

Nowy kierunek w projektowaniu napędów AC Firma PARKER przedstawia napęd Ac30V AC30V jest pierwszym z zupełnie nowej generacji napędów Parkera − został zaprojektowany specjalnie z myślą o pompach przemysłowych i wentylatorach, jak również o zastosowaniach w aplikacjach ogólnego przeznaczenia. oczątkowo dostępny w trzech wielkościach, w standardzie z dwiema opcjami montażu (od tyłu lub od frontu do płyty), o stopniu ochrony IP20, AC30V obejmie zakres mocy od 0,75 kW do 18,5 kW (zmienny wskaźnik momentu obrotowego). Kolejne wersje – całkowicie zamknięta, o stopniu ochrony IP55 oraz z „zimną płytą”, rozszerzająca zakres mocy do 110 kW – będą wprowadzane stopniowo.

Jego modułowa konstrukcja pozwoliła firmie Parker stworzyć z serii AC30 napęd, który można rozbudowywać przez dodawanie zróżnicowanych opcji, aby móc kontrolować złożone procesy lub specyficzne aplikacje. Ta modularność pozwala zarówno dystrybutorowi, jak i użytkownikowi końcowemu zmniejszyć koszty magazynowe i inne powiązane z nimi.

48

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012

Całkowicie nowy, łatwy w użyciu panel graficzny z klawiaturą zapewnia pełny dostęp do wszystkich funkcji napędu w sposób łatwy i intuicyjny. Jasny i czytelny wyświetlacz LCD może prezentować informacje w jednym z dziesięciu różnych języków, w tym w uproszczonym chińskim. Dzięki zintegrowanemu kreatorowi konfiguracji, użytkownik niebędący ekspertem może skonfigurować napęd w ciągu kilku minut. Kreator prowadzi go przez procedurę konfiguracji i automatycznie kontroluje najważniejsze parametry napędu. Raz skonfigurowany napęd, z użyciem funkcji AutoTune, jest zoptymalizowany pod kątem silnika. Parametry napędu mogą być przechowywane na standardowej karcie SD jako kopia zapasowa lub też używane do konfigurowania kolejnych napędów.


Fot. Parker

AC30V projektowano przede wszystkim z myślą o jego prostocie, ale bez uszczerbku dla funkcjonalności. Zintegrowane makra dla wielu aplikacji i funkcjonalność PLC umożliwiają bardziej zaawansowanym użytkownikom tworzenie skomplikowanych programów, które wcześniej wymagały użycia zewnętrznego PLC. Większą elastyczność można uzyskać przez dodanie jednej z licznych, dostępnych opcjonalnie kart We/Wy. Dla użytkowników z minimalnymi wymaganiami, dotyczącymi kontroli i diagnostyki, dostępne jest bezpłatnie oprogramowanie Drive Quicktool. Pozwala ono na łatwe konfigurowanie, monitorowanie i kontrolę napędu z laptopa. Po raz kolejny prostota nie ogranicza funkcjonalności: oprogramowanie umożliwia bezpośrednie podłączenie się do napędu lub przez sieć LAN. Automatyczne wykrywanie adresów IP napędów przez program ułatwia poprawne zidentyfikowanie napędu AC30 wśród innych urządzeń, które znajdują się w tej samej sieci. Napęd AC30V został zaprojektowany do użytku nawet w najtrudniejszych warunkach. Z rozszerzonym zakresem temperatury pracy od 0 do 50 °C, dostępną w standardzie powłoką zabezpieczającą do klasy 3C3, zintegrowanym filtrem EMC i zintegrowanym dławikiem DC do ograniczenia harmonicznych prądu będzie działał w każdej aplikacji, bez negatywnego wpływu na inne układy elektryczne w najbliższej okolicy, zgodnie z EN 61800-3. Z komunikacją Ethernet w standardzie napęd AC30V po wyjęciu z pudełka jest gotowy do podłączenia do wielu nowych lub istniejących aplikacji. AC30V może bez problemu być integrowany z innymi sieciami przemysłowymi dzięki dodatkowym opcjonalnym kartom komunikacyjnym. Wspierają one szereg popularnych sposobów komunikacji, takich jak Profinet, Profibus, Ethernet IP, BACnet, EtherCAT, DeviceNet, CANopen i Modbus TCP/IP.

R E K L AMA

nowości

PARKER HAnniFin SAlES PolAnd Sp. z o.o. ul. Równoległa 8, 02-235 warszawa tel. 22 573 24 00, faks 22 573 24 03 e-mail: warszawa@parker.com www.parker.com

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

49


nowości

Komputery dla okrętownictwa Firma Moxa od wielu lat rozwija swoją ofertę komputerów wbudowanych, przeznaczonych do licznych zastosowań w różnych gałęziach przemysłu. Kolejną niszą zagospodarowywaną przez tego producenta są komputery dedykowane dla przemysłu okrętowego. W ofercie znalazły się zarówno komputery typu box, jak i komputery panelowe.

pecyficzne wymagania aplikacji okrętowych wymuszają stosowanie odpowiednich konstrukcji komputerów. Na statkach występują drgania i wibracje, dlatego urządzenia muszą być pozbawione elementów ruchomych, które w warunkach panujących na morzu mogłyby szybko ulec uszkodzeniu. Jednocześnie system musi umożliwiać podłączenie wielu zewnętrznych urządzeń, takich jak odbiorniki sygnału GPS, radary, sondy itp. oraz zapewniać wysoką wydajność pozwalającą na uruchamianie oprogramowania nawigacyjnego. Są to trudne do pogodzenia wymagania i tylko doświadczeni producenci są w stanie skonstruować wydajne komputery pozbawione ruchomych elementów, pracujące stabilnie i bezawaryjnie w warunkach morskich. Pierwszym komputerem przeznaczonym do zastosowań morskich jest model MC-4510-C23. Jest on oparty na procesorze Intel Core 2 Duo, wyposażony w dwa R E K L AMA

porty szeregowe RS-232/422/485 z optyczną izolacją, dwa porty Gigabit Ethernet dla zapewnienia redundancji, sześć portów USB 2.0 z obsługą host, wbudowany slot mini-PCIe, czytnik kart CompactFlash oraz dwa złącza SATA do podłączenia dysków HDD lub SSD. Komputer dysponuje dwoma niezależnymi wyjściami wideo – DVI-D oraz VGA. Nowsze komputery z serii MC-5150 wyposażono w wydajniejszy procesor Intel Core i5 520E. Mają one podobny zestaw interfejsów jak model MC-4510-C23, z tą różnicą, że komputer dodatkowo został wyposażony w 12 portów NMEA. NMEA jest to standard do komunikacji między morskimi urządzeniami elektronicznymi. Protokół ten jest standardem jednokierunkowej transmisji szeregowej danych w postaci kodu ASCII o długości od 20 do 80 znaków. Najnowszym i najbardziej wyróżniającym się modelem jest komputer panelowy o oznaczeniu MPC-122-K, wyposażony w procesor Intel Core 2 Duo 2,26 GHz z pamięcią RAM do 4 GB, co zapewnia mu wysoką wydajność. W MPC-122-K są dwa porty RS-232/422/485 z optoizolacją zwiększającą niezawodność. Dwa gigabitowe porty Ethernet zapewniają wysoką prędkość transmisji oraz redundancję. Wyświetlacz panelu ma kilka ciekawych cech i funkcji: pełny zakres ściemniania, technologię Optical Bonding (opcjonalnie), czyli matrycę LCD zintegrowaną ze szkłem antyrefleksyjnym, szerokie kąty widzenia – pionowo i poziomo 178 ° oraz kalibrację koloru zgodną z ECDIS. Dodatkowo panel umożliwia pracę z ekranami o różnej rozdzielczości. Komputer panelowy MPC-122-K spełnia liczne przemysłowe standardy, takie jak EC 60945, DNV oraz IACS-E10. Ponadto jest zgodny z ECDIS, co gwarantuje niezawodność w przemyśle morskim. Trudne warunki na morzu sprawiają, że urządzenia elektroniczne muszą mieć obudowy o wysokiej klasie ochrony. MPC-122-K wyposażono w obudowę o stopniu ochrony IP67. Wszystkie wymienione modele dostarczane są bez systemu operacyjnego. Każdy z modeli może pracować pod kontrolą kilku systemów operacyjnych, m.in. Linux, Windows XP, Windows XP Embedded lub Windows 7. Oferta przeznaczonych dla przemysłu okrętowego komputerów Moxa wyróżnia się wysoką wydajnością oraz dużą liczbą interfejsów komunikacyjnych do podłączenia niezbędnych urządzeń peryferyjnych. Doświadczenie producenta stanowi gwarancję wysokiej jakości, potwierdzonej odpowiednimi certyfikatami. Cezary Ziółkowski ElmARk AutomAtykA Sp. z o.o. www.elmark.com.pl

50

Pomiary Automatyka Robotyka 6/2012


nowości

Pomiar temperatury w przemyśle tworzyw sztucznych

Fot. Guenther

tabilizacja procesów termicznych jest ważna nie tylko w pracy wtryskarek czy wytłaczarek, ale również odnosi się do kanałów grzewczych, form oraz oprzyrządowania. Czujniki z przyłączem bagnetowym są polecane do pomiarów temperatury w blokach maszyn i urządzeń, głównie w przemyśle tworzyw sztucznych do temperatury 400 °C. Ze względu na okrągłą formę końcówki pomiarowej czujnika są one przystosowane do montażu w otworach płaskich lub stożkowych. Czujniki są seryjnie wyposażone w sprężynę ze stali kwasoodpornej, która pozwala dobrać odpowiednią głębokość zabudowy i siłę docisku w miejscu montażu oraz przeciwdziała załamaniom kabla. Przyłącza bagnetowe mają standardowe średnice wewnętrzne (12,3 mm oraz 15,3 mm). Produkowane termopary – do wyboru typ J, K, L lub T – charakteryzują się wysoką dokładnością (klasa 1 wg DIN EN 60584-1) i są wykonane ze spoiną izolowaną lub nieizolowaną, zgodnie z życzeniami klientów. W czujnikach oporowych seryjnie montowanym elementem pomiarowym jest Pt 100 (klasa dokładności B). Możliwe są też wykonania specjalne, np. z innymi sensorami bądź izolowane ceramicznie, w celu uniknięcia zakłóceń sygnału (wysoka rezystancja izolacji). Termopary płaszczowe są używane wszędzie tam, gdzie niezbędne są dokładne i szybkie pomiary tempe-

ratury nawet do 1300 °C. Zasadniczą część termopar płaszczowych stanowią wewnętrzne druty termoparowe oraz metalowy płaszcz, przeważnie wykonany z Inconel 600. Dwa wewnętrzne druty zespawane ze sobą na końcu tworzą spoinę pomiarową, zazwyczaj izolowaną powłoką ceramiczną (tlenek glinu), możliwe jest również wykonywanie ze spoiną zespawaną do płaszcza. Zewnętrzna średnica jest zależna od struktury technicznej i przeznaczenia, i oscyluje w granicach od 0,5 mm do 8,0 mm. Znaczna przewaga termopar płaszczowych nad standardowymi termoparami, wynika z ich zwartej konstrukcji: • małe wymiary i wysoka elastyczność pomiarów w trudno dostępnych miejscach, • krótki czas reakcji przy szybkich zmianach temperatury, • wysoka odporność na uszkodzenia mechaniczne, • stabilniejsza izolacja elektryczna niż w przypadku termopar z izolacją ceramiczną. W swojej ofercie mamy czujniki kablowe – zarówno oporowe z gilzą metalową, jak i termoparowe, także przylgowe do pomiaru temperatury dysz, oraz czujniki głowicowe, przewody termoparowe i przyłączeniowe, oraz szeroki wybór akcesoriów pomiarowych dostępnych z magazynu (gniazda bagnetowe, wtyczki, gniazda standardowe i mini, itp.). Nasze produkty dla przetwórstwa tworzyw sztucznych zostaną pokazane podczas Międzynarodowych Targów PLASTPOL w Kielcach. Zainteresowanych zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą na stronie internetowej lub/i kontakt z naszą firmą.

R E K L AMA

Tylko producenci wiedzą, jak istotny wpływ na produkcję materiałów z tworzyw sztucznych mają niezawodne i dokładne pomiary temperatury. Firma Guenther produkuje czujniki temperatury od ponad 45 lat, ma więc doświadczenie i technologię pozwalającą na produkcję czujników dla procesów wytwarzania tworzyw sztucznych, które gwarantują optymalne dopasowanie do danego procesu oraz długotrwałą żywotność.

GuentheR PolskA sp. z o.o. www.guenther.com.pl

6/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

51


wydarzenia

Dwie dekady Instytutu Sterowania i Systemów Informatycznych Uniwersytetu Zielonogórskiego Na rok 2012 przypada okrągła dwudziesta rocznica utworzenia Instytutu Sterowania i Systemów Informatycznych (ISSI) na Wydziale Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji Uniwersytetu Zielonogórskiego. ISSI powstał we wrześniu 1992 roku jako czwarty instytut ówczesnego Wydziału Elektrycznego Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Zielonej Górze.

Zarząd Instytutu (od lewej): dr hab. Andrzej Obuchowicz (dziekan elekt), prof. Krzysztof Gałkowski, mgr Gracjan Głowacki, prof. Józef Korbicz, prof. Dariusz Uciński, prof. Roman Gielerak oraz dr hab. Marcin Witczak

ierwotnie jednostka nosiła nazwę Instytut Robotyki i Inżynierii Oprogramowania, którą w 1999 roku zmieniono na obecną, bardziej oddającą kierunki rozwoju naukowego i dydaktycznego pracowników Instytutu. Twórcą ISSI był prof. dr hab. inż. Józef Korbicz, pełniący od samego początku (z trzyletnią przerwą) funkcję dyrektora jednostki. Znaczny udział w tworzeniu Instytutu miał także jeden z jego pierwszych pracowników, prof. dr hab. inż. Dariusz Uciński – aktualnie zastępca dyrektora.

Struktura i kadra Dzisiejszą strukturę ISSI tworzą trzy zakłady: • Zakład Robotyki i Systemów Sterowania (kierownik: prof. dr hab. inż. Krzysztof Gałkowski), • Zakład Systemów Informatycznych i Obliczeń Inteligentnych (kierownik: dr hab. inż. Marcin Witczak, prof. UZ), • Zakład Teleinformatyki i Bezpieczeństwa Komputerowego (kierownik: prof. dr hab. Roman Gielerak) oraz • Pracownia Inżynierii Oprogramowania (kierownik: mgr inż. Gracjan Głowacki),

52

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

• redakcja kwartalnika “International Journal of Applied Mathematics and Computer Science” (AMCS) (kierownik: mgr Agnieszka Rożewska), • sekretariat (mgr Ewa Lehmann). Źródłem sukcesu Instytutu jest dynamiczny rozwój kadry oraz jej kompetencji, praca zespołowa i duża determinacja w prowadzeniu badań i kształceniu na możliwie najwyższym poziomie, w dużej mierze bazujące na wielostronnej współpracy krajowej i międzynarodowej. Pracując w ISSI, stopnie doktora habilitowanego uzyskali: Dariusz Uciński, Andrzej Pieczyński (obecnie dziekan Wydziału), Andrzej Janczak, Andrzej Obuchowicz (obecnie kierownik wydziałowych studiów doktoranckich) i Sławomir Nikiel, a także uzdolnieni absolwenci Wydziału: Marcin Witczak i Krzysztof Patan. Aktualnie dr inż. Maciej Patan ma otwarty przewód habilitacyjny na Wydziale, a dr inż. Wojciech Paszke realizuje grant habilitacyjny finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Historia Instytutu odnotowuje również cztery nominacje profesorskie: Józefa Korbicza (1993), Zbigniewa Banaszaka (1997), Krzysztofa Gałkowskiego (2002) i Dariusza Ucińskiego (2007). Wydarzeniem bez precedensu w historii nauki lubuskiej stał się wybór


wydarzenia

prof. dr. hab. inż. Józefa Korbicza na członka korespondenta Polskiej Akademii Nauk w 2007 roku. Silna i stosunkowo młoda kadra (4 profesorów tytularnych, 7 doktorów habilitowanych, 11 doktorów i 5 magistrów) ISSI stanowi aktualnie największe wsparcie Wydziału w uprawnieniach doktoryzowania w dyscyplinach informatyka oraz automatyka i robotyka. Działalność dydaktyczna Instytutu koncentruje się na kształceniu studentów na kierunkach: Informatyka, Automatyka i robotyka oraz Elektronika i telekomunikacja, jak również kierunkach międzywydziałowych (Inżynieria biomedyczna) oraz studiach doktoranckich i podyplomowych z Informatyki.

Pozycja na mapie naukowej

Fot. Archiwum Instytutu Sterowania i Systemów Informatycznych

Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych jest bardzo dobrze rozpoznawany na mapie naukowej nie tylko Polski, ale i świata. Dowodem na to jest chociażby wyjątkowy w skali kraju dorobek publikacyjny, obejmujący monografie w wydawnictwach światowych (jedna w CRC Press oraz dziesięć w Springerze) oraz polskich (PWN, WNT, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT), a ostatnio także nowoczesne podręczniki z zakresu informatyki (wydawnictwo Helion). Wysoki poziom ISSI potwierdzają również międzynarodowe projekty naukowe, realizowane m.in. w ramach 4. i 5. Programu Ramowego UE oraz sponsorowane przez amerykańskie Air Force Office of Scienific Research i NSF, brytyjską agencję EPSRC, British Council, niemiecką DFG, czy francuską EGIDE, a także polskie granty badawcze (własne, habilitacyjne i promotorskie) i rozwojowe (finansowane przez KBN, MNiSzW i NCN).

Wyróżnikiem Instytutu jest również organizacja konferencji, z których najważniejsze to: • 6. Sympozjum IFAC Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes – SAFEPROCESS w Uniwersytecie Tsinghua w Pekinie (2006), • cykl międzynarodowych warsztatów Multidimensional Systems – nDS (dotychczas zrealizowano siedem edycji), • warsztaty europejskie Advanced Control and Diagnosis – ACD (2009), • warsztaty Design and Analysis of Experiments w Instytucie Isaaca Newtona w Cambridge (2011), • konferencja Model-Oriented Design and Analysis– MODA (2013) (w przygotowaniu). W kraju ISSI znany jest z bardzo udanej XIV Krajowej Konferencji Automatyki – KKA (2002) oraz cyklu konferencji Diagnostyka Procesów i Systemów – DPS (dotychczas dziesięć edycji we współpracy z Politechniką Warszawską i Politechniką Gdańską). Od lat znakiem firmowym Instytutu w kraju i na świecie jest międzynarodowy kwartalnik naukowy „International Journal of Applied Mathematics and Computer Science” (AMCS). Założycielem (1991) i redaktorem naczelnym czasopisma jest prof. dr hab. inż. Józef Korbicz, a zastępcą – prof. dr hab. inż. Dariusz Uciński. Dziś AMCS to prężnie działające czasopismo, które publikuje oryginalne wyniki badań naukowych w dyscyplinach związanych z informatyką, automatyką oraz matematyką stosowaną. Czasopismo jest indeksowane przez Thomson Reuters (aktualny Impact Factor wynosi 0,794) oraz w wielu innych czołowych światowych bazach danych.

Galeria zdjęć z historii instytutu

6/2012 Pomiary automatyka robotyka

53


wydarzenia

W Laboratorium Regionalnej Akademii CISCO

Instytut to także siedziba Lokalnej Akademii Cisco, która obchodzi z kolei jubileusz dziesięciolecia działalności. Zadaniem Akademii jest prowadzenie szkoleń przyszłych administratorów sieci komputerowych, które pozwalają na uzyskanie wiedzy i umiejętności z zakresu projektowania, budowania i zarządzania sieciami komputerowymi. Na przestrzeni 10 lat funkcjonowania Akademii czterej instruktorzy z Instytutu przeszkolili ponad 700 uczestników w ramach różnych szkoleń: IT Essentials, CCNA Discovery, CCNA Exploration, CCNA Security oraz CCNP. Duże umiejętności i wiedzę zawodową uczestników szkoleń potwierdzają uzyskane przez nich prestiżowe międzynarodowe certyfikaty Cisco: CCENT, CCNA, CCNP i CCIE.

Badania naukowe i ich kierunki W ciągu ostatniego dwudziestolecia profil naukowy ISSI ewoluował. Zawsze jednak wiązał się z zaawansowaną informatyką, nowoczesną automatyką oraz diagnostyką techniczną, ostatnio także medyczną. Prowadzone aktualnie w Instytucie badania obejmują przede wszystkim następujące obszary: • diagnostyka techniczna i medyczna oraz obrazowanie medyczne: modelowanie i identyfikacja procesów, • sterowanie złożonymi procesami przemysłowymi: układy o parametrach rozłożonych oraz układy wielowymiarowe (nD) i sieci sensoryczne, • obliczenia inteligentne i ich zastosowania w diagnostyce i automatyce: sieci neuronowe, logika rozmyta, algorytmy ewolucyjne oraz systemy eksperckie, • grafika komputerowa, wirtualna rzeczywistość oraz multimedia, • sieci komputerowe i informatyka kwantowa. Badania nad sztuczną inteligencją, a zwłaszcza sieciami neuronowymi i algorytmami ewolucyjnymi, od samego początku stanowiły przedmiot prac teoretycznych i aplikacyjnych pracowników ISSI, którzy byli autorami jednego z pierwszych polskich podręczników z podstaw i zastosowań sztucznych sieci neuronowych. Specjalność Instytutu to również nowoczesna grafika komputerowa, wizualizacja, rzeczywistość wirtualna i multimedia, a ostatnio także perspektywiczna informatyka kwantowa oraz obliczenia równoległe. W szeroko rozumianej automatyce istotne badania prowadzone są w zakresie diagnostyki technicznej, szcze-

54

Pomiary automatyka robotyka 6/2012

gólnie w odniesieniu do procesów i systemów. Pierwsza wydana w kraju monografia zbiorowa z diagnostyki procesów została zainicjowana i była koordynowana przez zespół pracowników ISSI. Sterowanie złożonymi procesami przemysłowymi to przede wszystkim tzw. układy o parametrach rozłożonych oraz układy wielowymiarowe (nD) z wykorzystaniem nowoczesnych możliwości, jakie oferują np. sieci sensoryczne. Tylko w ostatnich latach zbudowano od podstaw badawczo-dydaktyczne laboratoria robotyki, systemów automatyki oraz automatyzacji. Bardzo pozytywnym trendem jest coraz poważniejsza współpraca z przemysłem (ostatnio np. z holenderskim odziałem firmy Honeywell) oraz służbą zdrowia (projekt z zielonogórskim szpitalem finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, dotyczący automatycznej analizy mikroskopowych obrazów cytologicznych nowotworów piersi).

W Laboratorium Robotyki

Wysoka pozycja Instytutu na mapie naukowej kraju i świata to przede wszystkim zasługa wszystkich pracowników naukowo-dydaktycznych ISSI, przy istotnym wsparciu i życzliwości zespołów naukowych z wielu uczelni, m.in. Politechniki Warszawskiej, Politechniki Wrocławskiej oraz Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Duże znaczenie dla rozwoju zespołów badawczych Instytutu miała wieloletnia współpraca międzynarodowa, np. z uniwersytetami w Perpignan, Angers oraz Nancy (Francja), Hull, Southampton i Queen Mary w Londynie (Wielka Brytania) czy Uniwersytetem Kolorado w Boulder (USA). Wszystkim naszym partnerom krajowym i zagranicznym bardzo dziękujemy za tak owocną wieloletnią współpracę naukową. Z okazji dwudziestolecia ISSI 22 czerwca 2012 roku odbędą się warsztaty naukowe zatytułowane „Współczesne metody teorii sterowania i sztucznej inteligencji”, w ramach których referaty wygłoszą znani profesorowie z uczelni partnerskich w kraju. Serdecznie zapraszamy do odwiedzenia strony internetowej Instytutu: www.issi.uz.zgora.pl, na której można znaleźć więcej informacji o zespole i jego osiągnięciach, a także szczegółowy program jubileuszowych warsztatów. dr inż. Marek Sawerwain instytut Sterowania i Systemów informatycznych Uniwersytet zielonogórski


Jestem zadowolony z mojej nowej pracy. Znalazłem ją w ogłoszeniach na wortalu AutomatykaOnLine”

www.

AutomatykaOnLine pl W O R TA L A U T O M AT Y K I P R Z E M Y S ŁO W E J

Wortal AutomatykaOnLine jest źródłem cennych informacji z zakresu automatyki. Codziennie aktualizowane wiadomości gospodarcze. Nowinki techniczne. Baza wiarygodnych podwykonawców. Informacje o produktach. Ogłoszenia pracodawców i poszukujących pracy. Forum wymiany doświadczeń. Rozwiązania techniczne. Twój partner w biznesie.

Wortal AutomatykaOnLine ul. Puławska 303, 02-785 Warszawa, tel./fax: 046 857 73 72, e-mail: redakcja@automatykaonline.pl


nauka

Ocena parametrów 3D wyznaczonych metodą próbkowania spiralnego Radomir Majchrowski Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Instytut Technologii Mechanicznej, Politechnika Poznańska

Streszczenie: W Zakładzie Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Poznańskiej opracowano nową metodę pomiaru trójwymiarowej geometrii powierzchni bazującą na próbkowaniu spiralnym. Jest to nowe podejście do zagadnienia zbierania punktów z powierzchni za pomocą niekartezjańskiej siatki próbkowania. Pomiar wykonuje się na siatce utworzonej ze zbioru punktów tworzących spiralę Archimedesa. Główną zaletą tej metody jest mniejsza czasochłonność pomiaru w porównaniu z innymi siatkami próbkowania. Stosując siatkę prostokątną, po każdym przejściu końcówki pomiarowej należy wycofać ją w położenie początkowe. Należy także poprzecznie przesunąć stolik pomia-

stały podzielone na pięć grup: profilometry stykowe, profilometry optyczne, metody SEM, AFM, STM. Dokładniejszą klasyfikację metod pomiaru topografii powierzchni przedstawili Mathia, Zahouani i inni [3] w raporcie „The development of methods for characterisation of roughness in three dimensions”, współfinansowanym przez Komisję Europejską. Proponują oni ogólny podział na metody stykowe, optyczne i skaningowe. Dalej metody pomiarowe stereometrii powierzchni zostały podzielone ze względu na zastosowane zjawisko fizyczne, wykorzystane do zbierania informacji o powierzchni.

rowy o wartość odpowiadającą odległości między kolejnymi przejściami. Jeśli przy próbkowaniu spiralnym może być mowa o odcinkach wejściowym i wyjściowym, to tylko przy rozpoczęciu i przy zakończeniu pomiaru, ponieważ końcówka przez cały czas pomiaru jest w ruchu. Jest to oczywisty zysk czasu, który może wynosić od 30 % do 70 % w porównaniu z czasem przy użyciu siatki prostokątnej. Próbkowanie spiralne rozwiązuje problem czasochłonności pomiarów przestrzennych powierzchni. Jednakże, jak pokazały badania, istnieją różnice w wartościach parametrów 3D, uzyskanych metodą próbkowania spiralnego i metodą siatki prostokątnej. Nie była również znana zależność opisująca wpływ parametrów siatki spiralnej (skok spirali) na wartości parametrów przestrzennych. W artykule przedstawiono analizę wpływu próbkowania spiralnego na parametry topografii po-

Rys. 1. Metody obrazowania powierzchni – opracowano na podstawie [5] Fig. 1. The surface measurement methods [5]

wierzchni. Podczas badań korzystano z programów MATLAB, AWK, Statistica. Do pomiarów powierzchni wykorzystano profilometry Perthen, TOPO, Wyko. Za pomocą wymienionych narzędzi opracowano program do analizy i symulacji metody próbkowania spiralnego. Przeprowadzono badania symulacyjne strategii próbkowania spiralnego dla wytypowanych powierzchni. Słowa kluczowe: próbkowanie spiralne, topografia powierzchni

1. Charakterystyka metod pomiaru topografii powierzchni Pomiary topografii powierzchni odgrywają coraz większą rolę w analizowaniu otaczającej nas rzeczywistości. W metrologii warstwy wierzchniej, oprócz pomiarów stykowych, coraz częściej sięga się do innych metod obrazowania powierzchni. Myshkin [5], zaproponował następujący podział ze względu na rozdzielczość przyrządów (rys. 1). Schemat przedstawiony na rys. 1 pokazuje na osi x krok próbkowania przyrządu pomiarowego oraz na osi y wysokość topografii powierzchni mierzoną przez przyrząd. Przyrządy zo-

56

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

2. Metoda próbkowania spiralnego Istotnym zagadnieniem jest sposób uzyskiwania informacji o powierzchni. W pomiarach profilometrycznych stykowych ważnym aspektem jest dobór siatki próbkowania. Siatka ta obrazuje pozycje xy punktów, w których odczytuje się wartości rzędnych mierzonej powierzchni. Dobór siatki próbkowania powierzchni zależy od wielu parametrów, takich jak: obszar próbkowania, gęstość rozłożenia siatki czy chociażby czas zbierania punktów.

Rys. 2. Siatka prostokątna [2, 8] Fig. 2. The rectangular grid [2, 8]


nauka

Większość spotykanych w praktyce systemów do topograficznej analizy powierzchni pracuje na zasadzie zbierania serii ścieżek równoległych do siebie (rys. 2), choć były również próby analizy kątowej, czyli zbierania profili w kierunkach wychodzących z tego samego punktu, obróconych względem siebie o pewien kąt [7]. Autorzy prac [2, 8] analizowali możliwość wykorzystania w pomiarach topografii powierzchni metody próbkowania spiralnego. Metoda pomiaru trójwymiarowej geometrii powierzchni, bazująca na próbkowaniu spiralnym, jest nowym podejściem do zagadnienia zbierania punktów z powierzchni za pomocą niekartezjańskiej siatki próbkowania. Pomiar wykonuje się na siatce utworzonej ze zbioru punktów tworzących spiralę Archimedesa (rys. 3).

3. Program do analizy i symulacji metody próbkowania spiralnego Badania symulacyjne przeprowadzono w celu wyeliminowania różnic w odwzorowaniu powierzchni, wynikających z trudności powtórzenia pomiaru dokładnie na tym samym obszarze, wyeliminowania wpływu błędu odwzorowania spowodowane przesunięciem igły w stosunku do środka obrotu stołu. Przy wielokrotnym powtarzaniu pomiarów na tej samej powierzchni, pojawia się również problem zarysowań spowodowanych wielokrotnym stykiem igły diamentowej w tych samych punktach powierzchni.

Rys. 3. Spirala Archimedesa [1, 2] Fig. 3. The Archimedes' spiral [1, 2]

W pracach [4, 6] wspomina się o możliwościach wykorzystania próbkowania spiralnego w pomiarach stereometrii powierzchni, natomiast praktyczne wykorzystanie tej metody przedstawili Wieczorowski, Chajda i Cellary w projekcie badawczym KBN: „Optymalizacja i weryfikacja szybkich metod próbkowania w profilometrii stykowej” [8]. Badania przeprowadzone w ZMiSP PP, pokazały wiele zalet metody wykorzystującej spirale Archimedesa. Do najważniejszych korzyści, płynących z zastosowania próbkowania spiralnego do topograficznej analizy powierzchni, należą [8]: − mniejsza czasochłonność pomiaru w porównaniu z innymi siatkami próbkowania, − duża płynność pomiaru – przy zastosowaniu siatki spiralnej cały proces pomiaru przebiega bez przerw. W ramach wspomnianego projektu badawczego powstał prototyp przyrządu do pomiaru stereometrii powierzchni, z zastosowaniem próbkowania spiralnego (rys. 4).

Rys. 5. Główne okno opracowanego programu TAS Fig. 5. The main window of TAS

Rys. 6. Schemat algorytmu symulacji pomiaru w oparciu o próbkowanie spiralne Fig. 6. The diagram of the algorithm of the spiral measurement’s

Rys. 4. Prototyp przyrządu wykorzystującego metodę próbkowania spiralnego Fig. 4. The prototype of measurements instrument using the spiral method

Badania takie przeprowadzili Zahwi i Mekawi [9]. Do analizy powierzchni autor opracował program TAS (nazwa pochodzi od: topografia, analiza, symulacja) przy użyciu pakietu MATLAB (skrót od MATrix LABoratory), który umożliwia bardzo elastyczną numeryczną analizę danych zarówno w obliczeniach inżynierskich, jak i naukowych. MATLAB ma wiele wbudowanych funkcji, które 6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

57


nauka

ułatwiają programowanie opracowanych algorytmów. Główne okno programu przedstawiono na rys. 5. Kolejnym etapem pracy nad programem TAS było opracowanie algorytmu symulacji pomiaru metodą próbkowania spiralnego (rys. 6). Tab. 1. THE BIRMINGHAM 14 – zalecane parametry 3D Tab. 1. THE BIRMINGHAM 14 – recommended 3D parameters

Dla przedstawionych powierzchni przeprowadzono badania symulacyjne dla liczby zwojów spirali równej 250. Wyniki badań opracowano i przedstawiono na wykresach słupkowych. Oś pozioma przedstawia numer analizowanej powierzchni, oś pionowa iloraz parametru obliczonego z siatki spiralnej (S*) do parametru obliczonego z siatki prostokątnej (S) w procentach. Wartość 100 % oznacza, że wartości parametrów są równe.

PARAMETRY 3D – THE BIRMINGHAM 14 amplitudowe

przestrzenne

hybrydowe

funkcjonalne

Sq

Sds

Sdq

Sbi

średnie

gęstość

średnie

wskaźnik

kwadratowe

szczytów

kwadratowe

nośności

odchylenie

powierzchni

pochylenie

powierzchni

nierówności

powierzchni

powierzchni Sz

Str

Ssc

Sci

całkowita

współczynnik

średnia

wskaźnik

wysokość

tekstury

arytmetyczna

utrzymania

powierzchni

powierzchni

krzywizna

płynu przez

szczytów

rdzeń

Ssk

Std

Sdr

Svi

współczynnik

współczynnik

współczynnik

wskaźnik

asymetrii

kierunkowość

rozwinięcia

utrzymania

powierzchni

tekstury

obszaru

płynu przez

wydzielonego

doliny

Sku

Sal

współczynnik

najszybciej

nachylenia

gasnąca

(kurtoza)

długość autokorelacji

4. Wyniki badań W badaniach symulacyjnych wykorzystano powierzchnie po typowych obróbkach wykończających, choć analizowano również nietypowe powierzchnie, np. powierzchnię plastiku. W badaniach symulacyjnych wykorzystano zmierzone powierzchnie (siatka prostokątna) na obszarze próbkowania 1,7 × 1,7 mm. Powierzchnie te wykorzystano do badań symulacyjnych, które przeprowadzono dla dwóch obszarów: 1,2 × 1,2 mm oraz 0,4 × 0,4 mm. Łącznie analizowano trzydzieści powierzchni (piętnaście dla obszaru 1,2 × 1,2 mm i piętnaście dla obszaru 0,4 × 0,4 mm). Były to: powierzchnia docierana (stal), powierzchnia po obróbce elektroerozyjnej (stal), powierzchnia tulei cylindrowej (stal), powierzchnia piaskowana (płytka szklana), powierzchnia koła zębatego (stal), powierzchnia łożyska tocznego (szlifowanie, stal), powierzchnia po obróbce elektroerozyjnej (stal), powierzchnia frezowana czołowo (stal), powierzchnia frezowana szybkościowo (stal), powierzchnia toczona ostrzem diamentowym (stal), powierzchnia szlifowana (stal), powierzchnia nagniatana (stal), powierzchnia szlifowana (stal), powierzchnia toczona (stal), powierzchnia elementu obudowy (plastik).

58

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

Rys. 7. Przykładowe wyniki badań dla obszarów: 0,4 × 0,4 mm i 1,2 × 1,2 mm Fig. 7. The example results of investigations for areas: 0,4 × 0,4 mm i 1,2 × 1,2 mms


nauka

5. Wnioski Podsumowując, przeprowadzone badania prowadzą do następujących wniosków: − badania symulacyjne pozwoliły na analizę różnic między parametrami 3D, wynikających jedynie z zastosowania odmiennej strategii próbkowania, − parametry 3D topografii powierzchni uzyskane z siatki spiralnej różnią się wartościami od parametrów uzyskanych z siatki prostokątnej, wyznaczone współczynniki korekcji pozwolą zniwelować te różnice, − współczynniki korekcji należy stosować osobno dla każdego z parametrów 3D, nie udało się określić jednego uniwersalnego współczynnika, co jest zrozumiałe ze względu na różnorodny charakter parametrów 3D, − najmniejsze różnice zaobserwowano dla parametrów Sq, Sku, Str, Sal, Sbi, Sci, Svi, − największe różnice zaobserwowano dla parametrów Ssc, Sds i Sz oraz Sdq i Sdr, duże różnice wynikają z interpolacji siatki spiralnej na prostokątną, metoda próbkowania spiralnego nie umiejscawia szczytów w tych samych punktach (jak przy siatce prostokątnej), ponieważ definicje większości z tych parametrów określone są w stosunku do szczytów, wprowadza to większe różnice niż dla pozostałych parametrów 3D.

Bibliografia 1.

2.

3.

4. 5.

6. 7.

8.

9.

Bronsztejn I.N., Siemiendiajew K. A., Musiol G., Muhling H.: Nowoczesne kompendium matematyki. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2004, 111– 112. Cellary A., Wieczorowski M.: Siatki próbkowania w pomiarach topografii powierzchni, Materiały Krajowego Kongresu Metrologii: „Nowe Wyzwania i Wizje Metrologii”. Gdańsk, 1998, vol. 4, 71–76. Mathia T., Zahouani H., Stout K.J., Sullivan P.J., Dong W.P., Mainsah E., Lou N.: The development of methods for characterisation of roughness in three dimensions. ECSC-EEC-EAEC, Brussels-Luxembourg and Authors, 1993. Mollenhauer C.: Surface topography measurement, Proc. Int. Conf. on Surface Technol., Pittsburgh 1973 Myshkin N.K., Grigoriev A.Ya., Chizhik S.A., Choi K.Y., Petrokovets M.I.: Surface roughness and texture analysis in microscale. Wear 254, 2003, 1001–1009. Thomas. T.R.: Rough Surfaces. Imperial College Press. 1999, Second Edition. Whitehouse D.J., Philips M.J.: Sampling in a twodimensional plane. Journal of Physics A: Mathematical and General 18, 1985, 2465–2477. Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Optymalizacja i weryfikacja szybkich metod próbkowania w profilometrii stykowej. Raport badawczy KBN nr 7TO7D 012 13, 1999. Zahwi S., Mekawi A.M.: Some effects of stylus force on scratching surfaces. International Journal of Machine Tools & Manufacture 41, 2001, 2011–2015.

The evaluation of 3D parameters appointed using the spiral sampling method Abstract: In the world around us, all the surfaces are rough. Most of surfaces in mechanics are very complicated, and in order to of

describe it with certain values, the measurement and analysis some parameters should be performed. Before 1980th, roughness analysis consisted of 2D measurement, which gave twodimensional ades, many

characteristics scientists and

of the surface. During the last decconstructors became convinced that the third dimension should be added to the analysis. At present, 3D analysis of the surface geometry is widely accepted, though some disorder in terminology and in 3D parameters classification is still present. One of important problems is also the way of measurement (points collection) for further known measuring systems collect a number

analysis. Most of of parallel profiles. Are known also efforts to collect radial profiles from one point. Anyway, the stereometrical surface measurement requires far more time than typical 2D measurement. In trology of Poznan University of Technology

the Division of Methe new method of measurement has been worked out, based on spiral sampling. One of the most important merits of this kind of measurement is

much shorter time, when the surface of same dimensions is to be measured. When the parallel profiles are being collected, after each movement forward, the useless move back would come, and also the movement in perpendicular direction (step between profiles) would take additional time. Moreover, in each profile, beside the evaluation length, there are allowances for run-up and for overtravel. In spiral sampling, those once, at the beginning and at the end of

allowances appear only measuring process, and the stylus collects the point during all the time of movement. Comparing to parallel profiles, the spiral sampling takes 30 % to 70 % less time of measurement.

Keywords: spiral sampling, surface topography

dr inż. Radomir Majchrowski

Ukończył studia na Wydziale Budowy Maszyn i Zarządzania Politechniki

Poznańskiej na specjalizacji Mechastudiów inżytronika. Po ukończeniu dr inż. Radomir Majchrowski

nierskich pracował przez okres Ukończył studia na Wydziale Budowy trzech lat w Fabryce Silników OkręMaszyn i Zarządzania Politechniki towych HCP specjalizacja Cegielskiego, Mechana staPoznańskiej, nowisku:Potechnolog-programista obtronika. ukończeniu studiów inżynierskich pracował przez rozpoczął trzy lata rabiarek CNC, a następnie w Fabryce Silników OkrętowychMetroHCP pracę naukową w Zakładzie Cegielskiego na stanowisku technologii i Systemów Pomiarowych Poliloga-programisty obrabiarek CNC, Poznańskiej. W naukową 2009 r. atechniki następnie rozpoczął pracę obronił rozprawę doktorską Próbkow Zakładzie Metrologii i Systemów Pomiarowych Politechniki Poznańskiej. wanie spiralne w pomiarach topograW r. obroniłWspółpracuje rozprawę doktorską fii 2009 powierzchni. z The „Próbkowanie spiralne w pomiarach University of North Carolina at Chartopografii powierzchni”. Współpracuje z The University of North lotte USA, odbył trzymiesięczCarolina at gdzie Charlotte USA, gdzie odbył trzymiesięczny staż pod ny staż podprof. kierunkiem prof. Jay Rakierunkiem Jaya Raja. ja. e-mail: radomir.majchrowski@gmail.com e-mail: radomir.majchrowski@gmail.com

6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

59


nauka

Możliwość oceny liczby kawitacji w procesach kawitacji hydrodynamicznej z uwzględnieniem wpływu geometrii wzbudnika kawitacji Klaudiusz Lenik*, Janusz Ozonek** *Wydział Podstaw Techniki, Politechnika Lubelska **Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska

Streszczenie: W artykule omówiono problematykę określenia wielkości liczby kawitacji w strefie skawitowanej cieczy w funkcji ciśnienia zasilania oraz długości strefy kawitacji z uwzględnieniem wpływu kształtu wzbudnika kawitacji. Badania przeprowadzono na opisanym stanowisku doświadczalnym, z wykorzystanymi do rejestracji manometrami piezoelektrycznymi i wykonanymi torami pomiarowymi, współpracującymi z komputerowym systemem zbierania i przetwarzania danych. W pracy podano przykłady zmian ciśnienia i temperatury po stronie rozprężnej kawitatora, a także zmian ciśnienia w funkcji odległości od miejsca powstawania kawitacji. Omówiono także możliwości oceny pulsacji ciśnienia w funkcji odległości od wzbudnika. Opracowana metodyka badań umożliwia analizę wpływu konstrukcji wzbudnika kawitacji hydrodynamicznej na długość strefy skawitowanej cieczy oraz określenia lokalnych oscylacji ciśnienia kawitacji. Słowa kluczowe: kawitacja hydrodynamiczna, liczba kawitacji, ciśnienie w strefie kawitacji

1. Wprowadzenie Nazwa kawitacja – używana w fizyce i technice wywodzi się od łacińskiego słowa cavitas (pustka, jama). Pierwszą poprawną analizę tego zjawiska przedstawił w 1894 r. Osborne Reynolds. Mianem kawitacji określa się szczególne zjawisko, jakie pojawia się w cieczy pod wpływem zmieniającego się w czasie i przestrzeni pola jej ciśnienia. Zmiany te związane są z rozprężaniem się cieczy do poziomu ciśnienia krytycznego, przy którym w cieczy pojawiają się przestrzenie nasycone parą mokrą cieczy, a także gazami w niej rozpuszczonymi i następnie na gwałtownym sprężaniu do poziomu ciśnienia, przy którym mają miejsce implozje w przestrzeniach wypełnionych parą i gazami. W gazach zjawiska kawitacji nie obserwuje się, co jest wynikiem przede wszystkim braku napięcia powierzchniowego (lub występowaniem innych cech gazowego stanu skupienia). Ciecze natomiast, nawet przy izotermicznym obniżaniu ciśnienia do poziomu ciśnienia nasycenia, przechodzą w stan pary, przy czym zjawisko to jest nieciągłe w przestrzeni cieczy, a para uwalniana jest w postaci kulistych bąbli z całej objętości. Tak więc w skawitowanej cieczy tworzą się pęcherzyki lub tzw. kawerny kawitacyjne, wypełnione parami cieczy i rozpuszczonymi w niej gazami. W obszarach podwyższonego ciśnienia, powy-

60

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

żej wartości krytycznej, pęcherzyki gwałtownie implodują, co wywołuje w mikroobszarach implozyjnych uderzeniowy, gwałtowny wzrost ciśnienia. Stąd kawitacja narusza warunek ciągłości substancji w przestrzeni, gdyż tworzą się miejsca, wypełnione nie samą cieczą, lecz także parą mokrą i gazami w niej rozpuszczonymi. Jeżeli ciśnienie cieczy jest niższe od ciśnienia pary nasyconej, pęcherzyki zwiększają swoją objętość, co powoduje powstanie większych obszarów skawitowanej cieczy. Przyczyny powstania zjawiska kawitacji mogą być różne (rys. 1), najczęściej jednak pojawiają się one w charakterystycznych procesach, jakim poddawane są ciecze, a mianowicie: 1. W procesach hydrodynamicznych – kawitacja powstaje w przepływającej cieczy podczas spadku ciśnienia statycznego, wywołanego warunkami przepływu lub oddziaływaniami zewnętrznymi. Często pojawia się w przewężeniach kanałów przepływowych oraz w miejscach zakrzywienia przepływów, a także wskutek ruchu ciał stałych w cieczach, np. śruby okrętowe. Tak więc kawitacja tego rodzaju pojawia się jako skutek lokalnego przewężenia linii prądu przemieszczającej się cieczy lub oderwania strug od powierzchni opływowych ciał. 2. W procesach z udziałem ultradźwięków – kawitację w tym przypadku wywołują pulsacje wewnątrz cieczy spowodowane rozprzestrzenianiem się fal akustycznych, powstających pod wpływem uderzeń, drgań ścianek ograniczających ciecz lub drgań ciał zanurzonych w cieczy. Rozrywanie ciągłości cieczy i powstawanie pęcherzyków ka-

Rys. 1. Główne przyczyny wywołujące zjawisko kawitacji w cieczach Fig. 1. The main causes of cavitation in liquids


nauka

2. Liczba kawitacji Analizując zjawisko kawitacji, należy określić parametr lub liczbę kryterialną, pozwalającą na ilościową ocenę przepływu w dwu aspektach: − parametr, który przyjmuje jednakową wartość przy dowolnych i podobnych dynamicznie warunkach kawitacji, − parametr określający warunki przepływu bezkawitacyjnego oraz warunki powstawania, zanikania lub rozwoju poszczególnych stadiów kawitacji. Jako parametr charakteryzujący zjawisko kawitacji można przyjąć współczynnik kawitacji K, zwany też liczbą kawitacji K: (p − p ) (1) K = 1 2n r ⋅ w1 2 gdzie: p1 – ciśnienie statyczne w przepływie niezakłóconym [Pa], pn – prężność pary [Pa], r – gęstość cieczy [kg/m3], w1 – prędkość cieczy w przepływie niezakłóconym [m/s].

3. Stanowisko badawcze i wyniki przeprowadzonych badań Schemat układu stanowiska wykorzystywanego do badań procesu kawitacji hydrodynamicznej w warunkach laboratoryjnych przedstawiono na rys. 2. Reaktor kawitacyjny (1), połączony jest przewodami cieczowymi ze zbiornikiem (3) i pompą wirową typu Wilo (2). W układzie przewodów

6.2

6.1

4

p2

p1

1

Dk

Dk

witacyjnych następuje w czasie półokresów rozprężania, a ich zanikanie w czasie półokresów sprężania skawitowanego medium. 3. W procesach dostarczania znacznych porcji energii do niewielkich obszarów wewnątrz cieczy, np. poprzez wiązkę laserową lub strumień cząstek ciężkich, np. protonów. Sposoby te wywołują lokalne zwiększanie energii wewnętrznej cieczy aż do granicy, przy której ciecz przechodzi w stan pary lub gdy uwalniają się gazy w niej zawarte. Efektem tego jest powstanie pęcherzy pary i gazów podobnie jak w przypadku kawitacji hydrodynamicznej. W przypadku kawitacji hydrodynamicznej oraz akustycznej pęcherzyki kawitacyjne pojawiają się w cieczy w rezultacie lokalnych rozerwań ciągłego ośrodka pod wpływem dużych sił rozciągających, które powstają w wyniku lokalnych nagłych obniżeń ciśnienia, jakie mogą zachodzić albo w procesach hydrodynamicznych, lub też w polu ultradźwiękowym o dużym natężeniu (20 kHz – 1 MHz). Pojawienie się kawitacji optycznej oraz cząsteczkowej jest konsekwencją lokalnego dostarczenia energii, którego źródłem może być np. silna wiązka laserowa, powodująca elektrostrykcję ośrodka i powstanie lokalnych ciśnień (Bagieński 1998). Ten sposób generowania kawitacji daje możliwość precyzyjnej kontroli parametrów zjawiska, takich jak rozmiar pęcherzyka oraz jego lokalizacja w cieczy. Ze względu na wysokie koszty eksploatacyjne procesu zarówno kawitacja optyczna, jak i cząsteczkowa nie znalazły zastosowania praktycznego na szerszą skalę, stanowią jedynie przedmiot badań laboratoryjnych (Litwinienko i in. 2005, Braeutigam i in. 2010, Franc i in. 2004).

5 10 p0 pi

mWWA

pn(T 0)

9 pot

t

x

3

. Vc

p0

Z2

Z1

Z3

2

8

7

Rys. 2. Schemat stanowiska badawczo-pomiarowego procesu generowania kawitacji hydrodynamicznej: 1 – reaktor hydrokawitacyjny, 2 – pompa wirowa, 3 – zbiornik cyrkulacyjny, 4 – wymienne tarcze z otworkami (wzbudniki kawitacji), 5 – komputerowy system zbierania i przetwarzania danych pomiarowych, 6.1 i 6.2 – czujniki piezoelektryczne firmy Keller, 7 – przepływomierz elektromagnetyczny, Z1, Z2 – zawory odcinające, Z3 – zawór regulacyjny, 8 – manometr sprężynowy, 9 – termometr, 10 – dozownik badanej substancji Fig. 2. Experimental setup for the generation of hydrodynamic cavitation: 1 – hydrodynamic reactor, 2 – centrifugal pump, 3 – circulation tank, 4 – interchangeable orifice plates with holes (cavitation inducers), 5 – measurement and acquisition system, 6.1 and 6.2 – Keller piezoelectric sensors, 7 – electromagnetic flow meter, Z1, Z2 – valves, Z3 – control valve, 8 – pressure gauge, 9 – thermocouple, 10 – test substance dispenser

zainstalowane są zawory: Z1 – zawór odcinający dopływ cieczy do kawitatora, Z2 – zawór odcinający odpływ roztworu badawczego z reaktora do zbiornika, Z3 – zawór regulacyjny. Stanowisko wyposażone jest w układ pomiarowy, w skład którego wchodzą: manometry piezoelektryczne PR-35X firmy Keller (6.1 oraz 6.2) o rozdzielczości 1 mbar, połączone torami pomiarowymi z komputerowym systemem zbierania i przetwarzania danych pomiarowych oraz przepływomierz elektromagnetyczny typ M1500AA firmy Badger Meter Inc. o rozdzielczości 0,05 dm3/min, połączony również torem pomiarowym z systemem komputerowym. Pomiary temperatury w trakcie procesu kawitacji były realizowane z wykorzystaniem czujników piezoelektrycznych typu PR-35X. Modelowy roztwór związków poddawany procesowi kawitacji kierowany był za pomocą pompy (2) ze zbiornika (3) o pojemności 30 dm3 do reaktora kawitacyjnego (1), a następnie był ponownie zawracany do zbiornika (3). Układ zasilania kawitatora cieczą o podwyższonym ciśnieniu wraz z układem pomiaru natężenia przepływu cieczy przepływomierzem elektromagnetycznym przedstawiono na rys. 3. Dla analizy procesu kawitacji wykorzystano trzy różne geometrycznie wzbudniki kawitacji w postaci tarcz różniących się pomiędzy sobą liczbą, rozmieszczeniem oraz kształtem otworów, a mianowicie tarczę z jednym otworem walcowym położonym w osi tarczy o średnicy 3 mm (tarcza nr 1), tarczę z czterema otworami o przekroju prostokąta (1 mm × 5 mm), rozłożonymi równomiernie po obwodzie tarczy (tarcza nr 2) oraz tarczę z pięcioma otworami walcowymi o średnicy 1 mm każdy, rozłożonymi równomiernie po 6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

61


nauka ciśnień zmienia się w granicach 0–15 %. Wpływa ona głównie na efekt i intensywność szumu kawitacyjnego. Przykładowe zmiany ciśnienia i temperatury po stronie rozprężnej kawitatora w funkcji ciśnienia zasilania w odległości 40 cm od kryzy, w zależności od ciśnienia zasilającego kawitator przedstawiono na rys. 6.

wylot z kawitatora

strefa kawitacji czujnik ciśnienia typu Keller

podci ś nienie [mbar]

90

doprowadzanie tlenu/powietrza obudowa wzbudnika kawitacji

80 70 60 50

0

5000

10000 czas [ms]

15000

20000

Rys. 5. Pulsacja ciśnienia w odległości ok. 45 mm od wzbudnika kawitacji Fig. 5. A pressure trace at a distance of 45 mm from the cavitation inducer

przewód zasilający

Rys. 3. Doświadczalny kawitator na stanowisku laboratoryjnym Fig. 3. Experimental cavitation reactor in the laboratory

obwodzie i w osi tarczy (tarcza nr 3). Uzyskane charakterystyczne dane zmian ciśnienia jako przykład oddziaływania określonej geometrii wzbudnika na intensywność prowadzonego procesu podano dla tarczy nr 3 (5 × φ1 mm).

3.1. Zmiany ciśnienia w strefie kawitacji

W trakcie badań procesu kawitacji rejestrowane były zmiany ciśnienia po stronie rozprężnej reaktora z wykorzystaniem manometru piezoelektrycznego typ PR-35X firmy Keller. Przykładowe zmiany ciśnienia w strefie kawitacji, w odległości 45 mm od wzbudnika kawitacji, w zależności od ciśnienia zasilania dla tarczy nr 3, przedstawiono na rys. 4.

podciśnienie [bar]

100 80 60 5 bar

40

Rys. 6. Zmiany ciśnienia w strefie kawitacji i temperatury skawitowanej cieczy przy ciśnieniu zasilania: a) 6 bar, b) 7 bar, c) 8 bar, d) 9 bar, tarcza nr 3 Fig. 6. Changes of pressure and temperature of the liquid in the cavitation zone at different pressure supply: a) 6 bar, b) 7 bar, c) 8 bar, d) 9 bar, plate No 3

6 bar

20

0,06

7 bar 0 0

10

20

30

40

50

0,04

60

0,02

W pierwszych 7–8 min następuje wzrost pulsacji a następnie stabilizacja i zanikają różnice dla badanych ciśnień zasilania. Wzrost pulsacji w pierwszym okresie procesu kawitacji spowodowany jest głównie tym, że czas cyrkulacji wynosi ok. 5 min i w tym czasie następuje dalsze rozpuszczanie cząsteczek gazu – zarodników kawitacji. Wzrost ciśnienia zasilania kawitatora wpływa na wzrost pulsacji ciśnienia w strefie kawitacji. Zmiany pulsacji ciśnienia w obszarze kawitacji w krótkich interwałach czasu przedstawiono na rys. 5. Amplituda

62

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

ciś nienie [bar]

czas [min]

Rys. 4. Zmiany ciśnienia w strefie kawitacji w trakcie trwania okresu kawitacji dla tarczy nr 3 Fig. 4. Pressure changes during cavitation for orifice plate No. 3

0,00

4 bar 5 bar 6 bar 7 bar 8 bar

-0,02 -0,04 -0,06 -0,08 0

20

40 odległość [cm]

60

80

Rys. 7. Zmiany ciśnienia po stronie rozprężnej kawitatora w funkcji odległości od kryzy kawitacyjnej dla tarczy nr 3 i ciśnienia zasilania Fig. 7. Changes in pressure over distance from orifice plate number 3 along the expansion side of the cavitation reactor for various supply pressures, plate No 3


nauka Dla określenia zasięgu oddziaływania strefy kawitacji, w trakcie badań wydłużono konstrukcyjnie część rozprężną reaktora hydrokawitacyjnego do 1 m. Na długości tej rozmieszczono piezoelektryczne czujniki ciśnienia typu Keller. Przykładowe zmiany ciśnienia po stronie rozprężnej kawitatora dla ciśnienia zasilającego p = 7 bar i tarczy nr 3 (5 × φ1 mm) przedstawiono na rys. 7.

4. Zakończenie Omówiony w pracy problem oceny zjawiska kawitacji związany jest z opisem zaprojektowanego stanowiska badawczego procesu kawitacji hydrodynamicznej. Umożliwia ono ocenę m.in. wpływu geometrii wzbudnika kawitacji na przebieg prowadzonego procesu. Problematyka dotyczy konstrukcji wzbudnika wykonanego w postaci tarcz różniących się pomiędzy sobą liczbą, rozmieszczeniem oraz kształtem otworów. Przykład podany w artykule dotyczy uzyskanych danych zmian ciśnienia w strefie rozprężnej reaktora kawitacyjnego dla racjonalnie dobranej konstrukcji wzbudnika, tj. tarczy z pięcioma otworami walcowymi o średnicy 1 mm każdy, rozłożonymi równomiernie po obwodzie i w osi tarczy. Uzyskane dane zmian ciśnienia pozwalają oceniać zachodzący proces kawitacji hydrodynamicznej poprzez określone zmiany wielkości charakterystycznej, jaką jest liczba kawitacji K.

Bibliografia 1. Arrojo S., Benito Y.: A theoretical study of hydrodynamic cavitation, “Ultrasonics Sonochemistry”, 2008, 15, 203–211. 2. Bagieński J.: Kawitacja w urządzeniach wodociągowych i ciepłowniczych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1998, Poznań 3. Braeutigam P., Franke M., Wu Z.L., Ondruschka B.: Role of different parameters in the optimization of hydrodynamic cavitation, “Chem. Eng. Technol.”, 2010, 33(6), 932–940. 4. Cai J., Huai X., Li X.: Dynamic behaviors of cavitation buble for the steady cavitating flow, “Journal of Thermal Science”, 18, 2009, 338–344. 5. Franc J.P., Michel J.M.: Fundamentals of cavitation, Kluwer Academic Publishers, 2004, Dordrecht. 6. Gogate P.R.: Cavitational reactors for process intensification of chemical processing applications: A critical review, “Chemical Engineering and Processing”, 47, 2008, 515–527. 7. Jyoti K., Pandit A.: Effect of cavitation on chemical disinfection efficiency, “Water Research”, 38, 2004, 2249–2258. 8. Litwinienko A., Nekroz A., Łukasik K.: Technologiczne zastosowanie kawitacji hydrodynamicznej – doświadczenia i perspektywy, Lubelskie Towarzystwo Naukowe, 2005, Lublin. 9. Ozonek J., Odrzywolski A., Depta M., Kujawska J.: Degradacja WWA w roztworze wodnym w warunkach kawitacji hydrodynamicznej, Monografie Komitetu Inżynierii

Środowiska Polskiej Akademii Nauk, 58, 2009, 167–175. 10. Sivakumar M., Pandit A.: Wastewater treatment: a novel energy efficient hydrodynamic cavitation technique, “Ultrasonic Sonochemistry”, 9, 2002, 123–131. 11. Szulżyk-Cieplak J., Fijałkowski S., Ozonek J.: Wykorzystanie zjawiska kawitacji hydrodynamicznej w technologii oczyszczania wody i ścieków, Materiały II Kongresu Inżynierii Środowiska, tom 1, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, 33, 2005, 279–282.

The evaluation of the cavitation number in hydrodynamic cavitation including the influence of the orifice plate geometry Abstract: The paper presents the determination problem of cavitation number in cavitation zone in liquids as as the function of supply pressure and of the length of the cavitation zone. The problem concerns the influence of the orifice plates geometry. The research is described on experimental setup developed with the use of piezoelectric manometers to record the tracks compatible with the computer measuring system of data collection and processing. The paper gives some examples of changes in downstream pressure as well as temperature and pressure changes as the function of distance from the source of cavitation. The possibility of evaluation of pulse pressure at specified distances from the orifice plate is discussed. The presented research methodology allows for the analysis of the effect of orifice plate geometry on the length of the cavitation zone as well as the determination of local pressure oscillations in cavitation zone. Keywords: hydrodynamic cavitation, cavitation number, pressure in cavitation zone

prof. dr hab. inż. Klaudiusz Lenik Ukończył studia na Politechnice Śląskiej w Gliwicach. Obecnie pracuje na Wydziale Podstaw Techniki Politechniki Lubelskiej. Jest kierownikiem Katedry Podstaw Techniki. Specjalność – tribologia, organizacja i zarządzanie procesami wytwórczymi, technologia, eksploatacja, wspomaganie komputerowe, edukacja techniczno-informatyczna. e-mail: wz.kpt@pollub.pl dr hab. inż. Janusz Ozonek, prof. PL Ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Obecnie pracuje na Wydziale Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej w Instytucie Inżynierii Ochrony Środowiska. Specjalność – inżynieria chemiczna, inżynieria i ochrona środowiska, chemia plazmy niskotemperaturowej. e-mail: j.ozonek@wis.pol.lublin.pl

6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

63


nauka

Modelowanie profili nierówności powierzchni cylindrów po gładzeniu płaskowierzchołkowym Rafał Reizer*, Paweł Pawlus** *Instytut Techniki, Uniwersytet Rzeszowski **Katedra Technologii Maszyn i Organizacji Produkcji, Politechnika Rzeszowska

Streszczenie: W pracy podjęto próbę modelowania profili nierówności powierzchni cylindrów z wykorzystaniem metody dopasowania krzywych Johnsona. Ponadto zastosowano modelowanie przy pomocy algorytmu nakładania profili o normalnym rozkładzie rzędnych. Ocenę jakości dopasowania profili modelowych do profili mierzonych przeprowadzono na podstawie porównań wyselekcjonowanych parametrów. Słowa kluczowe: struktura geometryczna powierzchni, cylinder, gładzenie, modelowanie

1. Wprowadzenie W nowoczesnych technikach wytwarzania podstawowym celem jest uzyskanie dobrej jakości wyrobów, powiązanej z jakością warstwy wierzchniej przedmiotów obrobionych. Stwierdzono, że istnieją silne związki między stanem warstwy wierzchniej, a zdolnością do spełniania różnorodnych wymagań eksploatacyjnych przez części maszyn. Obecny stan wiedzy nie zawsze pozwala na jednoznaczne skorelowanie SGP (struktury geometrycznej powierzchni) z późniejszymi cechami eksploatacyjnymi części maszyn. Jedną z przyczyn są trudności w otrzymaniu SGP o zróżnicowanych cechach geometrycznych. Dynamiczny rozwój takich dziedzin nauki, jak podstawy konstrukcji maszyn, materiałoznawstwo, tribologia, mechanika płynów pozwala na modelowanie zjawisk tarcia i zużycia (np. z zastosowaniem metody elementów skończonych), co pozwala na zmniejszenie kosztów i czasu żmudnych badań doświadczalnych. Modelowanie SGP o różnej charakterystyce może przyczynić się do jednoznacznego określenia wpływu mikrogeometrii powierzchni części maszyn na właściwości funkcjonalne skojarzeń trących w danych warunkach pracy. Szczególne znaczenie należy przypisać badaniom powierzchni noszących ślady kilku procesów. Przykładem takiej powierzchni jest powierzchnia cylindrów po gładzeniu płaskowierzchołkowym. Łączy ona w sposób idealny dobre właściwości ślizgowe powierzchni gładkich z dużą zdolnością do gromadzenia oleju przez powierzchnie porowate. Analizie struktury geometrycznej powierzchni (SGP) cylindrów poświęca się ostatnio wiele uwagi. Jest to związane z wpływem gładzi cylindrowej na emisję składników toksycznych do atmosfery [1, 2]. Dlatego opracowanie metod modelowania SGP cylindrów po gładzeniu płaskowierzchołkowym może mieć istotne znaczenie praktyczne. Modelowanie struktury geometrycznej powierzchni jest dziedziną inżynierii powierzchni o dużej perspektywie rozwoju. Obecnie modelowanie znajduje się nadal w fazie badań,

64

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

zaś różnorodność i złożoność SGP jest poważnym utrudnieniem szerokiego stosowania modelowania w praktyce. Można wyodrębnić dwa zasadnicze sposoby podejścia do modelowania SGP. Pierwszym z nich jest modelowanie nieuwzględniające warunków technologicznego lub eksploatacyjnego kształtowania powierzchni. Stosowanie takiego modelowania może zapewnić bardzo dobre przybliżenie powierzchni modelowanych do powierzchni rzeczywistych. Sposób ten zapewnia również możliwości generowania powierzchni o specyficznych kształtach, trudnych do uzyskania w rzeczywistych warunkach technicznych, lecz przydatnych podczas eksploatacji skojarzeń materiałowych w określonych warunkach. Drugim sposobem jest modelowanie odzwierciedlające rzeczywiste warunki tworzenia powierzchni. Zapewnia możliwości analizowania wpływu warunków kształtowania technologicznego i eksploatacyjnego na strukturę geometryczną powierzchni elementów maszyn. Zazwyczaj przybliżenie powierzchni modelowych do rzeczywistych jest gorsze, niż w metodzie pierwszej. Oba podejścia modelowania mogą się do siebie zbliżać, np. gdy pierwszy sposób uwzględnia powierzchnie otrzymane w określony sposób. W niniejszej pracy zostanie zastosowana metoda pierwsza. Generowanie komputerowe powierzchni losowej wymaga informacji o jej cyfrowej charakterystyce. Metody modelowania profili można podzielić na generowanie profili o normalnym rozkładzie rzędnych i o rozkładzie rzędnych różnym od normalnego. Stosuje się też generowanie komputerowe powierzchni fraktalnych. Pierwszą czynnością w obu przypadkach jest zazwyczaj generowanie wysokości z generatora sygnałów pseudolosowych. Wcześniejsze prace dotyczące modelowania powierzchni o normalnym rozkładzie rzędnych opierały się na analizie szeregów czasowych (ARMA). Dla opisu szeregów czasowych, w których operacje są zależne, stosowane są modele stochastyczne. Bazują one na pomyśle, że szereg czasowy, w którym kolejne wartości są silnie zależne, można traktować jako szereg generowany przez ciąg niezależnych impulsów at (zwany białym szumem). Przykładami mogą być prace [3, 4]. Uważa się, że stosowane metody ARMA niskich rzędów potrafią zachować cechy funkcji autokorelacji tylko blisko jej początku. Dlatego często stosuje się szybką transformatę Fouriera w celu generowania powierzchni 3D i profili 2D o znanej funkcji autokorelacji lub widmowej gęstości mocy. Można wykorzystać metodyki stosowane przez Hu i Tondera [5], Newlanda [6] i Wu [7]. Autorzy niniejszej pracy stwierdzili, że stosowanie metod Newlanda i Wu zapewnia korzystniejsze wyniki w porównaniu z procedurą opracowaną przez Hu i Tondera.


nauka Do modelowania SGP o rozkładzie rzędnych różnym od normalnego stosuje się często metodę translacyjną Johnsona, wykorzystującą system Pearsona krzywych częstotliwościowych [8]. Pozwala on na otrzymanie nieskorelowanych liczb o zadanej wartości funkcji autokorelacji. Metodę tę zastosowali autorzy prac [9, 10]. Możliwością modelowania struktury dwuprocesowej jest nakładanie na siebie dwóch rozkładów normalnych. Procedura polega na wyborze mniejszych rzędnych z tych dwóch rozkładów. Opiera się ona na normie ISO 13565-3 [11, 12].

2. Opis stosowanych algorytmów Zastosowano dwie metody: nakładania profilu i transformaty Johnsona. Obie metody wykorzystują modelowanie profili o normalnym rozkładzie rzędnych. Dlatego zostanie ona omówiona na początku. Zastosowano algorytm zaprezentowany w pracy [7]. Danymi wejściowymi niezbędnymi do działania tego algorytmu były następujące parametry modelowanego profilu nierówności: − Pq, − długość korelacji β (długość odcinka, na której funkcja autokorelacji zmniejsza się do wartości 0.1). Pierwszym krokiem działania tego algorytmu było określenie kształtu „kołowej” funkcji autokorelacji modelowanej powierzchni z wykorzystaniem długości korelacji oraz parametru Pq. Kształt „kołowej” funkcji autokorelacji opisany jest równaniem wykładniczym postaci:

i wtórnych o normalnym rozkładzie rzędnych i różnych długościach korelacji, oraz o następujących parametrach: − profil podstawowy (Pq = Pvq), − profil wtórny (Pq = Ppq). Po uśrednieniu obu profili obliczono odległość między jednym i drugim profilem z zależności: Odl = Pmq(Ppq – Pvq)

(rys. 1)

(3)

Następnie składano ze sobą wygenerowane wcześniej profile o symetrycznym rozkładzie rzędnych w odległości Odl. Porównano poszczególne rzędne profilu i wybrano wartości mniejsze. Następnie obliczono długość korelacji nowego profilu. Jeśli długość korelacji mieściła się w granicach tolerancji założonych na początku działania algorytmu (δ∆κ), wykonywano następny krok algorytmu. Jeśli długość korelacji nie mieściła się w granicach tolerancji, wybierano kolejny losowy profil i składano go ponownie, aż do uzyskania długości korelacji założonej na początku. W kolejnym kroku, obliczano skośność Psk profilu. Jeśli mieściła się ona w granicach tolerancji (δPsk), kończono działanie algorytm uzyskując profil o asymetrycznym rozkładzie rzędnych, wymaganej skośności oraz długości korelacji. W przeciwnym przypadku wracano do początku algorytmu i pobierano nowy profil do złożenia. Wartości tolerancji δDk (±1 µm) i δPsk (±0,5) określono w wyniku badań wstępnych.

~   n − k   −2.3 ⋅ k    k  −2.3 ⋅ (n − k )    Rr (k ) = C r (k ) = Pq     ⋅ exp    +  n ⋅ exp    β β n       

gdzie: k – krok, β - długość korelacji, n=0, 1, 2, ...

(1)

Przy pomocy wygenerowanego kształtu funkcji autokorelacji obliczono widmową gęstość mocy Sz. Podstawiając do poniższego wzoru, wygenerowano profil o określonej długości korelacji zt =

n =1

∑ k =0

kt    Sz ⋅ exp  i 2Π φk +   n  

(2)

gdzie: t=0, 1, 2, ..., (n-1), zaś Φk jest zestawem niezależnych losowych kątów fazowych rozłożonych jednolicie pomiędzy kątem 0 a 2П. Danymi wejściowymi niezbędnymi do działania procedury nakładania profili o normalnych rozkładach rzędnych (zwanej PR) były następujące parametry modelowanego profilu nierówności: − Pq, − długość korelacji β, − oczekiwana skośność profilu Psk, − wartość parametru Pmq, − wartość parametru Ppq, − wartość parametru Pvq. Parametry Ppq, Pvq i Pmq opisane są w normie ISO 13565-3. Na początku działania algorytmu, stosując opisaną wcześniej metodę, wygenerowano grupę profili pierwotnych

Rys. 1. Powiązania między parametrami profili dwuprocesowych Fig. 1. Connections between 2-process profiles parameters

Na rys. 2 przedstawiono profile o normalnym rozkładzie rzędnych (podstawowy i wtórny) oraz parametry profilu końcowego (dwuprocesowego) wraz z wybranymi parametrami. Danymi wejściowymi algorytmu działającego w oparciu przekształcenie Johnsona były: − długość korelacji β, − wartość parametru Pa, − oczekiwana skośność profilu Psk, − oczekiwana kurtoza profilu Pku. Na początku działania algorytmu, przy pomocy metody szybkiej transformaty Fouriera [7], został wygenerowany profil o normalnym rozkładzie rzędnych o założonej długości korelacji. W kolejnym kroku, wykorzystując algorytm AS 99 zamieszczony w pracy [8], określono równanie systemu krzywych częstotliwościowych dla wprowadzonych da6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

65


nauka

3. Cel i zakres badań Celem badań było porównanie dwóch metod modelowania profili nierówności dwuprocesowych (o warstwowych właściwościach funkcjonalnych) wraz z wyborem najlepszej z nich. Obiektem badań były tuleje cylindrowe z żeliwa. Materiałem wyjściowym tulei cylindrowych było żeliwo szare perlityczne z eutektyką fosforową wyraźnie ukształtowaną. Do prób gładzenia wykończeniowego i ostatecznego użyta została gładzarka niemieckiej firmy Gehring. Chłodziwem była ciecz HON 15. Zastosowano osełki z warstwą diamentową (metoda „glide”) oraz osełki o spoiwie ceramicznym. Pomiaru chropowatości cylindrów w układzie 2D dokonano z użyciem przyrządu pomiarowego MarSurf XR 20 firmy Mahr. Promień zaokrąglenia końcówki pomiarowej wynosił 2 µm (bez ślizgacza), kąt końcówki pomiarowej 90o, siła nacisku 1 mN, prędkość pomiarowa 0,5 mm/s, niepewność pomiaru wynosiła 5 %. Analizowano profile wypoziomowane określone na odcinku pomiarowym o długości 17,5 mm. Przedmiotem analizy były profile 20 powierzchni tulei mierzone wzdłuż tworzącej. Na podstawie analiz wstępnych porównywano wartości następujących parametrów profili nierówności powierzchni mierzonych i modelowanych tulei cylindrowych przy pomocy metod PR i PJ: Pa, Pq, Psk, Pku, PSm, Pdq (z normy ISO 4287) oraz Pk, Ppk i Pvk z normy ISO 13565-2.

4. Wyniki badań i ich analiza Wartości wybranych parametrów profili modelowanych porównywano z parametrami profili mierzonych. Tablice 1 i 2 przedstawiają wartości średnich wartości absolutnych błędów względnych i bezwzględnych określenia wybranych parametrów profili pierwotnych po zastosowaniu modelowania metodą nakładania profili (PR) oraz metodą przekształcenia Johnsona (PJ). Tab. 1. Parametry modelowane metodą PR Tab. 1. Parameters modeled by PR method Metoda modelownia Rys. 2. Profile o normalnym rozkładzie rzędnych (podstawowy i wtórny), profil końcowy (dwuprocesowy) Fig. 2. Profiles of normal ordinate distribution (primary and secondary), final profile (after 2-processes)

nych (tj. Pa, Psk, Pku). Podstawiając do uzyskanego równania wartości rzędnych profilu wygenerowanego na początku algorytmu, uzyskano profil o rozkładzie rzędnych różnym od normalnego oraz wartościach parametrów Pa, Psk, Pku i β zbliżonych do wartości założonych na początku programu. Metodę tę nazwano PJ, jest to nowe podejście do stosowania algorytmu Johnsona w porównaniu z pracami [5, 9, 10]. Programy modelowania profili nierówności opracowano w środowisku MATLAB.

66

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

PR

Parametr

błąd względny, %

błąd bezwzględny

Pa

11,47

0,07 µm

Pq

11,72

0,09 µm

Psk

12,8

0,26

Pku

14,02

1,62

PSm

9,33

0,01 mm

Pdq

15,16

1,39°

Pk

27,5

0,30 µm

Pvk

8,54

0,16 µm

Ppk

74,5

0,16 µm


nauka

Rys. 3. Profil mierzony (a), jego funkcja autokorelacji (b), profil modelowany przy pomocy metody PJ (c), jego funkcja autokorelacji (d), profil modelowany przy pomocy PR (e), jego funkcja autokorelacji (f)

Rys. 4. Profil mierzony (a), jego funkcja autokorelacji (b), profil modelowany przy pomocy metody PJ (c), jego funkcja autokorelacji (d), profil modelowany przy pomocy PR (e), jego funkcja autokorelacji (f)

Fig. 3. Measured profile (a), its autocorrelation function (b), profile modeled by PJ method (c), its autocorrelation function (d), profile modeled by PR method (e), its autocorrelation function (f)

Fig. 4. Measured profile (a), its autocorrelation function (b), profile modeled by PJ method (c), its autocorrelation function (d), profile modeled by PR method (e), its autocorrelation function (f)

6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

67


nauka

Tab. 2. Parametry modelowane metodą PJ Tab. 2. Parameters modeled by PJ method Metoda modelowania

Rys. 5. Profil mierzony (a), jego funkcja autokorelacji (b), profil modelowany przy pomocy metody PJ (c), jego funkcja autokorelacji (d), profil modelowany przy pomocy PR (e), jego funkcja autokorelacji (f) Fig. 5. Measured profile (a), its autocorrelation function (b), profile modeled by PJ method (c), its autocorrelation function (d), profile modeled by PR method (e), its autocorrelation function (f)

68

Pomiary automatyka Robotyka 6/2012

PJ

Parametr

błąd względny, %

błąd bezwzględny

Pa

6,49

0,04 µm

Pq

5,29

0,05 µm

Psk

6,17

0,11

Pku

10,06

1,08

PSm

10,87

0,014 mm

Pdq

14,11

1,25°

Pk

17,6

0,14 µm

Pvk

10,3

0,21 µm

Ppk

22,2

0,05 µm

Wartości parametrów Pa i Pq profili modelowanych były bardziej zgodne z parametrami profili mierzonych po zastosowaniu metody PJ. Takich wyników należało się spodziewać, ponieważ w modelu PJ założono wartość parametru Pq, zaś wartość parametru Pa jest skorelowana z nim. Należało się również spodziewać mniejszych rozbieżności parametrów Psk i Pku profili modelowanych metodą PJ, ponieważ w modelu przyjęto wartości oczekiwane tych parametrów. Zostało to również potwierdzone. Możliwe, że zastosowanie mniejszych wartości tolerancji δPsk przyczyniłoby się do zmniejszenia błędów względnych modelowania tego parametru. Ponieważ parametrami wejściowymi metody PR były wyróżniki ujęte w normie ISO 13565-3, stosowanie tej metody powinno zapewniać dokładne wartości tych parametrów. To przypuszczenie zostało potwierdzone. Wartości średnie różnic względnych były mniejsze niż 5 %. Natomiast błędy określenia tych parametrów po zastosowaniu metody PJ znaczne. Jest to zrozumiałe, ponieważ metoda ta nie opera się na nakładaniu profili. Natomiast stosowanie metody PR zapewniło bardziej poprawne wartości parametru wzdłużnego PSm w porównaniu z metodą PJ. Również wartości długości korelacji były bardziej zbliżone do założonych po zastosowaniu metody PR. Natomiast stosowanie obu metod spowodowało podobne różnice pochylenia średniokwadratowego Pdq. W Europie do oceny powierzchni cylindrów stosuje się powszechnie parametry zawarte w normie ISO 13565-2. Dlatego parametry te włączono do analizy. Stwierdzono niewielkie rozbieżności parametru Pvk oraz znaczne Pk. Jest to niekorzystne – stwierdzono, że zużycie oleju oraz emisja składników toksycznych przez silnik jest skorelowana z wartością parametru Pk tulei cylindrowych [1]. Natomiast stosowanie metody modelowania PJ powoduje zbyt duże błędy określenia parametru Ppk. Parametr ten nie ma jednak istotnego


nauka znaczenia tribologicznego. Wydaje się, że stosowanie metody PR zapewnia poprawniejsze dopasowanie wierzchołkowej części nierówności profili modelowanych do profili mierzonych, niż metoda PJ. Nie zaobserwowano tendencji do powstawania różnic między parametrami powierzchni mierzonych i modelowanych w przypadku większości analizowanych parametrów. Zauważono jedynie, że stosowanie metody PR zapewnia większe wartości parametru Pk, zaś mniejsze Pvk w porównaniu z wykorzystaniem metody PJ. Kolejne rys. 3, 4 i 5 przedstawiają przykłady profili mierzonych wraz z ich funkcjami autokorelacji oraz profili symulowanych (i ich funkcji autokorelacji) z wykorzystaniem analizowanych metod. Podano również wartości parametrów profili nierówności.

5. Wnioski Zastosowanie oryginalnego algorytmu nakładania profili, opartego na prognozowaniu parametrów Ppq, Pvq i Pmq oraz zapewnieniu znajdowania się długości korelacji i współczynnika skośności profilu modelowego w granicach tolerancji, zapewnia automatyczne generowanie komputerowe profili dwuprocesowych. Metoda ta powoduje jednak większe błędy określenia parametrów Pa, Pq, Psk, Pku, Pdq, Pk i Pku, niż zastosowana modyfikacja algorytmu Johnsona. Natomiast wartości parametrów PSm i Pk są lepiej dopasowane do parametrów profili mierzonych po zastosowaniu algorytmu opartego na nakładaniu profili. W dalszych badaniach należy dążyć do zmniejszenia błędów parametrów Pk i Ppk przy użyciu obu metod oraz do zmniejszenia wartości tolerancji określenia wartości współczynnika skośności Psk. Metoda nakładania profili ma większe znaczenie praktyczne, pozwala bowiem na modelowanie powstawania profili tulei cylindrowych w procesie gładzenia płaskowierzchołkowego lub zużycia. Praca zrealizowana w ramach projektu badawczego Nr N N505 487540.

Bibliografia

non-casual 2-D AR model. 9th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces. Halmstad University, Szwecja, 2003. 5. Hu Y.Z., Tonder K.: Simulation of 3-D random surface by 2-D digital filter and Fourier analysis. Int. J. Mach. Tools Manufact. 32, 1992, 82–90. 6. Newland D.E.: An introduction to random vibration and spectral analysis. 2nd ed. London, Longman 1984 7. Wu J.-J.: Simulation of rough surfaces with FFT. Tribology International 33, 2000, 47–58. 8. Hill I.D., Hill R., Holder R.L.: Fitting Johnson curves by moments. Applied Statistics 25/2, 1976, 180–189. 9. Watson W., Spedding T.A.: The time series modelling of non-Gaussian engineering processes. Wear 83, 1992, 215–231. 10. Wu J.-J.: Simulation of non-Gaussian surfaces with FFT. Tribology International 27, 2004, 339–346. 11. Malburg M.C., Raja J.: Characterization of surface texture generated by plateau-honing process. CIRP Annals, 42/1, 1993, 637–640. 12. Whitehouse D.J.: Assessment of surface finish profiles produced by multi-process manufacture. Proceeding of the Inst. Mech. Engrs 199/4, 1985, 263–270.

prof. dr hab. inż. Paweł Pawlus Pracuje w Katedrze Technologii Maszyn i Organizacji Produkcji Politechniki Rzeszowskiej. Główne obszary badań naukowych: metrologia techniczna, tribologia. Jest autorem oraz współautorem około 200 artykułów, głównie z zakresu analiz oraz oddziaływań tribologicznych topografii powierzchni. e-mail: ppawlus@prz.edu.pl

1.

2.

3.

4.

Johansson S., Nilsson P.H., Ohlsson R., Anderberg C., Rosen B.-G., New cylinder liner surfaces for low oil consumption. Tribology International 41, 2008, 854–85. Schmid J., Optimized honing process for cast iron running surfaces. VDI Symposium “Piston running surfaces, pistons and conrods”. Boblingen, Germany, 2006. Nemoto K., Yanagi K., Aketagawa M., Kanda D., Yoshida I., Uchidate M.: A study on surface material measures for areal surface texture measuring instruments – measuring conditions for the areal profiling. Proceedings of ISTMII 2007 Congress, Sendai, Japan, 2007, 801–804. Uchidate M., Shimizu T., Iwabuchi A., Yanagi K.: Generation of reference data of 3-d texture using the

dr Rafał Reizer Urodzony 24 października 1975 r. Stopień doktora nauk technicznych uzyskał w 2009 r. na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej. Obecnie pracuje na stanowisku adiunkta w Zakładzie Mechaniki, Konstrukcji i Technologii Maszyn w Instytucie Techniki na Uniwersytecie Rzeszowskim. Obszar zainteresowań to modelowanie SGP, metrologia warstwy wierzchniej. e-mail: rreizer@univ.rzeszow.pl

6/2012 Pomiary automatyka Robotyka

69


forum młodych

Na podbój Wszechświata – polskie łaziki marsjańskie Choć nikt już nie wierzy w przewidywania naukowców sprzed jeszcze ćwierć wieku – o ziemskiej kolonii na Marsie w 2020 roku, badacze postanowili zmierzać do celu małymi krokami. Pierwszym będą łaziki eksplorujące powierzchnię czerwonego globu.

dniach, kiedy przez media ogólnopolskie przetacza się debata na temat rzekomej, niskiej jakości polskiego wykształcenia, studenci polskich politechnik, przy wsparciu stowarzyszeń i firm technologicznych, konstruują prototypy łazików, od kilku lat zajmujące czołowe miejsca w międzynarodowych konkursach na najlepszy tego typu pojazd. Warto nadmienić, że są to inicjatywy oddolne. Polska bowiem nadal nie jest pełnoprawnym członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), i nie wiadomo kiedy się to zmieni – proces napotyka bowiem także na przeszkody natury decyzyjnej. Tuż po sukcesie łazika Magma2 (współsponsorowanego przez PIAP) na URC 2011 premier Donald Tusk podpisał instrukcję o rozpoczęciu negocjacji z ESA. Negocjacje te zostały już zakończone w obszarze ustaleń technicznych. Czy można w ogóle myśleć o podboju kosmosu bez narodowej agencji kosmicznej bądź, właśnie, członkostwa w ESA? Jako lider polskiej robotyki mobilnej Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP wierzy w wielki potencjał polskich projektów i młodych, wolnych od kompleksów specjalistów, dlatego promuje i wspiera projekty studentów. Tradycyjnie PIAP jest gospodarzem konferencji prasowych organizowanych przez ABM Space Education sp. z o.o. (pierwszy polski start-up kosmiczny) oraz Mars Society Polska, przy współpracy z Planet PR.

Dachstein 2012 – testowa misja marsjańska w Austrii Firma ABM Space Education została zaproszona przez Austriackie Forum Kosmiczne do udziału w kolejnej już międzynarodowej, symulowanej misji marsjańskiej, tym razem zorganizowanej w jaskiniach alpejskiego masywu

70

Pomiary Automatyka robotyka 6/2012

Dachstein w dniach 29.04–2.05.2012 r. Wnętrze jaskiń doskonale oddaje marsjański regolit, zaś obecność lodowych płaszczyzn stanowi dodatkowy element podnoszący wymagania dla sprzętu. ABM SE dostarczyła łazik Magma White, na pokładzie którego przetestowany został m.in. francuski georadar Wisdom, rozwijany dla misji Exomars. Urządzenie to poleci na Marsa w 2018 r. Wszystkie testy zaliczyć można do bardzo udanych, a ich lista była bardzo obszerna: – testowanie układu jezdnego na gładkiej powierzchni lodowej, na pokruszonym lodzie oraz na podłożu skalnym, – testowanie integracji systemu zdalnego sterowania z austriackim centrum kontroli misji, – testowanie obsługi lokalnej łazika Magma White przez testera skafandra kosmicznego Auoda X, oraz testowanie procedur koordynacji pracy zespołów łazika i skafandra z capcom i centrum kontroli, – testowanie obsługi łazika za pomocą rękawic skafandra, – zbieranie danych o pozycji łazika za pomocą systemu 3D capture, – mechaniczna i programowa integracja łazika z georadarem Wisdom, – rejestracja profili geologicznych na powierzchni lodu o niewielkim nachyleniu za pomocą georadaru Wisdom. ABM SE była jedyną firmą prywatną biorącą udział w misji, obok zespołów austriackich, amerykańskich i francuskich instytutów naukowych, w tym NASA/JPL. Wyjazd ABM SE miał charakter naukowo-badawczy oraz komercyjny. Udostępnienie platformy testowej dla georadaru miało na celu zaproponowanie usługi badawczej dla podobnego sprzętu oraz włączenie się do europejskich misji marsjańskich jeszcze przed przystąpieniem do ESA. Do współpracy zaproszono partnerów technologicznych – polskie firmy TME i Archimedes. Udział doktorantów UMK w ekspedycji wspierany był przez Urząd Miasta Torunia. Obecnie prowadzone są prace z dr Natalią Zalewską z Centrum Badań Kosmicznych PAN nad grantem naukowym, umożliwiającym poszerzenie współpracy z zespołem Wisdom.

Robot Scorpio2 na konkursie URC 2012 Czwarty rok z rzędu Polacy reprezentowali Europę na zawodach łazików marsjańskich University Rover Challenge w Utah, USA. Zawody rozgrywane są wokół testowej bazy Mars Society MDRS (Mars Desert Rese-


forum młodych

arch Stadion). W tym roku na podium zabrakło Polaków, wygrały drużyny z York University (1. miejsce), Brigham Young University oraz Cornell University. Polskę reprezentował robot Scorpio2 z Politechniki Wrocławskiej, czyli potomek robota Scorpio, który w zeszłym roku zajął 4. miejsce. Oprócz Scorpio2 w zawodach startowało 9 innych zespołów z USA i Kanady. Podobnie jak w latach poprzednich, wyjazd został organizowany przez Mars Society Polska i finansowany przez MNiSW. Scorpio2 jest sześciokołowym robotem mobilnym, zdalnie sterowanym, wyposażonym w manipulator i skrętną ramę oraz urządzenia badawcze. Przystosowany jest do wykonywania czterech podstawowych zadań: – naukowe – poszukiwanie i analiza próbek pod względem biologicznym, – geodezyjne – łazik ma za zadanie określić położenie obiektów w terenie, – konserwacyjne – zdalna obsługa innego urządzenia za pomocą łazika, – nawigacyjne – wsparcie astronauty w nieznanej lokalizacji w sytuacji zagrożenia. Koordynatorem projektu z ramienia Politechniki Wrocławskiej jest Grzegorz Hapel. Zespół liczy 12 studentów. Więcej informacji na stronie projektu: www.scorpio.pwr.wroc.pl/index.php/scorpio2.

Pojazd „INTEGRiański” szykuje się na URC 2013

Fot. Astor, PIAP

Także studenci Koła Naukowego INTEGRA krakowskiej Akademii Górniczo-Hutniczej postanowili zbudować łazika marsjańskiego. Docelowo pojazd ma wziąć udział w konkursie pojazdów marsjańskich University Rover Challenge (URC), organizowanym rokrocznie przez The Mars Society na pustyni w Utah w USA. Łazik zgłoszony zostanie także do europejskiej edycji zawodów, która ma odbyć się w Polsce pod Toruniem. Nad projektem pracuje aktualnie około trzydziestu osób, skupio-

nych w kilku sekcjach. Studenci tworzą konstrukcję pojazdu, opracowują protokoły komunikacyjne, zastanawiają się nad wyborem typu silników itd. Niebawem powstanie prototyp, który zostanie poddany testom. Pracę studentów wspomagają i nadzorują dr inż. Dariusz Marchewka i dr inż. Paweł Piątek z Katedry Automatyki AGH. Twórcy szacują, że na budowę pojazdu potrzeba nakładu finansowego w wysokości 17 tys. zł. Finansowo, i nie tylko, projekt wspomaga firma ASTOR – polski dystrybutor rozwiązań dla przemysłu. Pojazd „INTEGRiański” będzie miał konstrukcję z duraluminium, będzie poruszał się na sześciu kołach, posługiwał się chwytakiem na ramieniu, transmitował obraz za pomocą zestawu kamer, a sterować nim będzie jednostka centralna, komunikująca się bezprzewodowo z centrum dowodzenia. Na pokładzie łazika znajdzie się najprawdopodobniej minilaboratorium chemiczne, w którym zbadane zostaną pobrane próbki gruntu. Pojazd będzie ważył do 50 kilogramów, a jego gabaryty nie przekroczą wymiarów metr na metr. Planowo, łazik powstanie najpóźniej do połowy października. W przyszłym roku wystartuje na wspomnianych zawodach URC w USA.

Ogłoszenie misji Maroko 2013 W lutym 2013 r. ABM SE będzie uczestniczyć w kolejnej symulacji Austriackiego Forum Kosmicznego, tym razem w Maroku, gdzie teren kamienistej pustyni udawać będzie powierzchnię Marsa. W odróżnieniu od Dachstein, możliwe jest tam symulowanie długotrwałej eksploatacji sprzętu, działającego na dużych dystansach. Aktualnie przygotowywane są eksperymenty i pozyskiwane środki finansowe na ten wyjazd. Możliwe są następujące formy działalności: – Testowanie dowolnego sprzętu badawczego, łącznościowego, nawigacyjnego, ochronnego, komponentów lub zbieranie danych naukowych w środowisku marokańskiej pustyni za pomocą łazika Magma White, z możliwością zdalnego dostępu do działającego systemu przez internet satelitarny. – Relacje medialne z symulowanej misji – reportaże, wywiady, patronat, dokument. – Turystyka kosmiczna – zapraszamy płatnych turystów do wzięcia udziału w wyjeździe w charakterze członków zespołu naukowego. To jeszcze nie Mars, ale już nie zwykła wycieczka na wielbłądach. Namiastka prawdziwej kosmicznej przygody. Wyjątkowa okazja – pierwsza w Polsce! Instytucje i osoby zainteresowane udziałem proszone są o kontakt pod adresem office@abmspace.com, z dopiskiem Maroko 2013. Małgorzata Kaliczyńska na podstawie mat. prasowych PIAP, mars Society Polska, ASTor

6/2012 Pomiary Automatyka robotyka

71


forum młodych

Turniej robotów ROBOXY 2012 Zawody robotów w kategoriach sumo, linefollower i innych zajęły już ważne miejsce w kalendarzu fanów robotyki – studentów oraz uczniów szkół średnich. Regularnie tego typu imprezy organizują liczne koła naukowe, tym razem już po raz trzeci na turniej robotów ROBOXY zaprosili studenci Politechniki Gdańskiej. dwukrotnie mniejsza). W zawodach wzięli udział m.in. zawodnicy z Opola, Krakowa, Torunia, Warszawy oraz Gdańska. Należy nadmienić, że byli to nie tylko studenci, ale także uczniowie szkół średnich i gimnazjalnych. Uczestnicy mogli wystartować w czterech konkurencjach: minisumo, linefollower, micromouse oraz freestyle. Dwie ostatnie pojawiły się po raz pierwszy na turnieju Roboxy i od razu zyskały znaczną popularność, nie tylko wśród biorących udział, ale także wśród publiczności.

ak co roku, z końcem maja, Naukowe Koło Studentów Automatyki, działające na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, zorganizowało turniej robotów ROBOXY. Zawody ROBOXY 2012 odbyły się dnia 27 maja br. w Gmachu

Głównym Politechniki Gdańskiej. Tegoroczne zawody cieszyły się znacznie większym zainteresowaniem aniżeli poprzednie edycje. Świadczyć o tym może fakt, iż do turnieju zarejestrowano aż 50 konstrukcji robotów z całej Polski (w ubiegłym roku ich liczba była

Zawody ROBOXY pozwoliły na sprawdzenie możliwości konstruktorów w praktyce. Zacięte walki minisumo czy szybkie przejazdy trasy linefollowerów świadczą o tym, że robotyka amatorska stoi na bardzo wysokim poziomie i rozwija się w szybkim tempie. Ponadto warto zaznaczyć, iż wszyscy zawodnicy, którzy wzięli udział w turnieju, byli bardzo zadowoleni z przygotowania zawodów, ich przebiegu i atmosfery w czasie ich trwania. Dużym atutem, według uczestników, było przygotowane dla nich

72

Pomiary Automatyka robotyka 6/2012


forum młodych

Po całodniowych pasjonujących zmaganiach zwycięstwo w poszczególnych konkurencjach zdobyły następujące roboty:

Fot. NKSA, Politechnika Gdańska

MinisuMo: 1. miejsce: Boguś (Politechnika Opolska) 2. miejsce: Mighty Servant (Politechnika Opolska) 3. miejsce: Kraken (Politechnika Opolska) LinefoLLower: 1. miejsce: Thunderstorm (Kraków) 2. miejsce: Feniks3 (Gdynia) 3. miejsce: Silver (Gdynia) MicroMouse: 1. miejsce: Tezeusz1 (Politechnika Warszawska) 2. miejsce: Stuart (Rybnik) freestyLe: 1. miejsce: Maja (SKN KoNaR Politechnika Wrocławska) 2. miejsce: Wlooczykiy (Politechnika Białostocka) 3. miejsce: Sarmatic (Gdynia) Nagrodę publiczności w tej kategorii otrzymała konstrukcja: Rhino – 103 (Tczew).

R E K L AMA

stanowisko serwisowe, na którym mogli skorzystać z narzędzi i aparatury pomiarowej. Zwycięzcy otrzymali bardzo atrakcyjne nagrody, ufundowane przez firmy: Robodudes, Future Electronics, Avnet Abacus oraz Politechnikę Gdańską i Wydziałową Radę Studentów Wydziału Elektrotechniki i Automatyki. Nikt z biorących udział w turnieju nie opuścił go z pustymi rękoma. Dla tych, którym się nie poszczęściło, organizatorzy przygotowali pamiątkowe dyplomy uczestnictwa oraz nagrody pocieszenia. Większość konstruktorów, ku zadowoleniu organizatorów, zadeklarowała, że weźmie udział w kolejnych edycjach zawodów ROBOXY.

Należy także wspomnieć, że zawody ROBOXY miały bardzo silny patronat medialny, na którego czele stanął miesięcznik naukowo-techniczny Pomiary Automatyka Robotyka PAR. Poza tym patronat nad turniejem objęli: forbot.pl, Radio Gdańsk, pomorska.TV, Eramatic, robotyka.com oraz Kronika Studencka Politechniki Gdańskiej.

Krzysztof Giełdziński Naukowe Koło Studentów Automatyki Politechnika Gdańska

6/2012 Pomiary Automatyka robotyka

73


forum młodych

Sesja Studenckich Kół Naukowych z firmą ASTOR Odbywające się corocznie w maju Sesje Studenckich Kół Naukowych stanowią cykliczne podsumowanie działalności naukowej studentów. Wymianie myśli i poglądów podczas sesji Automatyki i Automatyzacji Procesów tradycyjnie już patronowała firma ASTOR – dystrybutor rozwiązań dla automatyki przemysłowej, fundując nagrody dla Laureatów.

Pavel Šuránek, student VŠB–Technical University of Ostrava w Czechach, nagroda za referat „Active Vibration Control”

Sławomir Małek i Rafał Mościcki z Akademii Górniczo-Hutniczej, nagroda za referat „Budowa bazy danych umożliwiająca studentom porównanie wzorców biologicznych i projektów wykonanych w zakresie budowy maszyn inspirowanych przyrodą”

74

Pomiary Automatyka robotyka 6/2012

• dr Olha Paraska (Khmelnickiy, Ukraina), • dr inż. Janusz Pluta (AGH, Polska), • dr inż. Andrzej Sioma (AGH, Polska), oceniało 11 referatów zakwalifikowanych do finału. Laureatami Międzynarodowej Studenckiej Sesji Naukowej Automatyzacji Procesów przy XLIX Sesji Studenckich Kół Naukowych Pionu Hutniczego zostali: I miejsce: Pavel Šuránek, student VŠB–Technical University of Ostrava w Czechach, za referat „Active Vibration Control”; II miejsce: Sławomir Małek i Rafał Mościcki z Akademii Górniczo-Hutniczej, za referat „Budowa bazy danych umożliwiająca studentom porównanie wzorców biologicznych i projektów wykonanych w zakresie budowy maszyn inspirowanych przyrodą”; III miejsce: Dmytro Tolmaczov, student Khmelnickiy National University z Ukrainy, za pracę „Definition of Contact Pressures in the Wedge Indentation”. ASTOR Sp. z o.o. od wielu lat aktywnie wspiera polską edukację starając się, aby studenci podczas studiów mieli dostęp do najnowszych rozwiązań z zakresu systemów automatyki przemysłowej. Firma wspomaga powstawanie na uczelniach laboratoriów studenckich, szkoli kadrę dydaktyczną, organizuje program praktyk studenckich, wspiera inicjatywy studenckie oraz sponsoruje konferencje naukowo-techniczne, a od roku 1998 ogłasza konkursy prac dyplomowych. Pracownicy firmy ASTOR to absolwenci najlepszych polskich uczelni technicznych. mat. pras. ASTor

Dmytro Tolmaczov, student Khmelnickiy National University z Ukrainy, nagroda za pracę „Definition of Contact Pressures in the Wedge Indentation”

Fot. ASTOR

kademia Górniczo-Hutnicza od ponad 60 lat jest mekką dla około 2 tys. studentów działających w ponad 90 zarejestrowanych obecnie kołach naukowych. Sesje studenckich kół naukowych AGH to jedno z ważniejszych przedsięwzięć studenckiego ruchu naukowego uczelni. Do Międzynarodowej Studenckiej Sesji Naukowej Automatyzacji Procesów przy XLIX Sesji Studenckich Kół Naukowych Pionu Hutniczego zgłoszono w sumie 17 referatów. Ich autorami byli studenci z Czech, Polski, Ukrainy i Słowacji. Jury w składzie: • przewodniczący – prof. dr hab. inż. Radim Farana (VSB Technical University of Ostrava, Czechy), • dr eng. Jozef Futo (Technical University, Koszyce, Słowacja),


nowości

5/2012 Pomiary Automatyka Robotyka

25


Razem możemy zwiększyć produktywność i zmniejszyć energochłonność Nowy napęd AC30V, przeznaczony do współpracy z wentylatorami, pompami, jak również jako napęd ogólnego przeznaczenia, opiera się na 30-letnim doświadczeniu Parker Hannifin w projektowaniu i wytwarzaniu napędów. Dzięki imponującej specyfikacji AC30V doskonale wpasowuje się w istniejące lub nowe aplikacje, zapewniając wyjątkowy poziom kontroli silnika nawet w najtrudniejszych warunkach. Niezależnie od tego czy sterujesz pompą, czy wentylatorem, Parker ma wiedzę i rozwiązania, aby zmniejszyć zużycie energii i poprawić ogólną rentowność.

Parker Hannifin Sales Poland Sp. z o.o. ul. Równoległa 8, 02-235 Warszawa, tel. 22 573 24 00, fax. 22 573 24 03 e-mail: warszawa@parker.com, www.parker.com


PAR 6/2012