Automatyzacja na każdym kroku

Nowe instalacje automatyki w hali fabrycznej lub budynku można od razu rozpoznać po małej ilości kabli w ich otoczeniu. To, co było przekleństwem instalatorów jeszcze kilka lat temu, układanie grubych wiązek kabli i kłopoty z podłączeniem każdego przewodu we właściwe miejsce dziś nie stanowi już problemu. Zawdzięczamy to między innymi Mikowi Markkuli, który stał się sławny, gdy wraz z Stephenem Wozniakiem stworzyli w garażu rewolucyjny wynalazek naszych czasów - komputer osobisty - PC.

Dziś uważa się, że miliony sprzedanych na całym świecie komputerów PC zadecydowały o radykalnym obniżeniu cen elementów elektronicznych i dzięki temu pozwoliły na tak dynamiczny rozwój automatyki.

Gdy kilka lat później Markkula przekazywał swojemu następcy stanowisko prezesa przedstawił mu tabelaryczne zestawienie produktów osiągalnych na rynku komputerowym. Zwrócił przy tym uwagę na puste pole w jednym z rogów swojej tabeli. Było to miejsce dla jakiegoś bardzo taniego elementu produkowanego w olbrzymich ilościach, o ściśle zdefiniowanej funkcji, ale wykorzystywanej w wielu dziedzinach techniki. Po roku już wiedział, co to będzie. Ten nietuzinkowy przedsiębiorca założył nową firmę - Echelon. Wiodącym produktem miał być element bardzo prosty, ale mogący porozumiewać się z innymi takimi elementami w różny sposób: przez podczerwień, fale radiowe i wszelkiego rodzaju kable, także te zasilające - 230V. Tak powstała sieć LonWorks - złożona z węzłów zawierających układ scalony Neuron. Miał on docelowo kosztować tylko 1 dolara i być wmontowany w każdej oprawce żarówki, tosterze i ekspresie do kawy oraz każdym urządzeniu RTV.

Systemy automatyki wchodzą do domów

Obecnie sieć LonWorks służy do automatyzacji powstających tzw. inteligentnych budynków biurowych (w salonie Mercedesa w pobliżu PIAP jest ponad 3 tys. węzłów tej sieci) i przemysłowych. Sieć ta umożliwia także połączenie wielu odległych od siebie oddziałów firmy w jeden system automatyki. Jednocześnie znajduje zastosowanie do automatyzowania domów mieszkalnych wykorzystując swój system przesyłania informacji przez kable sieci zasilającej. Już nie tylko klimatyzacja może być uruchomiona przez właściciela z dowolnego miejsca na świecie, ale także np. lodówka i pralka.

Wszędobylskie czujniki i przekaźniki

Firma EnOcean opracowała niedawno rodzinę bezprzewodowych przekaźników i czujników z transmisją radiową krótkiego zasięgu. Zastosowany w nich system cechuje świadoma prostota w celu uzyskania niskich cen i małego poboru energii. Najważniejsze jest tu nowatorskie rozwiązanie zasilania tych elementów umożliwiające ich wieczną pracę bez konieczności wymiany baterii. Korzystają one w tym celu z miniaturowej baterii słonecznej lub pozyskują energię z ruchu elementów np. ręcznych przełączników lub z ciepła przy pomiarze temperatury. Dzięki temu mogą być montowane w dowolnych miejscach, także tych niedostępnych dla użytkownika. Elementy systemu EnOcean umieszczane są w pomieszczeniach w różnych miejscach i nie wymagają żadnego kabla do połączeń. Obsługują wyłączniki światła, opuszczanie i podnoszenie rolet w oknach i klimatyzację. W dużych budynkach, gdzie problemy przy transmisji radiowej mogą stanowić ognioodporne przegrody między piętrami, stosuje się umieszczone w pionowych tunelach ognioodpornych magistrale kablowe m. in. LonWorks i bezprzewodowe interfejsy systemu EnOcean, który obsługuje każde piętro osobno. Pomimo krótkiego czasu istnienia tego systemu zainstalowano już w budynkach ponad 100 tys. takich elementów.

Sieci bezprzewodowe

Firma Phoenix Contact opracowała cały system urządzeń dający możliwość stworzenia kompletnego bezprzewodowego systemu automatyki. Industrial Wireless zawiera moduły wejść/wyjść w systemie Bluetooth o zasięgu do kilkuset metrów oraz moduł Trusted Wireless I/O (66 cyfrowych i 33 analogowe kanały) z nowym systemem transmisji o bardzo wysokiej odporności na zakłócenia. W tym roku system został rozszerzony o moduły radiowe do komunikacji w otwartym terenie na odległość do 3 km. Przedstawiono także punkt dostępu do łączenia sygnałów wejść/wyjść do sieci Ethernet poprzez Bluetooth. Jest to zintegrowany serwer Modbus-TCP umożliwiający bezprzewodową wymianę danych sterownika systemu z siedmioma rozmieszczonymi na obiekcie blokami wejść/wyjść Bluetooth IO. Bloki te mogą być łatwo montowane nawet na ruchomych częściach robota. W systemie znalazł się także modem GPRS z interfejsem szeregowym do sterowników, który zapewnia dostęp do danych procesu z dowolnego miejsca za pomocą bezpiecznego połączenia internetowego oraz możliwość automatycznego wysyłania alarmowych e-maili.

Nowy przebój automatyzacji i logistyki - RFID

Technologia RFID (Radio Frequency Identification) umożliwia zapis danych na tanich miniaturowych tabliczkach (bez baterii) tak zwanych RFID tag, z których informacje są zdalnie odczytywane przez specjalne czytniki. Takie bierne "tabliczki" zasilane są przez pole elektromagnetyczne wytwarzane przez czytnik i mogą przekazać dane np. w celu rozpoznania towaru. Umożliwia to automatyczne rejestrowanie towarów dostarczanych lub wywożonych z magazynów, hurtowni lub nawet sklepów. Połączenie oprogramowania nadzorującego logistykę z technologią bezprzewodowego zbierania danych zapewnia zmniejszenie strat wynikających z niewłaściwego transportu towarów. Systemy takie obejmują zarówno nadzór nad produkcją i zarządzaniem jak i nad fizycznymi środkami transportu. Przewiduje się, że w przyszłości powstaną niezależne, zamknięte sieci logistyczne oparte na tym rozwiązaniu, współpracujące ze sobą tak jak to robią obecnie sieci GSM i tradycyjne sieci telefoniczne. Czytniki RFID będą rozmieszczane wszędzie, gdzie to możliwe, w odpowiedniej od siebie odległości np. na autostradach a każdy towar będzie miał swój element RFID z identyfikatorem. Klient systemu będzie mógł, po uzyskaniu zgody, uzyskać połączenie z dowolnym elementem i uzyskać informację o jego aktualnym miejscu pobytu oraz możliwości dostarczenia go w pożądane, wybrane miejsce. Za takie połączenie klient będzie płacił tak jak obecnie płaci się za rozmowę przez telefon komórkowy.

We współczesnych większych instalacjach automatyki przemysłowej praktycznie wszystkie elementy (także czujniki) zawierają mikroprocesory i inne elementy komputerowe. Urządzenia są połączone ze sobą, jednym tylko kablem lub bez kabla za pomocą fal radiowych, tworząc przemysłową sieć komputerową o dowolnie wielkiej rozległości. Manipulatory i roboty wykonują np. prace montażowe, spawalnicze i lakiernicze. Nieliczni pracownicy obsługi wyposażeni są w podręczne płaskie monitory z ekranami dotykowymi i wbudowanym komputerem (panele sterujące). Program do wizualizacji, pozwala na przedstawienie rezultatów pracy linii produkcyjnej sterowanej automatycznie przez rozmieszczone w różnych miejscach sterowniki. Przy uruchamianiu lub wprowadzaniu zmian w produkcji pracownik obsługi wybiera piórem na ekranie w panelu odpowiednie opcje i wprowadza nowe dane w sposób znany z programów systemu Windows. Pracownicy nadzoru i zarządu firmy na ekranach swoich komputerów mogą obserwować nie tylko wybrane obrazy dotyczące pracy linii, ale mieć też podgląd bieżących informacji o planowanej produkcji, kosztach, cenach i tzw. zasobach ludzkich oraz odpowiednio interweniując sterować wydajnością i wpływać na koszty produkcji. Automatyzacja linii produkcyjnych powoduje, że produkcja w takiej firmie jest wydajniejsza i lepsza jakościowo. Dzięki uzyskanej przewadze nad konkurencją firma zdobywa więcej zamówień, rozwija się i zwiększa zatrudnienie. Ale pracownicy zamiast przez cały dzień powtarzać te same czynności na linii produkcyjnej przechodzą do pracy w tak zwanym otoczeniu produkcji. Dzięki temu automatyzacja uzyskuje niespodziewanie humanistyczny wymiar.

Tadeusz Goszczyński