29 Průzkum trhu průmyslových robotů: Kam člověk nemůže, nastrčí robota. www.udrzbapodniku.cz

29 Průzkum trhu průmyslových robotů: Kam člověk nemůže, nastrčí robota www.udrzbapodniku.cz

1. ročník konference AUTOMATIZACE A MODERNIZACE TEPLÁREN 2011 22. září 2011, Praha Jaká je budoucnost tepláren v České republice a jaký vliv má existence těžebních limitů na investice do pořízení moderních technologií v českém teplárenství? Tyto otázky si klade za cíl zodpovědět konference Automatizace a modernizace tepláren 2011. WWW.KONFERENCE-TMI.CZ Témata přednášek: Důvody absence dlouhodobých smluv tepláren s důlními společnostmi Možnosti prolomení těžebních limitů v severních Čechách na severní Moravě Vývoj technologií zpracování paliva Současnost používaných technologií Predikce vývoje automatizace tepláren Investiční možnosti provozovatelů tepláren Schopnost ostrovního provozu

Editorial REDAKCE Vydavatel Michael J. Majchrzak Šéfredaktor Lukáš Smelík Odborná spolupráce Petr Moczek Petr Hlawiczka Viktor Svobodník Martina Bojdová Monika Galbová Zdeněk Mrózek Petr Klus Kamil Hanák Reklama Account Manager František Cvik Miroslava Pyszková Grafické zpracování Eva Nagajdová Tisk Printo, spol. s r. o. REDAKCE USA Šéfredaktor Jack Smith Redaktoři Bob Vavra Kevin Campbell Amara Rozgusová REDAKCE POLSKO Šéfredaktor Tomasz Kurzacz VYDAVATEL Trade Media International, s. r. o. Mánesova 536/27 737 01 Český Těšín Tel.: +420 558 711 016 Fax: +420 558 711 187 www.udrzbapodniku.cz ISSN 1803-4535 MK ČR E 18395 Milan Katrušák ředitel mk@udrzbapodniku.cz Redakce si vyhrazuje právo na krácení textů nebo na změny jejich nadpisů. Nevyžádané texty nevracíme. Redakce neodpovídá za obsah reklamních materiálů. Časopis je vydáván v licenci CFE Media. Vážení čtenáři, před nějakým časem jsme s americkým kolegou řešili zajímavou problematiku z kategorie kuře versus vejce. Jelikož jsme samozřejmě více technicky smýšlející lidé, trápilo nás, zda se Edisonovi rozsvítilo až po vynálezu žárovky, nebo se mu nejprve rozsvítilo a on si pak řekl: To je nápad, tohle bych měl vynalézt! Tak si říkám, že člověk musí sympatizovat s takovými velikány, jako byl da Vinci, Galileo a Newton, kteří měli všechny ty skvělé nápady, aniž by mohli využít výhody náhlého rozsvícení žárovky u hlavy. Nejblíže k tomu měl asi Newton při zásahu jablkem, kdy mu přišel na mysl nápad s gravitací. Ať tak či onak, vzhledem k postupnému stahování obyčejných žárovek z trhu a jejich pozvolnému nahrazování zářivkami vyvstává nová otázka. Jaký je nový symbol značící zrození dobrého nápadu? Možná je to přehnané, ale zanedlouho si naše děti na tradiční žárovku již ani nevzpomenou, což zavání mírným sentimentem, nicméně jde prostě o nezbytnou evoluci ve výrobě předmětů pro běžné užití. A vymizelo už poměrně dost věcí, které jsme ještě nedávno považovali za samozřejmost. Dnes jen stěží uvidíte v hromadné dopravě dospívající mládež s tradičním walkmanem, děvčata si před domem nehrají s gymnastickými obručemi (známými také jako hula hop ) a kolega Bob prý jen marně pátrá po nejnovější verzi amerického předchůdce tamagochi s nízkými nároky na údržbu. Americká hra Pet Rock vznikla v roce 1975 v baru jako vtip jistého Garyho Dahla, který přišel s myšlenkou, že nejlepší mazlíček pro dítě je kámen, jejž není třeba krmit, venčit, koupat a hlavně nikdy neumře, což z něj světe div se udělalo během prvních Vánoc milionáře. Všechny tyto nesourodé a ve své podstatě poměrně jednoduché záležitosti měly jednu společnou věc. Ve chvíli svého vzniku přišel okamžik, kdy jejich tvůrci zažili známý AHA efekt. Pokud nyní přijdete s perfektním nápadem, který rozsvítí symbolickou žárovku u vaší hlavy, můžete si být celkem jisti, že právě v danou chvíli někdo monitoruje spotřebovanou energii nutnou k rozsvícení žárovky a přemýšlí, jestli by nebylo lepší s nápadem přijít až během dne, kdy bude napájení ze sítě v nižším tarifním pásmu. Pohled na vše, co dnes konzumujeme, se totiž výrazně změnil. Například právě v oblasti energetických úspor může být správné řízení toků neskutečnou konkurenční výhodou. Toto pravidlo se však někdy stává až příliš dogmatickou záležitostí a řídí se jím dnes vše, od pochopitelného hledání úspor nasazením účinnějších ložisek až po úsměvné úvahy, jestli ředitel opravdu potřebuje elektrické ořezávátko na tužky. A můžete si být více než jisti, že hledání úspor se mnohdy může stát fenoménem, jenž zastíní opravdová řešení, která mohou být ještě přínosnější. Mnoho takových řešení stále můžete nalézat na stránkách našeho časopisu, ba dokonce můžete některá řešení sami komentovat, přičemž víte, že naše redakce je Vašim názorům vždy upřímně nakloněna. Aby mé zakončení korespondovalo s úvodem, poznamenám ještě jedno. Můžete na energetický management hledět jako na způsob kontroly nákladů. Otázkou zůstává, zda na to stejně nahlíží například další účastníci Vašeho dodavatelského řetězce. A pokud ne, je to natolik závažný problém, že bude nutné dodavatele ihned měnit. Pokud se budeme bezmyšlenkovitě hnát za koncepcí energetického managementu jako nástroje pro řízení ziskovosti namísto původních ekologických aspektů, můžeme nechtěně narazit také na nemalé problémy. Sledování energetických toků je samo o sobě skvělá myšlenka, nicméně posuzování této myšlenky v každé fázi provozu je jednoznačně dobře vynaložená energie. Přeji Vám ničím nerušenou četbu a spoustu energie tam, kde ji budete zrovna potřebovat Lukáš Smelík Šéfredaktor řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 1

4 Fórum FOR INDUSTRY shromáždilo dodavatele pro průmysl již podesáté 6 Období dynamických změn výroby prověří řídicí systémy nejen v těžkém průmyslu Květen 2011 ČÍSLO 4 (16) ROČNÍK IV 8 Téma z obálky OPC pomáhá vylepšit vzájemnou součinnost 11 Budete naslouchat tomu, co vám stroje říkají? 12 Strojní inženýrství Zdokonalení technologie CNC přináší velké změny do výrobních hal 15 Zvažte snížení nákladů a pozitivní dopad na životní prostředí zajištěné místní výrobou dusíku 16 Elektrotechnika Jiskrově spolehlivá zařízení zajišťují bezpečnost 20 Automatizační technika Výrobní aplikace jsou zkouškou bezdrátových systémů 22 Bezdrátové technologie umožnily v chemickém závodě realizovat Projekt nula 25 Harmony XB5R: Marconi by se divil, jak lehce to jde bez drátů a baterií! 26 Diagnostika sítí PROFIBUS 28 Průzkum trhu: Průmyslové roboty 29 Kam člověk nemůže, nastrčí robota 35 Jak čistý je můj robot? 38 Údržba & správa Servis v těžkých podmínkách 40 Diagnostika tlakových rozvodů, ventilů, mechanických a elektrických zařízení 42 Jak volit správnou cestu k úspěšnému programu prediktivní údržby 46 Nářadí Nářadí pro zpracování plechu a kovů 49 Top produkty Magelis HMI STU pokročilé funkce, Ethernet a jedinečný způsob instalace 50 Energeticky nejúčinnější bezmazný kompresor ZH 350+ 8 OPC pomáhá vylepšit vzájemnou součinnost Rychlost, synchronizace v reálném čase a široká konektivita jsou klíčovými požadavky pro implementaci systému řízení pohybu. 52 Zaostřeno Úniky páry a kondenzátu Přeložené texty jsou v tomto časopise umístěny se souhlasem redakce časopisu Plant Engineering Magazine USA vydavatelství CFE Media. Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto časopisu nemůže být žádným způsobem a v žádné formě rozmnožována a dále šířena bez písemného souhlasu CFE Media. Plant Engineering je registrovanou ochrannou známkou, jejímž majitelem je vydavatelství CFE Media. Zaostřeno Úniky páry a kondenzátu 52

12 Strojní inženýrství Zdokonalení technologie CNC přináší velké změny do výrobních hal Výrobní proces nutí závody neustále vyvíjet výrobní postupy. Cílem je poskytovat kvalitní výrobky za konkurenční ceny při udržitelných praktikách hospodaření a připravovat se na budoucí změny v technologii. 16 Elektrotechnika Jiskrově spolehlivá zařízení zajišťují bezpečnost Bylo by nepřesné tvrdit, že jiskrová bezpečnost není v Severní Americe a Evropě populární. 20 Automatizační technika Výrobní aplikace jsou zkouškou bezdrátových systémů Podobně jako byla v 70. letech 20. století oslavována existence distribuovaných řídicích systémů, je i bezdrátová technika novým žhavým tématem v oblasti řízení procesů. 38 Údržba & správa Servis v těžkých podmínkách Převodovky pro těžký průmysl se vyznačují svou robustností, která je v prostředí lomů, uhelných pásových cest či drtičů rozhodně na místě. 46 Nářadí Nářadí pro zpracování plechu a kovů V oboru nářadí používaných pro zpracování kovů, a v rámci toho i plechu, nedochází zdánlivě k žádným změnám, avšak ve skutečnosti zde nastává významný technologický pokrok. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 3

FÓrum FOR INDUSTRY shromáždilo dodavatele pro průmysl již podesáté Jen co se stihli sbalit vystavovatelé po letošním prvním ročníku veletrhu ELECTRON, již si v Pražském veletržním areálu v Letňanech začali vybalovat svá fidlátka účastníci tradičnějšího spojení výstav FOR INDUSTRY, FOR SURFACE a FOR WASTE & CLEANING. V místním veletržním kalendáři totiž nastal čas, kdy se na výstavišti objeví vše možné, od nejrůznějších strojírenských technologií přes nástroje povrchových úprav až po řešení odpadového hospodářství. Významné jubileum nejstarší z výstav, tedy desáté výročí veletrhu FOR INDUSTRY, se tak stalo jakýmsi jarním svátkem strojírenství, kdy po tři dny trvání veletrhu (3. 5. května 2011) mohli návštěvníci zhlédnout ve dvou halách letňanského Výstaviště novinky a trendy těchto úzce navazujících oborů. Ve srovnání s předchozím rokem tak narostla velikost výstavní plochy u těchto veletrhů o 40 %. Nutno však dodat, že za oborovými velikány ještě stále značně mešká. Na druhou stranu z úst vystavovatelů zní jednoznačná spokojenost, co se návštěvnického spektra týká. Kvalitní obchodní kontakty je zde možné získat zejména díky faktu, že zvolená lokalita Praha bezesporu patří k nejvýznamnějším obchodním křižovatkám. Návštěvníky jako vždy lákal také bohatý doprovodný program, který přinesl zajímavé informace ze světa průmyslu a technologických inovací. Samotný veletrh FOR INDUSTRY dosáhl své exkluzivity díky striktnímu zaměření na výrobní technologie, což je také jeden z důvodů, proč záštitu nad touto akcí převzala Česká společnost strojírenské technologie. V letošním roce se tak návštěvníci mohli díky prezentaci společnosti ONDRÁŠEK INK-JET SYSTÉM kochat například portfoliem společnosti Markem-Imaje, která je technologickým lídrem v oboru označování výrobků ve výrobním procesu. Pro zájemce o nové trendy v oblasti svařování zde byla připravena společnost ARC-H a. s., která představila řadu MinarcMig lehké a přenosné investorové zdroje pro svařování v ochranné atmosféře a obalené elektrodou. Oblast softwarových řešení pro průmysl zde zastupovala firma datapartner s. r. o., která již poněkolikáté představila svůj systém plánování výroby. V oboru povrchových úprav byla v rámci veletrhu FOR SURFACE (konajícího se s dvouletou periodicitou) k vidění také spousta novinek, jako například v expozici společnosti ABRASIV, a. s., která předvedla ukázku robotizovaného pracoviště broušení. S praktickou ukázkou řídicího systému pro lakovny HIVision Complex se na veletrhu prezentovala společnost IDEAL-Trade Service, spol. s r. o. Poprvé v České republice a hned na veletrhu FOR SURFACE se představila firma MUNK, která již 40 let úspěšně dodává zdroje pro povrchové úpravy do celého světa. FOR WASTE, i přes své teprve šestileté fungování, začíná pomalu aspirovat na největší veletrh ve svém oboru v České republice, není tedy divu, že nad ním převzala záštitu samotná Česká asociace odpadového hospodářství. Právě odpadové hospodářství je a bylo i v době krize významným segmentem naší ekonomiky a našeho dalšího života. Na tento resort pak velmi úzce navazuje obor úklidu a čištění. Veletržní 4 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

Řekli o veletrzích I když se zdá, že význam výstav kvůli pokroku v informačních technologiích klesá, je veletrh stále místem, kde dochází k přímému kontaktu jak s potenciálními, tak starými zákazníky a obchodními partnery obecně. A to je věc, kterou internet a podobné komunikační prostředky těžko nahradí. Ing. Ota Lang, jednatel GravoTech s. r. o. Právě nyní na jaře 2011 hodnotím prezentaci na jarních veletrzích jako velmi důležitou. Ekonomické oživení je patrné a všude jsou zjevná pozitivní očekávání v souvislosti s příštím vývojem. Automobilový průmysl již nyní prožívá velký boom a obecně jej lze označit jako tahouna ekonomiky, strojírenství zvlášť. Samotná účast firem na veletrzích také přispívá k růstu optimistu a překonávání blbé nálady z doby krize. Ing. Václav Peterka, MBA, jednatel, procesní specialista, AT OIL s. r. o. správa pořadatelské společnosti ABF, a. s., si toho je plně vědoma, přistoupila proto od letošního roku ke společné prezentaci těchto vzájemně se doplňujících oborů a zařadila k doposud pořádanému veletrhu také specializovaný veletrh úklidu a čištění FOR CLEANING. Dle slov pořadatelů bylo účelem tohoto propojení vysoce odborných veletrhů vytvořit komplexní platformu pro prezentaci a řešení problematiky rozvoje technologií, strojních zařízení, výrobků a služeb v daných oborech, přičemž i zde bylo novinek více než dost. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 5

FÓrum rozhovor Období dynamických změn výroby prověří řídicí systémy nejen v těžkém průmyslu Každý odborník z praxe vám potvrdí, že nejenom spolehlivost technologických prvků (mechanických součástí nebo napájecí soustavy), ale zejména spolehlivost ŘS (řídicího systému, pozn. redakce) je klíčová. Optimálně navržený ŘS nezajišťuje pouze realizaci technologických algoritmů, ale je rovněž diagnostickým nástrojem obsluhy. Při správné implementaci a užívání dokáže jak predikovat technologické poruchy, tak poskytovat data pro nadřazené informační systémy (MES, ERP), které realizují vlastní plánování výroby. V redakci časopisů Control Engineering a Řízení a údržba průmyslového podniku se přelom měsíců května a června nese v těžkém duchu. Není to však naštěstí tím, že bychom měli práce, kolik neuneseme, ale spíše témata a oborová praxe nás nasměrovaly na resort těžkého průmyslu. Vzhledem k tomu, že naše redakce je situována nedaleko lídrů metalurgie i těžebního průmyslu, není se tedy čemu divit. Nicméně ani společnost Schneider Electric se sídlem poněkud více na západ není v tomto oboru nováčkem, což nám s úsměvem na tváři potvrdil její obchodní ředitel (viceprezident) pro průmyslovou automatizaci Ing. Vladimír Janypka. Díky vaší opakované účasti na konferencích o automatizaci v těžkém průmyslu, které pořádá naše sesterská redakce časopisu Control Engineering Česko, vím, že si Schneider Electric a oblast těžkého průmyslu nejsou vůbec cizí. Mohl byste našim čtenářům přiblížit, jaké ambice zde máte? Těžký průmysl je velmi široký pojem, který zahrnuje spektrum průmyslových podniků od petrochemické výroby přes metalurgii až po produkci stavebních hmot a stavebních prefabrikátů. Různorodost výrobních technologií přímo podtrhuje rozdílné nároky na provedení ASŘTP (automatizovaného systému řízení technologických procesů, pozn. redakce) zejména z pohledu koncepce, topologie a stupně integrace. Řešení společnosti Schneider Electric tyto požadavky plně reflektují. Odvětví těžkého průmyslu, stejně jako zbytek ekonomiky, byla citelně poznamenána masivním propadem poptávky, poklesem produkce, s tím související restrikcí investiční aktivity a přechodem do úsporného provozního režimu. Právě období dynamických změn výroby, kdy je třeba pružně reagovat na aktuální tržní situaci a přikročit i k dílčímu odstavení provozních souborů, prověří, zda jste si zvolili správnou koncepci ASŘTP a jí odpovídající HW základnu zejména s ohledem na spolehlivost. Chápu-li to správně, z vašeho pohledu je klíčem k úspěchu správně navržený řídicí systém? V teoretické rovině to samozřejmě zní logicky, nicméně jakými prostředky by se dalo kýženého stavu, tedy optimálního ŘS, dosáhnout? Klíčovým bodem pro splnění výše uvedených požadavků je správa jednotlivých inteligentních zařízení, snímačů a akčních členů. Mám na mysli takovou funkci hardwaru a softwaru ŘS, která zajistí komunikační provázání technologické úrovně s operátorským pracovištěm obsluhy a SCADA systémem. Pokud je řešení navíc založeno na jednotné databázi prvků, kterou využíváme jak pro tvorbu funkčních bloků aplikačního SW, tak pro tvorbu objektů SCADA systému, získáváme vlastnosti typické pro DCS (distributed control systems, pozn. redakce). V kontextu těžkého průmyslu zmiňuji DCS koncept zcela záměrně, protože je v tomto odvětví doménou. Proč je doménou DCS konceptu právě těžký průmysl? Pro těžký průmysl jsou typické spojité, popř. dávkové procesy, u kterých je přehled o kompletním stavu výrobní technologie, nástroje pro rychlé rozhodování, vyhodnocení zásahu operátora a jednoduchost implementace změn zásadní. Abychom zabránili znehodnocení výroby nebo zničení celé výrobní technologie, musíme tak 6 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

Podniková úroveň Systém ERP Výroba Historian Systém MeS Dávkový systém Proces Redundantní systém serverů Inženýrská stanice Správa prostředků (AMS) Operátorské stanice Dvojitý okruh Ethernet Řídicí systém Hot Standby Vizualizace Bezpečnostní kontrolér Technologická úroveň Vzdálené v/v Distribuované v/v Vzdálené v/v Snímače a akční členy Snímače a akční členy Řízení pohonů Spouštění motorů Ochrana motorů Systém ipmcc Energetický monitoring Vzdálený dohled zpravidla ovlivnit jejich chování jako celku. Zmíněné vlastnosti technologického procesu nahrávají koncepci integrovaného systému. Právě integrovaný systém představuje optimální kombinaci SCADA systému a výkonných kontrolérů s možností redundance a s úzkou vazbou na inteligentní přístroje. Z toho plyne, že všechny zásahy a změny se provádějí v jednotném inženýrském prostředí vysoká bezpečnost a spolehlivost vlastního zařízení je zajištěna. Vzhledem k zasvěcenému názoru to vypadá, že právě toto je směr, kterým hodlá vaše společnost kráčet. Co konkrétně může Schneider Electric nabídnout? Společnost Schneider Electric se opírá o koncepci ŘS s výše zmíněnou funkcionalitou již řadu let. Inženýrské nástroje (OneStepGenerator, UAG) mají naši uživatelé a zákazníci k dispozici od poloviny 90. let 20. století. V současné době je toto řešení doplněno jednotnou, stabilní HW platformou založenou na osvědčeném konceptu s možností Hot- Stand-By a distribuovaných I/O. Architektura s širokou dostupností může být kombinována s bezpečnostním řízením kategorie SIL 3. Otevřené řešení založené na propracované komunikaci na bázi Ethernetu doplňuje široká nabídka průmyslových sběrnic s podporou FDT/DTM. PlantStruxure: energetická efektivita výroby pod kontrolou Díky koncepci PlantStruxure od Schneider Electric lze získat komplexní a jasný obraz o technologickém procesu napříč celým podnikem. PlantStruxure přínáší odpověď na aktuální potřebu uživatelů získat robustní, spolehlivý a plně integrovaný systém, který jim poskytne vysokou efektivitu realizace projektu při zachování cenové výhodnosti PLC řešení. Velkou výhodou PlantStruxure je kompatibilita s prvky energetického monitoringu. Možnost přepočítat spotřebu energie na měrnou jednotku produkce a schopnost vidět v reálném čase rozložení spotřeby energie v rámci výrobního procesu patří k ceněným vlastnostem informačního systému podniku. Získaná data interpretována prostřednictvím MES nebo archivována s využitím Vijeo Historian funkcionality poskytují vedoucím pracovníkům výchozí základnu pro další technická a organizační opatření. Těžký průmysl představuje oblast, kde lze vzhledem k velké energetické náročnosti výroby vytěžit z výhod PlantStruxure nejvíce. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 7

Téma Zobálky Řízení pohybu je nedílnou součástí technologie balení. Výhody využití standardu OPC pro koncového uživatele je možnost propojení řízení pohybu s ostatními vyspělými automatizačními řešeními, jako je monitorování výkonu či správa majetku. OPC pomáhá vylepšit vzájemnou součinnost Roy Kok Kepware Technologies Rychlost, synchronizace v reálném čase a široká konektivita jsou klíčovými požadavky pro implementaci systému řízení pohybu. Nejčastěji se využívá propojení pomocí síťové architektury založené na protokolech, jako jsou Profibus, DeviceNet, SERCOS, Profinet, EtherCAT, Ethernet I/P a mnoha dalších. OPC je užitečným partnerem v tomto síťovém prostředí dnes i v budoucnosti. Pozadí vzniku OPC Technologie OPC, která byla představena v roce 1996, byla vyvíjena skupinou společností (zakladatelskou OPC Foundation), aby poskytla obecnou specifikaci pro vzájemnou součinnost softwarových aplikací. OPC Specifications navrhla způsob předávání dat z jedné aplikace do druhé v architektuře klient-server. První generace OPC se rozvinula do tří odlišných specifikací: OPC-DA navržená pro přístup k datům v reálném čase, OPC- A&E navržená pro přístup k výstrahám a událostem a OPC-HDA pro přístup k historickým datům. Vývojáři softwarových řešení si mohou vybrat z těchto specifikací a implementovat nejvhodnější OPC funkcionalitu. Protože se automatizace ve světě 8 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

většinou točí kolem přístupu k datům v reálném čase, OPC-DA se stala nejvíce podporovanou specifikací, následují APC-A&E a OPC-HDA. S pochopením technologie OPC se objasní její využitelnost a další vývoj. Termín OPC se během let měnil. Původně byl znám pod zkratkou OLE pro řízení procesů (OLE for Process Control), následně byl aktualizován a nyní znamená otevřenou konektivitu (Open Connectivity) využívající otevřené standardy. K této změně došlo současně s uvedením nejnovější sady OPC specifikací, tj. OPC-UA. Zkratka OLE znamená propojení a vložení objektu (Object Linking and Embedding). Ty jsou definovány další technologií Microsoftu nazývanou COM, což představuje model komponent objektu (Component Object Model). Microsoft využívá tyto technologie v rámci svých operačních systémů, aby umožnil vzájemnou komunikaci mezi aplikacemi. Tato technologie také umožňuje aplikacím sdílet komponenty. Například Word a Excel mohou sdílet stejnou technologii kontroly pravopisu. OLE a COM vytvářejí základní cesty pro tok dat a vzájemnou součinnost aplikací. Aby je bylo možné využívat pro automatizaci, bylo jednoduše zapotřebí definovat způsob práce s odlišnými druhy dat a metody pro přístup k nim. OPC metody pro přístup k datům mohou podporovat datové výzvy, přihlašování k datovým změnám, synchronní i asynchronní schopnost čtení a zápisu, schopnost číst z cache (vyrovnávací paměť) či požádat o čtení ze zdroje. Jedná se opravdu o širokou škálu schopností. Zahrnuje to všechny požadavky jak pro obecné propojení, tak i pro vysoce výkonné připojení v reálném čase pro aplikace komunikující v rámci PC. Řešení komunikací mezi více PC vyžaduje rozšíření COM technologie nazývané DCOM (z anglického Distributed COM). V dokonalém světě DCOM poskytuje výbornou distribuovanou konektivitu. DCOM však byl navržen pro obchodní systémy, ne pro distribuovanou součinnost v reálném čase. Proto například chybové módy, zpoždění při detekci síťového přerušení a opětovného navázání spojení znemožňují jeho využívání jakožto kanálu pro tok dat v reálném čase mezi počítači mimo rámec dokonale nastavených systémů. Pro propojení počítačů existují automatizaci na míru uzpůsobené alternativy (pro více informací prozkoumejte řešení pomoci tunelování ). Po objasnění termínu OPC se nyní můžeme podívat na jeho využití pro řízení pohybu. Využití OPC pro řízení pohybu Systémy pro řízení pohybu obvykle vyžadují úzkou vazbu mezi pohonnými prvky a řadičem. Specifické řídicí sítě prodejců jsou téměř vždy využívány pro vzájemnou součinnost na řídicí úrovni. Dnes je však řízené vybavení pod větším tlakem než kdykoli jindy, protože musí velmi spolehlivě fungovat a podávat optimální výkony v nejlepší možné kvalitě. Dodavatelé řízení pohybu pociťují vyšší tlak na integraci systémů pro kontrolu řízení do řídicích systémů, které umožňují analýzu výkonnosti stroje pomocí kalkulace celkové efektivity zařízení (OEE) a informací o správě majetku. To uživatelům umožňuje například řídit plánovanou údržbu a výpočet celkových nákladů na vlastnění (TCO). Tato řešení jsou tradičně dodávána dalšími společnostmi, které na ně soustředí svou hlavní pozornost a síly. Požadavek na vzájemnou součinnost aplikací třetích stran a řízení pohybu se dnes stává stále častějším požadavkem. Integrace vyžaduje instalaci komunikačního ovladače, podporu automatizačního protokolu využívaného systémem pro řízení pohybu a podporu standardního rozhraní OPC pro integraci aplikací třetích stran. OPC metody pro přístup k datům mohou podporovat datové výzvy, přihlašování k datovým změnám, synchronní i asynchronní schopnost čtení a zápisu, schopnost číst z cache či požádat o čtení ze zdroje. Zatímco protokoly řízení pohybu mají své ovladače, typický scénář zahrnuje komunikaci s řadičem pohybu obvykle PLC či CNC využívajícím komunikační protokol vyšší úrovně. Řadiče budou často obsahovat více informací, než je v řídicí síti dostupné, také agregované informace z několika datových zdrojů, celkové součty, časy cyklů, provozní rychlost atd. Tyto proměnné jsou vhodnější pro kontrolní analýzy. Využití OPC jakožto rozhraní pro dohledová řešení se stalo průmyslovou normou. Většina prodejců se spojila s komunikačními společnostmi, které z nich sňaly břemeno složité nabídky a podpory různých protokolů. OPC je běžnou vrstvou, jež umožňuje propojení těchto systémů s téměř jakýmkoli pozemním průmyslovým strojem, včetně vybavení pro řízení pohybu. OPC na cestě kupředu Technologie OPC dosahuje velkého pokroku. V roce 2009 vydala OPC OPC umožňuje připojení mobilního příslušenství, robotů a dalších komponentů pro manipulaci s materiálem k síti, což umožňuje zajištění plynulejšího výrobního procesu. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 9

Téma z obálky Automatizované mobilní příslušenství zadržuje část karoserie pro přístup ke svařování za užití průmyslových robotů. Foundation novou sadu specifikací pro technologii nazývanou OPC-UA neboli OPC Unified Architecture. Tato nová specifikace sjednocuje ty minulé do jedné, všeobsahující specifikace. OPC-UA nabízí vysokou úroveň součinnosti. OPC-UA je postavena na technologii známé jako architektura orientovaná na službu (SOA Service Oriented Architecture). Vysoká spolehlivost a výkonnost jsou ve světě automatizace povinností; rozhraní musí fungovat velmi spolehlivým způsobem. Hlavní hrozbu představuje bezpečnost, a tak rozhraní musí nejen podporovat bezpečný přístup, ale musí být také imunní vůči zákeřným útokům, které by mohly narušit automatizaci. OPC-UA funguje jako webová služba. A protože se chová jako kterákoli jiná webová služba, spolupracuje s firewally a může být řízena správcem systému. Umožňuje definici portů pro přístup ke službě a řízení síťového provozu přímočarým a předvídatelným způsobem. Představuje to významné zlepšení oproti OPC v minulosti, které bylo založeno na COM a DCOM, jež vyžadovalo mnoho změn v konf iguraci bezpečnosti Windows, aby bylo možné rozběhnout distribuované operace. DCOM také neposkytoval dostatečnou kontrolu nad komunikací mezi počítači v oblasti portů, což omezovalo inženýrům či IT profesionálům možnost řídit komunikaci přes firewally. Tyto změny umožní OPC-UA poskytovat ještě vyšší hodnotu v distribuovaných aplikacích, kde se bude komunikační server nacházet na jednom PC a dohledové řešení bude vzdálené, zřejmě dostupné jako hostovaná služba. Zatímco první generace OPC Požadavek na vzájemnou součinnost aplikací třetích stran a řízení pohybu se dnes stává stále častějším požadavkem. pomohla standardům Microsoftu, OPC-UA je účelově vytvořeno pro potřeby automatizačního průmyslu a staví do popředí všeprostupující technologie. Stává se tak velmi efektivní v oblasti jednoduchosti použití, výkonnosti a bezpečnosti. Produkty založené na OPC-UA jsou dnes na trhu a očekává se, že jejich rozšíření rychle stoupne. Roy Kok je viceprezident marketingového a obchodního oddělení v Kepware Technologies, kde pracuje od července 2007. Můžete ho kontaktovat na adrese: Roy.Kok@kepware.com. Více informací ohledně OPC a OPC-UA naleznete na internetové adrese www.opcfoundation.org 10 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

Budete naslouchat tomu, co vám stroje říkají? Denis Brandl BR&L Consulting Se zařízením MTConnect se obráběcí stroj chová jako webový server a sdílí informace o sobě samém. Nadcházející standard rozhraní OPC- UA doplňuje funkčnost řízení. Moderní průmyslová zařízení jsou velmi inteligentní a jejich interní výpočetní výkon je srovnatelný se špičkovými servery. Tato zařízení mohou provozovat stovky řídicích smyček, denně sbírat megabajty dat, mít zabudované rozhraní HMI a přístup k síti Ethernet. Avšak mnoho inteligentních zařízení nesdílí své informace snadno. Dodavatelé jedné třídy průmyslových zařízení, obráběcích strojů, pracují na změně této situace. Obráběcí stroje jsou zařízení, která vyřezávají a tvarují kovové obrobky, a patří k nim soustruhy, frézy, obrážečky, srovnávačky, stojanové vrtačky a pomocná zařízení pro měření, přesun obrobků a nasazování a snímání obráběcích nástrojů. Tato zařízení jsou často součástí montážního procesu a u mnoha výrobních procesů jsou úzkým hrdlem. Proto se vynakládá značné úsilí na to, aby byly nástroje používány a byly v provozuschopném stavu. Za tímto účelem výrobci obráběcích strojů a koneční uživatelé spolupracují prostřednictvím institutu MTConnect (www.mtconnect.org) na definování standardního rozhraní. Institut MTConnect rovněž pracuje na specifikacích rozhraní pro připojené roboty, kalibrační zařízení a adaptéry. Obráběcí stroje v sobě uchovávají informace o svém současném stavu, využití energie, rychlosti otáčení, pozicích a režimech řídicího počítače. Specifikace institutu MTConnect definuje standardní model pro identifikaci těchto informací a přístup k nim. V modelu institutu MTConnect obsahují zařízení určité součásti (jako jsou informace o napájení, stavu řídicího prvku a údaje o ose), tyto součásti mohou obsahovat další prvky (jako je osa obsahující tři směry) a prvky obsahující datové položky (jako je poloha). MTConnect používá pro rozhraní model REST, což je zkratka pro přenos reprezentativního stavu (Representational State Transfer). Jde o odlehčený protokol rozhraní využívající služby http GET. V modelu REST zařízení obsluhuje pouze jednotlivé požadavky a je odpovědností klientské aplikace uchovávat případné informace o relaci nebo transakci. V současné specifikaci MTConnect, verzi 1.0.1, jde o rozhraní určené pouze pro čtení. Obráběcí stroj se chová jako webový server a na požadavky HTTP GET odpovídá souborem XML. I když je získávání informací z obráběcích strojů cenné, je rovněž důležité, aby nástroje bylo možno řídit a konfigurovat jako součást celkové výrobní strategie. Klientská aplikace nebo klientský skript mohou vydávat tři základní požadavky: součásti a datové položky pro zařízení (příkaz probe (sondování)), snímek posledních hodnot datových položek zařízení (příkaz current (aktuální hodnoty)) nebo historické vzorky a události uložené v zařízení (příkaz sample (vzorek)). K dispozici ke stažení je vývojová sada MTConnect C++ Agent SDK, který usnadňuje implementaci rozhraní MTConnect. Integrace rozhraní MTConnect do průmyslové nebo obchodní sítě je jednoduchá, protože využívá pouze standardní porty a protokoly HTTP. I když je získávání informací z obráběcích strojů cenné, je rovněž důležité, aby nástroje bylo možno řídit a konfigurovat jako součást celkové výrobní strategie. Model REST však neposkytuje snadnou podporu zabezpečení, řízení stavu, časové synchronizace a publikování událostí. Pro řešení těchto otázek institut MTConnect rovněž spolupracuje s organizací OPC Foundation (www.opcfoundation.org) na vývoji rozhraní OPC-UA využívajícího model zařízení MTConnect. Rozhraní OPC-UA (Unified Architecture) vychází z modelu rozhraní SOAP (Simple Object Access Protocol). I když je rozhraní OPC-UA složitější než model REST, poskytuje funkčnost, kterou nelze snadno implementovat pomocí rozhraní REST. Konkrétně rozhraní OPC-UA poskytuje robustní model zabezpečení a obvyklé metody pro stahování programů a parametrů zařízení v rámci širšího programu řízení základní řídicí úrovně. Vývojové sady ANSI C a Java SDK jsou dostupné na adrese www.opcfoundation.org a usnadňují implementaci klientů a serverů OPC-UA. Rozhraní MTConnect je k dispozici již nyní. S podporou konečných uživatelů je možné, že bude standard rozhraní OPC-UA/MTConnect k dispozici již v roce 2010. Využíváte-li ve svém výrobním procesu obráběcí stroje a chcete-li je připojit k vašim širším strategiím řízení na základní výrobní úrovni, podívejte se na technologie MTConnect a OPC-UA, které mohou vyřešit vaše problémy s připojením. Dennis Brandl je prezident společnosti BR&L Consulting se sídlem v Cary v Severní Karolíně. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 11

STROJNÍINŽENýrství Zdokonalení technologie CNC přináší velké změny do výrobních hal Elizabeth Kautzmannová FANUC FA America Výrobní proces nutí závody neustále vyvíjet výrobní postupy. Cílem je poskytovat kvalitní výrobky za konkurenční ceny při udržitelných praktikách hospodaření a připravovat se na budoucí změny v technologii. Jak lze potom něco tak základního jako CNC technologii považovat za hybný prvek inovace? Pokud si vezmeme vývoj výrobní technologie, dá se říci, že skutečná inovace bývá ve skutečnosti výsledkem hodin, měsíců, ba dokonce roků trpělivé práce, která se následně promítne do technologie jednotlivých desetiletí. Starší, tradiční CNC technologie byly úzce zaměřené a měly omezenou použitelnost. Následkem zvyšování nároků na výrobní nástroje a jejich flexibilitu a spolehlivost se přirozenou cestou dospělo k výkonnějším CNC strojům. Řezací systémy na bázi laseru CO 2, vzniklé koncem 70. a začátkem 80. let 20. století, si vybudovaly pevnou pozici v oblasti nástrojových technologií v první polovině 90. let minulého století. Řezací technologie s CO 2 laserem se neobjevily jako nějaká mysteriózní záležitost, ale jako rovnou použitelné, konkurenceschopné výrobní řešení. První laserové rezonátory byly původně nestabilní a nákladné. Přestože se již začalo zvažovat jejich nasazení ve výrobě, ke skutečnému použití ještě musely dospět. Výrobci těchto systémů se sice dívali do budoucnosti, ale zároveň brali ohled na osvědčenou, uznávanou technologii, která se používala ve zbylé části výrobní dílny. Rychlý vývoj podnícený zájmem a investicemi dovedl laserová řešení na přelomu tisíciletí do stavu široce uznávané technologie pro skutečné výrobní nasazení. Laserové systémy si vydobyly respekt a lví podíl na trhu řezání plechů. Přirozený vývoj směrem ke zvýšené automatizaci umístil laserovou technologii přímo na post jednoho z nejžádanějších vybavení kovozpracující dílny. CNC obrábění není ve srovnání s laserem až tak v popředí zájmu, ale výrazným způsobem se podílí na efektivitě využití investice do laseru ve výrobním prostředí. Nová generace řídicích systémů musí umožňovat přesné ovládání os a precizní kontrolu výkonu laseru. Nové CNC systémy dokážou zajistit ladnou souhru navigace a modulace výkonu, a to buď v obrovských rychlostech při tenkostěnném řezání, nebo ve formě precizní regulace výkonu laseru při zpracování kovů s tloušťkou, která byla dříve považována za nemyslitelnou v souvislosti se schopnostmi laseru. Zdokonalení základních systémů CNC, servosystémů a rozhraní obráběcích nástrojů umožňuje zajistit funkcionalitu na velmi vysoké úrovni. U nových systémů CNC je ze strany operátorů, kteří jsou obeznámeni s průmyslový- 12 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

mi standardy předních řídicích platforem a jejich provozních prostředí, pouze minimální potřeba školení a programování. Vzestupná kompatibilita je garantována a starší obráběcí programy tak lze bez problémů provozovat s novým řídicím systémem. Flexibilita CNC strojů V globálním měřítku je s ohledem na spolehlivost široce uznávaná technologie laseru CO 2, která se zároveň skloňuje se slovem konzistence. Další z vlastností připadajících na tuto technologii je flexibilita. Nové, sofistikované ovládání poskytuje vysokou míru inovace a špičkové pracovní charakteristiky základních jednotek. Inherentní hodnotu, kterou laserová technologie nabízí, je potřeba dále postupně zdokonalovat. Proces další inovace v dnešní době zahrnuje vývoj hardwaru i softwaru. Hardware zajišťuje spolehlivost a software inovaci ve formě vyšší efektivity a dokonalejšího monitorování procesů. Inteligentní kontrolní prvky, které umožňují rychlou nápravu v případě přerušené nebo problémové výroby, jsou propojeny s programy, jež vytvářejí plány preventivní údržby sloužící k minimalizaci následků situací, kdy výroba stojí. Aby se systém stal konkurenceschopným předním řešením, je nutné výrazné úsilí směrem k dokonalé funkčnosti a dlouhodobé spolehlivosti. Spolehlivost je v této souvislosti často zaklínaným termínem a přitom významnou složkou, ať už ji budeme vztahovat přímo na výrobu, či nikoli. Spolehlivost je nejkritičtější ze všech klíčových prvků kvalitních služeb zákazníkům. Spolehlivost musí být primárním požadavkem kladeným na budoucí i aktuálně uváděnou technologii. Všechny výrobní procesy vyžadují minimální referenční odchylku spolehlivost je záležitost, která odchylky udržuje v použitelných mezích. CNC obrábění není ve srovnání s laserem až tak v popředí zájmu, ale výrazným způsobem se podílí na efektivitě využití investice do laseru ve výrobním prostředí. Služby a podpora jsou rovněž velmi důležité. Inteligentní kontrolní prvky, které dokážou provádět softwarové testy za účelem řešení problémů, informovat vzdálené servisní týmy a urychlit cyklus opravy, podporují důvěru zákazníka v pracovníky provozu a údržby. Některé systémy CNC kombinují osvědčenou technologii CNC s inovativními aplikacemi v jazyce C; tyto systémy běží na pozadí a využívají displeje s podporou více oken. Poskytují podobný uživatelský komfort jako klasické počítače bez nevýhod plynoucích z neustále se měnící architektury počítačů, které pak mají zpravidla potíže se zpětnou kompatibilitou. Předvídatelné výrobní cykly Kromě klíčových aspektů s ohledem na spolehlivost vyžadují výrobní závody předvídatelný tok výrobků s aktualizací v reálném čase a se sledováním procesů. Řádně fungující výrobní cykly musí mít realitě odpovídající nastavitelné funkce hlášení výkonu zařízení s možností použití výkonných příkazů pro soustavné řízení činnosti a případné korekce, které umožní zajistit nadprůměrné výsledky. Softwarové monitorování a příkazy budou účinné pouze v případě, že jsou správně nastaveny každodenní činnosti a podle potřeby jsou prováděny korekce. Provozovatelé a zaměstnanci výrobních dílen by zároveň měli mít na paměti význam vhodně motivované pracovní síly, která má daleko vyšší pozitivní vliv než jakýkoli nový software nebo hardware. Různé dílny mohou mít identické obráběcí nástroje, ale špičkové výsledky a vysoce kvalitní výrobky bude vždy schopna zajistit pouze výrobní dílna s filozofií zaměřenou na kvalitu, která je zastoupena ve všech aspektech organizace. Během prezentace LASERFAB 2010 v CTi v Chicagu a Tube and Iron v Romeoville ve státě Illinois obdržel Bruce Butterfield dotaz, zda je povoleno fotografovat a natáčet. Jeho sebevě- Atlas Copco Kompresory Vyrábíte stlačený vzduch? Potřebujete uspořit elektrickou energii? Zavolejte nám na tel.: 225 434 382 a my Vám poradíme jak na to. Domluvíme si s vámi osobní konzultaci, provedeme měření a navrhneme optimalizaci výroby stlačeného vzduchu. Atlas Copco s.r.o. Průmyslová 10, 102 00 Praha 10 kompresory@cz.atlascopco.com www.atlascopco.cz

STrojní inženýrství NAOBZORU Invensys podepsal třetí projektovou dohodu s China Nuclear Power Engineering Společnost Invensys Operations Management, dodavatel technologických systémů, softwarových řešení, podepsala třetí projektovou dohodu se společností China Nuclear Power Engineering o dodávce bezpečnostních systémů a distribuovaných řídicích systémů a řešení pro jednotky 3 a 4 jaderné elektrárny Fujian Fuqing, dvou generátorových jednotek o výkonu 1 000 MW budovaných v provincii Fujian v jihovýchodní Číně. Podle podmínek smlouvy dodá společnost Invensys svůj systém pro kritické řízení Triconex, distribuované řídicí systémy (DCS) Foxboro I/A Series a řešení rozhraní člověk-stroj, která jaderné elektrárně Fuqing pomohou dosáhnout excelence. www.invensys.com CNC stroje mají velký vliv na efektivní využití investic do laserových technologií ve výrobě. Akvizice Enginuity PLM pomůže Dassault Systèmes urychlit inovaci Společnost Dassault Systèmes, světový lídr v oblasti 3D a PLM řešení, oznámila akvizici firmy Enginuity PLM. Ta je předním poskytovatelem takzvaného formula-based PLM. Převzetím Enginuity posiluje Dassault Systèmes rozsáhlé portfolio nástrojů pro spolupráci, které vycházejí z platformy ENOVIA V6. Právě použití této platformy pomůže společnostem, které produkují výrobky pomocí chemických vzorců či receptů. Uplatní se tak ve farmaceutickém a kosmetickém průmyslu, ale také v potravinářství. Podnikům působícím v těchto odvětvích umožní výrazně urychlit vývoj nových produktů a jejich uvádění na trh. www.grayling.com domá a památná odpověď byla: Jistě že je to povoleno. Je nám jasné, že si můžete obstarat identické vybavení, ale jsou to pracovní postupy a péče o zaměstnance, které mají největší vliv na naši schopnost poskytovat prvotřídní kvalitu. Současně s oslavou 50letého výročí laserové technologie v roce 2010 jsme se stali svědky příchodu nové technologie, která původně nebyla určena pro řezání. Po výstavě Eurotech 2010 a Fabtech 2010 se dostává do popředí a zájmu trhu nyní již reálně použitelná technologie vláknového laseru. Zbývá jen prakticky ověřit, jak tato nová technologie dokáže splnit očekávání, jako je slibovaná nulová údržba a nízké provozní náklady. V průmyslu, který dosud téměř výhradně využíval pilného zástupce laserové technologie laser CO 2, má před sebou nová technologie vysokou laťku, kterou musí zdolat, pokud chce stávající technologii nahradit. Je možné, že výsledkem bude koexistence s tlakem na neustálé zdokonalování a rozšiřování možností obou systémů. Základem všech vhodně nasazených inovací je dostatečné proškolení a nejspíš to tak bude i v tomto případě. Protože jediným omezujícím faktorem je naše představivost, nemusí se zavedené a osvědčené špičkové technologie obávat příchodu nových technologií, ale spíše se jimi inspirovat. Můžeme vzít dva výrobní procesy a navrhnout nové pracovní postupy, které budou využívat přednosti obou technologií. V konstr ukční centrále společnosti FANUC, největšího výrobce CNC strojů na světě, mají na stěně unikátně navržené hodiny. Jsou více než metr široké a sekundová ručička udělá celou otáčku za 6 sekund namísto 60 sekund. Tím, že tyto hodiny běží desetkrát rychleji než skutečný čas, se návštěvníkům sděluje něco ve smyslu: Konstruktér nemá čas se zastavit, musí stále tvořit. Proto se raději spoléhejte na poskytovatele technologií, kteří hledí do budoucnosti, než na ty, co se budoucnosti bojí! Elizabeth Kautzmannová je manažerka pro laserové produkty společnosti FANUC Factory Automation, Hoffman Estates, Illinois. Další informace získáte na webu www.fanucfa.com. 14 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

Zvažte snížení nákladů a pozitivní dopad na životní prostředí zajištěné místní výrobou dusíku Paul Humphreys Atlas Copco Dusík je kritickým komponentem na množství průmyslových trhů. Výzkumníci v oblasti inovací se snaží hledat nové možnosti řešení problémů současných výrobních závodů. Při čím dál naléhavějším důrazu na cenově úsporné a ekologicky šetrné provozní postupy přechází velké množství podniků na výrobu dusíku přímo na místě, což pro ně představuje efektivnější řešení a následně plynulejší provoz. Úspora nákladů Přechodem na výrobu dusíku na pracovišti mohou výrobci jednoduše ušetřit přibližně 40 až 80 % s tímto prvkem souvisejících nákladů, a to v závislosti na aktuálních cenách tekutého dusíku na trhu. Cena za dodávku tekutého dusíku se na průmyslovém trhu může pohybovat od 0,12 USD za 1 m³ po 0,50 USD za 1 m³. U tlakových lahví se cena může vyšplhat až na 1 USD za 1 m³. Přechod na výrobu dusíku na místě může ihned snížit náklady na přibližně 0,07 USD za 1 m³. A to jen pro začátek. V některých případech se i po zohlednění investičních nákladů souvisejících s výrobou dusíku na místě (například generátory, kompresory, zásobníky, instalace, napájení a údržba) přijde na to, že návratnost investic může být již pouhé dva roky. Každý následující rok mohou běžné provozní náklady klesnout zhruba až na 0,04 USD za 1 m³ náklady v tuto chvíli již zahrnují pouze údržbu a energii. Tyto úspory nezahrnují dodatečné náklady účtované dodavateli dusíku, což se může lišit podle oblasti. Poskytovatelé vybavení pro výrobu dusíku na místě, jako je například společnost Atlas Copco, spolupracují s výrobci na vytvoření tabulkových dat, jež usnadní odhadnout úspory, které lze očekávat při přechodu z dodávaného tekutého dusíku na výrobu na místě v množství průmyslových odvětví. Na fakturách za dodávku dusíku se standardně vyskytuje řada obvyklých položek náklady za tekutý dusík na 1 m³, poplatky za pronájem tlakových nádob, poplatky za dopravu, poplatky za práci s nebezpečnými látkami a zároveň množství nejrůznějších dalších nákladů. Dodávka tekutého dusíku vyžaduje, aby byl dusík v plynném stavu převeden na tekutý dusík, aby jej bylo možno přepravit, a na místě určení převeden zpět na plynný dusík. Ztráty vzniklé mezi těmito dvěma přechodovými body přispívají k exponenciálnímu nárůstu ztrát produktu společně s dalšími poplatky za dodání. Dodávaný dusík musí být před použitím rovněž skladován. Při skladování dodávaného dusíku v chlazené nádrži dochází automaticky ke ztrátě 10 % dodaného objemu. Nádrž s dostatečným podtlakem navíc ztrácí minimálně 0,4 % objemu každý den, kdy dochází k nárůstu vnitřního tlaku následkem koncentrace nevyužitého produktu v horní části nádrže. Upouštění tlaku kvůli kompenzaci přispívá k dalším zbytečným ztrátám. Toto řešení je zkrátka nevýhodné. Pozitivní dopad na životní prostředí Označování výrobních praktik a procesů slovem ekologické se stalo již celkem běžnou záležitostí a mnoho zákazníků nyní toto nic neříkající označení vnímá s despektem. Určité organizace tento termín dokonce označily za jedno z nejneužívanějších slov za rok 2008. Zákazníci v dnešní době potřebují jasná, ověřitelná fakta, která jim umožní rozhodnout se, zda výrobek skutečně dostojí své avízované ekologičnosti. Výroba tekutého dusíku vyžaduje velké množství elektrické energie, protože bod zkapalnění dusíku je pod -195 C. Jistě jste již viděli videozáznam toho, co se stane, když nějaký předmět (například růži) namočíte do tekutého dusíku a upustíte na zem. Přestože to vypadá efektně, v 80 % případů se dusík používá v plynné formě, nikoli tekuté. Jediným důvodem pro zkapalnění dusíku je usnadnění přepravy a při té, jak již bylo zmíněno, dochází ke ztrátám hned na dvou úrovních. Vezměte si spotřebu motorové nafty a emise oxidu uhličitého spojené s přepravou a máte jasně identifikovatelné transparentní výhody pro životní prostředí v případě výroby na místě. Výroba na místě také snižuje možnost zranění pracovníků v souvislosti s nebezpečím úniku z tlakových nádob a kontaktu s tekutým dusíkem o teplotě -195 C, při čemž s velkou pravděpodobností hrozí vážné popáleniny kůže. Průmyslové využití Plynný dusík je nezbytný v mnoha výrobních závodech a prostředích. V potravinářském průmyslu, v distribuci energií, jako je ropa a plyn, nebo v dalších energetických závodech, v elektrotechnickém průmyslu, chemickém a farmaceutickém průmyslu potřebují plynný dusík k mnoha různým procesům. Výroba dusíku na místě rovněž umožňuje dosáhnout optimální čistoty; v takových oblastech, kde je vyžadována vyšší citlivost nebo přesnost, jako například ve farmaceutickém průmyslu, elektrotechnickém průmyslu a chemickém průmyslu, kde je čistota dusíku zlatým standardem, dokáže výroba dusíku na místě lépe splnit požadavky podniku. Výrobci v mnoha oborech mohou s minimálním či žádným školením optimalizovat výkon a současně snížit náklady či vytvářené emise oxidu uhličitého za pomoci jednoduchého přechodu na výrobu dusíku na místě. Paula Humphreyse pracuje v americké pobočce společnosti Atlas Copco. Kontaktovat jej můžete na adrese humphreys@us.atlascopco.com. řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 15

ELektrotechnika Jiskrově spolehlivá zařízení zajišťují bezpečnost Joseph A. Kaulfersch Pepperl+Fuchs Existuje starý příběh o dostavníkové společnosti hledající nového řidiče. K pohovoru byli přizváni tři uchazeči. Každý dostal stejnou otázku: Jak blízko útesu dokážete jet a stále zachovat bezpečnost? První odpověděl: Jsem tak dobrý řidič, že dokážu jet jeden palec od útesu a stále být v bezpečí. Aby se nenechal zahanbit, druhý řidič odpověděl: Já jsem tak dobrý řidič, že dokážu jet polovinou kola přes okraj útesu a druhou polovinou po zemi, a přesto budu v bezpečí. Třetí jen dodal: Nevím, jak blízko dokážu jet bezpečně kolem okraje útesu. Vždycky se držím od útesu co nejdále. Místo dostal ten třetí. Metody ochrany Možná že by se mohl přístup dostavníkové společnosti uplatnit při navrhování moderních závodů s procesní automatizací. Jak bezpečný jste učinili závod, kde pracují vaši zaměstnanci? Jak blízko by se měl konstruktér přiblížit minimálním křivkám vznícení? Měl by zvolit jiskrově bezpečnou technologii, nebo nevýbušnou technologii? V Evropě jsou továrny relativně blízko obydlí dělníků a vedení závodů oprávněně nechce riskovat ani jen potenciální možnost nehody. Typicky zde používají jiskrově bezpečnou technologii jako primární metodu pro dosažení bezpečnosti závodu. V Severní Americe se velké petrochemické závody staví co nejdále od obytných oblastí a pro zajištění bezpečnosti se zde běžně volí nevýbušná technologie. Mnoho lidí se domnívá, že nevýbušná technologie má již tak zavedené postavení, že to omezuje nasazení jiskrově bezpečné technologie. Mnoho závodů již funguje řadu let a výměnu nástrojů nelze dostatečně odůvodnit. Je možné, že způsob ochrany nebezpečných oblastí je ovlivněn 16 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku

zvykem, ale data ukazují, že severoameričtí technici začínají tento zvyk prolamovat. Ani ne před deseti lety by mnoho techniků nedokázalo umístit jejich I/O do nebezpečných prostor, pokud nebyly v nevýbušném krytu nebo odsávané (purged). Nelze však popřít, že nevýbušné kryty mají stále své místo. Nejlepším argumentem pro jejich použití jsou vysokonapěťová zařízení nebo oblasti, kde je kvůli úrovním energie nepraktické použít jiskrově bezpečnou ochranu. Příznaky zlepšení Bylo by nepřesné tvrdit, že jiskrová bezpečnost není v Severní Americe populární. Mohla to být pravda před 15 lety, ale trh s produkty jiskrové bezpečnosti každoročně velmi rychle roste, kromě loňska v době hospodářského útlumu. Výrobci jiskrově bezpečných bariér zaznamenali nárůst prodeje a oblasti jiskrové bezpečnosti se věnuje více firem. V několika průmyslových odvětvích byla dokonce standardizována jiskrová bezpečnost pro všechny závody v Severní Americe i pro ostatní závody na světě. Tento rostoucí trend má několik příčin. Globalizace Pokud chtějí severoamerické firmy podnikat na světovém trhu, musejí se přizpůsobit mezinárodním normám. V současné době elektrické specifikace CE a ATEX Zone 0 vyžadují jiskrovou bezpečnost ve většině světa mimo Severní Ameriku. Je zajímavé, že jiskrová bezpečnost je jedinou metodou přijatelnou v oblastech zóny 0. Mnoho severoamerických firem bylo koupeno nebo sloučeno s jiným zahraničními organizacemi, takže jejich postupy a koncepce pronikly i do jejich technické kultury. Jiskrově bezpečné vzdálené I/O Před více než 10 lety se na trhu řídicích prvků pro průmyslovou automatizaci objevily vzdálené I/O se zabudovanou jiskrovou bezpečností a technologií HART. To zákazníkovi umožňuje vést jednoduchý nebo redundantní pár vodičů od stovek provozních zařízení, čímž ušetří tisíce dolarů na kabeláži a čímž je také umožněna základní diagnostika provozního hardwaru. Fieldbus U standardů Foundation Fieldbus a PROFIBUS je jiskrová bezpečnost součástí specifikace a vyžaduje kompatibilitu, aby se mohlo připojit zařízení jakéhokoli výrobce. Je to náročný požadavek, ale funguje. Nové technologie Průmysl podporuje inovaci přinášející technologicky vyspělý diagnostický a konfigurační software pro technologii Fieldbus. Vyžaduje vysokou dostupnost, nižší střední dobu mezi chybami a kratší střední dobu pro opravu. Pro bezpečnou odstávku systémů a trh s bezpečnými řídicími prvky nyní platí požadavky SIL2 a SIL3. Průmysl nadále hledá cesty, jak zachovat minimální náklady, takže bezdrátová technologie rychle získává převahu nad kabelovými technologiemi. Ale i bezdrátová technika se nějak musí napájet, takže je vyžadována jiskrová bezpečnost. Někteří pracovníci tvrdí, že se tím omezí bariéry mezi body. To mohla být pravda před několika lety, kdy byla používána stará si Vás dovolují pozvat na odborný seminář. Který se uskuteční dne: 15. 06. 2011 Místo konání: technologie, ale totéž odborníci tvrdili o instalacích technologie Fieldbus. Pro vyřešení těchto problémů se do výzkumu a vývoje investovaly velké prostředky. Vyšší napětí a redundantní usměrněné zdroje napětí umožňují na sběrnici Fieldbus připojit více segmentů a přístrojů. Dostupné jsou vyspělé diagnostické moduly zkracující dobu zprovozňování, jež předvídají selhání a odstraňují jakékoli problémy. Nové technologie dokonce dokážou říci, který vodič ve kterém modulu a ve které skříni se uvolňuje. Rozměry, hmotnost a koroze Omezování prostorové náročnosti, hmotnosti a koroze je vždy důležitou otázkou a je kritické zejména u příbřežních plošin. Nevýbušné kryty jsou velké, těžkopádné a těžké. A protože kryty nejsou nikdy zcela vzduchotěsné, komponenty uvnitř jsou náchylné ke korozi. Pokud navíc dojde uvnitř nevýbušného krytu k explozi, dojde k narušení elektroniky a komponent uvnitř skříně. Navíc je nutno instalovat také nevýbušné kabelovody a odpovídající těsnění. Před sejmutím krytů je dále nutno odpojit napájení. Nesprávné otevření a zavření nevýbušného krytu může narušit jeho integritu. Seminář je zdarma a je určen především pro projektanty a technické pracovníky. Přihlásit se můžete na kontaktech: Tel: +420 538 707 107 E-mail: nadenickova@systemotronic.cz Bližší informace najdete na www.systemotronic.cz - řízení & údržba průmyslového podniku Květen 2011 17

Elektro technika Prevence vs. izolace Způsob ochrany Jiskrová bezpečnost (Prevence) Nevýbušné / nehořlavé provedení (Izolace) Odsávání a přetlak (Oddělení) Výhody Nevyžaduje speciální kabely Bezpečná pro pracovníky Nepotřebuje povolení k práci pod napětím Vhodná pro všechny klasifikace prostor Div. 1, 2 a zóny 0, 1, 2 Osvědčený způsob Vhodné pro vysokonapěťová zařízení. Může být jediným řešením, zejména u velkých zařízení Levnější než kryty v nevýbušném provedení. Novější jiskrově bezpečné bariéry jsou výrazně menší a lehčí než předchozí generace bariér. Bylo sníženo množství tepla, jež produkují, čímž se zvýšila životnost elektroniky a snížila zátěž, kterou mohly představovat pro další elektroniku, jež mohla být na stejném místě ve skříni. Použití slabšího napájení má další skrytou výhodu. Všechny bezpečnostní systémy vyžadují velmi drahé záložní napájecí systémy a klimatizaci. U větších instalací SIS a DCS zkušenosti ukazují, že uživatel může při použití těchto bariér zvolit menší záložní zdroje UPS a klimatizační systémy. Úspora nákladů je obrovská. Koncepce Když závod vydělává 20 000 dolarů a více na produktu nebo procesu a přístroj lze opravit za chodu, nevyplatí se zastavit výrobu, pokud to není absolutně nutné. U nevýbušné technologie uživatelé potřebují povolení k práci pod napětím, jehož získání vyžaduje určitý čas. Je také důležité si zapamatovat, že když je kryt otevřen za účelem opravy, elektronické komponenty jsou nejen vystaveny vlivům okolního prostředí, ale Nevýhody Nevhodná pro vysokonapěťová zařízení, ale to se může v budoucnu s novou technologií změnit Vyžaduje zepředu instalované technické provedení a dokumentaci Rozměrné kryty, drahá těsnění a kabelovody Práce pod napětím je nepřípustná. Chyby při instalaci a údržbě jsou nebezpečné Nepružné řešení Není vhodné pro všechny nebezpečné prostory Může vyžadovat složitou instalaci Její provoz vyžaduje další metody ochrany Údržba pod napětím je nepřípustná navíc už nejsou nevýbušné. Proces se musí kvůli opravě zastavit, není jiná možnost. Je možné, že po opravě technici kryty neuzavřou správně. Kryty mají zámky a šrouby, které je drží bezpečně uzavřené, ale je velká pravděpodobnost, že kvůli spěchu nejsou zámky vždy zajištěny a ne každý šroub je správně utažen. Vzpomínáte na příběh o bezpečnosti a dostavníku? Jak daleko od okraje útesu už je dostatečně bezpečno? U jiskrově bezpečného systému lze I/O připojit a odpojit za chodu jednotky. Jiskrově bezpečná bariéra má velmi rychlou návratnost investice. Navíc je svým způsobem pojistkou: zamezuje výbuchu. I když se vše provede správně, nevýbušná technologie jen snižuje pravděpodobnost šíření výbuchu mimo nevýbušný kryt. Nedělá nic pro to, aby nedošlo k výbuchu uvnitř krytu. Mnoho závodů je klasifikováno jako nebezpečné prostory třídy Class I Division 2. Tento typ klasifikace snižuje náklady na pojištění, protože tento prostor je považovaný za nebezpečný jen za abnormálních podmínek, na rozdíl od prostor třídy Division 1, které jsou považovány za nebezpečné i za normálního provozu. Ale zákazníci by měli zvážit případ, kdy jejich technici nebudou obeznámeni s určitou částí závodu nebo jsou ve své funkci noví. Pokud technik udělá chybu při použití jiskrově bezpečných bariér, obvod nebude schopen vydat dostatečnou elektrickou nebo termální energii, a to ani za abnormálních podmínek, aby způsobil vznícení určité nebezpečné atmosférické směsi. Proto mnoho závodů standardizuje používání jiskrové bezpečnosti pro prostory klasifikované jako Class I, Division 1 a Division 2. Závěr V posledních 10 letech investovalo mnoho předních firem z oblasti řízení procesní automatizace miliony dolarů do nových jiskrově bezpečných řešení řízení. Investici by nerealizovali, pokud by šlo jen o přechodný trend. Také mnoho firem, které nikdy v minulosti nepoužívaly jiskrovou bezpečnost, ji nyní využívá nejen z bezpečnostních důvodů, ale také pro rychlou návratnost investice. Je-li jiskrová bezpečnost považována za nejbezpečnější metodu ochrany, neměla by se nevýbušná zařízení rozhodně nahradit jiskrově bezpečnými systémy? Pokud byste byli v onom dostavníku, chtěli byste, aby řidič zůstal co možná nejdál od okraje útesu? Řekl bych, že ano. Samozřejmě že nevýbušnou technologii můžete potřebovat v závislosti na vašem závodě nebo operacích. V moderním procesním závodě mohou ve skutečnosti existovat společně jiskrově bezpečná, odsávaná i nevýbušná zařízení. Všechny tři metody mají odpovídající uplatnění, stejně jako výhody a nevýhody. Dobrá technická praxe a školení v oblasti elektrotechnických předpisů pro vaši zemi a obor jsou tou nejlepší ochranou před výbuchy v nebezpečných prostorách. Joseph A. Kaulfersch je tržní analytik společnosti Pepperl+Fuchs, Twinsburg, stát Ohio. Můžete jej kontaktovat na adrese Pa-info@us.pepperlfuchs.com. Webová stránka společnosti je www.pepperl-fuchs.us. 18 Květen 2011 řízení & údržba průmyslového podniku