Temat miesiąca

W sieciach, w których zagwarantowany jest determinizm czasowy transmisji, okres od wysłania pakietu danych od nadawcy do jego dotarcia do odbiorcy jest z góry określony i pozostaje niezmienny. Wówczas komunikacja między węzłami sieci może być realizowana w czasie rzeczywistym, łatwiejsza jest też ich synchronizacja. Obie te kwestie są kluczowe dla sprawnego działania systemów sterowania. W tym celu w sieciach przemysłowych opartych na Ethernecie stosowane są różne mechanizmy i protokoły, których działanie opisujemy w artykule.

Przemysł spożywczy od lat stanowi jeden z najważniejszych dla dostawców automatyki rynków końcowych i jednocześnie bardzo perspektywiczną branżę. Nakłady finansowe na wyposażenie fabryk w przemyśle spożywczym od lat rosną. Dzięki temu są w nich wdrażane najnowocześniejsze rozwiązania techniczne, przykładowo na wielu stanowiskach pracują roboty przemysłowe, a cechy produktów kontrolowane są za pomocą automatycznych systemów inspekcji. W rezultacie odpowiednio do wzrostu wolumenu oraz złożoności produkcji rosną także jej wydajność, rentowność oraz jakość.

Możliwości automatyzacji pojazdów specjalnych używanych w budownictwie, rolnictwie i leśnictwie, górnictwie, ratownictwie, usługach komunalnych, transporcie oraz logistyce są ogromne. Dzięki temu coraz częściej dźwigi, koparki, betoniarki, wywrotki, śmieciarki, piaskarki, zamiatarki, cysterny, kombajny, wozy strażackie oraz wózki widłowe dorównują wyposażeniem stanowiskom produkcyjnym w przemyśle.

Technologia RFID (Radio Frequency Identification) używana jest w zdalnej identyfikacji oraz śledzeniu przepływu różnych obiektów. Jej popularność stale rośnie, a obszarów zastosowania ciągle przybywa. Jest ona obecnie wykorzystywana m.in. do znakowania towarów w sklepach, paczek w magazynach, zwierząt domowych i hodowlanych oraz w systemach kontroli dostępu i płatniczych - na przykład w bramkach na autostradach. W artykule przedstawiamy główne komponenty systemów RFID oraz przykłady ich przemysłowych wdrożeń.

Zadaniem sterowników programowalnych jest zrealizowanie zapisanego w ich pamięci programu, który stanowi implementację algorytmu sterowania. Jego danymi wejściowymi są informacje o przebiegu procesu rejestrowane przez moduły wejściowe sterownika. Efektem wykonania programu są natomiast sygnały sterujące, które za pośrednictwem układów wyjściowych PLC są przekazywane do elementów wykonawczych. Sterowniki programowalne są od lat powszechnie wykorzystywane w systemach sterowania i automatyki w przemyśle, w których zastąpiły dawniej używane przekaźniki. Popularność PLC jeszcze wzrosła, gdy możliwe stało się ich programowanie z wykorzystaniem aplikacji uruchamianych na komputerach. To podejście jednak nie było pozbawione wad, które udało się wyeliminować dopiero wraz z przyjęciem standardu IEC 61131-3.

Efektywność energetyczna zakładów przemysłowych bywa, z różnych przyczyn, bardzo niska. Aby to zmienić, należy racjonalizować zużycie energii, co staje się łatwiejsze, jeżeli w przedsiębiorstwie wdrożony jest system zarządzania energią (Energy Management System). Stanowi on połączenie narzędzi sprzętowych oraz programowych do pomiaru, rejestracji, transmisji oraz analizy parametrów procesowych oraz danych o zużyciu energii przez poszczególne urządzenia i instalacje.

Efektywność energetyczna instalacji produkcyjnych lub użytkowych (ogrzewania, oświetlenia, wentylacji) w przemyśle bywa bardzo niska. Wynika to nie tylko ze sprawności samych urządzeń, ale również z faktu, że za najważniejsze wskaźniki operacyjne uznaje się te dotyczące wydajności produkcji oraz jej jakości. Energii nie traktuje się zazwyczaj jako surowca, a wydatki na nią ponoszone uznaje za stały składnik kosztów wytwarzania. Tymczasem analiza zużycia i podjęcie działań mających na celu zwiększenie sprawności energetycznej instalacji pozwalają obniżyć koszty operacyjne związane z energią nawet o kilka do kilkunastu procent.

Enkodery przetwarzają przesunięcie liniowe lub kątowe obiektu na sygnał elektryczny, na podstawie którego wyznaczana jest liczba wykonanych obrotów, długość drogi oraz prędkość, z jaką została ona przebyta. Przetworniki te są niezbędnymi komponentami układów sterowania ruchem maszyn w systemach automatyki, od których dokładności oraz niezawodności zależy precyzja oraz efektywność regulacji. Niestety, jeżeli w czasie eksploatacji enkodery narażone są na wpływ ekstremalnych czynników zewnętrznych, parametry pomiarowe mogą ulec pogorszeniu. W części przypadków z góry wręcz konieczne jest stosowanie przetworników o zwiększonej odporności na trudne warunki środowiskowe.

Badanie jakości gotowych wyrobów obejmujące m.in. kontrolę ich wymiarów, dokładności obróbki oraz poprawności montażu jest obowiązkowym etapem procesów produkcyjnych w wielu branżach. Niektóre produkty wymagają również sprawdzenia, czy w czasie ich wytwarzania, przetwarzania lub pakowania nie przeniknęły do nich zanieczyszczenia, takie jak okruchy szkła, metalowe opiłki, skrawki plastiku, gumy, pestki i inne. Może się tak zdarzyć w wyniku nieuwagi lub niestaranności personelu, błędów maszyn, użycia zabrudzonych opakowań lub zanieczyszczonych surowców. Z pomocą przychodzi tutaj inspekcja rentgenowska, której wykorzystanie staje się obecnie standardem w pewnych dziedzinach przemysłu.

Od przebiegu procesów realizowanych w zakładach uzdatniania wody, oczyszczalniach ścieków oraz przepompowniach wody i ścieków zależy, czy woda dostarczana odbiorcom lub odprowadzana do rzek, jezior lub mórz spełnia wymagane normy jakościowe. Aby zwiększyć efektywność działania i niezawodność tego typu instalacji, wyposaża się je w systemy automatyki procesowej. Te ostatnie stanowią nagromadzenie różnego rodzaju czujników, urządzeń wykonawczych oraz regulatorów. W artykule, przedstawiając jako przykład oczyszczalnię ścieków, charakteryzujemy wymienione urządzenia i systemy oraz opisujemy poszczególne etapy pracy zakładów w branży wodociągowo-kanalizacyjnej.

Pomiary odległości między czujnikiem i detalem przeprowadzane są w przemyśle powszechnie. Tematem pierwszej części artykułu im poświęconego były laserowe czujniki odległości. Przedstawiono w nim dwa najczęściej wykorzystywane rodzaje sensorów - triangulacyjne oraz typu TOF (Time Of Flight). W bieżącym opracowaniu charakteryzujemy konfiguracje układów pomiarowych z czujnikami laserowymi wykorzystywanymi do wyznaczania różnych wielkości geometrycznych.

Urządzenia i systemy bazujące na światłowodach wykorzystywane są, oprócz zastosowań telekomunikacyjnych, również w przemyśle, transporcie i wielu aplikacjach specjalistycznych. W pierwszej części poświęconego im artykułu przedstawiliśmy budowę światłowodów oraz przykłady użycia transmisji optycznej w różnego rodzaju sieciach przemysłowych. Światłowody mają też inne istotne zastosowania - stosowane są one jako czujniki służące do pomiarów wartości różnych wielkości fizycznych, w szczególności temperatury i ciśnienia, oraz naprężeń, odkształceń, położenia, odległości i wibracji.