Na stažení

15
Te c h n o l o g i c k ý
magazín
společnosti
Prosíťované světy
Čestný příspěvek: Prof. Dr. Wolfgang Wahlster
Technologie: IT pro automatizaci
Aplikace: Elektronický štítek s RFID
people | power | partnership
HA R T ING
te c . N ew s 15: O b s a h
harting tec.News 15 (2007)
Úvodník: Dietmar Harting: „Talent de bien faire“.
(Princ Jindřich Mořeplavec) _4
Čestný příspěvek: Prof. Dr. Wolfgang Wahlster:
Digitální paměť: vestavěné systémy si vedou deník _6
harting
na veletrzích v roce 2007 _79
Automatizovaný svět
Průvodce výběrem: nástroj pro konstrukci sítě IT pro
automatizaci _10
Monitoring pomocí Ethernetu v potravinářském
průmyslu _14
Vzkvétající investice. Systémy řízení skleníků využívají
průmyslová ethernetová řešení od firmy harting _18
Integrated Solutions „Dosažení globálního
měřítka zachováním lokální přítomnosti“. harting
Integrated Solutions rozplétá tuto hádanku vysvětlením
svého zásadního provozního modelu – „Jednotné
globální působení“ _54
harting
Integrace deskových konektorů SMC do plně
automatické linky na montáž součástek _56
Komunikační infrastruktura v novém závodě harting ve
Zhuhai _74
Svět technologií
Automatické spojování vlaku u nového „Pendolina“ _34
Přenos dat s ultra-kompaktním multiplexerem _52
Sběrnicová topologie pro přenos energie _62
Han® Q 2/0 – nové možnosti pro napájení, například
jako řešení konektivity pro solární energii _64
Robustní a bez rzi. Han-INOX: nová řada nerezových
pouzder pro průmyslové konektory _66
Mikrokosmos
Rozšířené nasazení RFID: Technická univerzita v
Drážďanech a společnost harting spolupracují na
transpondérech a čtečkách pro stavební průmysl _24
Sledování životního cyklu výrobku. Elektronický výrobní
štítek s RFID pro optimální ukládání dat _28
Senzory s širokým proudovým rozsahem založené na
technologii kompaktních 3D-MID prvků _31
Spolupráce v globálním měřítku
IT pro automatizaci se stává skutečností. Funkce a
instalace integrovaného otevřeného Ethernetu _20
Vyšší spolehlivost díky kartě con:card+ _42
Vedoucí postavení díky inovaci. Větší inovační síla
díky systematickému hodnocení faktorů a indikátorů
úspěchu _68
Udržujeme metro v pohybu –
konektory harting podporují nasazení systémů
lineárních pohonů v Číně _38
Společný úspěch začal u Bosporu _71
Udržujeme pohodlí pasažérů na železnici: funkce
kontaktů Han® M12-Crimp v informačních systémech
pro cestující _40
Světové standardy
Vodotěsná a robustní:
venkovní telekomunikační řešení Han _50
Vylepšený výkon systémů VMEbus v Japonsku díky
konektorům har-bus® 64 _48
Standardizace generické kabeláže _58
Údaje o publikaci.
Vydal: HARTING KGaA, M. Harting, P.O. Box 1133, 32325 Espelkamp (Německo), telefon +49 5772 47-0, fax: +49 5772 47-400, Internet: www.HARTING.com
Šéfredaktor: A. Bentfeld | Zástupce šéfredaktora: Dr. H. Peuler, K. Jording | Celková koordinace: Oddělení pro komunikaci a styk s veřejností, A. Bentfeld
Design a grafická úprava: Contrapunkt Visuelle Kommunikation GmbH, Berlín | Výroba a tisk: Druckerei Meyer GmbH, Osnabrück | Komiks: Helme Heine
Náklad: celosvětově 30 000 výtisků (němčina, angličtina a 10 dalších jazyků)
Zdroj: Pokud máte zájem o pravidelné bezplatné zasílání tohoto magazínu, kontaktujte nejbližší pobočku společnosti HARTING, prodejce společnosti HARTING
nebo jednoho z lokálních distributorů společnosti HARTING. Můžete si také objednat tec.News on-line na www.HARTING.com.
Přetisk: Kompletní přetisk a citace z příspěvků jsou možné jen se souhlasem editora. To platí i pro zadávání do elektronických databází a reprodukování na elektronických médiích (např. CD-ROM a Internet).
Veškerá použitá označení produktů jsou obchodní známky nebo názvy produktů patřící společnosti HARTING KGaA nebo jiným firmám.
I přes pečlivou redakční práci není možné zcela vyloučit tiskové chyby nebo změny specifikací produktů, provedené v krátkých lhůtách. Z tohoto důvodu je
společnost HARTING KGaA vázána pouze podrobnostmi v příslušném katalogu. Vytištěno ekologickým způsobem na papíře běleném zcela bez chlóru a s vysokým podílem recyklovaného papíru.
© 2007 HARTING KGaA, Espelkamp. Všechna práva vyhrazena.
V případě, že v tomto textu nejsou některé termíny/slova použity v neutrální formě vzhledem k pohlaví, týká se tento termín i opačného pohlaví, které zde není výslovně zmíněno a oslovováno.
te c . N ew s 15: Ú vo dní k
Dietmar Harting
„Talent de bien faire“
(princ Jindřich Mořeplavec)
Ve shodě s jeho heslem „Talent de bien faire“ – „Touha
prospívat“ – se princi Jindřichu Mořeplavci podařilo učinit
z Portugalska na počátku 15. století přední národ mořeplavců. Rozhodujícím faktorem úspěchu jeho expedic
bylo důsledné vyhodnocování zápisků z expedic, především deníků, na mořeplavecké škole, která byla speciálně
založena ve městě Sagres.
Získané poznatky v oblasti zeměpisu, přesnosti navigačních přístrojů, kartografie, stavby lodí a jiných vědeckých
disciplín umožnily mořeplavci Vascovi da Gama objevit v
roce 1498 námořní cestu do Indie, a tím otevřít přímý přístup k lukrativnímu obchodu s kořením.
Díky zvídavosti velkých objevitelů, jako byli Bartolomeo
Diaz, Kryštof Kolumbus a Fernando Magellan, rozprostřely evropské mořeplavecké národy své námořní sítě přes
Atlantik, Pacifik i Indický oceán. Položily tak základ dnešnímu systému obchodních styků a v konečném důsledku
také připravily cestu k propojení našeho světa.
Hlavní rozdíl mezi globalizací na počátku 15. století a globalizací 21. století, se kterou se setkáváme dnes, je rychlost,
s jakou dokážeme překlenout čas a prostor. Abychom
vyhověli přáním a potřebám svých zákazníků, nemusíme
už riskovat dlouhé námořní plavby jako naši mořeplavečtí
předchůdci v minulých stoletích. Lokální vývojová centra,
výrobní závody, oddělení marketingu a služeb i propojení
zaměstnanců, zákazníků, dodavatelů, technologií a dat
pomocí moderních IT technologií nám dnes umožňují plnit
veškeré požadavky a očekávání přímo na místě.
Stejně jako ve věku Jindřicha Mořeplavce je nezbytnou
podmínkou a hnací silou vývoje neustálý rozvoj znalostí.
Za tímto účelem si naši pracovníci vyměňují nápady a koncepty přes hranice jednotlivých zemí, aby mohli přicházet
s inovačními řešeními, která naši zákazníci žádají. Jiný
aspekt našeho neustálého dalšího rozvoje znalostí vychází ze spolupráce s partnery, včetně výzkumných institucí,
asociací a firem. Vynikající partneři nám otevírají okna do
nových světů, což na oplátku našim partnerům umožňuje
těžit z našich technologických kompetencí a naší přední
pozice na jednotlivých trzích.
Náš osobní, individuální pohled na věci je jeden aspekt,
zatímco to, jak nás vnímají ostatní, z venku, je tak říkajíc
jiné hledisko. Přirozeně je zvláště potěšující, pokud naše
inovační řešení doporučují nezávislé třetí strany, nebo je
dokonce považují za hodné speciálního ocenění, jako se
nám to stalo v roce 2006, kdy jsme obdrželi prestižní cenu
Hermes, což je nejvýše dotované technologické ocenění
na světě.
Takové uznání nás inspiruje a povzbuzuje v dalším vytyčování našeho kurzu. Přitom dáváme svou zvídavost a radost
z objevování do služeb našich zákazníků, kterým nabízíme
spolehlivá aplikačně orientovaná (systémová) řešení vyhovující novým technologickým výzvám. V našem snažení
zůstáváme věrní krédu Jindřicha Mořeplavce: „Talent de
bien faire“.
Pomocí tohoto vydání magazínu tec.News č. 15 bychom
se s vámi chtěli podělit o své nápady, výsledky inovačního
vývoje a nové produkty. Tyto přednosti a nabídky přetvářejí
naši společnou vizi formování budoucnosti pomocí technologií pro lidi ve skutečnost.
harting tec.News 15 (2007)
te c . N ew s 15: P ř ís p ěve k h o s t a
Prof. Dr. Dr. H. c. mult.
Wolfgang Wahlster
vede největší světové středisko pro inteligentní softwarové technologie, německé
Výzkumné středisko pro umělou inteligenci (DFKI GmbH) v
Saarbrückenu, Kaiserslauternu, Brémách a Berlíně, ze kterého bylo založeno 46 nových
společností. Prof. Wahlster
je členem Královské švédské
akademie věd ve Stockholmu a německý prezident mu
udělil Cenu budoucnosti za
jeho práci na poli komunikace člověka se strojem. Je
členem výzkumné asociace
Wirtschaft-Wissenschaft (průmysl-věda) svolávané federální vládou, která jej současně
jmenovala promotorem na poli
inovace informačních a komunikačních technologií.
harting tec.News 15 (2007)
Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster
Digitální paměť výrobku
Zabudované systémy si vedou deník
Informační a komunikační technologie (ICT) jsou základem inovací ve všech ostatních ekonomických oblastech, a tudíž
jsou v pozici hlavního hnacího motoru inovace. Prostupují všemi oblastmi života a práce v naší společnosti a vytvářejí
technologický základ informační a znalostní společnosti. Jakožto klíčová technologie, která je stále více závislá na znalostech, funguje ICT také jako urychlovač růstu všech klíčových oborů. Na základě sdělení ředitelů příslušných společností,
které jsou zastoupeny ve strategické skupině ICT německého federálního ministerstva školství a výzkumu (BMBF), ve
které jsem ředitelem pro výzkum, je 80 procent inovací v automobilovém průmyslu, zdravotnické technice a logistice
výsledkem působení ICT (softwarové systémy, elektronické systémy, technologie sítí a znalostní technologie).
Německo dnes už nehraje žádnou důležitou roli v oblastech
výroby klasických počítačů, základních softwarů (operační
systémy, databázové systémy a kancelářský software) a
periferních zařízení (monitory a tiskárny). Na druhou stranu
ale Německo vede sektor firemního softwaru a je domovem
třetího největšího výrobce softwaru na světě. Německo
také zaujímá vedoucí pozici ve vývoji softwaru pro inovační
aplikace v podobě zabudovaných systémů automobilové,
automatizační a zdravotnické techniky. Německé společnosti jsou díky svým speciálním logistickým schopnostem v
oblasti ICT na špici v sektoru nových koncepcí marketingu
a distribuce. V rámci strategií hi-tech německé vlády je
zájem vybudovat okolo těchto aplikací inovační proces a
zaměřit se na jednotlivé obory, protože toto je jediný způsob, jak zaručit realizaci celého řetězce přidané hodnoty
v Německu, a tím pádem vznik nových pracovních míst v
zemi.
Účelem následujícího textu je představit rozsáhlou inovační
koncepci digitální paměti výrobků jako konkrétní technologickou vizi pro budoucnost: představuje vyšší stupeň
technologie RFID (radio-frekvenční identifikace) a zabudovaných systémů, a má proto obrovský potenciál aplikací
v uvedených cílových oborech, a to prostřednictvím zabudování metod umělé inteligence.
te c . N ew s 15: P ř ís p ěve k h o s t a
Digitální deníky pro výrobky
Logistika a služby, které využívají ITC (od konzultačních
služeb přes údržbu a opravy až po recyklování), a špičkové výrobky se staly nejdůležitějším faktorem úspěchu
v mnoha oborech. Z důvodu stále kratších cyklů výrobků
a jejich inovace a stále složitějších logistických řetězců se
digitální zaznamenávání životního cyklu špičkových výrobků, neustálé monitorování statutu a pozice výrobku, včetně všudypřítomného přístupu k příslušným datům výrobku,
stalo nesmírně důležitým z hlediska konkurenceschopnosti
výrobní a obchodní společnosti. Závěrem, digitální paměť
výrobku otevírá nový rozměr ve vztahu k ochraně proti
pirátství, k ochraně spotřebitele a odpovědnosti za škody
způsobené výrobkem.
Příští generace „chytrých systémů“ zabudovaných do
výrobků bude zahrnovat mnohem víc než pouhou identifikační funkci štítků RFID. Kromě vyhodnocování údajů
z různých zabudovaných čidel (např. teploty, polohy, jasu
nebo vlhkosti) bude také zaznamenávat příslušná a provozní data výrobku. Bude tak schopna si aktivně vyměňovat
informace se svým okolím a uživateli v duchu „Internetu
věcí“.
Digitální paměť výrobku funguje vlastně jako černá skříňka
letadel a stejně jako palubní záznamové zařízení zapisuje v
digitální formě všechny příslušné parametry okolního prostředí. Ty nejlepší ze současných zabudovaných systémů
jsou tak malé, že je možné je neviditelně zabudovat do
jakéhokoli předmětu denní potřeby. Kromě mikroproceso-
Miniaturizace
3. PDS, chytrý
­telefon, chytrá karta
2. PC
1. Centrální
počítač
Časový rámec vývoje
Od konceptu centrálního počítače k „Internetu objektů“.
ru, paměti, systémů mikročidel, čipu GPS (systém globální
navigace) a rádiových modulů obsahují i svůj vlastní zdroj
energie. Paměti výrobků si mohou vyměňovat informace
mezi sebou nebo se svým okolím prostřednictvím náhodných sítí za využití místního rádiového vysílání. Výsledkem
je jakási inteligence prostředí. Tím pádem si mohou krabice
s vínem nebo čokoládovými bonbony v chladicím nákladním voze „stěžovat“ klimatizaci, že došlo k překročení jejich
maximálních hodnot vlhkosti vzduchu a klimatizace může
tyto hodnoty automaticky upravit. Ze všeho nejdůležitější
ale je, že lidé mohou tyto digitální deníky výrobků kdykoli
číst.
Jestliže se budou tyto digitální deníky nacházet v modrém
víku nádoby s kaviárem běluhy mořské, na dně krabice
luxusní belgické čokolády a v zátce kvalitního francouzského vína, pak distributor a dokonce i koncový zákazník
může kdykoli zkontrolovat, zda byl takový kvalitní výrobek
vystaven jakýmkoli vnějším vlivům, které by snížily jeho
kvalitu, či nikoli. Mikročidla zaznamenají kde a kdy nebylo víno uloženo ve vodorovné poloze nebo kde a kdy na
něj působily vibrace, denní světlo nebo dokonce silné teplotní výkyvy. Zákazník se tak může rozhodnout, jestli si
zakoupí výrobek za nabízenou cenu, přestože vykazuje
takové nedostatky. Čokoládu, která byla během přepravy
po několik dnů vystavena působení nadměrného vlhka, by
distributor poslal zpátky dodavateli.
V budoucnosti se například stane, že zákazník, který si
bude kupovat ojetý automobil, se z digitálního deníku dozví,
že dané vozidlo urazilo za poslední dva
roky bez dostatečného množství oleje
4. Inteligentní
objekty
více než třikrát vzdálenost přesahující 300 km a že airbag řidiče byl za
posledních šest měsíců dvakrát aktivován. Takové informace pak nepochybně ovlivní jeho rozhodování o koupi.
Uvážíme-li, že důležité náhradní díly
v automobilech, letadlech a výrobních
strojích budou také na sebe brzo sdělovat informace, pak bude možné rychle
zkontrolovat, zda byly k opravě skutečně použity pouze originální náhradní
díly, či nikoli.
Zdroj: DFKI GmbH
harting tec.News 15 (2007)
připojení, pak vznikne „Internet
věcí“. Lidé již nebudou vnímat
digitální síť ve svém okolí – jednoduše tam bude jako inteligence
prostředí. Systémy zabudované v
našich vozidlech nyní s více než
70 mikropočítači se proměnily v
pohyblivé počítačové sítě a potřebují komunikovat mezi sebou,
jedno vozidlo s druhým, aby bylo
dosaženo ještě vyšší úrovně
bezpečnosti provozu a aby se
postoupilo ještě dále k naplnění
vize naprosto bezpečných vozů.
A opět platí, že to není možné
bez sémantických technologií v
prostředí pamětí výrobků. Jakmile francouzský Peugeot s vodním
čidlem zjistí, že velká louže na silInteligentní nákupní asistenti využívají digitální paměti. Zdroj: DFKI GmbH
nici představuje nebezpečí akvaplaningu, měl by použít univerzálV budoucí „chytré továrně“, kterou postaví německé ně srozumitelnou sémantiku, nikoli francouzskou, pomocí
Výzkumné středisko pro umělou inteligenci (DFKI) na které toto nebezpečí ohlásí pomocí internetového spojení
základě poznatků z demonstračního a vývojového středis- místnímu varovnému systému a tudíž i motocyklu BMW,
ka v Kaiserslauternu, na jehož výstavbě se podílely společ- který je na něj napojen. Motocyklista by pak mohl obdržet
nosti Bosch, harting a Siemens, bude již možné zapisovat varování, které mu možná zachrání život: „Pozor – akvaplado digitální paměti výrobku a používat ji již během jeho ning za 200 metrů!“ Náš německý automobilový průmysl je
výroby.
světovou špičkou v této formě komunikace vozidla s jinými
systémy a v dopravní infrastruktuře. Během několika let
Klíčová role sémantických technologií
budeme pravděpodobně muset vozit svá vozidla do servisu
Snadný přístup k paměti výrobku a komunikace s ní, včet- kvůli aktualizaci sémantického softwaru mnohem častěji
ně interoperability různých pamětí výrobků a jejich inte- než kvůli výměně oleje.
ligentního okolí, vyžaduje sémantiku srozumitelnou pro
stroj. Přidanou hodnotu deníků výrobků je možné aktivovat Samozřejmě, ochrana proti neoprávněnému přístupu nebo
pouze v případě, že servisní robot manipulující se zbožím padělání a zničení paměti výrobku se stane hlavní součástí
bude schopen porozumět informacím o velikosti, hmotnos- výzkumu bezpečnosti.
ti, stabilitě a místech uchopení z digitální paměti výrobku.
Jádro sémantické technologie tvoří speciální jazyky jako V průběhu společných projektů SmartWeb, Specter a ShaOWL (ontologický jazyk webové sítě), které mají formál- redLife, sponzorovaných BMBF, DFKI zkoumal důležité
ní sémantiku a poskytují standardizovanou koncepci pro základy sémantických technologií pro digitální deníky, které
popis digitálního obsahu v ontologické formě. Při vyhledá- byly vystaveny jako ukázkové výrobky ve výstavním sále
vání informací mohou závěry urychlit proces vyhledávání během CeBIT 2007. Prvky popsané výše poskytují veškenebo odvodit hledané informace.
ré důležité předpoklady pro klíčový projekt v souladu se
strategií hi-tech německé vlády v oblasti digitálních pamětí
Jestliže dojde k aktivnímu propojení předmětů denní potře- výrobků, který může vést k průmyslové implementaci spoby prostřednictvím sítě on-line za využití sémantických lečně s celým řetězcem hodnot v Německu.
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Andreas Huhmann
Příručka pro výběr
nástroj pro konstrukci automatizované sítě IT
Při zavádění Ethernetu do průmyslových aplikací je automatizovaná síť IT podporována různými klíčovými elementy.
Jsou to aktivní komponenty, například přepínače, a pasivní komponenty, například kabely, a stejně tak systém řízení,
který bere v úvahu požadavky IT a automatizace. Ale: jestliže je separace aktivních a pasivních komponentů v kanceláři
snadnou záležitostí, ve výrobních prostorách je situace odlišná. Striktně oddělit aktivní a pasivní prvky, to v dílnách a
u strojního zařízení trvale nelze. Proto firma harting vyvinula jednotný nástroj pro plánování úplné sítě pro průmyslové
budovy, závody a strojní zařízení.
10
harting tec.News 15 (2007)
Jednoduchá výběrová pravidla pro infrastrukturu jako celek
podporují rozvoj bezešvé sítě. Optimální harmonizace síťových komponentů a kabeláže má rozhodující důležitost.
Jelikož sítě propojující vybavenost závodu, systémy a
strojní zařízení nejsou nikdy vůči aplikacím neutrální, je
daná aplikace vždy hlavním faktorem, který musí být při
plánování brán v úvahu. Z aplikace mohou být odvozovány
vlastnosti síťových komponentů Ethernetu. Například, jestliže aplikace sestává ze zaznamenávání technologických
dat, postačí neřízené přepínače. U automatizovaných procesů probíhajících v reálném čase však neřízené přepínače
použít nelze.
Funkční rámec
Síťové komponenty mohou fungovat jako jednoduché
děliče signálů, tak jako u přepínačů výrobní řady eCon,
nebo mohou provádět komplexní úkoly správy aktivních
segmentů ztělesňovaných řadou mCon. Svými výrobními
řadami eCon, sCon a mCon pokrývá technologická skupina
harting kompletní spektrum průmyslových aplikací.
Ethernetový síťový komponent v průmyslové aplikaci musí
vždy nabízet různé základní funkce, např.:
–teplotní rozsah v souladu s průmyslovou aplikací a
vysokou úroveň mechanické odolnosti;
–ethernetový přepínač podle normy IEEE 802.3 fast
Ethernet (100 Mbit/s);
–přepínací mody pro ukládání a přeposílání;
–automatické nastavení/automatické křížení;
–elektrické nebo optické porty.
11
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Obchodní
Inženýrské
ERP / CRM / MES
CAD / CAE / CAQ
Služby
Automatizace
Video
Telefonie
Bezpečnost
PLC
CNC
Robot
Přehled síťových aplikací
Tyto funkce tvoří základnu pro všechny síťové komponenty
harting. Výrobní řada eCon, která tyto funkce obsahuje,
nevyžaduje od uživatelů nebo administrátorů nastavování,
protože se jedná o komponent plug-and-play. Nastavování parametrů podle aplikace není možné. Mají-li být tyto
komponenty použity, je nutná pečlivá segmentace sítě,
a to vyžaduje přesnou znalost aplikace. Neřízené síťové
komponenty nemohou být zpravidla užity pro konvergentní
sítě.
Jestliže je nezbytné provést změnu konfigurace tak, aby
vyhovovala dané aplikaci, nebo následnou změnu, je síťový
komponent sCon nejlepším řešením. Tento síťový komponent může být modifikován v souladu s příslušnou aplikací, aniž by to vyžadovalo zvláštní nástroje řízení. Díky
integrovanému USB rozhraní je možné nastavit parametry
při uvádění do provozu bez fungování sítě a bez připojení
síťových komponentů k přívodu elektrické energie.
Síťové komponenty mCon lze použít pro správu sítě v
rozsahu, který odpovídá nejmodernější úrovni současných kancelářských prostředí. K dispozici jsou manažerské služby jako IGMP, Query, QoS, VLAN nebo RSTP.
Webový server pro jednoduché uvedení do provozu nebo
administraci prostřednictvím webu je integrován. Přepínače
mCon umožňují základní síťové funkce pro konvergenci
12
kancelářského a dílenského prostředí, a umožňují tedy
automatizaci IT.
Třída instalace
V průmyslových prostředích je kromě výběru správné
funkčnosti obzvláště důležitá volba vhodné třídy instalace.
V závislosti na aplikaci je možné definovat tři nejobvyklejší
třídy.
– Zaprvé, síťové komponenty, které jsou použity uvnitř
skříně, aby vytvořily hvězdicové uspořádání, a jejichž
klienti jsou také ve stejné skříni. Pro externí uspořádání
k implementaci na kabelu, vhodném pro externí použití,
je obvykle nezbytné propojovací pole.
– Druhá třída zahrnuje integraci skříní do sítě Ethernet a
rovněž hvězdicové uspořádání uvnitř skříně. Decentralizované skříně lze snadno propojit do uspořádání za
sebou.
– Třetí třída definuje vytvoření sítě s hvězdicovým uspořádáním na místě, přičemž většina jejích zařízení je konstruována pro vysokou třídu ochrany. Nízký počet portů
také umožňuje implementaci uspořádání za sebou.
Specifikace profilu
Výběr profilu určuje, zda jsou do síťových komponentů integrovány zvláštní, automatizační, pro daný profil specifické
harting tec.News 15 (2007)
IEC 61 918
­Profinet
IEC 61 918
­ therNet/IP
E
EtherNet/
IP
Kabeláž pro specifický profil
Profinet
Kabeláž
Standardní
Ethernet
Profil
Mezi
4
Generická kabeláž podle normy ISO/IEC 24 702
mCon
Instalační třída
Funkční třída
eCon
sCon
3
Uvnitř
2
Vně
1
Struktura průvodce nákupem pro automatizaci v IT
funkce, jako jsou funkce vyžadované standardy ­PROFINET
nebo Ethernet IP. Aby byla zaručena kompatibilita se standardy Ethernetu, mají tyto standardy zvláštní požadavky na
funkci nebo rozhraní, které obvykle vylučují použití neřízených síťových komponentů. V tomto kontextu musí být
zajištěna kompatibilita síťových komponentů s automatizačním profilem.
Kabeláž
Strukturovaná kabeláž vyplývá z dané aplikace. Kabeláž z
velké části závisí na oblasti aplikace. harting rozlišuje mezi
průmyslovou budovou, dílnou a jednotlivými stroji. Pro dílny
a strojní zařízení automatizované profily specifikují, které
konektory mohou být použity, v souladu s tím, co pro specifický profil stanoví norma IEC 61784. Pro průmyslové budovy je nicméně správným standardem norma ISO/IEC24702.
K dispozici jsou kompletní sestavy kabelů a také kabely a
konektory, které mohou být sestaveny na místě.
Spojovací prvky pro přechod mezi prostředím skříně a
prostředím s velkou zátěží jsou rovněž k dispozici, a to jak
prvky ve stěnách skříní nebo mezi dvěma různými instalačními řadami, tak prvky s vlečnými řetězy. Tyto prvky
mohou být beze švů vloženy do sítě. K výběru komponentů
pro bezešvé a bezpečné síťové řešení je takto zapotřebí
pouze několik kroků.
Jednotné řízení
Systém řízení integruje všechny komponenty v celém rozsahu sítě. Jestliže jsou dodržována pravidla automatizace
IT, je jednotné řízení možné. Celková odpovědnost za síť
může být zavedena centrálně. Údržba sítě v automatizovaném prostředí, vlastní údržba, může být prováděna na
decentralizovaném základě pomocí zjednodušených diagnostických nástrojů. Je důležité, aby komunikace se všemi komponenty sítě byla jednotná a konzistentní a aby tyto
komponenty byly jednotně prezentovány. To je možné díky
nástroji řízení Industrial VIS//ON firmy harting.
Bezešvé automatizované sítě IT
V příručce pro výběr firmy harting je funkce popsána na
začátku nabídky sortimentu. Jelikož se průmyslové aplikace mohou významně lišit, mohou se také měnit požadavky
na funkci. Firma harting nabízí síťové komponenty, které
se hodí pro všechny tyto aplikace, a s konečnou platností
překonala odloučení aktivního a pasivního stanoviska a
přístupu. Je to jediný rentabilní způsob, jakým lze v průmyslovém prostředí vytvořit skutečně bezešvou automatizovanou IT síť.
Andreas Huhmann
Director Strategic Marketing
Division Industrial Communication and Power Networks
harting Technology Group
[email protected]
13
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
14
harting tec.News 15 (2007)
Rhonda Stratton, Tony Guerra & Rob Hanes
Monitorování pomocí Ethernetu v
potravinářském průmyslu
Strouhanku na smažení nebo směsi na výrobu cukroví a dortů můžeme kdykoli koupit v malých baleních v obchodních
domech. Jsou zde však i spotřebitelé, např. pekárny a potravinářský průmysl, a ti požadují tyto výrobky v baleních mnoha
různých velikostí. Obvykle odebírají balení o hmotnosti přibližně 25 kg. Manipulace s baleními takových velikostí na balicí
lince může být pro jejich výrobce poměrně složitá. Úspěch podnikání v této oblasti závisí na přesném zaznamenávání
a dokonalém řízení procesu balení.
Přesné řízení hmotnosti
V továrně předního výrobce objemných potravinářských
výrobků a nápojových směsí na pobřeží Nové Anglie (USA)
začíná proces balení tím, že se každý pytel umístí na váhu.
Zde se automaticky otevře a naplní plnicí linkou. Krátce
před dosažením cílené hmotnosti se plnění automaticky
zastaví. Zbývající množství výrobku padá do pytle velice
pomalu. Po naplnění je pytel těsně uzavřen a připraven k
expedici. Poloautomatický proces pokračuje celý pracovní
týden na různých výrobních linkách, které se využívají ve
směnném provozu.
Přesné řízení hmotnosti má rozhodující význam – chybějící množství zákazníky nepotěší a nadbytečné množství
by snížilo zisk výrobce. Kromě toho platí, že při dopravě
výrobků na velké vzdálenosti je přesná hmotnost důležitým
logistickým faktorem.
Monitorování procesu plnění během změny výrobku nebo
předání směny je obzvláště složité. Balení různých druhů
výrobků během nepřetržitého procesu vyžaduje dokonalý
dohled, a to i z toho důvodu, že odlišné výrobky, jako dortové směsi nebo strouhanka, mohou být z hlediska specifické
hmotnosti nebo rychlosti plnění velice odlišné. Při každé
změně výrobku musí být plnicí stroj opatrně přestaven.
Jedině tak lze zajistit zastavení toku materiálu ve správném okamžiku – při dosažení hmotnosti 25 kg. Nevznikne
tak žádný odpad.
Předchozí způsoby monitorování
V minulosti byl proces plnění pytlů řízen decentralizovaným
a přerušovaným vážením. Pomocí sériového připojení se
data snímala pomocí čidel ve stroji a potom postupovala
do technické kanceláře za účelem analýzy. Přesnost plnění
byla sledována na základě těchto údajů.
Na základě těchto informací záleželo na vedoucích výroby, jak rozhodnou o způsobu úpravy nastavení linky, aby
pracovala s vyšší přesností. Tento celý proces se úspěšně
používal po mnoho let. Nicméně, dlouhodobá a trvalá analýza těchto informací ukázala na možnost dalších zlepšení,
zejména v souvislosti se změnou výrobku nebo směny.
Monitorování ve výrobním prostoru v
reálném čase pomocí Ethernetu
Oblast výroby používá Ethernet stále více. Společnost
harting, jako přední výrobce řešení v oblasti spojení a sítí,
dostala příležitost realizovat automatický systém na bázi
technologie Ethernetu u tohoto výrobce objemných výrobků. Plnicí linka na pytle o hmotnosti 25 kg byla označena
za vhodný stroj pro instalaci výrobků automatizace IT společnosti harting v zájmu optimalizace výrobního procesu a
následného snížení výrobních nákladů zákazníka.
Společnost harting analyzovala časové zpoždění mezi
záznamem dat a ruční úpravou nastavení plnicí linky a
potvrdila, že tento proces by mohl být zásadně zdokona-
15
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Přesné měření je kritické pro společnost, která prodává produkty na základě
váhy. Společnost harting představila monitoring v reálném čase přes Ethernet,
což ušetří náklady na práci a na vyplýtvané produkty.
Ilustrační foto switche instalovaného v místnosti
len monitorováním ve výrobním prostoru v reálném čase
pomocí Ethernetu. V zájmu instalace dlouhodobého řešení
společnost harting doporučila řešení IP67, které by vzalo v
úvahu náročné výrobní prostředí (velké množství prachu,
vlhkost), ve kterém měly být namontován přepínač. Ukázalo se, že bude možné nainstalovat navržený systém na bázi
Ethernetu, a to v blízkosti plnicí linky na pytle o hmotnosti
25 kg bez použití speciální schránky nebo upevňovacího
zařízení. To urychlilo instalaci a snížilo její náklady.
Navržené řešení obsahovalo automatizační soupravu IT
harting složenou z ethernetového přepínače IP67 s pěti
připojeními, konektory Data 3A RJ45 a průmyslovou kabeláž pro Ethernet. Potravinářská společnost velice ocenila,
že všechny klíčové komponenty byla schopna dodat přímo
společnost harting.
IP67 Ethernet switch, konektor IP67 Data 3A.
16
Společnost harting také zajistila místní technické zabezpečení, což byla záruka bezproblémové instalace zařízení.
Kromě montáže přepínačů harting byla poskytována další
podpora v podobě instalace modulu pro přechod ze sério-
harting tec.News 15 (2007)
Předběžné rozložení
Linka pro 50librové pytle
Váha v lince
Serial RS 232
Konvertor Rs 232 na Ethernet
3A P/T
Stroj 3
3A P/T
3A P/T
Stroj 2
IP 67 Switch
Napájení
PC
LAN port
­společnosti
Architektura automatizačního IT systému
vého zapojení na Ethernet s cílem využít dostupné sériové
spojení balicí linky pro komunikaci s přepínačem harting.
Pomoc byla poskytnuta i během nastavování softwaru třetí
strany, který byl určen k monitorování procesu plnění. Přepínač harting byl nakonec umístěn do blízkosti již existujícího připojení LAN, které v minulosti sloužilo pro připojení
PC do systému ERP. Kromě vybudovaného napojení plnicí
linky na pytle jsou k dispozici další dvě připojení. Lze je
později využít pro jiné stroje.
Shrnutí
Potravinářská společnost odhaduje, že možné roční úspory
díky instalaci systému na bázi Ethernetu dosáhnou 20 tisíc
dolarů. Zavedením přístupu k výrobním datům v reálném
čase je kdykoli možné extrapolovat informace nutné pro
úpravu nastavení plnicí linky a postupovat je pracovníkům
řízení výroby. Došlo i k zastavení plýtvání při balení v průběhu změn výrobků a předávání směny. Kromě toho připojení LAN a VPN nyní umožňují vzdálený přístup k výrobním údajům společnosti. Techničtí pracovníci se proto již
nemusejí zabývat problémy výroby a mohou se zaměřit na
dlouhodobé výrobní cíle. Na základě již dosažených úspor
a vypočítané míry návratnosti kapitálu společnost nyní plánuje zavedení monitorovacích systémů na bázi Ethernetu
u dalších výrobních linek.
RHONDA STRATTON
Marketing Communications Manager, North America
harting Technology Group
[email protected]
TONY GUERRA
Field Systems Engineer, Automation IT,
North America
harting Technology Group
[email protected]
ROB HANES
Director of Marketing, Industrial, North America
harting Technology Group
[email protected]
17
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Jakub Vinčálek & Tomáš Ledvina
Investice v rozkvětu
Řídicí systémy pro skleníky využívají průmyslová řešení Ethernetu firmy harting
Není mnoho moderních zemědělců, jejichž provoz by neobsahoval také několik skleníků. Skleníky umožňují pěstiteli
pěstovat rostliny, které by jinak při venkovních podmínkách
zahynuly. Bylo by však chybou se domnívat, že optimální
prostředí skleníku nevyžaduje víc než minimální ovládání
vnitřní teploty a vlhkosti. Ve skutečnosti musí podmínky
uvnitř skleníku pečlivě sledovat řídicí systém, jehož spolehlivost si nezadá s jeho komplexností.
Optimalizace světla, vzduchu, podnebí, půdy
a vody
Dobré skleníkové systémy musejí být schopné řídit takové
faktory jako je teplota a vlhkost vzduchu, teplota a vlhkost
půdy, doba trvání a intenzita vystavení slunečnímu záření, umělé osvětlení, které používá světlo různých vlnových
délek, zásobování vodou a koncentraci CO2 ve vzduchu.
S pomocí řídícího systému je možno tyto proměnné nastavit podle požadavků, v závislosti na denní době a stadiu
růstu rostlin. Systém aktivuje následující funkce:
–otevírání a zavírání oken
–zapínání a vypínání topení
–zapínání a vypínání větrání
–nastavování polohy žaluzií
–zapínání a vypínání umělého osvětlení
–zapínání a vypínání systému zavlažování
–zapínání a vypínání zvlhčovačů vzduchu
Důležitou předností dobrého systému je zařízení, které
poskytuje v reálném čase informace o všech podmínkách,
18
harting tec.News 15 (2007)
10–15 milionů semenáčků najednou roste na středně velké skleníkové
­farmě.
Řídicí systém poskytuje informace o všech podmínkách v reálném čase.
které mohou představovat hrozbu rostlinám ve skleníku, a
řídí systém jako celek. Jakmile nastane situace, kdy systém
nedokáže nadále udržet podmínky uvnitř přednastavených
parametrů, je třeba, aby se automaticky vygenerovala zpráva, která na tuto skutečnost upozorní obsluhující personál.
Zprávy a informace tohoto druhu mohou být registrovány
nejen prostřednictvím pevné sítě, ale lze je vysílat i pomocí
mobilní sítě.
vat přirozené podmínky pro své rostlinné exponáty. V takovém případě by porucha řízení klimatických podmínek mohla způsobit ztrátu vzácných druhů. Z toho důvodu musejí
být řídicí systémy odolné vůči teplotě, vodě, chemikáliím a
vlivu strojů a současně musejí být vysoce spolehlivé.
Extrémní podmínky
Svojí povahou představují podmínky uvnitř skleníků velmi
náročné prostředí pro technické systémy. Z toho důvodu
musejí mít systémy samotné i všechny jejich části velmi
náročný design. Relativní vlhkost často přesahuje 90 % a
některé části instalace se mohou nacházet dokonce pod
vodou. Systém však neovlivňuje pouze teplota, vlhkost a
voda. V mnoha případech se bude používat i velké množství
chemikálií a hnojiv, které mají za úkol rostliny vyživovat a
chránit. Kromě toho je zde v provozu mnoho strojů, které
dokážou části řídicího systému závažně poškodit.
Moderní skleníky mohou mít obrovské rozměry, a proto
vzdálenost mezi čidly, ovládacími prvky a procesorovou
jednotkou může být i několik set metrů. Na jaře se v průměrně velkých sklenících pěstuje mezi 10 až 15 miliony
mladých rostlin. V důsledku toho je ohrožen značný kapitál,
pokud nejsou podmínky pro pěstování ideální.
Spolehlivost je rozhodujícím faktorem
Pěstitelé nejsou jediní, kteří používají skleníky. Botanické
zahrady je také potřebují, aby mohly co nejpřesněji kopíro-
Řešení firmy harting se standardní ochranou IP67 jsou
ideální pro aplikace v moderních sklenících. Tyto výrobky
infrastruktury pro průmyslové ethernetové aplikace fungují
ve tvrdých podmínkách, které jsme tady popsali, výjimečně
spolehlivě. Přepínače „řízený“ (mCon) a „neřízený“ (eCon)
jsou ideálními částmi pro tvorbu účinně distribuované
architektury systémů. Jediný kabel lze použít k přenosu
kontrolních signálů a dodávce elektřiny pro systémové
části. Systémové kabely a konektory, které jsou v tomto
průmyslovém odvětví standardní, nabízejí vysoký stupeň
pružnosti v designu kontrolního systému a umožňují jednoduchou údržbu. Díky tomu se uživatelé, kteří se rozhodnou
pro řešení firmy harting ve svém skleníku, mohou těšit na
zabezpečení investice absolutně spolehlivým systémem.
Jakub Vinčálek
President
TENAX CZ s.r.o.
Praha, Česká republika
Tomáš Ledvina
Product Manager, Česká republika
harting Technology Group
[email protected]
19
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Andreas Huhmann
IT pro automatizaci se stává skutečností
Funkce a instalace integrovaného otevřeného Ethernetu
Technologická skupina harting Technology Group prosazuje vizi otevřeného, integrovaného Ethernetu, sahajícího od
kanceláře po výrobu, a v současnosti tuto vizi proměňuje ve skutečnost v podobě IT pro automatizaci. IT pro automatizaci plně vychází z jednotných standardů pro Ethernet – v tomto případě normy IEEE 802.3. Konvergenci podporuje
a umožňuje zavedení síťových řešení, jako jsou přepínače, řídicí software, zabezpečení a konektivita, která umožňují
jednotné nasazení pro aplikace od kanceláří po výrobní provozy. Tato vize se nyní stává skutečností: v budoucnosti IT
pro automatizaci usnadní zavedení univerzálního Ethernetu, který zjednodušuje a urychluje procesy, vytváří transparentnost a snižuje náklady.
20
harting tec.News 15 (2007)
Instalace na bázi zásuvných konektorů varianta 14
M12 pro V/V
Průmyslová budova
www
Instalace na bázi zásuvných konektorů varianta 14
Hybridní instalace
na bázi zásuvných
konektorů varianta 4
M12 pro V/V
Senzor
Senzor
Průmyslový závod
HMI
Hlasová pošta/pošta
telefonie
video
webové konference
Kancelářské IT
HMI
Hybridní konektor
varianta 4 pro
inteligentní
zařízení
Strojní vybavení
Jednotná komunikace
Průmyslová automatizace
Automatizační IT
Požadavky na přepínač z řady automatizačního IT
IT pro automatizaci v sobě zahrnuje síť odpovídající za
automatizaci výrobních zařízení a strojového vybavení v
rámci integrované podnikové sítě a zároveň ji propojuje
s webem. Pomocí standardního Ethernetu bude již brzy
možné bez omezení implementovat nové aplikace toho druhu, který se už nabízí pro kancelářské provozy – přenos
hlasu po síti (VoIP), e-mail, video a pořádání konferencí v
sítích typu Ethernet – a to na úrovni jednotlivých strojů ve
výrobních provozech. I dodavatelé automatizačních systémů uznávají přínosy univerzální sítě vhodné pro všechny
možné typy aplikací. Jsou zastánci využití standardního
Ethernetu na poli automatizace a vědí, že s technologií
Ethernet jsou slučitelné dokonce i procesy v reálném čase
a zabezpečení.
Celosvětové standardy pro sítě Ethernet
Dnešní kancelářské sítě jsou téměř výhradně sítěmi typu
Ethernet, čímž stanovují univerzální komunikační standard
pro veškeré IT aplikace. Jak aplikace, tak Ethernet samotný
se i nadále vyvíjejí. V 90. letech se kladl důraz na typické
kancelářské aplikace, jako je e-mail a systémy ERP. Kvůli
postupnému zvyšování efektivity těchto systémů a integraci koncových zařízení s vysokými nároky na přenosovou
kapacitu do sítě se trvale zvyšoval přenosový výkon. Rostla
důležitost bezpečnostní architektury a centrálního ukládání
dat. Funkcionality původně prováděné decentralizovaně
lokálními počítači se přesouvaly do sítě. Své místo v sítích
Ethernet navíc našly i hlasové služby a video, které vyvolaly
potřebu nejen dalšího zvyšování přenosových kapacit, ale
i nových síťových funkcí (prioritizace, kvalita služeb atd.).
21
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Kabeláž
Přepínač
Kabeláž
Kabeláž
Přepínač
Přepínač
Ethernet v průmyslových budovách
Ethernet ve výrobních závodech
Ethernet ve strojích
Přehled oblastí využití
Kromě šíření dat se Ethernet s technologií PoE (Power
over Ethernet) využívá i k napájení koncových zařízení.
Výsledkem je, že Ethernet je jediný celosvětový jednotný
standard pro napájení zařízení a vybavení. Nyní se pozornost soustředí na integraci automatizačních aplikací, která
sítím typu Ethernet umožní stát se jednotným globálním
standardem i v této oblasti.
Síťové komponenty pro IT pro automatizaci
V minulosti byly pro kancelářské prostředí typické standardizované pracovní stanice (PC), které měly všechny zhruba
stejné nároky na připojení k centrálnímu serveru. To vedlo k
vývoji přepínačů, jejichž základním účelem bylo navazovat
nebo ukončovat přímé spojení mezi jednotlivými účastníky
v síti. Dnes jsou však obzvlášť důležité jiné funkce přepínačů. Základní požadavky jsou:
– Správa sítě: Vyžaduje integraci protokolu SNMP do všech
aktivních síťových komponent.
– Vytváření sítí VLAN: Přepínače musejí podporovat značení VLAN (tagging) a umět přeposílat prioritizované zprávy
s příslušnou prioritou.
22
– Kvalita služeb (QoS): Přepínače musejí umět zpracovávat fronty dle priorit a přeposílat data výběrovým způsobem.
– Filtrování: Vzhledem k rozvoji multimediálních aplikací je
stále důležitější kontrolovat multicastový a broadcastový
provoz. Toho lze dosáhnout pomocí mechanismů, jako
je IGMP snooping.
– Redundance: Pro průmyslové aplikace se stále častěji
využívá i mechanismus RSTP definovaný v normě IEEE
802.
Síťové komponenty, které podporují IT aplikace, se vyvinuly
do podoby vysoce komplikovaných zařízení. Sítě začínají
být inteligentní. Zásadní aplikace se přesouvají z řídicích
systémů nebo serverů do samotné sítě. Univerzální síť IT
pro automatizaci však lze úspěšně spravovat pouze tehdy, pokud všechny síťové komponenty mají srovnatelné
a kompatibilní vlastnosti. Především je to však záležitost
interoperability. Výsledky technologického vývoje se nezaměřují na automatizaci primárně, ale jsou k tomuto účelu
adaptovány. Vzhledem k tomu, že technické požadavky na
technologii síťových komponent jsou dány především nor-
harting tec.News 15 (2007)
mou IEEE 802.3, směr přijatý organizací IEEE by neměl
být ovlivňován vytvářením samostatné normy. Cílem by
měl být spíše pokračující vývoj technologie v pracovních
skupinách odpovědných za Ethernet.
Kabeláž pro IT pro automatizaci
Ethernetová kabeláž v kancelářích se už všeobecně přijímá jako standard. Pokud jde o datové technologie, je
neoddiskutovatelná nadřazenost normy IEC 11801. Generická kabeláž, která původně kromě Ethernetu sloužila i
pro několik jiných síťových technologií, se dnes vyvinula
v technologii šitou na míru Ethernetu. Kategorie kabeláže
jsou proto stejné u všech průmyslových norem. K rozsáhlému přizpůsobení pro průmyslové prostředí došlo vytvořením normy IEC 24702, která byla publikována koncem
roku 2006. Díky tomu je dnes v oblasti průmyslu k dispozici
centrální nervový systém pro datové technologie, představovaný Ethernetem.
Společnost harting v současnosti pracuje na modifikacích
instalace, které vyhovují průmyslovým závodům, systémům a strojnímu vybavení. Při zachování komplexní datové
transparentnosti jde o otázku zohlednění různých filozofií,
které platí pro průmyslové a strojní instalace. Modifikace
pro průmyslové prostředí zahrnují fúzi aktivních a pasivních
kompetencí. Existují pro to dobré důvody, které plynou z
praktických případů a odrážejí potřeby samotných aplikací:
Od kabeláže k instalačním systémům
Často se má za to, že komunikace bez bariér rovná se jednotná kabeláž. Konzistentní komunikace mezi koncovými
zařízeními však rozhodně není totéž jako standardizovaná
sada kabelů, v neposlední řadě proto, že kabeláž musí být
přizpůsobena dané aplikaci. Zatímco například v kancelářích a v IT rozvaděčích mohou být klidně použity konektory
s krytím IP 20, jejich využití v průmyslových prostředích
je nemožné. Lze identifikovat tři charakteristické oblasti
použití, které pokrývají širokou paletu aplikací: budovy, průmyslové závody a stroje. Každá oblast klade na instalační
systém vlastní, velmi různorodé nároky. Tyto rozdíly však
nemohou vyloučit jednotný systém správy.
IT pro automatizaci umožňuje uživatelům získat jistotu
nasazení vysoce výkonné sítě pro průmyslové aplikace.
Zde se rodí výhody IT pro automatizaci, tedy úspory nákladů, které s sebou přináší jednotná síť, a optimalizace procesů vyplývající z bezproblémové komunikace mezi všemi
aplikacemi.
– Obecně není potřeba žádná instalace rozvodů, protože
kabeláž je nedílnou součástí samotného stroje.
– Přítomnost zařízení s krytím IP 67 znamená, že kabeláž
musí zařízení odpovídat.
– Integrace přepínačů do automatizačních systémů nahrazuje zapojení do hvězdy. Efektivně je tak eliminován centrální styčný bod kabelů, například propojovací panel, který se obvykle vyskytuje v kancelářském prostředí.
– Nezbytnost složitých topologií přizpůsobených půdorysu
závodu znamená, že se přepínače umísťují tam, kde jsou
nutné. Umístění je tak diktováno aplikací.
Andreas Huhmann
Director Strategic Marketing
Division Industrial Communication and Power Networks
harting Technology Group
[email protected]
23
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
24
harting tec.News 15 (2007)
Prof. Dr.-Ing. Peter Jehle, Stefan Seyffert & Detlef Tenhagen
Rozšiřování technologie RFID se zrychlilo
Společný projekt Technické univerzity v Drážďanech a společnosti harting spočívá v
rozmístění odpovídačů a čtecích zařízení v oblasti stavebního průmyslu
Technologie systému UHF-RFID brzy umožní nesčetné optimalizace nákladů a inovace ve stavebním průmyslu. Jedná
se o projekt pod záštitou Technické univerzity v Drážďanech, Ústavu stavebního managementu, který se zaměřuje na
vyhledávání různých znaků výkonu a možnosti úspor a jejich následnou funkční integraci takovým způsobem, který povede k zásadní návratnosti investic v systému výroby. Potenciál tohoto projektu není omezen pouze na proces výstavby,
ale zahrnuje i funkce služeb v distribuční síti a doplňkové služby. Stranou zde nestojí ani nové legislativní požadavky na
dokumentaci konstrukce budov. Současná komunikační technologie, která se ve stavebnictví běžně používá – bezdrátová
nebo klasická – musí být vzata v úvahu a realizována.
Pokusy o použití odpovídačů RFID (rádio-frekvenční identifikace) jsou často neúspěšné vlivem základních výchozích podmínek. Odpovídače jsou například často obklopeny materiály, které pohlcují signály. Kromě toho ještě
nedávno neexistoval žádný jednotný standard pro interface
mezi odpovídačem a čtecím zařízením, takže jsou systémy,
dostupné na trhu, nekompatibilní a navzájem nezaměnitelné. To vede k izolovaným řešením s vysokými náklady na
vývoj, takže samostatná firma těžko dosáhne zisku. Ostatním identifikačním systémům se nepodařilo získat respekt
staveniště. Vysoké mechanické nároky, nečistoty a časté
změny polohy zcela jasně zatlačují do pozadí například
použití čárových kódů. Úspěšný vývoj technologie systémů
RFID během několika posledních let umožnil jejich implementaci ve stavebnictví.
A to je přesně ten okamžik, kdy přicházejí výrobky společnosti harting pro technologii systémů RFID. Odpovídače
jsou navrženy k přímému použití na kovovém povrchu a
nádobách naplněných kapalinou a čtecí zařízení vhodné
pro IP65 obsahuje řadu interfaců pro statické i mobilní
použití.
Spolupráce
V tomto výzkumném projektu se Ústav stavebního managementu Technické univerzity v Drážďanech snaží dosáhnout
decentralizovaného přístupu k informacím prostřednictvím
implementace „inteligentních“ komponentů (např. železobe-
tonových zdí, prefabrikovaných dílů nebo zdiva). Ústav stavebního managementu Technické univerzity v Drážďanech
přizval společnost harting ke spolupráci na tomto novém
výzkumném projektu.
Cílem první fáze projektu „Technologie RFID ve stavebnictví“, kterou schválilo německé federální ministerstvo výstavby a které se zúčastňuje také výrobce bednění Hünnebeck
společně se společností harting, je určit výhody, které lze
očekávat od jednotlivých fází životního cyklu (plánování
budovy, výstavba budovy, provoz a údržba, včetně změny
použití, modernizace, přestavby a demolice).
Jednou z ústředních myšlenek tohoto projektu je vyvinout
základní podmínky použití technologie RFID v konstrukčních prvcích a definovat požadavky na hardware a software. Tyto zkoušky proběhnou zejména ve fázi výroby
bednění, protože se během této fáze očekávají největší
požadavky na celkový systém. Zkoušky se uskuteční se
systémy čtecích zařízení a odpovídačů společnosti harting,
které budou připevněny k referenčním konstrukčním prvkům od společnosti Hünnebeck. Systémy čtecích zařízení
a odpovídačů musejí tedy prokázat, že jsou vhodné pro
použití na referenčních staveništích.
Aplikace a možnosti optimalizace
Výstavba budovy je vysoce složitý a jedinečný proces. Ve
fázi výstavby se objevuje v podobné formě mnoho opti-
25
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
bran“ činí nákladnou kontrolu vozidel zásobování naprosto
zbytečnou. Platí to hlavně pro nákladné nakládání a vykládání velkých kusů bednění.
Bezpečnost díky monitorování na bázi RFID
Statistiky pracovních úrazů uvádějí, že 71 procent všech
úrazů na lešeních způsobuje lešení samotné, přičemž desky lešení jsou příčinou 34 procent úrazů (důvod: opotřebení, poškození nebo zastaralost). Při automatickém zaznamenávání životního cyklu komponentů lze zásadně zlepšit
a spolehlivě zdokumentovat řízení údržby.
Kompletní dokumentace
Kompletní a řádná dokumentace budov nabývá na
důležitosti. V minulosti se stávalo, že velký objem informací a různé interfacy vedly ke ztrátě informací. Použití
technologie RFID umožňuje záznam životních cyklů bez
ztráty informací, což zase umožňuje certifikaci kvality.
malizovaných procesů používaných v průmyslu materiálu
stacionárních staveb. Následuje několik příkladů aplikací a
jejich možností optimalizace:
Využití RFID v posloupnosti výstavby
Vědci prozkoumali využití pracovních sil ve stavebním průmyslu a dokázali, že 30 až 50 procent doby implementace
projektu je neproduktivních a že se tato doba využívá pro
činnosti, jako je hledání, rozpoznávání, přemísťování nebo
přesouvání materiálu. Skutečná množství stavebního materiálu v blízkosti dělníků se také významně liší od množství
spočítaných. Při označení komponentů a materiálů odpovídači RFID lze optimálně využívat skladovací prostor a
zásadně zlepšit tok materiálu.
Řízení přístupu
Při automatickém registrování příjezdu stavebního vozidla mají stavbyvedoucí aktuální informace o druhu a
množství materiálu na staveništi. Použití tzv. „čtecích
Nový čtecí systém harting RF800 pro všechny aplikace RFID, které fungují v IP65, a vhodný pro využití ve stavebnictví.
26
harting tec.News 15 (2007)
Zařazení rádiového odpovídače RFID do takzvaného místa míchaného
betonu. I přes čtyřnásobnou výztuž je stále možné rádiový odpovídač
zachytit.
To vše vyžaduje výrobky RFID s očekávanou dobou životnosti více než 30 let. Všechny popsané možnosti optimalizace přímo nebo nepřímo přispívají ke snižování stavebních nákladů, zkracují dobu výstavby a zvyšují kvalitu a
bezpečnost práce.
Návratnost investic jako základní hnací
motor technologie
Jedním z hlavních zaměření zkoušky je ekonomická účinnost takového systému. Použití technologie RFID je velice
úzce spojeno s otázkou „návratnosti investic“ (ROI). Zkoušky jasně ukazují to, co výrobci zboží a přepravní firmy tvrdí
již roky – jednotlivý systém používaný pouze jednou firmou
přináší zisk pouze výjimečně. Při obrovském množství stavebních společností zapojených hlavně do fáze výstavby
bude standardizovaný systém používaný všemi stranami
k optimalizaci jednotlivých obchodních procesů mnohem
účinnější a ziskovější. Společnost harting používá standardizované komunikační protokoly jako TCP/IP a zaměřuje
se tak již na budoucí technologii pro integrální systémovou
komunikaci mezi všemi zúčastněnými stranami.
Rozvinutí RFID ve stavebnictví by mohlo následně významně umocnit mezinárodní konkurenceschopnost ve stavebním průmyslu. Jestliže se prokáže, že při zvážení různých
základních podmínek lze tuto technologii používat i pro
bednění a součásti lešení, otevřou se možnosti optimalizace všem zúčastněným stranám. Definované požadavky
na hardware a software, upravené podle aktuální situace,
umožňují společnosti harting vyvíjet optimální výrobky
RFID pro široké využití ve stavebním průmyslu.
RFID se společností harting – nyní a v
budoucnosti
Použití technologie RFID v současné době optimalizuje procesy v oblasti skladování, řízení výrobků
a průmyslové výroby zboží. Skupina harting Technology Group prokázala svoji způsobilost na poli
mikrotechnologie. Společnost harting získala vzácnou cenu Hermes 2006 za nově vyvinutý pasivní
odpovídač RFID pracující v pásmu VKV. Přímá
komunikace mezi odpovídači a různými kontrolními systémy je možná díky integrálním systémům
čtecích zařízení. Tento projekt ukazuje, že je lze
úspěšně používat ve stavebním průmyslu.
V dnešní době se tyto systémy používají ve stavebním průmyslu pouze pro zvláštní účely. Například velké stavební stroje jsou vybaveny RFID v
zájmu zjednodušení technického monitorování
stroje, možnosti ošetřování chyb, poruch a závad
on-line a z důvodu automatického zaznamenávání kompletní dokumentace o životním cyklu stroje.
Využití RFID k optimalizaci celého procesu „výroby
budovy“ stále není realitou. Ani dnes ne.
Prof. Dr.-Ing. Peter Jehle
Technische Universität Dresden
Institute of Construction Management
Chair of Construction Methods
Stefan Seyffert
Technische Universität Dresden
Institute of Construction Management
DETLEF TENHAGEN
Manager Market & Technology Development
Division Industrial Communication and Power Networks
harting Technology Group
[email protected]
27
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
Jörg Hehlgans
Sledování životnosti výrobku
Elektronický štítek s identifikací pomocí radiové frekvence pro optimální uchovávání
dat
V mnoha průmyslových oblastech, stejně jako ve veřejných budovách, jako jsou nemocnice, je velká škála různých předmětů nebo kusů podrobených pečlivému dozoru, a proto musí být neustále sledovány. Musí neustále splňovat požadavky
a nároky, které jsou na ně kladeny. Například v potravinářském průmyslu a při výrobě krmiva se nerezové kontejnery
musí pravidelně čistit, aby vyhověly přísným hygienickým normám požadovaným evropskými nařízeními v souvislosti s
ochranou lidí i zvířat. Jedině tehdy, když se data uchovávají a aktualizují pravidelně, je možno prokázat, že se kontejnery
čistily po každém použití, jak vyžadují normy, a tím byla docílena vysoká bezpečnost postupu. Například čerpadlo na
čisticí prostředek, které rozvádí tekutiny pod vysokým tlakem a při vysokých teplotách, podléhá hygienickým nařízením
a musí se na něm také provádět pravidelná preventivní údržba, aby se zabránilo jeho prostojům (Obrázek 1).
Identifikace pomocí radiové frekvence je
vhodným řešením pro tyto účely
Jak může být životnost výrobků a postupů zdokumentována účinně a hospodárně? Skupina harting
Technology Group a společnost Intellion AG
používají u svého nejnovějšího objevu v
oblasti nejmodernějších technologií
softwarový integrační systém pro
identifikaci komponentů pomocí
radiové frekvence.
V případě softwaru pro sledování životnosti jsou průmyslové výrobky vybaveny
zapisovacím odpovídačem (datovým čipem).
Za pomoci mobilního
čtecího/zapisovacího
zařízení je možno údaje o výrobku rychle a
spolehlivě číst, aktualizovat a uchovávat.
Odpovídač pro identifikaci pomocí radiové frekvence harting
uchovává mnoho informací, včetně údajů, jež
se vztahují k výrobci a
výrobku, stejně jako údaje
o pravidelné údržbě. K ucho-
28
harting tec.News 15 (2007)
Obr. 1: Čerpadlo s elektronickou jmenovkou
Obr. 2: Elektronická jmenovka na černé skříňce
vávání a čtení informací a k jejich přenosu do databáze se
používá ruční terminál. Software pro sledování životnosti firmy Intellion organizuje přípravu dat a vyhodnocení a
dokumentaci historie výrobku.
provádějí souběžně, aby se zajistilo dodržení stanovených
postupů, technologie identifikace pomocí radiové frekvence
zároveň zvyšuje bezpečnost těchto postupů a umožňuje
prokázat schválené postupy, které souvisejí s bezpečností
(např. v chemickém nebo farmaceutickém průmyslu).
Příklad životnosti výrobku
Životnost výrobku začíná výrobou jeho dílů a končí jeho
recyklací (Obrázek 4). Uživatel softwaru pro sledování životnosti si zvolí, kdy provede sledování dat. Je
pravidlem, že harting a Intellion nejprve provedou
analýzu a design postupu, aby se tak zajistilo
použití, které bude kompatibilní s průmyslovou oblastí a zároveň rentabilní. To zahrnuje vytvoření datového modelu a softwarový nástroj se poté přizpůsobí. Současně
má softwarová platforma otevřen interfac pro existující systémy ERP (ERP =
plánovaní zdrojů podniku), aby se tak
zajistilo hladké spojení s obchodními
postupy uživatele. Jakmile se tyto
kroky ukončí, okamžitě následují
implementace a integrace systému,
a tyto činnosti jsou obvykle rozděleny do několika projektových fází.
Využití je převážně ve výrobě, logistice a především v poprodejních
službách, neboť v oblasti managementu náhradních dílů, údržby a
servisu, stejně jako systémů záruk, se
nabízí obzvláště zajímavý potenciál pro
úspory. Vzhledem k tomu, že kontroly se
Používá se vítěz ceny Hermes Award
Z důvodu vyhovění celé škále různých aplikací a postupů
nabízí společnost harting různé odpovídače radiové frekvence. Verze „HARfid TP 86 (HT)“ je obzvláště vhodná
namísto tradičního štítku. Inovace výrobku, která získala
cenu Hermes Award 2006, se vyznačuje plochým designem, hermeticky utěsněným pláštěm, odolností proti
vysokým teplotám a odolností vůči médiím (Obrázek 2).
Odpovídač může být k dokončenému výrobku přilepen,
Obr. 3: Formulář „RS“ jako elektronický výrobní štítek na ventilátoru
29
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
Životní cyklus produktu
Produkce
Logistika
Instalace,
montáž, uvedení
do provozu
údržba
a opravy
upgrade,
obnovení,
vylepšení
likvidace,
recyklace
podpůrné procesy
management náhradních dílů
management smluv, servisní smlouvy
analýzy, optimalizace operací
zpracování výjimek
management stížností a problémů
stahování z oběhu
vyřízení záruky, záruka
Obr. 4: Obecný životní cyklus produktu
přinýtován nebo přišroubován (Obrázek 2). Tomuto bodu
v životnosti výrobku se říká „uvedení do provozu“ a výrobku je přidělen elektronický identifikační prostředek a další
matriční data pro daný výrobek. Během dalších fází životnosti výrobku lze nové informace podle potřeby ukládat i
číst (Obrázek 4).
Vzhledem k tomu, že výrobek jde na své cestě od výrobce
k uživateli z ruky do ruky, ne každý by měl mít přístup k
citlivým údajům a možnost je upravovat. Z toho důvodu
je software vybaven kontrolou přístupu pro různé úrovně
uživatelů a hesly pro zabránění zneužití, jako je například
neoprávněný zápis či vymazání. Kromě toho je možno data
zakódovat, aby byly určité údaje dostupné pouze oprávněné skupině osob.
Předejít zneužití
Dalším velmi přínosným způsobem využití softwaru pro sledování životního cyklu je identifikace: porovnáním centrální
datové paměti s decentralizovanými informacemi uloženými
na štítku může servisní inženýr na místě zjistit, zda byly
vykonány všechny postupy a zda proběhly správně. Mimo
to je možno do softwarového nástroje zabudovat kontrolu
30
věrohodnosti, která usnadní odhalení případné neoprávněné manipulace nebo vyvolá odeslání zprávy o krádeži
registrovaných výrobků.
Souhrn
Výrobci a uživatelé vysoce kvalitních výrobků mohou používat elektronické štítky a software pro sledování životnosti
výrobků, které zlepší průhlednost procesů. Je také možno tak ušetřit náklady v oblasti poprodejních služeb či se
vyhnout nákladům spojeným se zárukou.
JÖRG HEHLGANS
Head of Marketing and Sales, Mitronics
harting Technology Group
[email protected]
harting tec.News 15 (2007)
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
Dr. Daniel Häfliger
Proudový senzor se
širokým rozsahem na bázi
kompaktního balíku 3D-MID
Zvyšující se poptávka po výkonném řízení a sledování pobízí vývoj vysoce
kvalitních a cenově dostupných systémů proudových senzorů. Zde prezentujeme jeden z takovýchto nových senzorů, který integruje senzorický čip Hall
a proudovou linku v jediném, kompaktním propojovacím zařízení 3D-MID
(3D-molded Interconnect Device).
Na rozdíl od běžného měření poklesu napětí u sériového rezistoru měří senzor
Hall elektrický proud pomocí svého magnetického pole. Tento princip zajišťuje
bezpečné galvanické oddělení senzoru a proudových linek, takže je senzor
chráněn před poškozením při přepětí. Senzor proto může detekovat selhání na
proudových linkách, aniž by došlo k jeho zničení. Modulární provedení dovoluje
flexibilní přizpůsobení senzoru konkrétnímu proudovému rozsahu. Senzor je
navržen pro technologii povrchové montáže a nabízí flexibilní integraci do velké
škály průmyslově vyráběných obvodů na deskách s plošnými spoji (PCB). Jeho
uspořádání kombinuje malou velikost, umožňující vysokou hustotu osazení, s
vhodným galvanickým oddělením senzoru a proudových linek, což se ukazuje
velmi potřebné v aplikacích, jako je řízení motorů.
31
te c . N ew s 15: M i k r o ko s m o s
5 mm
Obr. 1: Současný senzor namontovaný na vyhodnocovací desce. Senzor je
vybaven vodiči pro 7,5 A. Stopa senzoru je 37 mm².
Technologie MID podporuje koncepci
mMultifunctionality na jediném substrátu.
V minulých letech se technologie 3D-MID vyvinula v obecně uznávanou technologii tvorby trojrozměrných obvodů. Zařízení MID tvoří termoplastický substrát vyrobený
technologií vstřikování, na kterém se procesem selektivní
metalizace formují elektrické vodiče. Ty jsou definovány
přímým laserovým zápisem do polymerového těla. Oblasti vystavené laserovému záření jsou chemicky aktivní a
umožňují nanášení kovové multivrstvy mědi, niklu a zlata formou bezproudové galvanizace. Během laserového
zpracování je polymerový substrát upevněn na výklopné
plošině, která umožňuje úplné trojrozměrné strukturování v rozích polymerového těla. Skupina harting Technology Group získala v oblasti vypracování technologií
3D-MID hluboké zkušenosti. Technologie již byla úspěšně
implementována u specializovaných tlakových senzorů a
odpovídačů pro rádiovou identifikaci (RFID). Společnost
harting proto nabízí kompetentní partnerství pro vývoj různých senzorických produktů na bázi technologie MID.
–zajišťuje napojení senzorického čipu na desku PCB
zákazníka pomocí pájecích bodů
–nabízí kalibrační body pro programování senzorického
čipu
–podporuje proudové linky
–zajišťuje galvanické oddělení senzoru a proudových
linek.
Senzorický čip Hall je přilepen přímo k polymerovému pouzdru. Elektrické kontakty senzorického čipu jsou připojeny
k aluminiovým vodičovým spojům, vyvedeným na kovové
vodiče na dílu MID. Elektrické odstínění je integrováno do
pokovení za senzorickým čipem. Vedle senzorického čipu
jsou však jasně viditelné tři zaoblené programovací body.
Lze je použít ke kalibraci senzorického čipu poté, co je
instalován na polymerové tělo.
10 mm
8.6 mm
5 mm
Na obr.1 je zachycen snímek odlité a pokovené části MID,
použité pro proudový senzor. Substrát kombinuje více
vlastností na malém prostoru.
–skrývá polovodičový senzorický čip Hall s integrovanými
programovacími obvody (model CSA-1V od společnost
Sentron Melexis AG, Zug, Švýcarsko)
–zajišťuje elektrické odstínění senzorického čipu
32
Obr. 2: Koncept pro druhou generaci proudových senzorů.
harting tec.News 15 (2007)
Parametr
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Jednotka
Poznámky
Magnetická
citlivost
Sm
270
300
330
V/T
T = 25 °C
Citlivost
S
70
90
100
mV/A
T = 25 °C
Šum/hluk
Vn
-
0.3
-
mV
mezi špičkami, T = 25 °C
Zbytkové napětí
Voff
-5
0
5
mV
kalibrováno, T = 25 °C
Max. chyb
E
-
0.6
0.9
%
Doba odezvy
tR
-
1
6
μs
plné měřítko
Ip=1.6 V, T = 25 °C
T = 25 °C
Tabulka 1: Technické údaje z předběžných textů
Malá velikost – velká všestrannost
Proudové linky jsou připevněny na polymerové tělo pomocí
vroubků v substrátu po levé a pravé straně senzorického
čipu. Plně trojrozměrné provedení senzoru umožňuje obtočit proudové linky kolem senzoru Hall. Obr. 1 znázorňuje
prototyp senzoru připevněný k desce PCB a opatřený třemi
proudovými linkami ve tvaru U. Tělo a proudové linky dílu
MID jsou k desce PCB připevněny bezolovnatou cínovou
pájkou. Vodiče na desce PCB propojují vodiče ve tvaru U
do série, takže vytvářejí strukturu podobnou cívce. Tato
konfigurace vystavuje senzorický čip Hall na těle dílu MID
stejnému proudu několikrát, takže se zvyšuje interakce
magnetického pole se senzorem. Pouzdro dílu MID udržuje senzorický čip v centru cívkové struktury vodičů, kde je
magnetické pole nejintenzivnější. Trojrozměrné uspořádání
proudových linek a přesné prostorové umístění senzorického čipu Hall zajišťují maximální citlivost senzoru. Elektromagnetické pole kolem cívkových proudových linek se
zvyšující se vzdáleností od senzoru velmi rychle slábne.
Tato skutečnost platí u všech cívek a – v případě senzoru – omezuje rušení mezi jednotlivými zařízeními, takže
lze provádět třífázová proudová měření v těsném prostoru. Modulární provedení vodičů/pouzdra dovoluje senzor
jednoduše přizpůsobit konkrétnímu proudovému rozsahu.
Vyšší proudy obecně vyžadují větší průřez vodičů. Instalujeme-li tedy do jednoho pouzdra vodiče s různými průřezy,
lze realizovat sérii specializovaných senzorů.
Konkurenční senzorický systém
Senzor je poháněn snadno dostupným 5V napájecím zdrojem. Vzhledem k vysoké linearitě senzoru Hall lze zařízení
provozovat ve smyčkovém režimu, což značně sníží spotřebu (několik set mW) ve srovnání s proudovými senzory
založenými na principu měření magnetorezistence. Tabulka 1
shrnuje výkon senzoru zjištěný předběžným testováním.
Byla zjištěna maximální chyba měření 0,6% úplného rozsahu (úplný rozsah = 1,6 V). Prokázalo se, že senzorický čip
není ovlivněn napěťovými pulzy (600 V s frekvencí 5 Hz,
50 Hz a 500 Hz) aplikovanými na primární obvod, což platí
jako důkaz efektivního odstínění elektrického pole. Clonění
magnetického pole lze provést zakrytím senzoru malým
boxem vyrobeným z kovu mu-metal. Předvedený výkon
prototypu je velmi dobře srovnatelný s ostatními komerčně
dostupnými systémy proudových senzorů.
Široká škála aplikací
Aplikace proudového senzorů se pohybují od řízení napájení v sítích po detekci výpadků v bezpečnostních vypínačích.
Malá velikost a nízká spotřeba umožňují zejména integraci
do přenosných a mobilních zařízení. Na obr. 2 je zachycen
prototyp druhé generace poskytující vyšší úroveň shody
s automatickým osazováním desek PCB. Tento prototyp
nabízí efektivní implementaci při velkých objemech.
Proudový senzor společnosti harting překlenul mezeru
mezi velkými a přesnými zařízeními a malými, ale méně
přesnými systémy. Vysoce přesné systémy obvykle nedisponují vysokou úrovní integrace. Technologie 3D-MID tedy
dovoluje vyrábět vysoce integrované zařízení s vysokým
výkonem.
DR. daniel Häfliger
Project Manager, Mitronics
harting Technology Group
[email protected]
33
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Roger Danielsson & Dr. Andreas Starke
Automatické spojování
v novém „Pendolinu“
Stále častěji se jednotlivé vagony spojují do vlakových jednotek pomocí automatických spojovacích zařízení, zejména v
případě takzvaných EMU (elektrických složených jednotek). Tato automatická spojovací zařízení plní dvě funkce: zajišťují
mechanické spojení a zabezpečují veškerá elektrická propojení.
Zejména u vysokorychlostních vlaků jsou tato automatická
spojovací zařízení ukryta pod hydraulicky ovládaným krytem s optimální dynamikou kapaliny v případě, že tato část
tvoří přední část vlaku. Kryt i spojovací zařízení lze dálkově
ovládat stisknutím tlačítka ze sedadla obsluhy. Následující
text představuje automatické spojovací zařízení podobné
tomu, které se používá v nové generaci vlaku „Pendolino“.
Mechanická funkce
Nové Pendolino používá spojovací zařízení Dellner na principu západky se zabudovaným tlumičem. Při celkové délce
přibližně 1,7 m je dráha tlumiče asi 20 cm. Elektrická propojení zajišťují dvě hlavice. Nacházejí se na obou stranách
mechanického propojovacího zařízení. Pod krytem proti
vodě se na pravé a na levé straně nachází 2 x 98 kontaktů.
Jejich kryt se automaticky zvedá a uzavírá během procesu spojování. Celkem 66 z těchto kontaktů je určeno k
propojení vodičů systému sběrnice vlaku. Interface je plně
kompatibilní se systémem, který dnes používá italský přepravce TrenItalia.
vystřeďovací mechanismus lze deaktivovat bez jakýchkoli
nástrojů, např. při údržbě nebo práci se šikmými polohami.
Přední kryt otevírá kombinace elektrických a hydraulických ovládacích jednotek. Tento mechanismus je
propojen s procesem spojování nebo je realizace těchto procesů navzájem ošetřena.
Náhodné uzavření krytu není možné,
když došlo k propojení. V případě výpadku napájení elektrickým proudem nebo
poruchy hydraulické
instalace je možné s celým
mechanismem pracovat
ručně.
Některé speciální funkce, jako automatické
vystřeďování, byly zabudovány na
žádost italského uživatele. Tento
34
harting tec.News 15 (2007)
35
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
a následná deformační jednotka by pracovala společně
se systémem předního tlumiče od společnosti Alstom. Na
automatická spojovací zařízení je třeba nahlížet jako na
samostatnou jednotku, která je zabudována do vlaku, a
která je schopna pohlcovat jednorázový náraz s energií až
do 1 MJ. To odpovídá kinetické energii osobního vlaku o
celkové hmotnosti 1,5 tuny a rychlosti přibližně 130 km/h.
Nové „Pendolino“.
zdroj: Alstom Transport
Bezpečnost a spolehlivost
Mechanické nárazy vznikající během normálního procesu
spojování pohlcuje kombinace plynohydraulického tlumiče
a zajišťovací svorky. Konstrukce systému zajišťuje, že pohlcovač energie bude schopen plnit i budoucí nové požadavky. V případě nehody dojde k odstřižení spojovacích hlavic
Automatické vlakové spřáhlo.
36
zdroj: Dellner
Tento systém nabízí zvýšenou bezpečnost cestujících,
ale zapomínat by se nemělo ani na krátké doby oprav
a vyřazení vagonů z provozu z důvodu nehody. Systém
řízení pohlcování energie v prostoru spojovacího zařízení
se neustále zdokonaluje. Pendolino uskutečnilo například
nárazové zkoušky při rychlostech jízdy do 70 km/h. Vlak byl
schválen pro provoz v Německu, Itálii a Švýcarsku v souladu s Evropskou směrnicí pro provoz vysokorychlostních
vlaků (TSI 96/48/ES).
Elektrický interface s náročnými
požadavky
Interface elektrických vodičů vedených pod spojovacím
zařízením (tyto vodiče se nacházejí
pod podlahou vlaku a představují jinak
velice důležitý systém) tvoří konektory
harting vhodné k použití na železnici.
Příklad: Pokles napětí a ztráta vodivosti
ve všech spojeních celého vlaku musejí
být co nejnižší, proto elektrický odpor
každého jednotlivého spojení musí být
také co nejmenší. Rozdíl mezi hodnotou
odporu jednotlivého spojení 2,5 ohmů a
hodnotou pouhého 0,5 ohmu je v provozu zcela zřejmý. Je nutné neustále
pamatovat na další technické detaily,
které jsou popsány v průmyslových
normách. Například norma IEC 60352-2
obsahuje technické požadavky pro lisované kontakty a norma EN 61984 definuje všeobecné bezpečnostní požadavky pro konektory.
Neexistuje jednotná
mezinárodní norma
Pro konektory používané v železniční
dopravě neexistuje žádná platná mezinárodní norma. Francouzská norma
harting tec.News 15 (2007)
Konektory pro spojení na straně vlaku
NFF 611030, která se zabývá zvýšenými požadavky na
železniční vozidla, je jedinou normou pokrývající tento
druh jejich použití. Konektory použité ve vlaku Pendolino
splňují požadavky normy NFF 611030. Hlavní technické
faktory jsou tyto: maximální odpor kontaktu, maximální
odpor lisovaného spoje, mechanická stabilita lisovaného
spoje, retenční síly kontaktů za využití izolace, odolnost
vůči agresivním kapalinám a zejména definice vzdáleností mezi povrchy. Činnost a výměna konektorů se musejí
vyznačovat rychlostí a jednoduchostí. Tento požadavek
se občas kříží s požadavkem na nejvyšší možnou úroveň
bezpečnosti a ochranu před povětrnostními vlivy. Konektory spojovacích zařízení musejí bezpečně odolávat extrémním povětrnostním vlivům v podobě slané vody, tepla nebo
chladu, a materiál, ze kterého jsou vyrobeny, je ocel, která
se v automobilovém průmyslu používá k výrobě podvozků.
V úvahu je nutné brát i případné technické problémy způsobené samotným systémem. Z toho důvodu se klade důraz
na výběr jeho součástí a konstrukci. Pozornost se věnuje
vibracím a polím elektromagnetické interference. Norma
NFF 61030 obsahuje v porovnání s běžnými průmyslovými
normami zvýšené požadavky i na tuto oblast.
Pendolino je vybaveno konektory IP68 s jištěným uzamykáním a celkem 2 x 110 kontakty. Propojované vodiče mají
průřez od 0,5 mm² do 4 mm². V konektorech se používají
lisované kontakty s pozlaceným povrchem, aby byl zajištěn
minimální odpor po mnoho let jejich používání. Jestliže je
zařízení nové, odpor kontaktů není nižší než odpor kontaktů
stříbrných, ale pozlacení zajišťuje dlouhodobou stabilitu.
Procesy za systémy a jejich součástmi hrají stále důležitější roli v moderním železničním průmyslu. V dnešní době již
dávno nestačí vyrábět zařízení nebo elektronický systém
v souladu s požadavky normy EN50155. Sledovatelnost a
řízení kvality výrobního procesu mohou znamenat rozdíl
mezi životem a smrtí cestujících. S cílem standardizovat
tyto procesy v železničním průmyslu a překonat úroveň
požadavků ISO 9001 na mezinárodní úrovni byla na konci roku 2005 vytvořena „Mezinárodní norma železničního
průmyslu“ (IRIS), a to na základě iniciativy předních evropských výrobců. V dubnu 2006 se společnost harting stala
prvním světovým dodavatelem, který úspěšně podstoupil
audit v souladu s touto normou.
roger danielsson
Sales Manager
Dellner Couplers AB
Falun, Sweden
DR. ANDREAS STARKE
Market Manager Transportation, Electric
harting Technology Group
[email protected]
37
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Sam Chen, Liang Wang & Kevin Qi
Udržování metra v pohybu
Konektory firmy harting podporují v Číně instalace systémů lineárního pohonu
Čínské hospodářství vzkvétá, města mají více a více obyvatel a ulice jsou ucpané stále rostoucím počtem automobilů.
Stále více Číňanů objevuje výhody rychlé a spolehlivé předměstské železniční dopravy, jako prostředku, který umožní
dopravit se do cíle včas. V současné době se buduje více než 20 různých předměstských tras v celkové délce okolo
2 000 kilometrů v téměř tuctu největších měst, včetně Pekingu, Šanghaje, Kantonu a Nankingu. Společnost harting hraje
se svými nejmodernějšími technologiemi a kvalitními výrobky rozhodující úlohu na trhu dopravy. Jedním z příkladů je
účast na projektu „CSR Sifang Linear Motor Mass Transit“.
Společnost CSR Sifang Locomotive & Rolling Stock Co.
Ltd., jeden z předních čínských výrobců lokomotiv a vozů,
vyhrála smlouvu na dodávky vozů pro trasy metra 4 a 5 v
Kantonu, a od jara 2006 dodala 75 vlaků sestávajících z
300 vozů, vybavených lineárními motory. Testování prvních
dvou vlaků začalo koncem roku 2005 na zkušební dráze
CSR v Quingdau. Dosažením tohoto milníku se Čína stala
třetí zemí na světě, která vyvíjí a vyrábí systémy pro metro
s lineárními motory.
Vlak, který se liší
Společnost CSR Sifang je hlavním dodavatelem projektu
metra a odpovídá za design i výrobu. Každý vlak je dlouhý
71 m, široký 2,8 m a vysoký 3,3 m a skládá se ze čtyř vozů,
které mají vlastní pohon. Dosahují maximální rychlosti
90 km/h. Tento systém pro metro, vybavený lineárním
motorem, se vyznačuje těmito prvky:
–Princip pohonu: K pohánění železničních vozů používají
lineární motory síly, které vznikají v důsledku elektromagnetických efektů mezi motorem a Faradayovou deskou
38
uprostřed koleje. Tento pohon není omezen třením mezi
kolem a kolejemi. V důsledku toho mohou vlaky s lineárními motory stoupat do příkřejších svahů (maximálně
70 ‰, v porovnání s maximálně 33 ‰ u běžných vlaků).
–Schopnost projíždět zatáčky: Díky designu podvozku jsou
tyto vlaky schopny projíždět i ostré zatáčky (s poloměrem otáčky 60 m). a tím rozšiřují možnosti při určování
trasy metra a umožňují vyhnout se obrovským nákladům,
které by si jinak vyžádala přestavba existujících tunelů a
položení nových kabelů.
–Emise hluku: Vzhledem k tomu, že tato metoda pohonu
nezávisí na tření mezi kolem a kolejemi, je metro s lineárním motorem mnohem tišší než běžné vlaky. Kromě toho
pístem ovládané dveře tvoří skvělé hermetické utěsnění,
které také snižuje nepříjemný hluk uvnitř vozů.
–Volná výška: Vlaky vysoké pouhé 3,3 m potřebují tunely
o menším průměru, takže se snižují náklady na jejich
budování.
harting tec.News 15 (2007)
První metro v Kantonu
Díky těmto charakteristickým prvkům jsou vlaky s lineárními motory ideální pro předměstské vlakové systémy. Tato
technologie se již intenzivně a s velikým úspěchem využívá
v systémech metra v Kóbe a v Ósace v Japonsku.
V Kantonu budou trasy 4 a 5 prvními trasami metra, které
využijí technologii lineárních motorů. Celková délka tras
4 a 5 činí přibližně 110 km. Zlepší spojení mezi Kantonem
a oblastí delty Perlové řeky, která hraje důležitou úlohu
ve vzkvétajícím hospodářství Kantonu. Při budování tras
4 a 5 se také bral ohled na 16. asijské hry, které bude Čína
pořádat v Kantonu v roce 2010. Trasa 4 byla dokončena
na jaře 2006.
Zaostřeno na spolehlivost
Spolehlivost tohoto nově vyvinutého zařízení byla pro
budoucnost společnosti CSR Sifang zásadní. Úspěšná
implementace projektu založeného na této nové technologii bude nesmírně významná při zajištění budoucích zakázek. Z toho důvodu se společnost CRS Sifang spojila s
kompetentními partnery, kteří mají potřebné zkušenosti.
Volba správných výrobků pro plánované aplikace byla velmi
důležitá. Jinými slovy, volba výrobků zajišťujících spolehlivost, jaká se u vlaků očekává.
vacích obvodech, stejně jako u signálů v systémech automatického monitorování provozu a obrazového sledování.
K propojení se používají axiální koncovky se závitem a
tvarovací kontakty;
–konektory Han® HC 650, speciální pláště HPR 24B: tyto
prvky se používají u napájení kolejnice 1500 V. K propojení se používají axiální koncovky se závitem;
–konektory Quintax, zvláštní pláště HPR 6B: zajišťují přívod pro antény přijímače. V tomto případě je propojení
pomocí tvarovacích kontaktů;
–konektory Han® Q 5/0, speciální pláště HPR 3A: tyto
výrobky se používají ve spojení s čidly. I tady je propojení
pomocí tvarovacích kontaktů.
Společnost CSR Sifang si vybrala konektory harting proto,
že se tyto kvalitní výrobky již široce osvědčily v aplikacích kolejnicových vozidel. Kromě toho při výběru vhodných výrobků pro specifické funkce může společnost CSR
Sifang využít mezinárodní zkušenosti a know-how firmy
harting.
V tomto projektu se uplatnily následující elektrické a elektronické konektory firmy harting:
SAM CHEN
Market Manager, Transportation, China
harting Technology Group
[email protected]
–konektory Han® K 3/2, speciální pláště HPR 24B: používají se pro dodávku elektřiny na větší vzdálenost. K propojení se používají axiální koncovky se závitem;
LIANG WANG
Regional Sales Manager, North Industrial, China
harting Technology Group
[email protected]
–konektory Han® Modular, speciální pláště HPR 24B: tyto
výrobky se využívají v silových, bateriových a uzemňo-
KEVIN QI
Sales Manager, Shandong Province Industrial, China
harting Technology Group
[email protected]
39
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Dirk Peter Post & Dr. Andreas Starke
Snaha o pohodlí
cestujících v železniční
přepravě
Funkce Han® M12-Crimp v informačních
systémech pro cestující
Použití vlakových souprav zahrnuje přenos velkých objemů dat elektrickými systémy. Je možné vyčlenit v podstatě
tři kategorie. Za prvé jsou to signály ovládacích zařízení
a relé, které jsou nezbytné k provozu vlaku, včetně jeho
zrychlování, brzdění, otevírání dveří atd. Tyto funkce se
obvykle týkají bezpečnosti. Druhá kategorie zahrnuje signály, které předávají informace cestujícím, a to například
o cílové stanici vlaku, prostřednictvím hlasových hlášení a
případně dálkového obrazového monitorování. Třetí skupina funkcí zajišťuje pohodlí cestujících a patří do ní například sledování videoprogramů, přístup k Internetu apod.
Technická úroveň železnice se zlepšuje a v souvislosti s
tím se postupně vyvíjejí i tyto tři kategorie. Třetí kategorie,
pohodlí cestujících, vznikla v prostředí železniční přepravy teprve nedávno. Každá z těchto oblastí se vyznačuje
neustálým technologickým rozvojem. Tam, kde se v dávných dobách železnice zapínaly brzdy rukou, dnes pracuje nejmodernější zařízení, které používá plně elektronické
systémy ovládání pomocí stlačeného vzduchu. Poslední
vývoj dokonce ukazuje na konstrukci vlaků bez brzd. Motor
takových vlaků bude schopen v závislosti na dané situaci
přepínat mezi pohonem a brzděním.
40
harting tec.News 15 (2007)
Pokud jde o elektrická spojení, jasně se ukazuje trend spo- interferenci a vibracím. Tyto požadavky jsou popsány v EN
lečný pro všechny tyto tři oblasti. Jeho hlavními znaky jsou 50 155. Současné řešení na bázi technologie IDC (Insulativyšší rychlosti přenosu dat, tenčí kabely atd. Během vývoje on Displacement Connector) nebylo vhodné, protože pouze
těchto oblastí, zejména na poli informačních systémů pro konektory typu crimp by splnily požadavky a očekávání
cestující a obrazového monitorování, se stále více uplatňu- spojené s novým výrobkem. Podrobný průzkum trhu ukáje Ethernet. Zatímco téměř všechny vlaky, které dnes jezdí zal, že neexistují žádné konektory M12 na bázi technologie
v Evropě, jsou vybaveny systémy pro přenos analogových crimp: konkurenční výhoda na straně společnosti harting,
dat, pak všechny nové prokterá si zaslouží využití.
jekty počítají s informačními systémy pro cestující na
Konektor HARAX M12-L
bázi Ethernetu. Konstrukpro Ethernet nabídl požadotéři mají možnost využívat
vané charakteristiky: přiosvědčené
elektronické
tažlivá a robustní konfigukomponenty (sestavy čipů),
race s kovovým pláštěm a
které jsou doma i v kanceosvědčenou konstrukcí na
lářském prostředí.
bázi technologie IDC, kteNicméně, používaná spojení
rou si již zákazníci oblíbili.
jsou velmi odlišná. Zatímco
Pokud vezmeme toto jako
v kancelářích stačí nestíněvýchozí bod, pak konektoHARAX
M12-L
ný kabel s průřezem jádra
ry na bázi technologie IDC
AWG 22 až 26, pak stíněný
byly nahrazeny systémem
kabel s jádrem o velikoskonektorů typu crimp. V
ti AWG 20 je v prostředí železnice téměř vždy povinný. důsledku těchto změn se nový konektor M12 ukázal jako
Použití konektoru RJ45 je téměř vždy vyloučeno – při- mnohem menší než jeho předchůdce s koncovkami IDC.
nejmenším by byla požadována dodatečná bezpečnostní
opatření. Z hlediska koncových spojení je řešením tech- Kompaktnější konstrukce nijak neovlivnila vhodnost použínologie konektorů crimp. Tato preferovaná technologie se vaného výrobku. Manipulace s konektorem M12 je také
odráží v mnoha standardech. Společnost harting vyvinula snadná a není třeba žádné zvláštní vybavení. K práci s
svůj nový konektor M12 na bázi technologie crimp s cílem kontakty typu D-sub stačí běžné standardní nástroje. Malé
splnit různé požadavky a poskytnout spolehlivý výrobek množství jednotlivých částí urychluje montáž a usnadňuje
pro použití na železnici.
instalaci.
Dostatečně odolný pro splnění zvýšených
nároků
Konektory M12 jsou hlavní konektory používané v informačních systémech pro cestující, které byly popsány výše.
Plocha konektoru, definovaná ve standardu IEC 60 947-5-2,
se objevuje v řadě aplikací stále častěji. Kódování typu D
účinně zabraňuje záměně s jinými systémy konektorů.
Komponenty používané na železnici musejí také splňovat
další požadavky v oblasti odolnosti proti elektromagnetické
DIRK PETER POST
Product Manager, Electric
harting Technology Group
[email protected]
Pohled do budoucnosti
V budoucnosti budou k dispozici nejenom varianty konektorů s kódováním typu D. Již existuje velký zájem o konektor
napájení (4 póly, kód A, konektor-zásuvka), který může vést
k vývoji konektoru-zástrčky se 4 póly, kód A. Cesta nové
rodiny výrobků společnosti harting je otevřená.
DR. ANDREAS STARKE
Market Manager Transportation, Electric
harting Technology Group
[email protected]
41
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
42
harting tec.News 15 (2007)
Peter Schäffeler & Michael Seele
Vyšší spolehlivost díky
technologii con:card+
O nových specifikacích skupiny PCI Industrial Computer Manufacturing
Group (PICMG) se již nějakou dobu diskutuje. Technologie AdvancedTCA
a MicroTCA byla původně vyvinuta k použití v telekomunikačních infrastrukturách. Hlavním bodem zájmu se stala vysoká efektivita, vynikající flexibilita
a spolehlivost. Především spolehlivost nabývá stále více na významu, neboť
zájem o technologii MicroTCA pro průmyslové aplikace během několika
posledních měsíců roste. Nová pečeť kvality con:card+ nabízí uživatelům
technologie MicroTCA a ­AdvancedTCA podstatně vyšší spolehlivost AdvancedMC.
PICMG
PICMG je konsorcium přibližně 450 společností, jehož cílem je vyvíjet otevřené a standardní systémy. Výhody pro systémové vývojáře a uživatele
tvoří nízké náklady dané velkoobjemovou výrobou, velký výběr komponent
od řady výrobců a kratší doba nutná k uvedení výrobku na trh pro nové
aplikace.
43
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Tři hlavní skupiny specifikací PICMG jsou
pasivní propojovací
roviny ISA/PCI, standard ­
CompactPCI
a
technologie
­AdvancedTCA. Technologie ­AdvancedTCA
(ve zkratce: ATCA) se
zaměřuje na požadavky maximální dostupnosti, jež vznikají v infrastrukturách telekomunikačních systémů a aplikacích nosné třídy. Kromě vysoce kumulované
rychlosti přenosu dat v propojovací rovině, dosahující až
2,5 Tb/s, nabízí technologie AdvancedTCA vysokou dostupnost, jednoduchou údržbu a flexibilní návrh aplikací.
Skupina PICMG vyvinula standard AdvancedMC
­(Advanced Mezzanine Card), aby ještě zvýšila flexibilitu
systému. Moduly AdvancedMC mají podobu malých karet,
které se paralelně zasouvají do nosné desky (ve formě
dceřiné desky ATCA) jako mezaninová aplikace. Nosná
deska zajišťuje pouze funkce správy. Skutečný provoz se
řeší pomocí modulů ­AdvancedMC.
Technologie MicroTCA se zakládá na principu přímého
zasunutí modulů AdvancedMC do propojovací roviny.
Cílem je vyvíjet menší a flexibilnější systémy, nezávislé na
nosných deskách a ATCA. Technologie MicroTCA je určena
pokročilé moduly AdvancedMC pro různé aplikace.
44
pro menší aplikace, které nevyžadují tak vysoký výpočetní
výkon a u nichž prioritu představují nízké náklady.
Typy konektorů
Kvůli použití modulů AdvancedMC v ATCA byl definován
konektor rozhraní karty, sloužící k realizaci spoje mezi nosnou deskou a moduly. Skupina PICMG nedefinovala konkrétní konektor ani nespecifikovala tvar konektoru na desce
nebo typ spoje. Protože specifikace umožňuje pokročilá
provedení modelů AdvancedMC, byly definovány čtyři různé typy konektorů:
–Typ B
(jednostranné připojení modulu s 85 kontakty)
–Typ B+
(dvoustranné připojení modulu se 170 kontakty)
–Typ AB
(dva sloty s jednostranným připojením modulu, každý s
85 kontakty)
–Typ A+B+
(dva sloty s dvoustranným připojením modulu, každý se
170 kontakty)
Technologie MicroTCA však nabízí pouze jednu verzi konektoru AdvancedMC. Na rozdíl od technologie
­AdvancedTCA se v tomto případě modul zasouvá přímo
do propojovací roviny. Konektor je proto přímý. Specifikace
definuje tři propojovací technologie pro realizaci napojení
na PCB: technologii „press-fit“, technologii „surface-mount“
(SMT) a technologii „compressionmount“ (CMT).
Propojovací technologie s přímým
zasunutím, která se nyní využívá v
telekomunikačních infrastrukturách,
byla dříve nasazována pouze v
rozsáhlých kancelářských prostředích. Nyní se ale zvyšuje i zájem
o využití technologie MicroTCA pro
průmyslové aplikace. Jakožto uznávaní výrobci konektorů si společnosti harting Technology Group a
ept GmbH & Co. KG uvědomily, že
nárůst miniaturizace i širší použití
v průmyslových a venkovních prostředích s sebou nese určitá rizika,
harting tec.News 15 (2007)
jež mohou ohrozit elektrickou bezpečnost spoje i správné
párování během životnosti produktu. Požadavek 99,999%
(pět devítek) systémové dostupnosti nelze se stávajícími
koncepty konektorů rozhraní karet uspokojit.
Pečeť kvality con:card+
Společnosti ept a harting proto spolupracovaly na dalším
vývoji konektorů AdvancedMC, které již byly dostupné, aby
výrazně zvýšily spolehlivost kontaktů. Klíčovým úkolem
spolupráce bylo překlenout technické obtíže spoje s přímým
zasunutím a co nejdříve prezentovat technické řešení, jež
splní požadavky zákazníků. Výsledkem je nová generace
konektorů AdvancedMC, kterou společnosti harting a ept
oficálně ohlásily na veletrhu Electronica 2006 v Mnichově
pod názvem pečeť kvality „con:card+“. Tato pečeť kvality
popisuje pět vlastností, které významně zvyšují spolehlivost spoje.
GuideSpring
Pružina „GuideSpring“ tvoří základní prvek nového konektoru con:card+. Dokáže zvýšit bezpečnost párování systému
až o 60%. Malá rozteč kontaktů konektoru AdvancedMC je
problematická. Vzhledem k tomu, že činí pouhých 0,75 mm,
dovoluje specifikace AMC.0 velmi malé tolerance karet,
a ty není při dnešní plně automatizované sériové výrobě
vždy možné splnit. Důsledkem je, že odvětví výroby polovodičových desek dosahuje v ziskové výrobě svých limitů. Konektor opatřený pružinou GuideSpring kompenzuje
odchylky v toleranci u karet formou
definovaného umístění. Díky tomu
je možný spolehlivý provoz systému, a to dokonce i u karet, které
jsou vyrobeny ziskovou sériovou
výrobou.
Standard AMC.0 zaručuje, že v
nejhorším případě je kontakt alespoň částečně umístěn na zlaté
vložce. To však není dostatečné,
neboť jediná karta s tolerancemi
mírně nad povoleným limitem může
způsobit okamžité nebo postupné
selhání systému. Šířka kontaktního
jazýčku modulu AdvancedMC je
kritická. Slot standardního konektoru je navržen pro kartu s maximální
šířkou. Pokud se přitom vloží karta s minimální šířkou, mezi
kartou a konektorem vznikne nebezpečná vůle.
Slot konektorů con:card+ je variabilní. Díky nové pružině
GuideSpring je modul AdvancedMC vždy přitlačen k protější stěně konektoru. Protože je tato stěna mírně posunutá
směrem doprostřed, rozdíl mezi skutečným a optimálním
umístěním modulu a konektoru se sníží až o 60%. Modul
s nominální šířkou zapadne přesně do středu, bez jakéhokoliv rozdílu. Pružina GuideSpring zajistí takové umístění,
že kontakt téměř úplně přiléhá ke zlaté vložce, dokonce i v
nejhorším možném případě.
Skupina PICMG požaduje úplnou kompatibilitu s průmyslovým prostředím, a tedy 200 párovacích cyklů spolu se
smíšeným testem pomocí proudícího plynu podle specifikace Telcordia (Bellcore). Takový test představuje v případě spoje s přímým zasunutím obrovskou výzvu. Druhou
vlastností konektorů con:card+ pak je, že mají velmi hladký
kontaktní povrch, aby se minimalizovalo opotřebení zlaté
vložky při párování.
Kvůli kartě jsou však vystaveny velmi silnému namáhání
také kontakty v konektoru. Způsobují to ostré hrany zlaté
vložky a velmi hrubý materiál FR4 karty. Třetí vlastnost
konektorů con:card+ je dána tím, že společnosti ept a
harting používají kontaktní povrch z paladia/niklu (PdNi),
který je dodatečně pozlacen. Ve výsledku vzrůstá odol-
Malé systémy MicroTCA mohou být vyráběny ve tvaru krychle.
45
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Bez vodicí pružiny GuideSpring
Max. šířka (65.1 mm)*
Jmenovitá šířka (65.0 mm)*
Max. 0.025
Min. šířka (64.9 mm)*
Max. 0.075
Max. 0.125
Advanced
MC
Pokročilý
konektor
AdvancedMC
Jmenovitá velikost: šířka slotu konektoru = 65,15 mm
S vodicí pružinou GuideSpring
Max. šířka (65.1 mm)
= Hrát za PCB
Jmenovitá šířka (65.0 mm)
Max. 0.050
Min. šířka (64,9 mm)
0
Max. 0.050
Vodicí pružina GuideSpring zvyšuje spolehlivost spojení až o 60 %.
nost vůči opotřebení o zhruba 30% ve srovnání se zlatým
povrchem. Povrch z materiálu PdNi navíc i v případě velmi
tenké vrstvy nabízí vysoce kvalitní a proti korozi odolnou
povrchovou úpravu, jež splňuje vysoké požadavky kladené
na spoje, a to lépe než čisté zlato.
V důsledku miniaturizace a souvisejícího zvýšení hustoty
kontaktů mají konektory AdvancedMC jen jeden bod, kde
dochází ke kontaktu se zlatou vložkou. Konvenční párovací systémy s konektory typu zástrčka a zásuvka mají dva
kontaktní body na jeden kontakt. Podle specifikace AMC.0
se tloušťka modulu AdvancedMC může pohybovat od
Bez vodicí pružiny GuideSpring
Technologie „press-fit“
Jak jsme již uvedli, pro konektory AdvancedMC byly specifikovány tři různé propojovací technologie, z nichž každá
může být použita pro ATCA. Technologie „press-fit“, SMT a
0.1525
zlatý kontakt
kontakt
0.2275
S vodicí pružinou GuideSpring
1,44 mm do 1,76 mm. To představuje velký fluktuační rozsah ve srovnání s jemným pružinovým kontaktem konektoru. Čtvrtá vlastnost konektoru con:card+ souvisí s tím, že
společnosti harting a ept používají jako materiál kontaktu
speciální slitinu s velmi nízkou mírou ochabování, aby se
zajistil dostatečně silný přítlak kontaktu proti zlaté vložce
po celou dobu životnosti konektoru. To je obzvlášť důležité,
neboť v drsných průmyslových prostředích vznikají velmi
vysoké nároky na odolnost vůči vibracím.
0.100
0.175
Vodicí pružina GuideSpring zlepšuje kontakt se zlatým kontaktem.
46
Napájecí konektor pro MicroTCA.
harting tec.News 15 (2007)
CMT si na trhu konkurují. U konektorů con:card+ používají
společnosti ept a harting osvědčenou technologii „pressfit“. Pátá vlastnost konektorů con:card+ reprezentuje klíčové výhody ve smyslu mechanické stability. Technologie
„press-fit“ vytváří plynotěsný mechanický spoj s nízkým
odporem, odolný proti korozi mezi kolíkem a pokovením
desky PCB. Tento spoj zůstává spolehlivý a stabilní, dokonce i v podmínkách s vysokým mechanickým a tepelným
namáháním, jaké představují například vibrace, ohýbání
a časté teplotní změny. Měření potvrzují, že lze snadno
udržet požadovanou rychlost 12,5 Gb/s.
Především v těchto extrémních situacích však může u velkých komponent, jako jsou konektory MicroTCA na bázi
technologie SMT nebo CMT, dojít ke ztrátě kontaktu a
následnému selhání. V elektrotechnice indikuje spolehlivost
hodnota FIT (Failure In Time – počet poruch v čase). Technologie „press-fit“ nabízí v tomto směru nejnižší hodnotu,
která je 10 až 30krát lepší než u spoje na bázi technologie
SMT. Tento faktor má významný vliv na hodnotu MTBF
(Mean Time Between Failure – střední doba mezi poruchami) celého systému.
Zpracování konektorů typu „press-fit“ lze hladce začlenit do
výrobního procesu systémů, a je proto velmi ekonomické.
Pomocí nástrojů technologie „press-fit“ se dá instalovat
několik konektorů najednou a další ruční zpracování (např.
otáčení šroubů) odpadá. Na rozdíl od pájení není deska
PCB vystavena tepelné zátěži. Pomocí specializovaných
opravárenských nástrojů lze konektory snadno vyměnit,
a to až třikrát. Deska PCB se při proceduře „press-fit“ jen
mírně deformuje.
Duální sourcing
Kromě běžného duálního sourcingu spočívala původní
myšlenka stojící za spoluprací společností harting a ept
v mechanické a elektrické výrobě konektorů s identickým
provedením. Takto je zajištěna zaměnitelnost konektorů,
především s ohledem na integritu signálu. Technologie con:
card+ posouvá výhody pro zákazníka na ještě vyšší úroveň. Díky pečlivému výběru materiálů, kvalitních povrchů
a provedení, které doplňují standardy, vytvořily obě společnosti v rámci pečeti kvality con:card+ jasně definovanou
vysokou hodnotu.
Kromě signálních konektorů pro technologie ATCA a
MicroTCA vedla spolupráce společností, která zahrnuje
vývoj a marketing, k vytvoření napájecích konektorů, které byly rovněž poprvé představeny na veletrhu Electronica
2006. Výrobu a prodej obou typů konektorů, signálních i
napájecích, řeší obě společnosti samostatně.
PETER SCHÄFFELER
Director Product Marketing
ept GmbH & Co. KG
Kombinovaný konektor The con:carta + konektor pro ATCA a MicroTCA.
MICHAEL SEELE
Global Product Manager
Metric connectors, Electronics
harting Technology Group
[email protected]
47
te c . N ew s 15: S vě tové s t an d a r d y
Toshiyuki Tanaka & Markus Gfeller
Vyšší výkon systémů VMEbus v Japonsku
díky konektoru har-bus® 64
Aby bylo možné udržet tempo s neustále rostoucími rychlostmi přenosu dat a uspokojit velmi rychle se měnící poptávku
zákazníků na trhu s elektronickými komponenty, je nezbytné přísně dodržovat standardy a nabízet absolutně spolehlivé
dodávky zboží. Pokud si navzájem konkuruje více dodavatelů, výrobce musí prokázat, že jeho produkty neposkytují pouze již dříve dosažený výkon, ale nabízejí další zvýšení rychlosti a dovolují snadné rozšíření systému. Konektor harting
har-bus® 64 tyto požadavky rozhodně plní.
Rozšíření systémů VMEbus
VME64x je nový standard vytvořený v roce 1994 jako rozšíření původního standardu VMEbus. Jeho účelem je zlepšit výkon zařízení a zvýšit rychlost datových přenosů. Ve
srovnání se stávajícími modely VMEbus (Versatile Module
Euroboard), které mají 32bitovou šířku datové sběrnice,
se u standardu VME64x přenosová kapacita zdvojnásobila
– na 64 bitů.
Stejně jako v oblasti softwaru, kde hraje roli zpětná kompatibilita, se také u nové generace zařízení VME počítá s
tím, že bude podporovat dceřiné karty produkované širokým spektrem výrobců. Zároveň je však cílem paralelně
přenášet velké množství nových signálů.
Koncept přijatý organizací VSO (VITA Standards Organization; VITA = VMEbus International Trade Association)
umožňuje do zásuvky v propojovací rovině zahrnout dotykové lišty pro pětiřadé i třířadé standardní nožové kontakty.
Pětiřadé nožové konektory je možné zasunout i do třířadých zásuvek.
Model trojřadého DIN C-form a
­ ětiřadého VMEA64x konektoru
p
har-bus ® 64
48
Třířadé zásuvky pro
konektory jsou opatřeny dvěma doplňkovými
vnějšími řadami kontaktů,
takže je do nich možné
zasunout pětiřadé i třířadé konektory. Výsledkem
je zpětná kompatibilita,
která uživatelům dovolí progresivně přejít k
výkonnějším produktům a
přitom u úkolů, jež nevy-
žadují doplňkové řady kontaktů, nadále používat existující
dceřiné karty.
Kromě vyšší rychlosti přenosu dat je zvláštní vlastností
standardu VME64x lepší schopnost zvládání vysoké vibrační zátěže – oproti sběrnici Compact PCI se 2mm konektory typu Hard Metric, které se často používaly v minulých
letech. Z těchto důvodů je standard VME64x specifikován v
Japonsku různými klienty z veřejného sektoru, včetně rezortu obrany, sféry železnic a vládních finančních orgánů.
Aplikace standardu VME64x
Při vývoji nových systémů jsou potřebné rámy modulů a
propojovací roviny, aby bylo možné nové moduly vyhodnotit. S tím mohou být spojeny výrazné nároky, a to časové i finanční. Nový produkt společnosti SRC, předního
dodavatele standardizovaných komponentních systémů v
Japonsku, však tyto problémy řeší svým jednoduchým realizačním rámem. K základním prvkům patří napájecí zdroj
typu ATX a propojovací rovina VME64x. K dispozici je i
VME64x stojan velikosti sub-rack pro provozy s vysokou hladinou vibrací bez pnutí
harting tec.News 15 (2007)
VME64x deska extenderu
volitelný chladicí ventilátor, takže systém má formu modulu
připraveného k okamžitému použití.
Společnost SRC Corporation
Společnost SRC Corporation vyrábí široké spektrum standardizovaných modulů, montážních systémů a rozšiřujících karet pro různé standardní sběrnicové systémy, včetně formátů VME, VME64x,
Compact PCI a Eurocard. Hlavním trhem společnosti SRC Corporation je Japonsko, kde společnost dokáže flexibilně reagovat na výrazné změny poptávky. Společnost SRC kromě toho nabízí
vývoj, výrobu a distribuci komponentů a systémů
pro průmyslová zařízení
(http://www.src-corp.co.jp).
Pomocí rozšiřující karty lze dceřiné karty rozšířit mimo rám,
což zjednodušuje ladění a finální inspekci modulu. Díky svým
ovladačům (ABT, FCT) se propojovací rovina standardu VME64x ideálně
hodí k vysokorychlostním přenosům dat.
A protože pětiřadé konektory VME64x jsou kompatibilní se stávajícími
třířadými dotykovými lištami, vlastnosti standardu VME jsou zaručeny i
tehdy, když přejdete na standard VME64x. Nový komponentní model lze
využít pro modulové karty typu VMEbus a VME64x. U standardu VME64x
zůstala zachována i stabilita a spolehlivost, která byla po mnoho let spojována se standardem VMEbus. Mimo jiné lze využít všechny vysokorychlostní dceřiné karty pro přenos dat a zpracování.
Konektor har-bus 64 v akci
Vzhledem k požadavkům na vysokou rychlost přenosu dat a kvalitu se
společnost SRC rozhodla pro konektory har-bus 64 od společnosti harting.
Konektor har-bus 64 je vynikající pro vstupně/výstupní spoje i rozšíření
systému. Protože se tak efektivně zlepšuje stav signálu, moduly dosahují
vyšších přenosových rychlostí, aniž by to ohrozilo spolehlivost datového
přenosu.
toshiyuki tanaka
Director Sales Department
SRC Corporation
Japan
Markus Gfeller
Managing Director & CFO, Japan
harting Technology Group
[email protected]
49
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Zhong Wang
Vodotěsné a robustní
Venkovní řešení Han pro telekomunikační
aplikace
Společnost Datang Mobile nabízí základnové radiostanice
typu TD-SCDMA Mini-uzel B pro odvětví telekomunikací.
Tyto základnové stanice jsou zvláště vhodné pro vnitřní
pokrytí a pro zlepšení jak míst bez signálu, tak spojení s
takzvanými přípojnými body (hotspot) (také externími). Miniuzel B nabízí mnoho výhod, jako je např. nízká spotřeba
energie a jednoduchá instalace.
50
harting tec.News 15 (2007)
Omni-Macro
uzel B
RNC
Silnice
Okres
Silnice
Omni-Macro
uzel B
Omni-Macro
uzel B
Turisticky zajímavé místo
Venkov
Omni-Macro
uzel B
Mini
uzel B
Mini
uzel B
Silnice / železnice
Použití Mini uzlu B
Mini-uzel B pro venkovní aplikace
V zájmu splnění vysokých požadavků kladených na odolnost proti povětrnostním vlivům a vodotěsnost, zejména
během období dešťů, společnosti Datang Mobile a harting
spolupracovaly na redesignu stávajícího venkovního řešení
Mini-uzlu B. Cílem bylo zabránit průniku vodních par.
Nové řešení pro venkovní použití
Společnost harting za účelem zlepšení vodotěsnosti a
mechanické robustnosti nahradila dosud používanou kovovou rozvodnou skříň vícenásobným šroubovacím těsněním,
které chrání dva kabely DB9 a jeden DB37, a pouzdrem
Han 48B, které bylo modifikováno tak, aby došlo k vytvoření ploché styčné plochy mezi základnou skříně a pouzdrem 48B. Výsledkem je další snížení nákladů na instalaci
v terénu.
Tři malé otvory D-Sub na povrchu a vícenásobné těsnění kabelů zaručují propojení kabelů. Dále je nutná, pokud
nebudou všechny tři D-Sub kabely použity zároveň, těsnicí
záslepka. S řešením pro venkovní použití od firmy harting
nyní redesignovaný Mini-uzel B Outdoor splňuje požadavky
třídy ochrany IP65/67. Současně je toto inteligentní řešení
robustnější a splňuje oficiální technické požadavky kladené
na zařízení pro venkovní použití v Číně.
Výběr použitých částí od společnosti harting
– Han 48B uzavřený spoj
– Han 48B pouzdro
– vícenásobné těsnění kabelů
– Těsnicí záslepka
– panelová průchodka RJ45
– panelová průchodka RJ45
Společnost Datang Mobile
Společnost Datang Mobile Communications Equipment
Co., Ltd (Datang Mobile) byla založena v únoru 2002
v Pekingu a je jedním z hlavních členů skupiny Datang
Telecom Technology and Industry Group. Kromě sídla
společnosti v Pekingu má také filiálku v Šanghaji a jednu
pobočku v Xi‘an. Díky své inovativní síle a dlouhodobým
růstovým cílům se společnost Datang Mobile věnuje výzkumu a vývoji na poli mobilních komunikací, zejména pro
TD-SCDMA, mezinárodní standard vyvinutý v Číně pro
mobilní komunikaci třetí generace.
Zhong Wang
Technical Support Manager/Telecom China
harting Technology Group
[email protected]
51
te c . N ew s 15: M e z i n á r o dní ap l i k ac e
Fumitsugo Kikuchi & Nobumasa Yamamoto
Přenos dat s ultrakompaktním
multiplexorem
Z
bezpečnostních
důvodů se pro komunikační
technologii
v systémech výroby
a rozvodu elektřiny,
železnic a prevence
katastrof stále často
používá oblíbený systém TDM (TDM: time
division multiplexing =
multiplex s časovým
dělením). Japonská společnost Nitto Tsushinki Corporation
vyvinula ultrakompaktní multiplexor pro uživatele této technologie. Systém je schopen multiplikovat analogové audiosignály a digitální signály na maximálně 24/30 kanálech
a jak vysílat, tak přijímat tyto signály pomocí elektrického
nebo optického rozhraní (T1/E1).
Multiplexor se skládá z hlavního přístroje a kanálových
jednotek pro zabudování do 19palcového systému. Audiosignály a datové vstupy skrz kanálová rozhraní jsou multiplikovány a vysílány přes rozhraní T1/E1. Jako přenosová linka na výstupu T1/E1 může být použit měděný kabel
nebo kabel s optickými vlákny. Systém je vhodný jak pro
SDH (synchronous digital hierarchy = synchronní digitální
hierarchie) (50 Mbps/10 Gbps), tak pro gigabit ethernetové
aplikace.
Nejsofistikovanější technologie
Pro kanálové jednotky je k dispozici pět různých rozhranní: 4W audiorozhraní (OD), 64K UR rozhraní (64K UR),
národní terminálové rozhraní (OCU), rozhraní pro telefon
(LC) a rozhraní pro ústřednovou jednotku (COT). Každá
kanálová jednotka má dva sloty pro dvoukanálové desky,
což znamená, že zařízení je možno rozšiřovat v krocích po
čtyřech kanálech. Zdroj hodinového signálu je buď generován interně, nebo je dodáván přes 1,5M přenosovou linku,
z interních hodin nebo zvenku (64 kHz).
52
Zařízení nabízí napájecí desky, které poskytují napájecí
napětí DC/AC. Splňuje standardní požadavky EMC (EMC:
elektromagnetická kompatibilita) a směrnici RoHS (omezení nebezpečných látek v elektrických a elektronických
zařízeních).
Používané konektory harting
Multiplexor je vybaven konektory harting, které splňují
požadavky EMC, umožňují snadné a bezpečné zapojení a
výměnu, přičemž zároveň nabízejí vysokou kvalitu a dobrý
poměr cena/výkon. Další výhodou firmy harting je skutečnost, že tato firma také nabídla konektory přizpůsobené
zákazníkovi, pokud budou zapotřebí.
Společnost Nitto Tsushinki
Corporation
Od jejího založení v roce 1952 se společnost Nitto Tsushinki Corporation etablovala jako expert
na výrobu a vývoj elektronických systémů. Společnost klade důraz zejména na stálý vývoj a na
kvalitu svých produktů, které nechápe pouze jako
technologickou výzvu, ale také jako závazek veřejnosti. Společnost Nitto Tsushinki nabízí produkty
pro bezpečnostní aplikace v obchodních řešeních
(www.nittotsushinki.co.jp).
Fumitsugu Kikuchi
Manager, Research and Development
Nitto Tsushinki Corporation
Japan
Nobumasa Yamamoto
Product Marketing & Application, Japan
harting Technology Group
[email protected]
harting tec.News 15 (2007)
53
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Paul Atkinson
Integrovaná řešení harting
„pro celý svět i místní použití“
Integrovaná řešení harting řeší tyto hádanky pomocí svého
hlavního provozního modelu – „Jednotná výroba na celém světě“
V dnešním moderním obchodním prostředí často zaslechneme prohlášení, že se svět zmenšuje. Globální prodeje,
globálně se chovající společnosti a zvýšená mobilita vedou
ke změnám v myšlení společností a v důsledku toho ke
změnám souvisejících výrobních strategií. To je pochopitelné, nicméně, integrovaná řešení společnosti harting (HIS)
přijala „oblastní“ způsob výrobní infrastruktury s cílem
podpořit montážní činnosti skupiny v oblasti zpracování
základních desek a integrovaných řešení.
Společnost harting vybudovala své výrobní závody ve třech
světadílech – v Americe, Asii a Evropě. Cílem je poskytnout jednotlivým trhům lokalizovanou výrobu a pracovníky
firmy harting, kteří dobře znají místní podmínky – a přiblížit
se tak zákazníkovi.
To je podloženo jasným zaměřením na „řešení orientované
na zákazníka“ a schopnostmi nabídnout řešení založená
na různých technologiích celého průmyslového spektra.
Tato filozofie „přiblížení k zákazníkovi“ je možná pouze při
dobře fungující výrobě.
Soukromá virtuální síť
Prostřednictvím svých běžných investičních akcí dosáhla
firma harting působící v Elginu v USA, v Northamptonu
ve Velké Británii a ve Zhuhai, v průmyslové oblasti na jihu
54
Číny, rozvinutí jednotné výroby na celém světě díky tomu,
že zajistila používání stejných investičních celků ve všech
třech výrobních celcích.
Kromě toho hraje významnou úlohu propojení těchto zařízení prostřednictvím soukromé virtuální sítě. Toto propojování umožňuje sdílení souborů, pomoc při stanovení
poruchy a nepřetržitý vzdálený přístup k programovacím
nástrojům u každého zásadního výrobního procesu.
Do modelu jsou navíc plně zapracovány související výrobní principy, procesy, provozní postupy a normy zpracování. Tím se definuje princip jediné sladěné metody výroby
– „jednotného výrobního procesu“.
Příkladem takovýchto principů v praxi je situace, kdy velký
mezinárodní zákazník požaduje doručit určitý výrobek do
jiného místa. Společnost harting může dodat tentýž výrobek, za použití stejného čísla součástky, vyrobený podle
stejných norem a za použití stejných metod a investičních
celků – ze tří samostatných výrobních provozů. Tím uspokojujeme potřeby na celém světě podle „jedné společně
vyvinuté normy“.
harting tec.News 15 (2007)
Architektura základní desky musí být vícefunkční – umožňovat přenos dat mezi aktivními obvody dceřiných desek,
a také být médiem pro související rozvod energie a zemní
plochy.
Propojovací rovina Micro TCA: navržená vyzkoušená z hlediska integrity
signálu a sestavená HIS.
Sdílení technologií
Za účelem podpory této infrastruktury tří výrobních celků používá firma harting prvky, které jsou k dispozici jako
společné technologie skupiny harting, od návrhu konektorů
a základní desky, přes testování integrity signálu, až po
různé postupy montáže a požadovaná komplexní testovací
řešení.
V dnešním prostředí poháněném technikou se musejí základní desky navrhovat a vyrábět tak, aby splňovaly
požadavky průmyslu na vyšší rychlosti a zvýšenou integritu signálu, a zároveň uspokojovaly potřebu vyšší spotřeby
elektrické energie a s ní související rozvod energie. Sestavy s vyšším počtem vrstev, většími plochami a hustšími a
komplexnějšími poli konektorů vyžadují výrobní postupy,
které používají velké množství zpracovatelských technik.
Firma harting používá k návrhu a vývoji řešení základních
desek skupiny hlavně schopnost propojení, aby se tak
vyhovělo výzvám, které zákazníci před výrobu stavějí.
Podpůrné struktury
Zásadní důležitost nemá jen rychlost signálu. Pro úspěšné
uvedení výrobku na trh je důležitý také faktor času, který
je ktomu potřeba. K dosažení tohoto cíle v reálném čase a
reálném životě používá firma harting lokalizovanou podporu a zdůrazňuje pružnost, která je potřeba k přizpůsobení
se změnám v designu výrobků, požadavkům na objem a
souvisejícím procesům.
Rozsah zpracovatelských technologií, které nabízejí výrobní závody, zahrnuje vlastní řadu CPM společnosti harting;
Globální a dobře zkoordinované nákupní oddělení zajišťuje
tu tvoří automatické a poloautomatické montážní stroje, pro zákazníka optimální ukazatel poměru ceny a výkonu.
úplná osazovací linka – včetně možnosti pájení výpary Tato koncepce slaďuje nákupní aktivity tří výrobních celnebo hlubinného pájení a zařízení ATE (automatické zku- ků a je poháněna strategickou filozofií „celkové náklady
šební zařízení) – zahrnuje distribuované zkušební systémy
vlastnictví“.
a možnosti robotických zkoušek desek. Všechny výrobní
discipliny splňují mezinárodně uznávanou normu zpraco- Koncepce „globální podpory místních trhů“ je základem
vání IPC610.
„filozofie stejné tváře nastavené zákazníkovi“ firmy harting,
a firma harting nyní tento princip rozšířila o lokalizovanou
Vysokorychlostní základní desky
výrobu systémů základních desek.
Vysokorychlostní základní desky již nejsou jen snem návrhářů – pomocí takzvaného „rozšíření měděné obálky“ se
Zmenšuje se tedy průmyslový svět? Možná, ale technika
rychlost přenosu sériových dat až 12,5 Gbit/s stala realitou. se vyvíjí pořád dál, a je třeba hledat nová řešení.
K tomu je třeba dodržet určitá pravidla při jejich navrhování,
například specializované materiály PCB, řízené vrstvení
Paul Atkinson
desek, routing diferenciálního signálu a odpovídající impeOperations Director, HIS
harting Technology Group
dance.
[email protected]
55
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Domenico Fioravera & Rosario Pinio
Integrace konektorů desek SMC
do plně automatické montážní linky
Itálie je druhý největší světový výrobce textilních strojů a její výrobky jsou z technologického hlediska považovány za
nejlepší na světě. Stejně jako jiné sektory, i trh italských textilních strojů prochází obdobím změny, která je důsledkem
nových výrobních možností v zemích s rychle rostoucí ekonomikou na jedné straně a rostoucí migrací do oblastí s levnou
pracovní silou na straně druhé. Před výrobci textilních strojů stojí úkol ubránit pozice v náročném tržním prostředí. V této
situaci je důležitá technická úroveň. Ta má vliv nejenom na samotné strojní inženýrství, ale i na dodávané součásti.
56
harting tec.News 15 (2007)
su jsou nejdůležitějšími faktory pro optimalizaci montážního
procesu. Společnost harting poskytla podporu společnosti
ROJ ve všech fázích této technologické změny. V zájmu
zachování pozice v náročném tržním prostředí plánuje společnost ROJ uplatnění znalostí získaných v průběhu této
spolupráce i při výrobě jiných produktů.
Nanášení pájecí pasty
Nanášení pájecí pasty
Automatické umísťování
SMT komponent
Automatické umísťování všech
komponent
Pájení přetavením
Pájení přetavením
Stav na tkaní koberců: Pohony jsou řízeny zařízením ROJ. Podle modelu je
možno na každý stroj instalovat až 13 000 pohonů
Od počátku 80. let hrála společnost harting na tomto trhu
důležitou roli a výrobci textilních strojů ji považují za spolehlivého a vyspělého partnera v oblasti výroby konektorů. Elektronické a průmyslové konektory společnosti
harting se používají v celé řadě textilních strojů, včetně
strojů pletacích, strojů na výrobu ponožek, mechanických
a ručních tkalcovských stavů a dalších strojů. Společnost
ROJ založená v roce 1965 je jedním z předních výrobců
komponentů a doplňků pro tkalcovské stavy. Od roku 2000
je společnost ROJ součástí skupiny Van de Wiele Group.
Úspěšná spolupráce mezi společnostmi harting a ROJ se
datuje od počátku 80. let.
Náročný projekt a jeho řešení
Inženýři společnosti ROJ stáli nedávno před náročným projektem, který jim nakonec umožnil posílit pozici a image
společnosti ROJ na trhu. V minulosti se při výrobě určitých součástí montovaly konektory v průběhu samostatné
výrobní fáze (nasazování a pájení). Ve snaze zachovat si
svoji pozici na trhu tváří v tvář silné konkurenci zemí s levnou pracovní silou společnost ROJ zvýšila účinnost svých
vlastních výrobních procesů. Plná automatizace výrobního
procesu společnosti ROJ vyžadovala vhodný konektor.
Klíčem k dalšímu stupni automatizace sestavování komponentů spočíval v konektorech typu SMC (vhodné pro
montáž na povrchu desky) a v technologii PIHIR (hlubinné
pájení po vložení kolíčku do otvoru). Kratší doby zpracování, zjednodušené toky materiálu a vyšší bezpečnost proce-
Ruční umísťování
­nezarovnaných komponent
Ruční pájení
Kontrola jakosti
Automatická vizuální kontrola
jakosti
Starý
Nový
Nová montážní technologie u ROJ po zavedení technologie PIHIR ve
­srovnání s původním procesem
Domenico Fioravera
Production Manager
ROJ Srl
Biella, Italy
Rosario Pinio
Marketing Manager Electronic Division, Italy
harting Technology Group
[email protected]
57
te c . N ew s 15: S vě tové s t an d a r d y
Gerd Weking
Standardizace generické kabeláže
V moderních budovách hraje infrastruktura IT stejně důležitou roli jako vytápění, osvětlení a rozvod elektřiny. Standardizace vždy byla a nadále zůstává hlavním aspektem technického vybavení budovy. Zabezpečuje koneckonců
globální komunikaci, a to až na místo výkonu práce nebo speciální pracoviště.
Důležitým milníkem bylo spojení mezi činnostmi na poli
standardizace informační techniky ISO (Mezinárodní organizace pro standardizaci) a IEC (Mezinárodní elektrotechnická komise) do Společné technické komise ISO/IEC 1
– Informační technika v roce 1987. Současně byl založena i podkomise SC 25 – Propojování zařízení informační
techniky. Od samého začátku byly práce zaměřeny hlavně
na rozvoj standardů pro generickou kabeláž používanou
v obytných domech, kancelářích a výrobních zařízeních.
V tomto kontextu výraz generická znamená, že systém
kabeláže je definován fyzickými přenosovými parametry,
mezi které patří útlum signálu, přeslech a ztráta odrazem
a to v rozmezí frekvenčního rozsahu jakéhokoli podporovaného přenosového protokolu. První vydání ISO/IEC 11801
– Informační technika – generická kabeláž pro zákaznická
zařízení bylo publikováno v roce 1995. Jeho druhá revidovaná a rozšířená verze byla vydána v roce 2002. (Generickou optickou kabeláží se zabývá také ISO/IEC 11801, ale
tento článek toto téma neprobírá).
Práce vykonaná během posledních pěti let se týkala jak
rozvoje ve vertikálním rozměru, tj. stoupajících technických
požadavků, zejména pak vyšších přenosových frekvencí,
tak i rozvoje ve směru horizontálním, tj. nových směrů průmyslových budov a „inteligentního domu“. Následující text
se zabývá oběma aspekty.
58
Generická kabeláž v průmyslových
budovách
Standard ISO/IEC 24702 – Ïnformační technika – generická
kabeláž – průmyslové objekty byl vyvinut na základě předchozích a paralelních prací v Evropě organizací CENELEC
a ve Spojených státech organizací TIA. ISO/IEC 24702
podporuje obě filozofie:
–Stíněný kabel (STP) – oblíbený a nejpoužívanější v Evropě
–Nestíněný kabel (UTP) pro americký trh
harting tec.News 15 (2007)
Společnost harting se aktivně zúčastnila vývoje standardu ISO/IEC 24702, protože generická kabeláž v souladu s definicí končí v TO (telekomunikační vývod), tj.
konektoru, ke kterému je připojeno automatizační zařízení, počítač nebo telefon. Konektor harting PushPull byl
standardizován jako generický telekomunikační vývod ve
standardu ISO/IEC 24702. Konektor harting PushPull byl
v minulosti v souladu se standardem pro konektory IEC
61076-3-106 jako varianta 4, ISO/IEC 24702 proto zmiňuje
pouze variantu 4 tohoto standardu pro konektory.
Technická zlepšení v ISO/IEC 24702
Požadavky na přenos a všeobecnou strukturu průmyslové
kabeláže vycházejí z ISO/IEC 11801, ale je třeba připomenout následující důležitá technická zlepšení:
–Maximální vzdálenost pro komunikační služby je
10 000 m místo 2 000 m v ISO/IEC 11801.
–Upravené hierarchické struktury kabeláže
–Možnosti implementace
–Třídy prostředí pro průmyslové budovy byly definovány a
stanoveny v tabulce MICE.
Co znamená MICE?
MICE znamená mechanický, přístup, klimatický a chemický
a elektromagnetický. Jsou definovány tři úrovně:
–M1 I1 C1 E1 klasifikuje obvyklé kancelářské prostředí a
předpokládá se v ISO/IEC 11801.
–M2 I2 C2 E2 klasifikuje průmyslové prostředí běžné tovární podlahy.
–M3 I3 C3 E3 klasifikuje náročné klimatické podmínky
– např. v těžkém průmyslu.
Pochopení filozofie MICE pomůže objasnit to, co MICE
není: Klasifikace MICE netvrdí, že bere v úvahu veškeré druhy průmyslového prostředí. Proto musí plánovací
inženýr pro svůj projekt nadále definovat vhodné specifikace. Hodnoty v tabulkách MICE v ISO/IEC 24702
nepředstavují požadavky na kvalifikační zkoušky kabelů
nebo konektorů. Nepředstavují ani systémové požadavky
na instalovanou kabeláž. Přenosová linka může například
začínat v klimatizovaném prostoru a končit ve stroji s vibracemi a silnou elektromagnetickou interferencí. Tabulky
MICE poskytují vývojovým a plánovacím pracovníkům, kte-
ří se zabývají kabeláží, hodnoty, které mohou využít během
návrhu technické konstrukce, avšak musejí pamatovat na
to, že:
–Požadavky nejsou nutně pouze třída 1, 2 nebo 3. Oblasti
se silným mechanickým zatížením v kombinaci s nízkým
klimatickým a elektromagnetickým zatížením jsou velmi
běžné, například M3 I1 C1 E1.
–Plánovací inženýr by měl používat místní způsoby ochrany nebo izolace s cílem ochránit citlivé části kabeláže.
Nabízejí se dvě odlišné metody:
–Chránit/zakrývat kritické části kabelu nebo konektoru
(technika ochrany).
–Izolovat zdroj přírodních vlivů (teplo, vibrace, elektromagnetické zatížení nebo použití méně kritické trasy instalace).
–Vyšší nároky na komponenty jako konektory a kabely
je třeba zvažovat v souvislosti s body uvedenými výše.
Jedině tak lze docílit nejlepší způsob instalace z hlediska
investice a kvality služeb IT.
Mezinárodní koordinace
Mezinárodní standardizace je založena na shodě všech
zainteresovaných stran, ale občas není jednoduché jí
dosáhnout, a to z důvodu odlišných zájmů. Během vývoje ISO/IEC 24702 se objevily různé názory týkající se
požadavků MICE a výběr generického konektoru TO.
Na závěr bylo prostřednictvím mezinárodních konzultací rozhodnuto o jednom ze čtyř kandidátů na konektor,
a to na úrovni zúčastněných národních komisí. Výsledek
tohoto výběru byl nakonec přijat všemi národními výbory,
takže FDIS (závěrečný návrh mezinárodního standardu)
ISO/IEC 24702 byl jednohlasně schválen.
Inteligentní dům a sbíhavost sítí
Výrazy inteligentní dům nebo chytrý dům a chytré žití představují celou řadu směrů v oblasti současného a budoucího
způsobu života a práce. Dokonce již dnes se dá provést
jakýkoli proces automatizace domu, který si lze vůbec
představit, protože různé zájmové skupiny a konsorcia připravují specifikace potřeb trhu.
Dnes je evropský standard EN 50090 otevřeným standardem pro rezidenční a průmyslové elektronické systémy
HBES. Vedoucí společnosti tento standard podporují a pra-
59
te c . N ew s 15: S vě tové s t an d a r d y
cují v zájmových skupinách s cílem zajistit interoperabilitu
výrobků jednotlivých zainteresovaných výrobců. Interoperabilita je obvykle zdokumentována osvědčením a štítkem.
Byl vyvinut značný rozsah kompatibilních komponentů a
zařízení, která splňují EN 50090. Spolupráce mezi Batibus (HVAC – topení, větrání a klimatizace) a EHS (Systém
evropského domu – bílé zboží) s EIB (evropská instalační
sběrnice) pod dohledem asociace Konnex zajistila důležitou podporu v tomto procesu.
Další evropské firmy se přidaly k americkému konsorciu
LonMark, které tvrdí, že představuje celosvětovou vedoucí
značku pro otevřené výrobky s interoperabilním řízením,
mezi které patří ovládání přístupu, ovladače výtahů, řízení
energie, požární ochrana, vytápění, ventilace a klimatizace,
řízení osvětlení, měření a bezpečnost – vše na základě
standardu ANSI/CEA-709. V Číně působí pracovní skupina ustavená ministerstvem informačního průmyslu na
protokolu ITopHome, který je určen pro domácí elektronické systémy. V Japonsku postupuje práce na domácí síti
související s úsporami energie. Jednotlivé projekty fungují
pod hlavičkou ECHONET (síť pro úspory energie a péče
o domov).
Celosvětová spolupráce je nutná
Globální standardizace a interoperabilita systémů a komponentů inteligentního domu je stále snem, který je příliš
vzdálen od reality. Příčinou je souběžný vývoj v rozdílných
regionech světa, ale částečně i snaha průmyslu zahr-
60
nout výsledky své vlastní práce do světových standardů.
Celosvětová standardizace a interoperabilita jsou nutné
pro úspěch současných a budoucích řešení ve smyslu
dosažení trhu a nezbytného objemu, který vyžaduje ziskovost. V únoru 2006 se mezinárodní organizace pro standardizaci ISO, IEC a ITU (Mezinárodní telekomunikační unie)
sešly v Ženevě, aby si vyměnily názory na celosvětovou
standardizaci na poli inteligentních domů. Komise, která
připravila standard ISO/IEC JTC 1 SC25, navrhla, aby se
stal vodítkem v tomto procesu. Navrhla i spolupráci předních standardizačních organizací a průmyslových konsorcií. Cílem je ve spolupráci s těmito organizacemi vyvinout
několik zastřešujících standardů pro domácí sítě v zájmu
zajištění interoperability dnešních izolovaných řešení.
Vyšší přenosová frekvence Ethernetu a
napájení
Následující text popisuje vertikální aspekty vývoje ISO/IEC
JTC1 SC25. PoE (energie po Ethernetu) znamená napájení
komunikačních zařízení skrz datové linky.
Status standardizace generické kabeláže
až do 10GBaseT
Generická kabeláž by měla splňovat ty nejvyšší technické
požadavky. IEEE 802.3an (10 GBaseT) z června 2006 je v
podstatě tím nejvýznamnějším a nejnáročnějším tématem
ISO/IEC JTC 1 SC 25 WG3. Uvádí, že kabeláž musí být
specifikována až do 500 MHz.
harting tec.News 15 (2007)
V souvislosti s budovami, které používají kabeláž nižší
kvality, se připravují doporučení ve smyslu podmínek, za
kterých je stále možné spolehlivě zabezpečovat 10GBaseT.
Tato práce bude publikována jako Technická zpráva číslo
ISO/IEC TR 24750. Pro nové instalace se připravuje doplněk k ISO/IEC 11801. Uvádí nové třídy EA pro 500 MHz
a FA pro 1 000 MHz. Tento doplněk bude pravděpodobně
nadále podporovat využití komponentů. To znamená, že
se předpokládá, že přenosový kanál s kabely a konektory
podle 6A splňuje přenosové požadavky třídy EA.
Konektory podle IEC 60603-7-41 a -7-51 pro
kategorii 6A
Požadavky na frekvenční rozsah od 250 do 500 MHz jsou
stále centrem diskusí. Mezi důležité přenosové charakteristiky pro konektory patří ztráta odrazem, přeslech a cizí
přeslech, což je elektromagnetická interference způsobená
vnějšími zdroji.
V současné době je třeba projednat, zda by měly být
hraniční hodnoty pro přeslech extrapolovány od 250 do
500 MHz, nebo zda je nutné požadavky na konektory v
tomto rozsahu snížit. Následující hodnoty jsou předmětem
diskuse pro frekvenci 500 MHz:
hodnota při 500 MHz
DALŠÍ
ztráta odrazem
Cat 6 předmětem lineární interpolace
40 dB
10 dB
Cat 6 s negativní extrapolací (uvolnění)
TIA 568-B.2-10
34 dB
14 dB
Cat 6 s negativní extrapolací (uvolnění),
jiní odborníci
38 dB
16 dB
Základy diskuse
Napájení přes Ethernet (PoE)
PoE znamená, že zařízení IT je možné napájet pomocí datových linek v podobě kroucené dvoulinky. V tomto případě
se používají buď nevyužité vodiče komunikačního kabelu,
nebo se elektrický proud přenáší pomocí čtyř používaných
dvoulinek, které slouží i k přenosu datového signálu. Napájení může být zabudováno do zařízení aktivní sítě v podobě
například přepínače nebo jej může zajišťovat samostatné
zařízení PSE (napájecí zařízení). Do dnešní doby se používal maximální příkon 15,4 W při napětí 48 V, stanovený v
IEEE 803.2af, ale poslední úpravy IEEE 803.2at (PoE plus)
vyžadují příkon až 30 W. Diskutuje se dokonce i o vyšších
příkonech.
Zvýšená teplota instalovaných svazků kabelů představuje
určité riziko. ISO/IEC 11801 doposud stanovuje 60 stupňů
Celsia jako maximální teplotu kabelu, a to proudového ohřevu. Odborníci, kteří připravují ISO/IEC JTC1 SC25/WG3, se
obávají překročení maximálního limitu teploty v současných
instalacích, které může způsobit poškození, výpadky systémů nebo dokonce požáry. Z toho důvodu nelze připustit
zvýšení požadavků na staré instalace. V zájmu podpory
práce IEEE se připravuje kabelová směrnice pro PoE v
CS25/WG3. Jejím úkolem je poskytnout informace o podmínkách, za kterých lze současnou kabeláž používat pro
PoE.
Zvýšení proudu PoE na 420 mA by také mohlo způsobit
poškození konektorů v případě, že dochází k jejich pravidelnému rozpojování pod zátěží. Z toho důvodu ISO/IEC
JTC1 SC25 doporučuje, aby pracovní skupina IEEE PoE
plus jasně zdůraznila ve svém dokumentu, že rozpojování pod zátěží není přípustné. Odborníci na konektory IEC
SC 48B pracují na technické zprávě, která má poskytnout
doporučení pro rozpojování pod zátěží pro ISO/IEC JTC1.
Shrnutí
Vývoj systémů generické kabeláže pro infrastrukturu IT
moderních budov stále pokračuje. Do dnešního dne byl
průmysl měděných vodičů vždy schopen posunout limity o
něco výše, tj. k vyšším frekvencím. V důsledku toho zůstal
segment optických kabelů relativně malý. Jasný trend směrem k „bezdrátové“ technologii převezme součásti dnešní
infrastruktury IT v brzké budoucnosti, ale k úplnému nahrazení nedojde. V případě inteligentního domu je nutná sbíhavost různých technických standardů, a to v zájmu podpory
celosvětové soutěže na společné platformě. Pro průmyslové aplikace bude schválen publikovaný standard ISO/IEC
24702 a bude publikován jako EN 50173-1 a EN 50173-3
pro Evropu. Pod označením ANSI/TIA/EIA-1005 bude publikován jako americký národní standard.
Gerd Weking
General Manager Intellectual Property and
International Standardization
harting Technology Group
[email protected]
61
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Thomas Wolting
Sběrnicová topologie pro přenos energie
Vývojáři strojů a zařízení pokračují v implementaci decentralizace funkcí zařízení pomocí standardních rozhraní. Cílem
je integrovat instalační technologii určenou pro distribuci energie, která by byla optimalizována z hlediska nákladů, a
poté optimalizovat instalační technologii, která se vyvíjela po mnoho let. Pro distribuci energie je k dispozici řada řešení,
která se budou dále rozvíjet.
Konvenční kabeláž charakterizuje instalace signálových i
elektrických vedení typu „bod-bod“. V praxi to znamená,
že každý motor je připojen k napájecímu kabelu z řídicí
skříně. Všechny senzory a ovládací terminály, například
spínače nebo ventily reagující na blízkost, jsou také zapojeny paralelně.
Klíčovým prvek této nové technologie vedení představuje
systém elektrické sběrnice, který umožňuje připojit více
„spotřebičů“ na jednu linku, přičemž se zachovají příslušné
národní a mezinárodní standardy. Tato inovace musí navazovat na stávající a standardizovaná rozhraní. Kompaktní a
robustní konektor Han® musí splňovat požadavky s ohledem na počet pólů, napětí a proudovou kapacitu. Norma ISO 23570 standardizuje konektory pro tuto oblast.
Zavedení komponent se sériovou sběrnicí pro připojování senzorů a ovladačů je klíčovým krokem na cestě
k technickému pokroku v oblasti
V principu lze v této instalační koncepci rozlišit dva typy spojení:
elektrických obvodů. Nové instalační koncepce v přenosu dat přinesly uživatelům jasné výhody s
–rozvod na bázi elektrické sběrnice
ohledem na pokládání kabelů. Stána souvislé lince, k níž jsou napojevající signální komponenty určené k
ny jednotlivé napájecí kabely
přijímání nebo vysílání řídicích signálů
Kovové Han-Power S Metal pro vodiče
jsou k dispozici ve velmi širokém spektru
– napájecí větev plně podporuje zapo7 x 6,0 mm² a 5 x 10 mm².
ochranných tříd, od třídy IP 20 po třídu IP 60.
jování/odpojování, aby bylo možné zajistit
V oblasti dodávky elektrické energie do malých
rychlé a časově úsporné elektrické připojení pro
motorů (do zhruba 2,2 kW) se oproti tomu za posledních moduly strojů a zařízení.
dvacet let nezměnilo téměř nic. Motory jsou stále často
napájeny samostatným kabelem z řídicí skříně.
Dvě základní podmínky jsou u obou typů v podstatě stejné: použití standardní průmyslové napájecí linky
Decentralizovaná struktura
230/400 V v souladu s VDE nebo 600 V v souladu s UL,
Jsou-li frekvenční konvertory instalovány centrálně, možnost připojení maximálně sedmi vodičů, průřez jádra
vyžaduje splnění technických požadavků speciální kabe- nejméně 4 mm², zapojení pomocí standardního nástroje a
ly s optimalizovaným a komplexním odstíněním. Vysoké modulární provedení. Na základě těchto specifikací vytvocelkové náklady a značné prostorové nároky instalač- řila společnost harting novou řadu: Han-Power ®.
ních postupů, tak jak se vyvinuly, obracejí trend směrem
k decentralizovaným instalačním řešením, např. v oblas- Řada Han-Power®
ti manipulace s materiálem. Inteligentní jednotky k řízení Stejně jako standardní produktové řady splňují i produkty z
motorů jsou přemístěny tak, aby se nacházely přímo ve nové řady Han-Power všechny příslušné specifikace.
stroji nebo na dráze dopravníku. Skupina harting Technology Group tuto změnu v oblasti instalačních řešení svými
produkty podporuje.
62
harting tec.News 15 (2007)
Han-Power® S
Koncepce decentralizované instalace již poskytuje první
konektor v řídicí skříni, který je optimalizován pro konkrétní
aplikaci. Je použita elektrická linka s kabelem 5 X 6 mm² a
2 X 2,5 mm² a s vodičem PE, napojená na konektor Han®
Q 4/2 a vedená z oblasti vyhovující třídě IP 20 do oblasti
podle třídy IP 65. Pro vyšší proudy do 40 A je nutná kontaktní vložka s dotykovou ochranou.
Nové a univerzální systémové řešení podporuje uživatele
při instalaci a údržbě systému.
Konektor Han Q 4/2, opatřený známými kontakty Han C,
lze využít u aplikací s průřezem vodičů od 2,5 do 6,0 mm².
Napájecí linka je položena bez ohledu na decentralizovanou řídicí jednotku motoru. Větev je řešena systémem HanPower S, takže napájecí linka není přerušena.
Popisovaná instalační koncepce se uplatňuje v široké škále
výrobních zařízení a logistických center, která jsou nově
budována nebo modifikována s využitím decentralizovaných komponent. Testovací provoz a funkční testy se provádějí na místě trvalé instalace po dokončení systému.
Instalace s optimalizovanou manipulací a rozšířením
použitelných průřezů vodičů vytváří další výhody a definuje nové trendy. Systém Han-Power ® S Metal tak jako první
umožňuje distribuci elektrické energie a větvení rozvodu i
u vodičů s průřezy až 10 mm čtverečních.
Napájecí kabel je zbaven vrchní izolace
Han-Power® T
na zhruba 15 cm a založen do systému
Před realizací výrobních linek je nutné
Han-Power S. Žíly, stále zcela uzavřezvážit instalační koncepci: Jak jsou
né v izolaci, jsou poté navlečeny do
jednotlivé moduly transportovány
připojovacího zařízení, které izolaci
a konstruovány, aby bylo možné
prorazí. Optimální kontakt a oddězachovat předchozí otestovanou
lení izolace žil podporují šrouby.
elektrickou instalaci?
Terminály IDC jsou zatíženy pouze fázovým proudem do decentraElektrická instalace musí být ponelizovaných „konzumentů“. Kontaktní
chána na místě, aby se daly využít
technologie HARAX® zajistí dlouhovýhody funkčních testů a eliminovaly
Han-Power T Q 5/0: kompaktní spojení pro se chyby v zapojení kabeláže u testovadobou stabilitu (viz IEC 60947-7-1). Konrozhraní, které slouží k rozvodu energie.
takty musí být dále chráněny i v extrémních
ného systému. Napájecí linka je položena
podmínkách, jako jsou zkratové proudy několika
pomocí předem připravených kabelů s konektory.
kA.
Pro větev je použit systém Han-Power T s konektory vhodnými pro danou aplikaci. Větev vedoucí ke „konzumentovi“
Různé systémy dopravníků vyžadují nové koncepce, které je také řešena konektorem, v zájmu největší možné spolehmusí být navrženy pro danou konkrétní aplikaci (v automo- livosti a flexibility. Decentralizovaná řídicí jednotka motoru,
bilovém průmyslu, leteckém strojírenství a obecných logis- s průřezem vodičů až 6,0 čtverečních mm, je připojena
tických centrech). Průřez kabelu je důležitým kritériem při konektorem Han Q 4/2. Pro nejnižší úrovně napájení je k
minimalizaci poklesů napětí na linkách u všech aplikací, dispozici systém Han-Power T s konektorem Han® Q 5/0.
kde se zboží přesouvá na vzdálenost větší než 100 m.
Jsou-li použity tyto konektory, lze rychle provádět úpravy a
Současné aplikace jsou vybavovány zejména systémem prostoje výrobní linky se minimalizují. Je možné snadno a
Han-Power S Q 4/2. Produkty instalované v oblasti letišt- rychle připojit doplňkové systémové prvky a přitom využít
ní logistiky dokáží rychle a spolehlivě spojovat vodiče s již instalované komponenty.
průřezem až 6,0 čtverečních mm a přesně splňují nároky
manipulace se zavazadly.
Kovová verze je optimální odpovědí pro ty aplikace, kde
se navíc požaduje mechanická stabilita v případě nárazů.
THOMAS WOLTING
Product Manager Han® Industrial Connector, Electric
harting Technology Group
[email protected]
63
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Thomas Heckmann
Han® Q 2/0 –
nové možnosti vedení
napájení, například jako řešení
konektivity pro solární energii
Řadu Han® 3A, nejmenší z řady konektorových produktů pro náročné použití,
lze najít v pozoruhodně rozmanité škále aplikací. Tradiční měděné spoje byly
průběžně zdokonaleny a doplněny o aplikace z oblasti optických vláken. Hybridní řešení integrující přenos napájení a signálu ve standardních rozhraních,
jako jsou RJ45, USB nebo SC, zákazníci mnoha různých trhů dobře přijali.
Tyto konektory jsou populární u široké řady aplikací díky svému kompaktnímu
a robustnímu provedení a integraci do krytů a pouzder vyhovujících různým
prostředím a podmínkám.
Do dnešní doby se za adekvátní považoval přenos proudu do 16 A. Nově
se rozvíjející pole decentralizovaného napájení elektrickou energií vyžaduje takzvané jednofázové a dvoupólové elektrické spoje pro vyšší proudy do
40 A. Skupina harting Technology Group má nyní kompaktní řešení, které
splňuje požadavky decentralizovaného napájení – Han Q2/0.
64
harting tec.News 15 (2007)
Invertor
Jedním z příkladů potenciální aplikace řešení Han Q 2/0
jsou invertory používané ve fotoelektrických systémech.
Odebírají stejnosměrný proud z fotoelektrických modulů
a převádějí ho na proud střídavý. Elektrické zapojení na
výstupní straně invertoru by mělo mít funkce, které podporují výrobní proces, instalaci a údržbu. Použití průmyslových konektorů dovoluje provádět při výrobě finální funkční
testy na bázi „plug-and-play“.
Nový člen rodiny Han 3A: Han Q 2/0
Obnovitelná energie
Typické aplikace těchto decentralizovaných napájecích
systémů, které určují aktuální trendy, lze nalézt u fotoelektrických systémů v oblasti obnovitelné energie. Takové
systémy, které generují elektrickou energii ze slunečního
světla, jsou obvykle napojeny na národní síť a přivádějí energii do hlavního elektrického rozvodu. Nyní však
nabývají stále větší důležitosti samostatné fotoelektrické
systémy provozované v oblastech vzdálených od hlavního
rozvodu. Neplatí to pouze u zemí s méně rozvinou infrastrukturou. Tato ekologicky udržitelná metoda generování
energie bez spoléhání se na její import je stále více používána v osvětlovacím zařízení a signalizačních systémech
a částečně dokonce v nové komunikační infrastruktuře.
Protože řešení Han Q2/0 lze kombinovat se širokou řadou
krytů a pouzder Han 3A, hodí se pro řadu různých aplikací
v různých prostředích.
Příčný řez spojem s osovým šroubem
Terminační technologie takového konektoru by měla být
jednoduchá a bezpečná. Terminační technologie navržená
pro instalaci v terénu zajišťuje snadnou manipulaci nutnou k flexibilní instalaci invertorů. A terminační technologie využívající axiálních šroubů použitá u produktu Han
Q2/0 zaručuje bezpečné a spolehlivé spojení. Ve srovnání
s krimpovanými spoji vykazuje tento způsob terminace vyšší spolehlivost a osvědčuje se i u takových aplikací, jako
jsou železniční vozy, kde je konektor vystaven otřesům a
vibracím.
Výhodou terminace pomocí axiálních šroubů je mimořádně kompaktní kontakt, který na rozdíl od krimpování nevyžaduje při připojování vodiče ke kontaktu žádné speciální nástroje. Terminaci lze použít u vodičů s průřezy 4 až
6 mm², tak jak to vyžadují nejnovější řešení přenosu energie.
Nové možnosti
Konfigurace kontaktů „2+ PE“ je doplněna systémem kódování, který brání nesprávnému párování, pokud se použije
více konektorů. Řešení Han Q2/0 splňuje nejmodernější
standardy ochrany prstů, dovolující nasazení u zařízení
k uchovávání energie, např. baterií, využívaných u fotoelektrických systémů. Je navržen tak, aby zvládl napětí až
850 V. Jedná se o kompaktní řešení konektivity, jež nabízí
nové možnosti v oblasti napájení a distribuce energie.
THOMAS HECKMANN
Market Manager Renewable Energy, Electric
harting Technology Group
[email protected]
65
te c . N ew s 15: S vě t te c h n i k y
Jürgen Bösch & Frank Teepe
Robustní a nerezové
Han® -INOX: nová řada krytů pro průmyslové konektory z nerezové oceli
Nerezová ocel, jeden z nejrobustnějších a nejodolnějších dostupných materiálů, byla po desítky let využívána v mnoha
oblastech každodenního života i v průmyslových aplikacích. Kromě jejích technických vlastností si spotřebitelé často
cení jemnou povrchovou úpravu. V průmyslu se však klade důraz na praktičnost. Uvedením řady Han-INOX rozšiřuje
společnost harting Technology Group svou nabídku o novou řadu krytů vyrobených z vysoce kvalitní nerezové oceli.
Nerezová ocel v průmyslu
Nerezová ocel, označovaná také jako INOX, je slitina
železa obsahující minimálně 10,5 % chrómu a maximálně
1,2 % uhlíku. Zkratka INOX je odvozena z francouzského slova „inoxydable“, což znamená „neoxidující“ neboli
„nerezový“.
Odolnost nerezové oceli vůči korozi se přičítá chemické
reakci mezi chrómem a kyslíkem obsaženým ve vzduchu
nebo vodě. Výsledkem reakce je vznik velmi tenké, chemicky odolné pasivní povrchové vrstvy, která se chová jako
bariéra mezi slitinou a okolním médiem. Pasivní vrstva je
nepropustná a nerozpustná. Dojde-li k jejímu poškození,
působením kyslíku se sama obnoví.
66
A je to právě chróm, který hraje rozhodující roli při tvorbě
a zachování této pasivní vrstvy. Další prvky, jako molybden a nikl, mohou tvorbu pasivní vrstvy podpořit, ale žádný
z nich nedokáže sám o sobě zajistit specifické vlastnosti
nerezové oceli.
Nerezová ocel je odolná vůči řadě agresivních médií a
nevyžaduje žádnou další povrchovou ochranu. Oceli tohoto
typu se běžně používají například v chemickém průmyslu,
potravinářském průmyslu a ochraně životního prostředí.
harting tec.News 15 (2007)
Pouzdro z nerezové oceli série Han INOX
První verze nové řady krytů
Nová řada krytů Han-INOX od společnosti harting, vyrobených z vysoce kvalitní nerezové oceli, nabízí uživatelům
bezpečnost a ochranu pro agresivní prostředí. Je přitom
lhostejné, zda jsou konektory požadovány pro generické
nebo systémově specifické síťové instalace.
Nové kryty Han-INOX značky harting byly původně vyvinuty jako reakce na specifické nároky jednotlivých zákazníků,
s ohledem na konkrétní aplikace, v nichž tyto nové produkty mají být nasazeny. První exempláře z nové řady, které
budou k dispozici, jsou tedy velikosti Han 10B a Han 3A.
Především v prostředích vystavených velmi rychlé kontaminaci a v oblastech, kde je hlavní prioritou hygiena, musí
všechny komponenty strojů splňovat zvláštní kritéria. Jejich
kryty nesmí obsahovat žádné zbytečné štěrbiny, slepé otvory nebo výřezy. Kromě toho musí být všechny povrchy převážně hladké, aby se zajistilo, že nebudou vznikat nánosy
nečistot a příslušné oblasti bude možné snadno čistit. Tato
kritéria platí především pro výrobu potravin a nápojů, ale
setkáme se s nimi i v obalovém průmyslu.
Společnost harting vyvinula vhodné produkty, které tyto
sofistikované požadavky splní. V případě produktu Han 10B
zajišťují například interní upevňovací šrouby krytu konektoru v kombinaci se zaobleným tvarem celého krytu snadné
čištění, bez nežádoucích zbytků.
Větší počet možných kombinací krytů Han-INOX se standardními kontaktními vložkami harting pokrývá širokou škálu možných použití. Aplikace v potravinářském a nápojovém
průmyslu je jen jedním z nich.
Ve spojení se systémem Han Modular se nyní otevírá cesta
k řešení celé řady potenciálních aplikací od patentovaných
senzorických a ovládacích řešení (nabírací jednotky, limitní
spínače, pohony apod.) po řídicí systémy na centrálních
úrovních sítí (komunikace systémovou sběrnicí).
Použití nerezových ocelí má zásadní význam všude tam,
kde komponenty musí splňovat maximální bezpečnostní
standardy. Kromě již uvedených jsou dalšími typickými
oblastmi použití letecký průmysl, doprava, lodní stavitelství,
těžební průmysl, ropný průmysl a stavebnictví.
JüRGEN BÖSCH
Product Manager, Electric
harting Technology Group
[email protected]
Frank Teepe
Market Manager, Electric
harting Technology Group
[email protected]
67
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Thomas Heimann
Přední pozice díky inovacím
Účinnější inovace díky systematickému vyhodnocování faktorů
a ukazatelů úspěšnosti
Společnost si může udržet a upevňovat svoji pozici na trhu pouze v případě, že se neustále věnuje aktivnímu rozvoji svých výrobků a technologií.
Takový proces zahrnuje vytváření optimálních podmínek ve společnosti,
které jsou nezbytné pro zajištění nejúčinnějších inovací. Rostoucí důležitost
úlohy, kterou hrají malé a střední společnosti, ukazuje, že
díky inovacím se na trhu nedaří jen velkým firmám. Projekt
InnoKMU byl zahájen s cílem zhodnotit inovační potenciál
malých a středních společností a učinit vhodná opatření pro
jeho další rozvoj. Společnost harting je jedním z iniciátorů a
partnerů tohoto projektu, který financuje německé federální ministerstvo školství a výzkumu
(BMBF). Výsledky tohoto zhodnocení umožní
zúčastněným stranám rozpoznat vlastní silné
a slabé stránky a současně změřit svůj vlastní
pokrok, případně se porovnat s ostatními partnery, kterými
jsou zákazníci
nebo banky.
68
harting tec.News 15 (2007)
Jaké jsou důležité páky pro zvýšení ziskovosti a růstu
Zvyšování schopnosti inovovat
Snižování nákladů
Nové trhy díky internacionalizaci
Soustředění na základní kompetence
Aktivní cenový management
Zvyšování kapitálové efektivity
Nové obchodní segmenty díky
organickému růstu
Nové obchodní segmenty díky
nákupům / partnerstvím
2
Nízká
důležitost
3
4
Velmi vysoká
důležitost
5
Zdroj: studie ADL, Fraunhofer IAO, IAT University Stuttgart
Obr. 1: Zvyšování schopnosti inovovat
Metoda
Proces inovace je všeobecně mnohem složitější než pouhé
zaměření se na technickou inovaci. Provedení konkrétní
analýzy vyžaduje, aby bylo s inovací jako s celkem řádně
seznámeno několik oddělení. Hodnotí se devět oblastí, které odrážejí kulturu inovace ve společnosti (viz obr. 2). Pro
každou z nich jsou stanoveny konkrétní důležité faktory
úspěšnosti (CSF). Jedná se o faktory, které může definovat
společnost, a které mají obzvláště velký vliv na úspěšnost
inovačních projektů. Jednotlivé faktory úspěšnosti se převádějí prostřednictvím odvozování kvalitativních a kvantitativních parametrů na měřitelné proměnné. Vzájemné
porovnání těchto hodnot každé jednotlivé společnosti je
možné pouze po jejich přenesení na jednotnou stupnici.
Základem pro tento proces je vztažný bod, ve kterém se
definují konkrétní porovnávací hodnoty průmyslu pro dané
oblasti.
Z důvodu interpretace těchto různých parametrů došlo k
jejich přenesení do vývojového modelu (obr. 3). Z něho
potom vyplývají opatření pro zdokonalování účinnosti inovace.
Případová studie
Společnost harting poskytla praktickou případovou studii
MID (lisovaného propojovacího zařízení) složeného ze
dvou složek. MID je trojzorměrné PCB zhotovené vstřikovacím lisováním, které lze vyrábět různými způsoby.
Vstřikovací lisování na bázi dvou složek (2K-MID) je velmi
vhodné pro ekonomickou výrobu. MID se skládá ze dvou
odlišných druhů umělých hmot. Vodivý povrch pro přenos
signálu lze následně nanášet na jednu z těchto umělých
Inovační kultura
Kompetence
a
znalosti
Strategie
Technologie
Proces
Produkt
a
služby
Trh
Struktura
a
síť
Projektový management
Fraunhofer IAO, IAT University Stuttgart
Obr. 2: Oblasti pro hodnocení inovací
69
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
hmot během chemického procesu (obr. 4). Metoda 2KMID je dobře známa, avšak stoupající miniaturizace jednotlivých komponentů vyžaduje stále menší konstrukce.
Cílem je zmenšit konstrukce páskového vodiče z obvyklých
600 µm na 200 µm. V minulosti nebylo možné vyrábět takto složité a malé komponenty. Pro splnění cílů bylo nutné
na technologické úrovni zajistit další vývoj současných
způsobů zpracování a vývoj strategií výroby komponentů
nástrojů. Analýza ukázala, že klíčovým faktorem úspěchu
byl technologický aspekt, a stejně tak přítomnost pozitivní
kultury inovace, která se vyznačovala dobrou strukturou
a proaktivním vnitřním řízením inovace (sahajícím od definice výrobku, technologie montáže
Index
a spojování, přes marketing a expedici, až po
kvalifikaci komponentů a procesů). Kromě toho
Strategie
byly do vývoje zapojeni i výrobci strojů EDM,
výrobci umělých hmot a jedna společnost, která
se zabývá elektrickým pokovováním.
Kompetence
Strategie
Projektový management
Inovační kultura
Kompetence a znalosti
Technologie
Zákazník
Produkt
Služby
Struktury a sítě
Procesy
Stupeň zralosti
Stupeň zralosti 1
začátečník
Stupeň zralosti 2
na cestě
Stupeň zralosti 3
inovátor
Je zde inovační
­strategie odvozená ze
strategie společnosti
­ onzistentní
K
­provázanost
­inovační ­strategie
s ­relevantními
­kategoriemi
Konzistentní
­implementace a řízení
se inovační strategií
…
…
…
Technologie
Produkt a služby
projektový management
Stupeň zralosti 3: inovátor
Stupeń zralosti 2: na cestě
Stupeň zralosti 1: začátečník
Inovační mistrovství
Shrnutí
Díky miniaturizaci 2K-MID si společnost harting
upevnila svoji vedoucí pozici na trhu a nyní je
schopna nabízet svým zákazníkům nejenom
technologii vhodných nástrojů, ale také své
zkušenosti na poli optimalizace výrobků a podpory vývoje. Na základě provedené analýzy bylo
možné určit různé faktory úspěšnosti a následně odvodit první kroky dalšího zvyšování účinnosti inovace.
Výsledek sebehodnocení
Definice balíčků pro měření
> Použití metod volených s ohledem na
oblasti, které mají být zlepšeny
> Doporučení pro návrh směřující k dosažení
vyšší úrovně
Obr. 3: Model zralosti
Obr. 4: 2dílná vstřikovací forma MID
70
THOMAS HEIMANN
Project Manager, Applied Technologies
harting Technology Group
[email protected]
harting tec.News 15 (2007)
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
Oktay Yalcin & Sven Holtgrewe
Společný úspěch začal u Bosporu
Istanbul – město, které objímá dva kontinenty a které dělí
Bospor. V tomto městě se setkává Orient se západním
světem. Nespočetné budovy jsou svědectvím jedinečné
historie Istanbulu (dříve Cařihradu) a ideologických křižovatek mezi křesťanskou a islámskou kulturou. Istanbul se
pyšní spoustou pozoruhodných a unikátních míst: nejvýznamnější je křesťanská bazilika Aya Sofia, která se později stala mešitou. Od roku 1932 je z ní úžasné muzeum.
Modrá mešita se nachází hned naproti bazilice Aya Sofia.
Tato mešita je jedním z nejdůležitějších pamětihodností
islámské architektury.
71
te c . N ew s 15: G l o b á l ní s p o l up r ác e
80. let rozsáhlá opatření na posílení rozvoje (projekt GAP
s přehradami, elektrárnami, elektrifikací, zavlažovacími
systémy, zemědělským průmyslem, silnicemi a telekomunikacemi).
Ačkoli nárůst tureckého HDP vykázal v 80. a 90. letech
silné výkyvy, průměr se udržel asi na 5 procentech. Při
nárůstu populace, který stále činí 1,52 procenta, to nestačilo na významné snížení rozdílu v příjmech na hlavu v
porovnání s jinými státy OECD. Ekonomická a finanční krize v roce 2001 způsobila nejvážnější recesi od roku 1945.
Mezinárodní měnový fond tehdy inicioval reformy, které
byly navzdory nezbytně přísné daňové politice odměněny
trvalým růstem (téměř 10 procent v roce 2004, 7,6 procenta
v roce 2006 a 7,5 procenta v první polovině roku 2006).
Příjem na hlavu se podstatně zvýšil, což také souviselo se
silnou tureckou měnou.
Hagia Sophia
Istanbul ovšem není zdaleka jenom úžasné muzeum pod
širým nebem. Město se svými jedenácti miliony obyvatel
je ekonomickým a kulturním srdcem země. Setkávají se v
něm tradiční a moderní proudy a je to město neuvěřitelných odlišností. Návštěvníci města se mohou ponořit do
slavnostně vyzdobených trhů a bazarů, kde se zdá, že se
zastavil čas. Mohou navštívit kluby, které se nijak neliší od
jejich protějšků v kosmopolitních městech Berlín a Londýn.
Rychlý průmyslový rozvoj
Na Turecko se stále častěji pohlíží jako na zemi, která se
rychle rozvíjí. Rychlý průmyslový rozvoj zažívá hlavně
západní Turecko, a to například v textilním, automobilovém, chemickém, strojním a elektrotechnickém průmyslu.
V tomto regionu se průmysl podílí již 30 procenty na tvorbě hrubého národního produktu (HDP). Největší část HDP
(asi 60 procent) pochází ze sektoru služeb – a toto číslo
neustále roste. Východní a jihovýchodní Turecko vykazuje
méně vyvinutou infrastrukturu a převažují zde zemědělské
oblasti. V jihovýchodní části země probíhají od poloviny
72
Partner na místě
V roce 2000 začala společnost harting vyhodnocovat
turecký trh a rozhodla se vyhledat obchodního partnera
v Instanbulu. O rok později podepsaly společnosti harting
a GÖKHAN ELEKTRIK Malzemeleri San.ve Tic.Ltd.Sti
smlouvu o spolupráci. Společnost GÖKHAN ELEKTRIK
dodává své elektrické a elektronické komponenty a zařízení
na různé trhy a nabízí svým zákazníkům služby technické
podpory, místní sklady a výhody v podobě vysoce kvalifikovaných pracovníků. Tato společnost má své ředitelství
v Perpa Elektrokent a pobočku v Karaköy s cílem aktivně
podporovat místní zákazníky a získávat novou klientelu.
Perpa Elektrokent je průmyslové centrum, které bylo oficiálně otevřeno v roce 1989. Ve středisku má svá ředitelství více než 4 500 společností a každý pracovní den se
do něho sjíždí 200 tisíc lidí. Toto středisko nabízí všechny
druhy elektrických výrobků pro průmysl a budovy. Nalézá
se v něm 38 km vnitřních silnic, které umožňují přístup do
různých společností. Středisko Perpa je považováno za
ústřední kontaktní bod pro veškeré elektrické „požadavky“
v Turecku.
Během několika posledních let pokračovaly společnosti
harting a GÖKHAN ELEKTRIK v dalším rozvoji své spolupráce. Zaměřují se na společné účasti na veletrzích a
společné návštěvy zákazníků. Chtějí tak zaručit, že společnost harting vyvíjí své výrobky v naprostém souladu s
harting tec.News 15 (2007)
Perpa
požadavky zákazníků. Vzájemná spolupráce již přinesla
mnoho úspěchů: dvě ze společně realizovaných aplikací
jsou podrobně popsány v dalším textu.
Obrábění plechu s infrastrukturou harting
BAYKAL je turecký výrobce obráběcích strojů na plech.
Patří mezi ně například ohraňovací lisy, řezačky a děrovačky. Společnost byla založena v roce 1950 a má asi 600
zaměstnanců, kteří pracují ve třech závodech s celkovou
výrobní plochou 60 tisíc metrů čtverečních. Společnost
BAYKAL používá výrobky společnosti harting v mnoha
různých oblastech: konektory harting se používají k propojování nožních pedálů s ovládacím pultem strojů.
Železniční přeprava s konektory harting
TÜVASAS je turecký výrobce nákladních vagonů. Zaměstnává asi 1 100 dělníků a 400 administrativních pracovníků
a manažerů. Tato společnost opravuje a poskytuje servis
železničních vagonů, vagonů předměstských železnic,
které zajišťují přepravu na krátké a střední vzdálenosti,
elektrických vlaků, restauračních vozů atd. Nejmodernější železniční vagony (TVS 2000) jsou velice pohodlné a
jsou na vysoké úrovni. Tyto vagony mají podvozky, které
umožňují rychlost až 200 km/h. Používají systémy automatického uzamykání dveří, klimatizační systémy, ergonomické sedačky, systémy ozvučení atd. Společnost TÜVASAS
začne v brzké době vyrábět vagony s úzkým rozchodem
kol, vlaky pro metro a tramvaje pro hromadnou přepravu.
TÜVASAS, jako podnikavá společnost, investuje do kvalitních a efektivních služeb a pracuje se společnostmi,
které disponují patřičnými zkušenostmi na poli železniční
dopravy. Společnost TÜVASAS potřebovala velmi robustní
konektor s třídou ochrany IP 68 k použití v prostoru pod
vagonem. Společnost harting doporučila po pečlivém
uvážení plášť konektoru HPR s axiálním šroubovým spojovacím modulem. Bude použit společně s převodníkem
pro jmenovitý proud.
Turecko – partnerská země na
hannoverském veletrhu v roce 2007
Německo je nejdůležitější obchodní partner Turecka a vzájemné vztahy mezi těmito zeměmi se neustále rozvíjejí.
Nicméně, různé možnosti spolupráce se zemí, která nabízí
takové skvělé příležitosti pro tržní i ekonomický růst, slibují
i čerstvý impulz světové ekonomice. To je jeden z důvodů,
proč bylo Turecko vybráno jako partner pro hannoverský
veletrh v roce 2007. A je to také jeden z důvodů, proč budou
společnosti harting a GÖKHAN ELEKTRIK pokračovat v
rozvoji a rozšiřování své spolupráce.
Oktay Yalcin
Sales Engineer
Gökhan Elektrik
Istanbul, Turkey
Brzdy lisu Baykal CNC
Sven Holtgrewe
Director Business Development, Electric
HARTING Technology Group
[email protected]
73
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Jens Wandelt & Horst Blomenkamp
Komunikační infrastruktura v nových závodech
harting ve Zhuhai
74
harting tec.News 15 (2007)
Zhuhai leží na jihu Čínské lidové republiky v provincii
Kuang-tung, v zátoce, na jejímž protějším břehu se rozkládá bývalá portugalská kolonie Macao. V blízkosti se nacházejí veliká čínská města Kanton a Šen-čen. Zhuhai vyrostlo
v roce 1979 z malého městečka a za svůj raketový rozvoj
vděčí skutečnosti, že bylo jednou z prvních čtyř zvláštních
ekonomických zón založených v Číně. Do roku 2002 počet
obyvatelstva v Zhuhai a okolí závratnou rychlostí vzrostl
a dosáhl 1,2 milionu. Toto přímořské město má přívlastek
„romantické“ a není pouze oblíbeným cílem dovolených,
je také populární mezi obchodníky, kteří sem pravidelně
přijíždějí na víkend z blízkého Hongkongu, odkud plavba
přes moře trvá pouhých 60 minut. Firma harting založila v
roce 1998 v Zhuhai pobočku se 150 zaměstnanci; vyrábí
se tady široký sortiment výrobků harting, typickými příklady jsou některé výrobky série Han, řada sběrnic har-bus
a MiniCoax.
Nové budovy v průmyslové zóně
V reakci na zvyšující se požadavky na výrobní kapacity a
na nedostatek příležitostí, jak rozšířit svůj stávající areál
ve Zhuhai, staví firma harting novou továrnu v průmyslové
zóně „Zhuhai Hi-tech Innovation Coast“. V tomto areálu o
rozloze 2,88 km² v blízkosti Zhuhaiské univerzity již své
provozy umístilo několik významných společností. A infrastruktura je vynikající – například připojení k telekomunikační sítu pomocí kabelů z optických vláken je standardní. Výpadky elektrického proudu z důvodu nedostatečné
dodávky by zde měly být věcí minulosti.
V prvním stadiu bude nová továrna sestávat z třípatrové
výrobní budovy s podlahovou plochou téměř 4 500 m² a
dvouposchoďového skladu s plochou 2 700 m². Kanceláře
administrativy se nacházejí v přední části hlavní výrobní
budovy. Je zde možnost rozšířit stávající závod o další
provozní jednotku.
Firma harting plánuje, že v příštím finančním roce zvýší počet svých zaměstnanců ve Zhuhai na přibližně 230
osob, což bude mít samozřejmě za následek zvýšení počtu
uživatelů IT. Kromě běžných funkcí, jako je e-mail, Internet
a sdílení souborů, dojde též k proporcionálnímu nárůstu
počtu uživatelů manažerského informačního systému ERP
a vzhledem k tomu, že ve Zhuhai se budou provádět i vývojové práce, i aplikací CAD.
Spojení WAN s ústředím
Aby byla zajištěna rychlost a efektivita obchodních procesů,
jsou všechny společnosti harting na celém světě spojeny
jak mezi sebou, tak s ústředím v Německu prostřednictvím počítačové sítě WAN (síťové propojení velké oblasti).
Jednotlivé závody jsou propojeny prostřednictvím technologie VPN (soukromá virtuální síť). Ochrana před vnějším
napadením a neoprávněným vniknutím nebo odposlechem
je prvořadou prioritou a přispívá k ní vysoké zabezpečení
uživatelských terminálů.
Firma harting provozuje redundantní výpočetní středisko v
Espelkampu, z něhož mohou být celosvětově zpřístupňovány základní podnikatelské aplikace. Patří sem e-mail a
Internet, prodejní informační systém, systém pro vykazování, řízení vztahů se zákazníky (CRM) a mezizávodní vývojový systém CAD. Tato koncepce podporuje centralizované
účetnictví s možností centralizovaného zálohování a archivace, jakož i zajištění toho, že nákladné zdroje vlnových
pásem budou efektivně využívány. I v době, kdy profesionální sítě závisejí na širokopásmovém DSL připojení, zůstává vlnové pásmo rozhodujícím faktorem nákladů. Mají-li
mít všichni uživatelé k dispozici přijatelné časy response
aplikací, je cílená a efektivní správa pásma zásadní.
Ve Zhuhai vše probíhá na jednom kabelu
Členění infrastruktury IT v čínské továrně firmy harting je
založeno na principu, který počítá s budoucím vývojem
elektronických komunikací. „Všechno na jednom kabelu.“
Tato výstižná věta charakterizuje strategii použití jednoho
kabelového systému k obsluze všech aplikací. Dokonce
ještě dnes je obvyklou praxí, že jsou zřizovány alespoň
dvě či tři infrastruktury. Jedna z nich bude pravděpodobně
konvenční telekomunikační kabelový systém k připojení
telefonů, faxů, systémů otevírání dveří atd. Paralelně je
pak instalován oddělený systém kabeláže IT k propojení
osobních počítačů atd. Jestliže je ve výrobních prostorách
často instalován třetí systém pro terénní sběrnice, které se
často využívají k řízení závodu a strojního zařízení, snahou
firmy harting, a to nejen ve Zhuhai, je použít k vykonávání
všech těchto úkolů jedinou infrastrukturu. Postupuje-li se
podle modelu OSI (propojení otevřených systémů), znamená to vybrat přenosové médium, které vyhovuje všem
třem aspektům takového užití. Standardizovaná připojení
nejen snižují náklady, ale umožňují také integraci všech
tří systémů.
75
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
Model závodu firmy harting ve Zhuhai.
V oblasti IT celosvětově převládl Ethernet jako preferovaná přenosová technologie pro 2. vrstvu OSI. Technologie
Token Ring a FDDI byly odsunuty do historie. Původní sítě
s rychlostí 10Mb/s se mezitím vyvinuly do plně komutovaných sítí s výkonem 1Gbit/s. Dnes je většina osobních
počítačů a notebooků standardně vybavena síťovou kartou
s přenosovým potenciálem Gbit Ethernet. Díky překotnému
nárůstu Internetu se stal obdobně IP (internetový protokol)
nejčastěji používaným protokolem pro 3. vrstvu.
Všechny tři vrstvy, jmenovitě
– standardní kancelářské aplikace (od e-mailu po
CAD/PLM)
– k onvenční telekomunikace, a
–p
růmyslové aplikace (ERP, automatizace)
mohou být obsluhovány sítí Ethernet a s použitím IP.
Zřízení standardizované infrastruktury v nové továrně ve
Zhuhai bylo otázkou výběru vyhovujícího kabelového systému a vhodných komponentů. Kabeláž na hraně – v blízkosti
uživatelských systémů – je založena na kabelech Cat6.
Rozměry budovy ovšem znamenají, že je rychle dosaženo
limitu 100 m pro měděnou kabeláž, proto jsou jednotlivé
oblasti závodu propojeny páteří z optických vláken. Díky
použití multimodálních optických vláken mohou být vzdálenosti až do 550 metrů překonány rychlostí 1Gbit/s.
76
Komponenty vyhovující Cat6 jsou také využity pro spojovací účely. Ve výrobním prostředí pracují produkty firmy
harting jako průmyslové zásuvky RJ45 Industrial Outlet
Push/pull. Aktivní komponenty v kancelářských prostorách
jsou od firmy Cisco, přepínače harting se využily v produkčních dílnách. Jako první krok byly zvoleny přepínače
mCon3100-A 10-port s ochranou IP30.
Telekomunikační funkce v tradičním smyslu poskytuje ve
Zhuhai zařízení Cisco CallManager 4.2, které svazuje dva
redundantní servery. Rozhraní s konvenčními externími
telekomunikačními službami jsou implementována pomocí mezisíťových počítačů. Standardní faxy jsou připojeny
pomocí terminálových adaptérů a uživatelé jsou vybaveni
telefony sérií 7970G a 7912G. Komunikace jsou doplněny
též elektronickým faxovým řešením připojeným k e-mailovému systému.
Síť je navržena tak, aby bylo dosaženo žádaného účelu
a výkonu, a rozšiřuje se hvězdicově ze serverové centrály. Všechny důležité lokální systémy jsou nainstalovány v
serverovně spolu s připojeními k externím poskytovatelům
(internet/telefonní služby).
Pevně stanovená bezpečnostní pravidla platí v každé lokaci
firmy harting: ve Zhuhai jsou tato pravidla doplněna někte-
harting tec.News 15 (2007)
rými zvláštními ustanoveními, která platí pro konvergentní
síť. V zásadě jsou příslušné tři oblasti, kancelářská, komunikační a výrobní, obsluhovány a oddělovány jejich vlastními virtuálními lokálními sítěmi VLAN. Protože tyto sítě
logicky zůstávají na úrovni 2. vrstvy navzájem odděleny,
prochází veškerý provoz mezi nimi přes centrální přepínače 3. vrstvy. To například znamená, že přístup do bezpečného výrobního závodu je možný pouze z vybraných
PC. Ostatní systémy nejsou schopny se do tohoto závodu
přes síť připojit.
Pokud jde o komponenty hlasového přenosu VoIP, existují
některé další požadavky, které musejí být dodrženy, aby
byla zaručena bezpečnost síťových služeb (QoS/Quality
of Service). Na rozdíl od konvenčních datových komunikací jsou komunikace v reálném čase, jako hlasové volání,
vysoce náchylné k latencím, vibracím a ztrátě paketů. Na
druhé straně uživatelé hlasových komunikačních systémů
očekávají známou kvalitu ISDN. Pro použití řešení VoIP v
místní síti LAN je nezbytné, aby byla síť plně komutovaná.
Přestože zde mluvíme o vysoce výkonné síti 100 Mbit/s,
je zde prostor pro některé dodatečné aspekty QoS, které
přispívají ke stabilitě a kvalitě prostředí. harting se rozhodl pro homogenní řešení, které zahrnuje přepínače Cisco
a telefony IP; to zjednodušuje implementaci hlasové sítě
VLAN, které se dává přednost. Přepínače jsou „nuceny“
vždy přednostně obsloužit paket hlasové sítě VLAN.
Budoucnost komunikace
Pro nové systémy na poli hlasové komunikace se VoIP
stal akceptovaným standardem. V budoucnosti zůstane
tradičním telekomunikačním systémům pouze podružná
úloha. Mimo rozhodování o tom, zda použít tradiční nebo
na VoIP založené systémy, existuje v přenosové technologii trend, který se odklání od telekomunikačních sítí ve
prospěch IP. Poměr IP komunikací trvale vzrůstá také na
transatlantických cestách. Pokračující trend je evidentní na
podnikatelském trhu, kde se společnosti snaží dosáhnout
pomocí VoIP úspor především u svých interních komunikací. Obdobná situace existuje na poli řešení pro pořádání
videokonferencí. V dnešní době, kdy uživatelsky příjemný
software dovoluje osazenstvu integrovat toto médium do
svého pracovního dne rychle a efektivně, se videokonference stávají stále běžnější součástí kancelářského života.
Zvýšená efektivita díky unifikovanému komunikačnímu řešení společnosti
Cisco.
Infrastruktura konvergentních sítí, založená na stabilních
komponentech, poskytuje základ pro všechny tyto nové
možnosti. Integrování řešení VoIP do e-mailového klienta,
jako je MS Outlook, dovoluje uživatelům volit číslo přímo
z jejich uložených dat. V nenávratné minulosti jsou časy,
kdy bylo nutné věnovat zvláštní úsilí aktualizaci telefonních
seznamů nebo seznamů rychlé volby. Přímá integrace se
systémem CRM umožňuje zaměstnancům prodeje například sledovat detaily o aktuálních objednávkách, které se
zobrazí v okamžiku, kdy zákazník zavolá. Další žhavou
novinkou je směrování příchozích hovorů a řízení vlastní
dostupnosti (presence management), technologie, která
udělala mílový krok ze soukromé sféry a stala se částí pracovního života. Rychlé a jednoduché systémy vzkazů se
stávají další oblíbenou komunikační volbou.
O možnostech, které nabízí infrastruktura konvergentních sítí, se musí vždy uvažovat ve vztahu k odpovídajícím požadavkům. U globální společnosti, jako je harting,
je přísná správa vlnového pásma nezbytností. Používání
aplikací, které pracují v reálném čase, jako je např. konání hlasových a videokonferencí na více místech, vyžaduje
investice do vhodných přenosových spojení a konzistentní
strategii QoS. Zejména tam, kde jsou lokace daleko od
77
te c . N ew s 15: Au to m at i zovaný svě t
kancelář
Edgeswitch
E-Fax
Fax / obvyklý analogový telefon
Cisco ATA 186
Cat 2960
China
Telecom
PSTN
Brána
Tiskárna s ethernetovým
adaptérem
Správce hovorů 1
mCon3100A
Rozdělovací switch
Router
Firewall
Počítač
Počítač
Rozdělovací switch
IP-telefon
CNC
­Internet
Router
Správce hovorů 2
CAD server
Souborový
server
Topologický plán nového závodu ve Zhuhai
sebe, hrají latenční doby velkou úlohu. Také tady je třeba,
aby byly náklady a přínosy důkladně zváženy.
Závěr
Konvergence hlasových a datových sítí již velmi pokročila. VoIP zaujal místo tradičních telefonních systémů. Nové
obchodní modely a nové služby již získaly své pevné místo. Otevřené platformy a otevřené standardy přinesly větší konkurenci a urychlily vývoj lepších produktů za nižší
ceny. Ethernet a protokol IP vyšly z této soutěže jako vítězové. V oblasti průmyslových aplikací, kde stále převažují
samostatná řešení, ještě konvergence nevyrostla ze svých
dětských střevíčků. Jak uživatelé, tak výrobci stále váhají
s otevřením svých segregovaných systémů a místo toho
dávají přednost izolovaným řešením. Nakonec však převládne hodnota přidaná konvergencí sítí, a stejně jako v
případě integrace hlasu do sítí IT se bezpečnost a stabilita
nových řešení ukážou jako přesvědčivý faktor. V konečné
fázi bude infrastruktura nutná pro kancelářské aplikace,
multimédia a průmyslový Ethernet budována na jediné platformě. A to je automatizace IT.
78
implementuje ve Zhuhai tento přístup zaměřený do
budoucnosti jednotným řešením, které sahá od kanceláří
až k výrobě. harting a jeho partner, firma Cisco Systems,
představily tuto koncepci na veletrhu v Hanoveru v roce
2006. V novém závodě ve Zhuhai se tato koncepce zavádí
ve spojení s nejnovější technologií tak, aby byly demonstrovány schopnosti jak zařízení, tak partnerských firem.
Kombinací vedoucího postavení firmy Cisco na poli integrace hlasu a dat a osvědčených průmyslových řešení firmy
harting se automatizace IT stává realitou.
harting
JENS WANDELT
Project Manager IT-Infrastructure Zhuhai and Sibiu
harting Technology Group
[email protected]
HORST BLOMENKAMP
Manager IT-Infrastructure
harting Technology Group
[email protected]
harting tec.News 15 (2007)
te c . N e w s 15: Veletrhy, kterých se firma HARTING zúčastní v roce 2007
Veletrhy, kterých
se firma HARTING
zúčastní v roce 2007
16.04. – 20.04.
Německo, Hanover, Hannover Messe
16.04. – 20.04.
USA, Detroit, SAE Show
17.04. – 19.04.
Velká Británie, Birmingham, Traffex 07
19.04. – 22.04.
Korea, Soul, Expo Comm
23.04. – 27.04.
Brazílie, Sao Paulo, FIEE
24.04. – 27.04.
Ukrajina, Kyjev, ELCOM 2007
16.05. – 19.05.
Korea, Changwon, KOFAS
21.05. – 24.05.
Čína, kanton, Chinaplas
22.05. – 25.05.
Česká republika, Nitra, MSV NITRA 2007
07.06. – 09.06.
Japonsko, Jokohama, Exhibition on Sensing via Image
Information
12.06. – 14.06.
Francie, Lille, SIFER
19.06. – 22.06.
Singapur, Singapur, Communic Asia
28.06. – 30.06.
Čína, Peking, Wind Power Asia
04.07. – 07.07.
Vietnam, Ho Či Minovo Město, MTA Vietnam
18.07. – 21.07.
Malajsie, Kuala Lumpur, Industrial Automation
04.09. – 06.09.
Finsko, Helsinky, ELKOM 2007
04.09. – 07.09.
Švýcarsko, Basilej, GO-Ineltec
05.09. – 08.09.
Rusko, Nižnyj Tagil, Magistral
12.09. – 14.09.
Indie, Dillí, ELCOMP
18.09. – 22.09.
Německo, Husum, HusumWind 07
24.09. – 26.09.
Velká Británie, Birmingham, PPMA
01.10. – 05.10.
Česká republika, Brno, MSV 2007
27.11. – 29.11.
Německo, Norimberk, SPS/IPC/DRIVES
79
Austria
Great Britain
Poland
harting
harting
harting
Hong Kong
Portugal
harting
harting
Ges. m. b. H.
Deutschstraße 3, A-1230 Wien
Phone +431/6162121; Fax +431/6162121-21
E-Mail: [email protected]
Belgium
N.V./S.A.
Z.3 Doornveld 23, B-1731 Zellik
Phone +322/4660190; Fax +322/4667855
E-Mail: [email protected]
harting
Brazil
Ltda.
Av. Dr. Lino de Moraes, Pq. Jabaquara, 255
CEP 04360-001 – São Paulo – SP – Brazil
Phone +5511/5035-0073; Fax +5511/5034-4743
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.com.br
harting
China
Zhuhai harting Limited, Shanghai Branch
Room 5403, 300 Huaihai Zhong Road
Hong Kong New World Tower, Luwan District, P.R.C
Shanghai 200021, China
Phone +86 21 – 63 86 22 00, Fax +86 21 – 63 86 86 36
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.com.cn
Czech Republic
spol. s.r.o.,
Mlýnská 2, 16000 Praha 6
Phone +420 220 380 460; Fax +420 220 380 461
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.cz
harting
Finland
Oy
Teknobulevardi 3-5, PL 35; FI-01530 Vantaa
Phone +358 9 350 873 00; Fax +358 9 350 873 20
E-Mail: [email protected]
harting
France
France
181 avenue des Nations, Paris Nord 2
BP 66058 Tremblay en France
F-95972 Roissy Charles de Gaulle Cédex
Phone +33149383400; Fax +33148632306
E-Mail: [email protected]
harting
Germany
Ltd.
Caswell Road; Brackmills Industrial Estate
GB-Northampton, NN4 7PW
Phone +441604/766686, 827500
Fax +441604/706777,
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.co.uk
(HK) Limited, Regional Office Asia Pacific
4208 Metroplaza Tower 1, 223 Hing Fong Road
Kwai Fong, N. T., Hong Kong
Phone +852/2423-7338, Fax +852/2480-4378
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.com.hk
Hungary
Eastern Europe GmbH
Magyarországi Kereskedelmi ­Képviselete
1119 Budapest; Fehérvári út 89-95, II. emelet 217/A.
Phone +36-1-205 3464; Fax +36-1-205 3465
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.hu
harting
India
India Private Limited
No. D, 4th Floor, 'Doshi Towers'
No. 156 Poonamallee High Road,
Kilpauk, Chennai 600 010, Tamil Nadu, Chennai
Phone +91-44-4356 0415/6; Fax +91-44-4356 0417
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.com
harting
Italy
SpA
Via Dell' Industria 7; I-20090 Vimodrone (Milano),
Phone +3902/250801; Fax +3902/2650597,
E-Mail: [email protected]
harting
Japan
K. K.
Yusen Shin-Yokohama 1 Chome Bldg., 2F
1-7-9, Shin-Yokohama; Kohoku-ku, Yokohama
222-0033 Japan
Phone +81 45 476 3456; Fax: +81 45 476 3466
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.co.jp
harting
Korea
Korea Limited
#308 Leaders Bldg., 342-1, Yatap-dong, Bundang-gu
Sungnam-City, Kyunggi-do, 463-828, Korea
Phone +82-31-781-4615, Fax +82-31-781-4616
E-Mail: [email protected]
harting
Eastern Europe GmbH
Przedstawicielstwo w Polsce
ul. Kamieńskiego 201-219; 51-126 Wrocław
Phone +48 71-352 81 71 ; Phone +48 71-352 81 74
Fax +48 71-320 74 44
E-Mail: [email protected]
Internet : www.harting.pl
Iberia, S. A.
Avda. Josep Tarradellas, 20-30, 4º 6ª,
08029 Barcelona (Spain)
Phone +351.219.673.177, Fax +351.219.678.457
E-Mail: [email protected]
Russia
ZAO
ul. Tobolskaja 12, Saint Petersburg; 194044 Russia
Phone +7/812/3276477; Fax +7/812/3276478
E-Mail: [email protected], Internet: www.harting.ru
harting
Singapore
Singapore Pte Ltd.
No. 1 Coleman Street; #B1-21 The Adelphi
Singapore 179803
Phone +6562255285; Fax +6562259947
E-Mail: [email protected]
harting
Spain
Iberia S.A.
Avda. Josep Tarradellas 20-30 4º 6ª, 08029 Barcelona
Phone +34 933 638 484, Fax +34 933 638 469
E-Mail: [email protected]
harting
Sweden
harting AB
Gustavslundsvägen 141 B 4tr; 167 51 Bromma
Phone +468/4457171; Fax +468/4457170
E-Mail: [email protected]
Switzerland
AG
Industriestrasse 26; CH-8604 Volketswil
Phone +41 44 908 20 60; Fax +41 44 908 20 69
E-Mail: [email protected]
harting
Taiwan
R.O.C. Limited
Room 1, 5th Floor, No. 495 Guang Fu South Road
110 Taipei, Taiwan
Phone +886-2-2758 6177, Fax +886-2-2758 7177
E-Mail: [email protected]
harting
USA
B.V.
Larenweg 44; NL-5234 KA 's-Hertogenbosch
Postbus 3526; NL-5203 DM 's-Hertogenbosch
Phone +3173/6410404; Fax +3173/6440699
E-Mail: [email protected]
Inc. of North America
1370 Bowes Road; Elgin, Illinois 60123
Phone +1 (877) 741-1500 (toll free)
Fax +1 (866) 278-0307 (Inside Sales)
Fax +1 (847) 717-9430 (Sales and Marketing)
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting-USA.com
Office Germany
Norway
Eastern-Europe
harting
harting
harting
Deutschland GmbH & Co. KG
Postfach 2451 · D-32381 Minden
Simeonscarré 1 · D-32427 Minden
Phone (0571) 8896-0; Fax (0571) 8896-282
E-Mail: [email protected]
Internet: www.harting.com
harting
Deutschland GmbH & Co. KG
Blankenauer Straße 99; D-09113 Chemnitz
Phone +49 0371 429211; Fax +49 0371 429222
E-Mail: [email protected]
Netherlands
harting
A/S,
Østensjøveien 36, N-0667 Oslo
Phone +4722/700555; Fax +4722/700570
E-Mail: [email protected]
harting KGaA
Marienwerderstraße 3 | D-32339 Espelkamp
P.O. Box 11 33 | D-32325 Espelkamp
Phone +49 5772 47- 0 | Fax +49 5772 47- 400
E-Mail: [email protected] | Internet: www.harting.com
harting
Eastern Europe GmbH
Bamberger Straße 7, D-01187 Dresden
Phone +49 351 / 4361760, Fax +49 351 / 4361770
E-Mail: [email protected]