Kto programuje sterownik maszyny, wypełnia protokół kontrolny bezpośrednio przy urządzeniu lub dokumentuje usterkę, potrzebuje do tego urządzenia, które umie dwie rzeczy jednocześnie: musi mieć odpowiednie złącza do instalacji, i musi wytrzymać środowisko, w którym faktycznie odbywa się utrzymanie ruchu – kurz, woda pryskająca, wibracje, zmienne temperatury i metalowe konstrukcje, które pochłaniają sygnały WLAN. Ten artykuł opisuje, jak urządzenia mobilne są podłączane do maszyn szeregowo, przez sieć lub bezprzewodowo, jakiej wytrzymałości faktycznie potrzebuje personel utrzymania ruchu na hali produkcyjnej, jak można rejestrować plany konserwacji i zgłoszenia usterek bezpośrednio przy instalacji, dlaczego WLAN w halach z metalowymi regałami jest osobnym tematem – i gdzie potrzebna jest ochrona przeciwwybuchowa.
Jak urządzenia mobilne łączą się z maszynami i instalacjami
Do połączenia ze sterownikami maszyn i instalacjami przemysłowymi w praktyce dostępne są trzy drogi: złącze szeregowe, stałe połączenie sieciowe i technika bezprzewodowa. Która droga pasuje, zależy od danej instalacji – starsze sterowniki maszyn często komunikują się wyłącznie szeregowo, nowsze instalacje oferują dodatkowo dostęp sieciowy lub radiowy.
Złącze szeregowe (RS232)
Wiele sterowników maszyn i urządzeń przemysłowych do dziś wykorzystuje złącze RS232 do programowania i nadzoru, ponieważ oferuje ono stabilną i prostą możliwość transmisji danych i pozwala technikom odczytywać dane diagnostyczne oraz przesyłać aktualizacje oprogramowania bezpośrednio na sterowniki maszyn, bez konieczności posiadania drogiego specjalistycznego sprzętu. Protokół RS232 przesyła dane przez kabel 9- lub 25-stykowy i według podstawowego wyjaśnienia pozwala na niezawodną transmisję danych na odległość do 20 metrów – wystarczającą dla większości szaf sterowniczych i pulpitów obsługowych w produkcji.
Ponieważ nowoczesne notebooki niemal już nie mają fabrycznie złącza szeregowego, strona Laptop ze złączem szeregowym (RS-232) wymienia modele Durabook z fabrycznie wbudowanym złączem: Durabook Z14I ma dwa złącza RS232, Durabook S15 jedno, a w Durabook S14I przez opcję fabryczną Media Bay można dodatkowo uzupełnić drugie złącze RS232 obok już istniejącego. W tabletach RS232 jest natomiast wymieniony jako opcjonalny moduł rozszerzeń: w Durabook R11 w kombinacji z RJ45 i czytnikiem Combo kart chipowych, w Durabook U11I opcjonalnie (tam RS232 wzajemnie wyklucza się ze złączem USB 3.2 Type A), a w Durabook R8 jako czytnik kart chipowych z RS-232/RJ-45 i USB3.2. Kto interesuje się technicznymi podstawami samego złącza – komunikacją DTE/DCE, kablami null-modem i prostymi, rozmieszczeniem styków DB9 i DB25 – znajdzie to szczegółowo wyjaśnione w artykule Złącze RS232: czym jest? (DE).
Sieć
Nowsze sterowniki maszyn i komponenty instalacji są coraz częściej dostępne przez Ethernet. Złącze RJ45 w ofercie dostępne jest tam, gdzie jest dostarczane jako część modułu rozszerzeń – na przykład w Durabook R11 we wspomnianym już module kombi z RS232 i czytnikiem kart chipowych, lub w Durabook R8 w module z RS-232/RJ-45 i USB3.2. Dla urządzeń ze złączem dokującym stałe połączenie sieciowe można dodatkowo zrealizować przez stację dokującą na stanowisku pracy lub w biurze utrzymania ruchu, podczas gdy samo urządzenie pozostaje mobilne przy instalacji.
Połączenie bezprzewodowe
Do łączności bezprzewodowej strona branżowa Przemysł wyraźnie wymienia RS232, Bluetooth, LTE, GPS i czytniki kodów kreskowych jako opcjonalne złącza, przez które urządzenia można podłączać w środowisku przemysłowym. Bluetooth stosowany jest przy tym przede wszystkim na krótkie odległości do peryferiów, takich jak skanery czy mierniki, LTE do łączności z systemami nadrzędnymi poza własnym WLAN, na przykład gdy zgłoszenia usterek mają być przesyłane do centralnego systemu utrzymania ruchu poza halą. Jaka generacja WLAN jest w urządzeniu do łączności wewnątrz hali, to osobny temat, omówiony osobno poniżej.
Dlaczego urządzenia do utrzymania ruchu muszą wytrzymać olej, wióry, wibracje i wahania temperatury
Personel utrzymania ruchu nie pracuje przy uporządkowanym biurku, lecz bezpośrednio przy instalacji – z zaolejonymi rękami, w pobliżu wiórów i pod wibracją emitowaną przez pracujące maszyny. Urządzenie, które ma tam niezawodnie działać, potrzebuje więc więcej niż zwykły biurowy notebook. Strona branżowa Przemysł ujmuje to zwięźle: „na hali produkcyjnej liczy się wytrzymałość, dostępność i czysta integracja – nie kolorowe specyfikacje", z typowymi obciążeniami z zakresu „kurz/wibracje, zmienne temperatury, utrzymanie ruchu i procesy kontrolne, dokumentacja i przestarzałe peryferia".
Konkretnie strona branżowa zaleca dla przemysłu przetwórczego klasę ochrony IP53 lub wyższą, która „zapewnia nie tylko ochronę przed padającą wodą pryskającą, ale też pełną ochronę przed wnikaniem kurzu oraz dotykiem". W tabeli porównawczej laptopów jest to konkretnie zapisane: Durabook S14I nosi IP53, Durabook Z14I IP65, Durabook S15 i Durabook S15AB odpowiednio IP5X. Dodatkowo S15, S14I i Z14I mają według tabeli osłony złączy, które chronią złącza przed wnikaniem kurzu i wody pryskającej – w Durabook S15AB ten wiersz nie jest wykazany.
Przeciw wibracjom i wstrząsom, jakie występują w pobliżu pracujących maszyn, istotna jest certyfikacja MIL-STD-810. Według tabeli porównawczej Durabook S15, S14I i Z14I są testowane wg MIL-STD-810H, między innymi przeciw „upadkom, wstrząsom, wibracjom, deszczowi, kurzowi, wysokości, mrozowi/rosie, wysokim/niskim temperaturom, szokowi termicznemu, wilgotności"; Durabook S15AB jest testowany wg MIL-STD-810G przeciw „upadkowi, wstrząsowi i wibracjom". Przy odporności na upadki modele się różnią: Durabook Z14I według tabeli wytrzymuje upadki do 180 cm, S15 i S14I do 120 cm, S15AB do 90 cm.
Także zakres temperatury jest istotny w produkcji, gdy urządzenia przełączają się między chłodnymi strefami magazynowymi, ciepłymi pomieszczeniami maszyn lub nieogrzewanymi częściami hali. Dla Durabook S15, S14I i Z14I potwierdzony jest według tabeli porównawczej zakres temperatury pracy od −20 °C do 60 °C; w Durabook S15AB ten wiersz nie jest wykazany. Co ten zakres oznacza w praktyce – na przykład różnica wobec temperatury przechowywania i wpływ na akumulator przy niskich temperaturach – szczegółowo wyjaśnia artykuł Temperatura pracy: co oznacza w praktyce zakres od −20 °C do 60 °C (DE).
Rejestrowanie planów konserwacji, zgłoszeń usterek i protokołów kontrolnych bezpośrednio przy instalacji
Plany konserwacji, zgłoszenia usterek i protokoły kontrolne można rejestrować bezpośrednio przy instalacji tylko wtedy, gdy urządzenie pozostaje obsługiwalne również w rękawicach i w środowisku z wilgocią lub warstwą oleju na dłoniach. Zwykły ekran dotykowy nie nadaje się do tego bez zastrzeżeń, jak wskazuje artykuł Dotyk przy wilgoci i w rękawicach: standardowe pojemnościowe ekrany dotykowe są zoptymalizowane pod gołe, suche palce, podczas gdy przełączalny tryb rękawiczkowy lub deszczowy celowo dostosowuje rozpoznawanie do tych warunków. Dla wprowadzania danych przy instalacji oznacza to, że urządzenie z odpowiednim trybem obsługi niezawodnie umożliwia rejestrację protokołu konserwacyjnego również wtedy, gdy technicy noszą rękawice lub wyświetlacz jest wilgotny.
Do jednoznacznej identyfikacji maszyn, elementów lub obiektów kontrolnych dostępne są odczyty kodów kreskowych i RFID. Artykuł Odczyt kodów kreskowych i RFID: która technika kiedy pasuje (DE) wskazuje, że RFID w środowiskach z dużą ilością metalu – na przykład w warsztacie lub parku maszynowym – jest niezawodne tylko w ograniczonym zakresie, ponieważ metalowe powierzchnie mogą odbijać, ekranować lub zakłócać sygnały radiowe tagów RFID. Etykieta kodu kreskowego nie jest dotknięta tym ograniczeniem, o ile pozostaje optycznie czytelna – dlatego odczyt kodów kreskowych jest w środowiskach produkcyjnych bogatych w metal często bardziej niezawodnym wyborem. Czytniki kodów kreskowych są w ofercie dostępne jako opcja fabryczna przy kilku modelach, moduły RFID można domontować między innymi w Durabook S14I, S15, Z14I, R11, R11L i U11I.
Gdzie protokoły konserwacyjne muszą być dokumentowane personalnie lub dostęp musi być kontrolowanie śledzony, na przykład przy zmianie służby, w grę wchodzi dodatkowo czytnik kart chipowych z chipem TPM: TPM 2.0 jest według tabel porównawczych obecny konsekwentnie w modelach Durabook, czytnik kart chipowych można domontować między innymi w Durabook R8, R11, R11L i w Durabook S14I jako moduł rozszerzeń lub opcję fabryczną, jak opisuje artykuł Czytnik kart chipowych i TPM: ochrona dostępu w terenie. Kartę chipową można łatwo wyjąć przy zmianie służby, dzięki czemu urządzenie jest natychmiast zablokowane – praktyczne, gdy urządzenie do utrzymania ruchu jest używane przez zmieniający się personel.
WLAN w halach z metalowymi regałami: osobny temat
Jeśli urządzenie do utrzymania ruchu jest podłączone przez WLAN zamiast przez stałe połączenie kablowe, otoczenie odgrywa większą rolę, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Artykuł Wi-Fi 6E i Wi-Fi 7 w środowisku przemysłowym opisuje, że regały, obudowy maszyn, konstrukcje stalowe i bramy segmentowe odbijają i tłumią sygnały radiowe – sprzyja to powstawaniu martwych stref i propagacji wielodrogowej, przy której sygnał dociera do odbiornika kilkoma drogami z opóźnieniem czasowym. Dodatkowo przemienniki częstotliwości, silniki, urządzenia spawalnicze i inne instalacje przemysłowe generują zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą szczególnie wpływać na mocno obciążone pasmo 2,4 GHz.
Nowoczesne standardy WLAN przeciwdziałają temu dodatkowym spektrum radiowym i lepszym przetwarzaniem sygnału. Według wspomnianego artykułu Durabook S14I podobnie jak Durabook Z14I nosi już Wi-Fi 7, Durabook S15 Wi-Fi 6E, podczas gdy Durabook S15AB opiera się jeszcze na starszej generacji Wireless-AC (802.11ac). Wśród tabletów aktualnie tylko Durabook R10 nosi Wi-Fi 7, podczas gdy R11L, R11, U11I i R8 mają Wi-Fi 6E. Ważne przy tym: urządzenie z nowym standardem WLAN wykorzystuje swoje zalety tylko wtedy, gdy zainstalowane w hali punkty dostępowe również obsługują dany standard – w przeciwnym razie także nowe urządzenie łączy się jedynie przez starsze, wspólnie dostępne pasmo częstotliwości.
Gdzie w produkcji potrzebna jest ochrona przeciwwybuchowa
Nie każde środowisko produkcyjne obejdzie się zwykłym robustnym urządzeniem. Gdy tylko w obszarze pracy trzeba liczyć się z wystąpieniem wybuchowej atmosfery gazowej, oparowej lub pyłowej – na przykład w przetwórstwie chemicznym, w lakierniach, w magazynach zbiornikowych przemysłu naftowego i gazowego czy w młynach i silosach z palnym pyłem – sam wysoki wskaźnik IP lub MIL-STD nie wystarcza. Artykuł ATEX i ochrona przeciwwybuchowa: kiedy urządzenie musi być certyfikowane strefowo (DE) wyjaśnia, że potrzebna jest do tego osobna, uregulowana ustawowo certyfikacja wg ATEX lub IECEx, ponieważ elektryczne urządzenie samo może stać się źródłem zapłonu – przez iskrę przy podłączaniu kabla, przez ładunek elektrostatyczny lub przez zbyt mocno nagrzewającą się powierzchnię.
W ofercie RobustBook dostępne są do tego własne warianty Ex. Getac EX80 jest według strony produktu certyfikowany „ATEX/IECEX Zone 0/20 i UL913 (Class I/II Division 1)" i dodatkowo testowany wg MIL-STD-810G i IP67. Durabook U11I-EX jest według opisu produktu „certyfikowany ATEX Zone 2/22", z oznaczeniem Ex „Ex II 3G Ex ic IIC T4 Gc" dla obszaru gazowego i „Ex II 3D Ex ic IIIB T135°C Dc" dla obszaru pyłowego. Getac F110-EX nosi według artykułu o ATEX certyfikację ATEX i IECEx dla Zone 2/22 i jest wyraźnie przeznaczony dla specjalistów w wydobyciu ropy i gazu, przetwórstwie chemicznym i produkcji farmaceutycznej. Dla Durabook R8-EX według tego samego artykułu nie podano konkretnego oznaczenia strefy, za to dostępne są własne, oznaczone ATEX akcesoria, takie jak własna osłona ochronna i folia ochronna na wyświetlacz.
Które urządzenie jest faktycznie certyfikowane dla której strefy i jaka strefa w ogóle występuje we własnym zakładzie produkcyjnym, można wyjaśnić tylko na podstawie odpowiedniej strony produktu i zakładowej oceny ryzyka – ryczałtowe przyporządkowanie „ta strefa pasuje do tego urządzenia" celowo tu nie zostało dokonane, ponieważ nie da się go wyprowadzić z własnego zasobu danych. Dla zakładów, które generalnie stawiają na robustne, pyłoszczelne i chronione przed wodą pryskającą urządzenia, bez że w danej hali produkcyjnej występuje strefa Ex, przegląd na stronie Przemysł jest odpowiednim wejściem do regularnej oferty.
Które urządzenia nadają się do sterowania maszynami i utrzymania ruchu
Do codziennej pracy przy sterownikach maszyn i utrzymaniu ruchu strona branżowa Przemysł wymienia trzy modele jako rekomendację: tablet Durabook U11I, laptop Durabook S15 i laptop Durabook S14I – w każdym przypadku ze szczegółami dotyczącymi wyświetlacza, procesora, pamięci operacyjnej, pamięci masowej, czasu pracy akumulatora i opcjonalnych złączy. Do bezpośredniego porównania wszystkich danych technicznych – klasy ochrony, odporności na upadki, złączy, standardu WLAN, akumulatora i zakresu temperatury – w całej serii modeli pełny przegląd dostarczają tabela porównawcza laptopów i tabela porównawcza tabletów. Kto chce dodatkowo do połączenia szeregowego dowiedzieć się więcej o samym złączu RS232, znajdzie podstawy techniczne w artykule Złącze RS232: czym jest? (DE) oraz przegląd modeli na stronie Laptop ze złączem szeregowym (RS-232).
Często zadawane pytania
Czy każdy sterownik maszyny potrzebuje złącza szeregowego?
Nie każdy, ale wiele starszych, a także wciąż aktualnie używanych sterowników maszyn wykorzystuje RS232 według artykułu Złącze RS232: czym jest? (DE) nadal do programowania i nadzoru, ponieważ kompletna modernizacja do nowocześniejszych złączy może wiązać się ze znacznym nakładem. Który model ma złącze wbudowane fabrycznie lub oferuje je opcjonalnie do domontowania, pokazuje strona Laptop ze złączem szeregowym (RS-232).
Czy IP53 wystarcza do pracy w produkcji?
Według strony branżowej Przemysł RobustBook kładzie dla przemysłu przetwórczego nacisk na klasę ochrony IP53 lub wyższą, która oferuje pełną ochronę przed kurzem i przed padającą wodą pryskającą. Czy to wystarcza dla konkretnego miejsca pracy, czy sensowniejsza jest wyższa klasa, taka jak IP65, zależy od faktycznego profilu obciążenia danego stanowiska.
Kiedy zwykłe robustne urządzenie już nie wystarcza?
Gdy tylko w obszarze pracy trzeba liczyć się z wybuchową atmosferą gazową, oparową lub pyłową, zwykłe robustne urządzenie według artykułu ATEX i ochrona przeciwwybuchowa (DE) już nie wystarcza – potrzebna jest tu osobna certyfikacja wg ATEX lub IECEx.
Dlaczego WLAN w hali produkcyjnej trzeba planować inaczej niż w biurze?
Ponieważ metalowe regały, obudowy maszyn i konstrukcje stalowe tłumią i odbijają sygnały radiowe, a przemysłowe źródła zakłóceń, takie jak przemienniki częstotliwości czy silniki, dodatkowo zakłócają, jak opisuje artykuł Wi-Fi 6E i Wi-Fi 7 w środowisku przemysłowym. Nowoczesny standard WLAN pomaga tylko wtedy, gdy infrastruktura punktów dostępowych w hali jest odpowiednio zaprojektowana.
Jakie dwa wymagania stawiają sterowanie maszynami i utrzymanie ruchu
Sterowanie maszynami i utrzymanie ruchu w produkcji stawiają urządzeniu mobilnemu jednocześnie dwa różne wymagania: odpowiednie złącze do instalacji – szeregowe, sieciowe lub bezprzewodowe – oraz konstrukcję, która wytrzyma kurz, wodę pryskającą, wibracje i zmienne temperatury bezpośrednio na miejscu pracy. Plany konserwacji, zgłoszenia usterek i protokoły kontrolne można niezawodnie rejestrować bezpośrednio przy instalacji tylko wtedy, gdy obsługa dotykowa, odczyt kodów kreskowych lub RFID oraz kontrola dostępu pasują do danego środowiska pracy. WLAN w halach z metalowymi regałami jest przy tym osobnym tematem planowania, a gdy tylko istnieje strefa Ex, żadna, nawet najwyższa klasa ochrony IP nie zastępuje własnej certyfikacji ATEX lub IECEx. Przegląd regularnej robustnej oferty dla przemysłu dostarcza strona Przemysł, pełne porównanie techniczne wszystkich modeli tabela porównawcza laptopów i tabela porównawcza tabletów.
W razie pytań dotyczących odpowiedniego wyposażenia do sterowania maszynami i utrzymania ruchu w Państwa produkcji zespół RobustBook chętnie pomoże w wyborze odpowiedniego modelu.