Современные технологии автоматизации №1 (2022)

ISSN 0206 975X

® WWW.CTA.RU

СДЕЛАНО В РОССИИ,

ЗАСЛУЖИВАЕТ ДОВЕРИЯ:

разработки на базе отечественных ЦП

НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПЛК:

говорим REGUL R100, подразумеваем –
надёжность

ИНДУСТРИЯ ИЗ КОРОБКИ:

модульная ОС для промышленного робота

ЗОЛОТОЙ КЛЮЧИК
ОТ SCHROFF:

магистрально-модульные системы
на любой вкус

Электронная версия этого журнала

КУРС НА ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ ADVANTIX
«БРУСНИКА» НА БАЗЕ ЦПУ «ЭЛЬБРУС»

РАЗРАБОТАНО И СДЕЛАНО В РОССИИ

Разработано и произведено в России Фиксация кабеля питания
Отечественные процессоры «Эльбрус» Корпуса для установки в 19″ стойку
Безвентиляторное исполнение Поддержка отечественных операционных систем
Для критической инфраструктуры Возможность заказных разработок

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР
ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИ7Б(Ь4Ю95ТО) 2Р32-16-93 [email protected] WWW.ADVANTIX-PC.RU

Российская электроника для ответственных применений

Распределённая система ввода-вывода

МОРСКОЙ РЕГИСТР FASTWEL I/O
ПОЖАРНЫЙ СЕРТИФИКАТ
СЕРТИФИКАТ СООТВЕТСТВИЯ –40...+85°С 95%
РЕЕСТР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Состав системы

• Контроллеры узла сети

• Модули: – дискретного ввода-вывода
– аналогового ввода-вывода
– измерения температуры
– сетевых интерфейсов

Модульный программируемый контроллер www.fastwel.ru

• Процессоры 500/600 МГц
• Встроенный и внешний флэш-накопители объёмом до 32 Гбайт
• Энергонезависимая память 128 кбайт с линейным доступом
• Бесплатная адаптированная среда разработки приложений CODESYS
• Часы реального времени
• Сервис точного времени на базе GPS/GLONASS PPS
• Модули ввода-вывода с контролем целостности цепей

CPM711 CPM712 CPM713 СРМ723
• Протокол передачи данных • Протокол передачи данных • Протокол передачи данных • Протоколы передачи данных
Modbus TCP/RTU
CANopen Modbus RTU, DNP3 Modbus TCP, DNP3 • Cетевой интерфейс 2×Ethernet
• Сетевой интерфейс CAN • Cетевой интерфейс RS-485 • Сетевой интерфейс Ethernet

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

Создаём возможности
для достижения невозможного

BOBCAT

Новая
серия!

Управляемые коммутаторы от Hirschmann
Поддержка стандартов TSN на всех портах
Расширенные функции безопасности
Uplink-порты 4 × 2,5 Гбит/с
Аппаратная синхронизация времени (IEEE 1588 v2 PTP)
Протоколы резервирования сети (MRP, RSTP, LACP)
Операционная система HiOS

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

®

Производственно-практический журнал
«Современные технологии автоматизации»

Главный редактор С.А. Сорокин Уважаемые друзья!

Зам. главного редактора Ю.В. Широков Мы продолжаем знакомить вас с последними новостями рынка биоиденти-
фикационных технологий. Читайте в первом выпуске журнала за 2022 год ста-
Редакторы Д.А. Кабачник, тью о радиолокационном методе для распознавания лиц людей, который поз-
Редакционная коллегия И.Г. Гуров воляет идентифицировать человека даже в медицинской маске. С повсемест-
А.П. Гапоненко, ным внедрением концепции «Индустрия 4.0» всё актуальнее становится за-
А.В. Головастов, дача быстрой роботизации производств. Компания ADLINK предлагает си-
В.К. Жданкин, стемным интеграторам воспользоваться готовыми наработками, способными
В.М. Половинкин, значительно понизить порог входа на рынок. Аббревиатура IoT настолько
Д.П. Швецов, прочно вошла в нашу жизнь, что уже не требует расшифровки. Тем не менее
В.А. Яковлев сложности в практической реализации концепции остаются. Аналогично
ADLINK компания Libelium предлагает ряд готовых решений в области ин-
Дизайн и вёрстка А.Ю. Хортова теллектуального учёта и контроля качества водоснабжения.
Cлужба рекламы И.Е. Савина
Всё сложнее становится провести грань между ПЛК и встраиваемым ком-
E-mail: [email protected] пьютером. Не стоит на месте и технология Soft PLC. О новых возможностях
распределённых систем управления повышенной надёжности на базе конт-
Учредитель и издатель ООО «СТА-ПРЕСС» роллеров REGUL R100 от компании «Прософт-Системы», а также о послед-
Генеральный директор К.В. Седов них разработках BECKHOFF расскажут статьи в нашем журнале.

Адрес учредителя, издателя и редакции: Доверенные вычислительные платформы крайне важны во множестве при-
Российская Федерация, 117437, Москва, менений, где требуется гарантия работоспособности и полная предсказуе-
ул. Профсоюзная, дом 108, эт. техн., пом. № 1, ком. 67 мость поведения. Именно такие вычислители на базе отечественных процес-
соров «Эльбрус» и «Байкал» предлагает компания Fastwel.
Cлужба распространения А.Б. Хамидова
E-mail: [email protected] Магистрально-модульные вычислительные системы (ММС) приобретают всё
117437, Москва, Профсоюзная ул., 108 большую популярность благодаря своей производительности, гибкости кон-
Почтовый адрес: (495) 234-0635 фигурации, высокой вычислительной плотности. Эти системы отличает нали-
Телефон: (495) 232-1653 чие специализированных конструктивов – основ для объединения функцио-
Факс: www.cta.ru нальных модулей. Компания Schroff GmbH является экспертом в области про-
Web-сайт: [email protected] изводства таких шасси практически для всех распространённых промышлен-
E-mail: ных шин. О новейших разработках компании расскажет наша статья.

Выходит 4 раза в год Pepperl+Fuchs продолжает радовать автоматизаторов своими новинками в
Журнал издаётся с 1996 года области интеллектуальных датчиков, и сегодня мы расскажем вам о пополне-
нии в модельном ряду энкодеров с интерфейсом IO-Link.
№ 1’2022 (102)
Тираж 10 000 экземпляров В этом журнале вы прочитаете о множестве интересных технических реше-
ний от компаний Advantech и ADLINK, CyberPower, а также о многом другом!
Издание зарегистрировано в Комитете РФ по печати
Свидетельство о регистрации № 015020 от 25.06.1996 Дорогие друзья, непростой для многих из нас 2021 год подошёл к концу. На
Подписные индексы по каталогу «Урал-Пресс» – 72419, 81872 пороге года 2022 хотим выразить надежду, что он станет более благоприятным
для всех нас. Уверены, что в скором времени человечество победит пандемию,
ISSN 0206-975X и мы вернёмся к привычной жизни – восстановятся разрушенные связи, за-
работает бизнес, снова появится возможность беспрепятственно путеше-
Свободная цена ствовать по всему миру. Ну а в ближнесрочной перспективе редакция жур-
нала «СТА» желает вам крепкого здоровья и успехов во всех ваших начина-
Отпечатано: ООО «МЕДИАКОЛОР» ниях, процветания и покорения новых высот!
Адрес: Москва, Сигнальный проезд, 19, бизнес-центр Вэлдан
Приятного чтения и всего вам доброго!
Тел.: +7 (499) 903-6952
C. Сорокин
Перепечатка материалов допускается
только с письменного разрешения редакции.

Ответственность за содержание рекламы
несут рекламодатели.

Материалы, переданные редакции,
не рецензируются и не возвращаются.
Ответственность за содержание статей несут авторы.

Мнение редакции не обязательно
совпадает с мнением авторов.

Все упомянутые в публикациях журнала
наименования продукции и товарные знаки являются

собственностью соответствующих владельцев.

©СТА-ПРЕСС, 2022

СТА 1/2022 www.cta.ru 3

Сделано в России,
заслуживает доверия

СОДЕРЖАНИЕ 1/2022

ОБЗОРЫ 30 Удвоение пропускной способности

6 Обновление модельного ряда энкодеров шины PCIe 6.0: переход на 4-уровневую

компании Pepperl+Fuchs частотно-импульсную модуляцию сигнала PAM4

Александр Константинов Юлия Гарсия
В статье представлены ключевые тенденции применения популярного
интерфейса для сенсорных систем IO-Link. Отображены технические В связи с высоким спросом на производительные серверные решения
новинки и уникальные решения, применяемые компанией в центрах обработки данных (ЦОД) и в системах на базе алгоритмов
Pepperl+Fuchs в своих продуктах, в частности, в энкодерах. искусственного интеллекта и машинного обучения большое значение
приобретает увеличение скорости обмена данными по локальным
14 Концептуальные решения от компании шинам. Удвоение пропускной способности шины PCI Express
до 64 ГТ/с увеличением частоты дискретизации цифрового сигнала
Libelium для IoT-проектов Smart Water ведёт к возрастанию влияния частотно-зависимых помех, при
которых полезный сигнал становится неотличим от шума. В статье
Юлия Гарсия рассмотрен метод решения проблемы рабочей группой альянса
Контроль качества воды в системах водоснабжения и водоподготовки PCI-Special Interest Group (PCI-SIG) для будущей спецификации 6.0
и экологический мониторинг необходимы не только для повышения интерфейса PCIe.
коллективного индекса здоровья человека, но и для снижения общих
эксплуатационных затрат, расходов на техническое обслуживание 280 256
и аварийный ремонт. В этом могут помочь интеллектуальные PCIe 6.0x16
измерительные приборы компании Libelium. 260 Пропускная способность ввода-вывода
240 удваивается каждые 3 года (источник: PCI SIG) 256
2025
Пропускная способность ГБ/с220

200

180

160 128 128
PCIe 5.0x16 2022

140

120

100 64
PCIe 4.0x16

80

60 32 64
PCIe 3.0x16 2019
40 1,06 2,13 PCI 8 16 32
0,13 0,53 (PCI-X) (PCI-x2.0) 1.0x16 PCIe 2.0x16 8 2016
2010
20 (PCI) (PCI) 0,26 0,5 1 16
24 2013
0,13

0 1995 1998 2001 2004 2007
1992

34 Технологии и решения компании Schroff –

ключ к построению современных
магистрально-модульных
вычислительных систем

Виктор Гарсия

В статье рассматриваются наиболее популярные стандарты
и спецификации для построения магистрально-модульных
вычислительных систем (ММС) на основе продуктов и комплексных
технических решений от компании Schroff (Германия).

18 Обзор нормативных требований СТА 1/2022

к звуковым и световым сигналам опасности

Виктор Магдеев, Светлана Чебыкина
Проведён анализ требований нормативных технических документов
(НТД), действующих в РФ по состоянию на январь 2021 года к световым
и звуковым сигналам опасности, исключая морские, военные,
медицинские и речевые сигналы. Анализ может быть полезен
проектировщикам при выборе модели светозвуковых оповещателей
для конкретной задачи.

4 www.cta.ru

СОДЕРЖАНИЕ CTA 1/2022

РАЗРАБОТКИ 64 Из чего складывается доверие

44 Решения ADLINK для роботизированных Николай Сергиенко
В статье описывается продукция компании Fastwel, которую можно
производств на основе платформы ROS применять в качестве программно-аппаратных решений для построения
доверенных российских платформ. Рассмотрены процессорные модули,
Юрий Широков построенные на базе отечественных процессоров Эльбрус и Байкал,
а также процессорный модуль с доверенной версией BIOS.
Роботизированные производства теперь повсюду. С распространением
концепции Индустрии 4.0, требующей небывалой гибкости систем Смотрите на канале СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
автоматизации, разработчики роботизированных систем сталкиваются
с требованием заказчиков реализовывать проекты в сжатые сроки
с минимальными затратами. Решения ADLINK на базе операционной
системы для управления роботами ROS помогут существенно
оптимизировать такие разработки.

Структура решений ADLINK FoF

Межмашинные Разделение Система управления
коммуникации и обмен данными ресурсами

PLM SCM APS ERP MES CRM Заказ
на производство
Заводская облачная
аналитическая система

Промышленный 4G 5G Базы данных Анализ данных Сервис по подписке
контроллер
на базе ROS Беспроводной Искусственный интеллект для анализа данных
протокол
Промышленная Промышленное Автоматизированное Роботы
беспроводная 4G 5G производство хранение
локальная сеть

Сценарии применения Повышение Интеллектуализация Возможности
эффективности мобильных роботов самообучения
Фабрика Склад Робот
Гибкая перестройка AGV со свободным Адаптация к широкому
производства определением кругу задач
маршрута
Повышение доходности Возможности интеграции
Оптимальные трассы различных датчиков
Предиктивное движения
управление Улучшенное человеко-
и техобслуживание Исключение коллизий машинное взаимодействие

54 Современные технологии идентификации лиц Интервью с представителями разработчиков
процессоров «Эльбрус и «Байкал»
Дмитрий Швецов

В статье рассматривается один из методов идентификации лиц
с использованием радиолокации. В данном методе используется
радиолокация непрерывного действия с частотной модуляцией, несущей
частотой 61 ГГц и полосой пропускания 6 ГГц. Данные, полученные
в результате радиолокационного сканирования лиц людей, передают
в свёрточную нейронную сеть (CNN). В этой сети сигналы, полученные
от нескольких антенных элементов, параллельно синтезируются, чтобы
преобразовать радиолокационные сигналы в изображение, которое
является входной формой для CNN.

Вторые проекции (SP) t-SNE30 60 ТЕХНОЛОГИИ
Вторые проекции (SP) t-SNEЛицо 1 Лицо 1
Лицо 2 68 Новое поколение процессоров расширяет
50 Лицо 2
25 Лицо 3 Лицо 3 возможности промышленных ПК от Beckhoff

20 40 Роланд ван Марк, Феликс Вильдеманн

15 30 Современная промышленная автоматизация требует высокой
производительности вычислительных устройств. Более точное
10 20 масштабирование производительности многоядерных процессоров
благодаря использованию новых разработок в области IT позволяет
5 10 добиваться хороших результатов без чрезмерных затрат.

0 0 40
–20 –15 –10 –5 0 5 10
–30
Первые проекции (SP) t-SNE
–30

–30
–20 –10 0 10 20 30
Первые проекции (SP) t-SNE

58 Regul R100: новый ПЛК

с новыми возможностями

Дмитрий Добриян

Специалисты компании «Прософт-Системы» разработали новый
контроллер в концепции «All-in-One» (всё в одном). Эта концепция
позволяет значительно снизить трудоёмкость этапа проектирования,
повысить надёжность, а также оптимизировать трудозатраты
при монтаже систем.

СТА 1/2022 ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЗАЛ 5

72

БУДНИ СИСТЕМНОЙ ИНТЕГРАЦИИ

78

НОВОСТИ

12, 13, 29, 33, 70, 71

www.cta.ru

ОБЗОРЫ

Обновление
модельного ряда энкодеров
компании Pepperl+Fuchs

Александр Константинов

В статье представлены ключевые тенденции применения популярного интерфейса
для сенсорных систем IO-Link. Отображены технические новинки и уникальные решения,
применяемые компанией Pepperl+Fuchs в своих продуктах, в частности, в энкодерах.

ТЕХНОЛОГИЯ IO-LINK – Одним из наиболее популярных ин- точно для большинства систем автома-
терфейсов для сенсорных систем стал тизации. Поскольку конечные уст-
ОСНОВА ДЛЯ СИСТЕМ IO-Link. Это простой, надёжный, эф- ройства обычно располагаются макси-
фективный и достаточно бюджетный мально близко к объекту контроля и ис-
КОНЦЕПЦИИ «ИНДУСТРИЯ 4.0» интерфейс для большинства возможных пытывают воздействие агрессивных ве-
применений. Изначально он был пред- ществ, таких, например, как смазываю-
Сегодня рынок промышленной авто- ложен комитетом организации пользо- ще-охлаждающие жидкости, то к их кор-
матизации насыщен различными про- вателей Profibus. Это промышленный пусу и разъёмам предъявляются повы-
токолами и интерфейсами передачи коммуникационный интерфейс типа шенные требования по степени защиты
данных. Современный первичный пре- «точка-точка» и, что крайне важно, это IP. В большинстве случаев устройства
образователь (он же датчик), находясь не сетевой протокол. В России он стан- IO-Link и коммуникационные кабели
физически максимально близко к объ- дартизирован как ГОСТ Р МЭК 61131-9 оснащены винтовыми герметичными
екту контроля, просто обязан обладать «Контроллеры программируемые. разъёмами M5, M8 или M12.
интеллектом и возможностью переда- Часть 9. Одноточечный интерфейс
вать информацию на верхний уровень. цифровой связи для небольших датчи- Распиновка соединений также стан-
Изначально принятая за аксиому в ав- ков и исполнительных устройств». дартизирована – существует разделение
томатизации концепция иерархии пи- на порты класса А и B (рис. 1) [табл. 1].
рамиды, когда датчики передают сигнал Исполнительные устройства под- Стоит учитывать, что к мастеру могут
в необработанном виде в контроллер ключены к ведущему устройству (масте- быть подключены и обычные датчики с
верхнего уровня, который его обраба- ру) IO-Link, которое взаимодействует с дискретными выходами.
тывает и принимает решение, претер- верхним уровнем через различные про-
пела изменения. Современная концеп- токолы – это даёт значительную гиб- Поэтому поведение мастера будет от-
ция производства, получившая назва- кость при проектировании систем авто- личаться в зависимости от конфигура-
ние «Индустрия 4.0», подразумевает пе- матизации. На физическом уровне под- ции его портов. Порт, работающий в ре-
реход к новому виду взаимодействия ключение устройств осуществляется че- жиме SIO, – это обычный дискретный
устройств. В силу увеличения доступно- рез трёхпроводный неэкранированный вход. Если порт настроен на коммуника-
сти компактных интеллектуальных кабель. Сегодня существует две версии ционный режим (SDCI), то мастер нач-
микросхем практически любой первич- спецификации IO-Link: 1.0 и 1.1. При нёт поиск нового устройства. Этот про-
ный преобразователь может быть осна- этом оконечные устройства версии 1.1 цесс называется «пробуждение» (wake
щён модулем вычисления и коммуни- могут работать только с мастером 1.1. up). Затем ведущее и оконечное устрой-
кации. Благодаря таким модулям дат- Стандарт спецификации определяет три
чик самостоятельно может принимать скорости передачи данных: 4,8; 38,4 и 1 L+ SIO
решения и передавать информацию 230 Кбит/с. Ведомое устройство поддер- 245 C/Q IO-Link
любому другому субъекту АСУ ТП, рас- живает только одну скорость, в то время
положенному в любой точке мира, а не как мастер – все три. Время цикла опро- 3
только в локальной сети. са задаётся мастером, и среднее расчётное
значение, исходя из практики, составляет L–
Использование таких технологий 2,3 мс (разброс от 0,4 мс до 132 мс).
подразумевает увеличение объёмов Рис. 1. Распиновка коннектора IO-Link
контролируемых параметров на про- Одним из ключевых ограничений СТА 1/2022
изводстве и, как следствие, повышает IO-Link является максимальная длина
возможности аналитики процессов, а кабеля не более 20 метров от датчика до
также улучшает прогнозирование ин- мастера, однако этого расстояния доста-
тервалов обслуживания или замены от-
дельных устройств. www.cta.ru

6

ОБЗОРЫ

Сигналы портов IO-Link Таблица 1 ленной автоматизации. Выполненное в
корпусе из цинкового сплава устрой-

Пин Сигнал Порт класса A Порт класса B ство имеет степень защиты IP69 и мо-
1 L+ жет быть применено в крайне жёстких
2 DI/DQ/U– 24 В – напряжение питания условиях эксплуатации. На компактном
3 L– прямоугольном корпусе с габаритами
Дискретный 24 В – выходное напряжение для приводов и датчиков 200×60 мм расположены восемь резьбо-
Q сигнал DI/DO с изолированным питанием вых разъёмов М12 для подключения
4 устройств IO-Link класса А и B. Серия
0 В – нулевой провод питания ICE1 является идеальной для классиче-
C
Дискретный вход в режиме SIO

Коммуникационный режим IO-Link 4,8; 38,4 и 230 Кбит/с

5 U+ Не используется 0 В – для приводов и датчиков с изолированным питанием ской концепции IO-Link, когда мастер

подключается к программируемому

ства обмениваются данными в двусто- этого ресурса. В состав IODD входит контроллеру верхнего уровня. Для ком-

роннем режиме по сигнальной линии значительное количество параметров муникации предназначены два отдель-

C/Q, используя кодированную последо- устройства: его серийный номер, описа- ных разъёма для подключения по про-

вательность состояний сигнала (кодиро- ние коммуникационных параметров и токолам: PROFINET IO c реализацией

ванная коммутация). Порт класса А (Port его базовые настройки. Благодаря стан- резервирования MRP (media redundancy

Class A) используется для связи с други- дартизации устройства IO-Link могут protocol), EtherNet/IP с функционалом

ми устройствами IO-Link, при необхо- настраиваться из различных SCADA-си- DLR (Device Level Ring) и EtherCAT на

димости пин 2 и пин 4 могут быть скон- стем. В частности, IODD идеально со- максимальной скорости 100 Мбит/с.

фигурированы как цифровые входы или четается с PACTware (Process Automation Встроенный веб-сервер позволяет реа-

выходы. Configuration Tool) – это программное лизовать простую и удобную настройку

Порт класса В (Port Class В) может обеспечение для интеграции DTM устройства. Для упрощения работы об-

быть использован для приводов и датчи- (Device Type Manager) устройств от раз- служивающего персонала на лицевой

ков с изолированным питанием (через личных производителей для обеспече- панели устройства расположены свето-

пин 2, пин 5). ния единого интерфейса. вые индикаторы отображения статуса

Любое выпускаемое оконечное уст- КОНЦЕПЦИЯ соединения и регуляторы механической
ройство IO-Link имеет несколько базо- МАСТЕРА IO-LINK настройки IP-адреса.
вых отличительных особенностей: на ОТ КОМПАНИИ PEPPERL+FUCHS
устройство наносится логотип IO-Link, Недавно модельный ряд компании
пополнился устройствами нового поко-

создаётся IODD (IO Device Descrip- Важнейшим элементом систем IO-Link ления – сериями ICE2 и ICE3 (рис. 3).

tion) – это программное описание уст- является связующий элемент между ко- Основные отличия новых серий – это

ройства в формате XML и декларация нечными устройствами и верхним уров- их автономность и возможность рабо-

производителя. В листке декларации нем, который обозначается как master тать с различными облачными сервиса-

прописаны характеристики изделия, IO-Link. В настоящий момент в портфо- ми. Данные изделия разработаны ком-

приведён логотип производителя и лио компании Pepperl+Fuchs представ- панией Comtrol, которая входит в со-

подпись ответственного сотрудника лены три серии, предназначенные для став Pepperl+Fuchs. Обе серии могут

производителя. Важно понимать, что различных условий эксплуатации. быть исполнены в корпусе со степенью

IODD устройства – это уникальный Базовая серия ICE1 (рис. 2) является защиты IP67 для установки на открытой

компонент, который необходим при стандартным решением для промыш- площадке либо со степенью IP20 для

установке физического устройства.

Файлы IODD включают в себя комму-

никационные характеристики, структу-

ру параметров устройства, описание

пользовательского интерфейса.

В 2006 году был создан консорциум

IO-Link. Изначально в него вошли

14 компаний-основателей, среди кото-

рых наиболее активно выступила фир-

ма Pepperl+Fuchs. На текущий момент

на официальном сайте консорциума [1]

представлено более 270 участников

консорциума. На конец 2021 года на

сайте зарегистрировано более 24 мил-

лионов устройств IO-Link.

Если ранее IODD поставлялось вме-

сте с устройством на диске или скачи-

валось с сайта производителя, то сей-

час все описания устройства хранятся

на облачном сервере консорциума

«ioddfinder». Ежемесячно происходит Рис. 2. Ведущее устройство Рис. 3. Ведущие устройства IO-Link

более 750 000 скачиваний описаний с IO-Link cерии ICE1 серий ICE2 и ICE3

СТА 1/2022 www.cta.ru 7

ОБЗОРЫ

Параметры ведущих устройств IO-Link Таблица 2 необходимости использования специ-
альных программных средств. Помимо
Корпусировка G60L (ICE1) G65L (ICE2 и ICE3) K45S (ICE2 и ICE3) протоколов полевой шины, мастер сети
Порты использует встроенный OPC UA сервер
8 IO-Link (8 портов класса A, и имеет возможность установки MQTT
Корпус 8 дополнительных портов DIO) клиента.

Потребление Цинк Полиамид Полиамид Следовательно, для организации об-
(инкапсулированный) 200 мА на порт мена данными могут быть применены
Напряжение питания 500 мА на порт практически любые облачные платфор-
Рабочая температура (X1…X8) через C/Q (pin 4) 500 мА мы, включая любые MQTT серверы, в
Степень защиты (порты с 2 по 4…8 А / том числе развёрнутые на собственном
Подключения питания 2 A на порт оборудовании. Среди таких платформ
Полевая шина (X5…X8) через (pin 2) порт 1 = 1,6 A / можно выделить AWS от Amazon, Azure
Входы порт 3 = 1 A) от Microsoft, BlueMix от IBM и не столь
Габариты популярные, но крайне надёжные ре-
24 В DC шения от Ignition и AnyViZ. Во встроен-
ной памяти устройства может хранить-
–25…+60°C –25…+60°C –40…+70°C ся более 100 IODD. В табл. 2 представ-
лены другие параметры мастеров сети
IP69 IP67 IP20 ICE2 и ICE3.

M12, L-coded Винтовое соединение УНИКАЛЬНЫЕ

M12, D-coded RJ45 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
В ЭНКОДЕРАХ КОМПАНИИ
M12, A-coded Винтовое соединение
PEPPERL+FUCHS
200×60×301 мм 212×65×30 мм 118×45×114 мм
Производство энкодеров занимает
монтажа в шкафах управления. Отли- логии Industrial Ethernet серия ICE2 на- значительный объём в номенклатуре
чие серий ICE2 и ICE3 базируется на ходит более широкое применение. компании Pepperl+Fuchs. Энкодеры,
поддержке определённых сетевых про- Устройства разрабатывались под кон- шифраторы или ДУПы (датчики угла
токолов и дополнительного функцио- цепцию многоточечного доступа – то
нала. Устройства IOLM Comtrol серии есть к одному модулю может быть под-
ICE2 имеют возможность обмена ин- ключено несколько контроллеров или
формацией по Ethernet/IP, Modbus TCP, облачных сервисов. Встроенный веб-
в то время как серия ICE3 поддержива- сервер позволяет выполнить полную
ет только протокол PROFINET. В связи настройку модуля полевой шины и под-
с глобальным распространением техно- ключённых устройств ввода-вывода без

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СТА 1/2022

8 www.cta.ru

ОБЗОРЫ

поворота) – независимо от названия Серия ENI58 подразделяется на две Рис. 4. Оптический энкодер ENI58IL
эти устройства являются необходи- группы, которые отличаются друг от Рис. 5. Кодовый диск оптического энкодера
мыми элементами большинства сис- друга по принципу действия. Серия
тем промышленной автоматизации. ENI58IL (рис. 4) – это оптический эн-
Эффективное определение количест- кодер, в принципе работы которого за-
ва оборотов и направления вращения ложен оптический диск (рис. 5), через
вала, угла поворота вала и многих дру- который проходит световой поток. По-
гих параметров требует прецизионного добные энкодеры являются прецизион-
исполнения всех компонентов каче- ными, но при этом требуют высокой
ственного энкодера. точности механического конструктива
и оптики.
Выпускаемые более 10 лет энкодеры
серий RHI58 и RVI58, выполненные в Компания Pepperl+Fuchs впервые
корпусах стандарта 58 мм, небезоснова- применила уникальную технологию
тельно стали бестселлерами в сфере BlueBeam в оптическом элементе энко-
АСУ ТП. дера. Из названия можно понять, что
световой поток имеет сине-голубое
Учитывая современные тенденции в свечение. В качестве элементной базы
автоматизации, они заменяются на се- производитель применил компонен-
рии с поддержкой технологии IO-Link. ты компании iC-Haus серий iC-LTA и
Внедрение технологии IO-Link в мо- iC-PT – специальный контроллер для
дельный ряд энкодеров компании оптических энкодеров.
Pepperl+Fuchs осуществляется поэтап-
но. Базово технология применяется к Преимущество светового потока сине-
инкрементальным энкодерам серии го света – это более короткая длина вол-
ENI58PL и используется исключи- ны. Проникновение фотонов синего
тельно для параметризации устройств. света улучшает разрешение, амплитуду
Абсолютные энкодеры серии ENA – сигнала, снижает гармонические иска-
это следующая ступень, полноценное жения и характеристики дрожания оп-
устройство IO-Link с поддержкой всего тических кодеров. Синий свет вызывает
функционала технологии. меньшую дифракцию при той же шири-

СТА 1/2022 www.cta.ru 9

ОБЗОРЫ не щели кодирующего диска по сравне- С точки зрения промышленного при-
нию с другими длинами волн. менения важен размер пятна и, как
Рис. 6. Энкодер на базе технологии следствие, точность энкодера. В част-
BlueBeam (крышка открыта) Синий свет только сейчас приходит ности, каждый пластиковый оптиче-
на рынок промышленной автоматиза- ский диск энкодера серии ENI58IL и
Рис. 7. Модульная конструкция оптического ции, ибо ранее это была достаточно до- его электронный модуль подвергаются
датчика с технологией BlueBeam рогая технология, требовавшая больших настройке при производстве. Благодаря
объёмов рынка для снижения цены. технологии BlueBeam (рис. 6) достига-
ется точность ± 0,025°, а по заказу воз-
Здесь можно сделать небольшое от- можна и более высокая точность.
ступление в область потребительского
рынка. В эпоху применения оптических Немаловажным элементом энкоде-
носителей информации на рынок вы- ров серии ENI58IL являются подшип-
шли диски с технологией Blu-ray (имен- ники. Их точность и долговечность поз-
но Blu, а не Blue – это было сделано для воляют сохранить высокие параметры
сохранения авторских прав), в которых изделия на протяжении всего процесса
для чтения и записи используется фио- эксплуатации. С точки зрения кон-
летовый лазер с длиной волны 405 нм. структивных особенностей можно вы-
Другие производители DVD и CD тогда делить модульность конструкции кор-
использовали красный и инфракрас- пуса и, как следствие, снижение стои-
ный лазеры с длиной волны 650 нм и мости при производстве (рис. 7).
780 нм соответственно. Такое уменьше-
ние позволило сузить дорожку вдвое по Несмотря на уникальные техниче-
сравнению с DVD (до 0,32 мкм) и уве- ские характеристики, серия IL имеет
личить плотность записи данных. выходной сигнал 5...30 В и не поддер-
живает технологию IO-Link.
Эффективный «размер пятна», на ко-
тором лазер может сфокусироваться, Поддержка данной технологии реа-
ограничен дифракцией и зависит от лизована в энкодерах серии ENI58PL
длины волны света и числовой аперту- (рис. 8) магнитного принципа действия.
ры линзы, используемой для его фоку- В магнитном энкодере сигнал положе-
сировки. ния вала формирует датчик Холла, что

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СТА 1/2022

10 www.cta.ru

ОБЗОРЫ

так: Default settings: output type HTL, Таблица 3
pulse count 1024, direction of rotation A be- Основные параметры
fore B (clockwise). Output type – это логи- энкодеров серии ENI58PL
ческие уровни выходных сигналов. Они
могут быть HTL или TTL: выбор зависит Диаметры корпуса 58 мм
от длины кабеля и соотношения сигнал-
шум. HTL-технология, или высокопо- Принцип действия Магнитный
роговая логика, идеальна для длинной Абсолютная
линии связи, где нет жёстких требова- погрешность 0,1°
ний к стабильности и величине пульса- Скорость вращения
ций питающего напряжения. TTL-тех- 12 000 об/мин
нология, или транзистор-транзисторная Нагрузка вибрации 100g, 6 мс,
логика, с инверсными сигналами, со- EN 60068-2-27
вместимыми со стандартным интерфей- Температура –40…+85°C
сом RS-422, используется для передачи Степень защиты IP65/IP67
сигналов по коротким линиям. Pulse
count – это число импульсов на оборот, Подключение Кабель, M12 или M23
которое может быть настроено в преде-
Рис. 8. Магнитный энкодер серии ENI58PL лах от 1 до 16 384. Direction of rotation – Рис. 9. Магнитный энкодер ENA58TL
в версии с отверстием под вал это отсчёт направления вращения CW с расширенным функционалом IO-Link
(по часовой стрелке) или CCW (против
позволяет пользователю менять коли- часовой стрелки). Серия имеет уникаль-
чество импульсов на один оборот. В оп- ные механические характеристики –
тическом энкодере это невозможно, по- максимальная скорость вращения со-
скольку количество импульсов опреде- ставляет 12 000 об/мин, а абсолютная
ляется количеством меток на диске. погрешность всего 0,1° [табл. 3].

В серии ENI58PL поддерживается на- Наиболее полно технология IO-Link
стройка базовых параметров через ин- раскрывается в серии ENA58TL (рис. 9),
терфейс IO-Link. Базово в устройстве которая на момент написания статьи
уже прописаны настройки, но их можно
менять и расширять таким образом сфе-
ры применения устройства. Например,
после выхода с производства базовые на-
стройки энкодера могут выглядеть вот

ОТВЕТСТВЕННДАЯЛЭЯЛЖЕКЕТРСОТНКИИКХА УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

100% РОССИЙСКАЯ КОМПАНИЯ

ЗАКАЗНЫЕ РАЗРАБОТКИ КОНТРАКТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Разработка электронного оборудования по ТЗ заказчика Контрактная сборка электроники уровней модуль/ узел/ блок/
в кратчайшие сроки шкаф/ комплекс

• Модификация КД существующего изделия • ОКР, технологические консультации и согласования
• Разработка спецвычислителя на базе COM-модуля • Макеты, установочные партии, постановка в серию
• Конфигурирование модульного корпусированного изделия • Полное комплектование производства импортными и отечественными
• Сборка магистрально-модульной системы по спецификации заказчика
• Разработка изделия с нуля компонентами и материалами; поддержание складов
• Серийное плановое производство; тестирование и испытания по методикам и ТУ

(495) 232-2033 • WWW.DOLOMANT.RU • (495) 739-0775 Реклама

СТА 1/2022 www.cta.ru 11

ОБЗОРЫ

уже находится в продаже. Это абсолют- В частности, ENA58TL избавляет Сравнительный практический анализ
ный магнитный энкодер, который бу- пользователя от необходимости отдель- показывает, что версия ENA58TL с ин-
дет представлен в нескольких модифи- ной покупки датчика вибрации для вала терфейсом IO-Link близка по скорости
кациях в зависимости от требований к двигателя: интеллектуальный энкодер – к версии с ProfiNet, но выгоднее по це-
функционалу. это более простое и надёжное решение. не при подключении нескольких энко-
деров. Поскольку количество устройств
Для пользователя в максимальной ENA58TL использует наиболее быст- на единицу объектов производства
комплектации Performance+ будут до- рый на сегодня для IO-Link стандарт пе- значительно возросло в последнее вре-
ступны: абсолютная позиция, направ- редачи COM 3 – скорость передачи со- мя, то цена устройства имеет ключевое
ление вращения, обнаружение критиче- ставляет 230,4 Кбит/с. Полная раз- значение. Технология IO-Link позво-
ского положения, обнаружение критиче- решающая способность абсолютного ляет экономить средства и снижать
ского значения температуры внутри шифратора составляет 31 бит: 16 бит од- стоимость конечного продукта. ●
энкодера, значения скорости, ускорения нооборотная разрешающая способность
и критического механического воздей- и 15 бит в многооборотном режиме. Эта ЛИТЕРАТУРА
ствия на внутренние элементы изделия. серия, согласно данным производителя,
При этом пороги критических величин имеет лучший по рынку срок службы 1. Официальный сайт консорциума IO-Link
устанавливаются в ПО пользователем по подшипников 40×108 оборотов. [Электронный ресурс] // URL: https://
его желанию. Такой набор параметров io-link.com/.
позволяет прогнозировать выходы из ЗАКЛЮЧЕНИЕ
строя и замену не столько самого энко- Автор – сотрудник
дера, сколько оборудования, на котором Базовая серия энкодеров ENA58 име- фирмы ПРОСОФТ
этот энкодер установлен, и идеально ет модификации с поддержкой различ- Телефоны: (495) 234-0636
подходит под концепцию Индустрии 4.0. ных протоколов на выбор: CANopen, E-Mail: [email protected]
ProfiNet, Profibus, SSI и даже EtherCAT.

Новости ISA приняли активные члены Российской Санкт- лёный. 4. «Эксплуатация беспилотных авиа-
Петербургской секции ISA: профессор Шиш- ционных систем». Авторы: Т.Ю. Карпова,
В октябре 2021 года делегация Томского по- лаков В.Ф. (проректор ГУАП), доцент Солё- А.С. Костин, Н.Н. Майоров. 5. «Электромеха-
литехнического университета (ТПУ) приняла ный С.В. (директор Инженерной школы нические и полупроводниковые преобразова-
участие в мероприятиях школы по робототех- ГУАП), Кузьменко В.П. (аспирант ГУАП). тели для нетрадиционных и возобновляемых
нике, проводимой на базе Инженерной источников электрической энергии». Автор:
школы ГУАП. Организаторами школы по ро- 8 ноября 2021 года были подведены итоги А.А. Мартынов. 6. «Основы электрического
бототехнике стали подразделения двух уни- Отборочного этапа Молодёжного чемпионата привода. Часть 2». Автор: А.А. Мартынов.
верситетов – Инженерная школа ГУАП и «БРИКС: устойчивое развитие». Команда сту-
Отделение автоматизации и робототехники дентов Института фундаментальной подготов- В ноябре прошёл всеросcийский съезд, по-
Инженерной школы информационных тех- ки и технологических инноваций ГУАП под свящённый 100-летию кружкового движения
нологий и робототехники (ИШИТР) ТПУ. руководством кандидата технических наук, до- в России. Съезд был включён в программу
Программа школы состояла из лекционного и цента Чабаненко Александра Валерьевича Баркемпа «Национальная технологическая
практического модулей, занятия проводились (активного члена Российской Санкт-Петер- революция 20.35» и проходил в гибридном
в лабораториях Инженерной школы ГУАП, бургской секции ISA) разработала собствен- формате: очно и онлайн – с 8 по 10 ноября.
таким образом делегации удалось познако- ный подход к достижению целей устойчивого В рамках съезда 10 ноября в Санкт-Петер-
миться со всеми направлениями деятельно- развития в рамках пространства БРИКС и бурге был проведён круглый стол «Развитие
сти. Также были организованы экскурсии в вышла в финал международного конкурса под кружкового движения НТИ в Санкт-Петер-
компании «МакроГрупп» и Unicum Motors, на эгидой Международного инженерного чем- бурге». Он стал кульминацией юбилейных
которых для участников были проведены пионата «CASE-IN». В состав команды вошли событий, которые проходили на протяжении
мастер-классы. Большое участие в организа- студенты – члены студенческой секции ISA года, и собрал на площадке «Точки кипения»
ции и проведении школы по робототехнике ГУАП: Мария Рассыхаева и Даниэле Казадио. наставников, руководителей и учащихся
кружков разных поколений и направлений со
Активные члены Российской Санкт-Петер- всей страны. Дискуссии участников кругло-
бургской секции ISA Антохина Ю.А., Оводен- го стола были сфокусированы на вопросах
ко А.А., Солёный С.В., Будагов А.С., Майо- работы по выявлению и поддержке молодых
ров Н.Н., Мартынов А.А. преподнесли в дар талантов и технологических лидеров в Санкт-
центру знаний ISA в РФ изданные в 2021 году Петербурге, организации коммуникации в
учебно-методические пособия: 1. «Методы ис- вопросе формирования технологических ко-
кусственного интеллекта в электромеханике и манд для инженерных соревнований и даль-
робототехнике». Авторы: Ю.А. Антохина, нейшего создания перспективного кадрового
А.А. Оводенко, С.В. Солёный, Г.И. Король, резерва для индустрии, выявлению проблем-
Е.А. Фролов. 2. «Методы искусственного ин- ного поля и «точек роста» Кружкового дви-
теллекта в менеджменте». Авторы: Ю.А. Анто- жения НТИ и поддержки талантливой моло-
хина, А.А. Оводенко, А.С. Будагов, М.Л. Кри- дежи в Санкт-Петербурге. Активный член
чевский, Ю.А. Мартынова. 3. «Особенности Российской Санкт-Петербургской секции
современной инженерной подготовки в выс- ISA ректор ГУАП профессор Антохина Юлия
шей школе». Авторы: Ю.А. Антохина, С.В. Со-

12 www.cta.ru СТА 1/2022

НОВОСТИ

Анатольевна (президент секции ISA 2014 дент-секретарь секции) и доцент Будагов чают реальные навыки работы с роботами,
года) в своём выступлении рассмотрела акту- Артур Суренович (делегат секции). учатся их программировать, контролировать
альные вопросы формирования заинтересо- процесс сварки, паллетирования и фрезеров-
ванности абитуриентов своей будущей пред- 17 декабря в Москве при поддержке Меж- ки. Функционирует новое учебное подразде-
метной областью, формирования выбора на- дународного инженерного чемпионата ление вуза на базе Инженерной школы ГУАП
правления профиля Кружкового движения «CASE-IN» состоялся Всероссийский финал при научно-методической поддержке Инсти-
НТИ и будущей связи с индустриальными молодёжного чемпионата «БРИКС: устойчи- тута инновационных технологий в электро-
компаниями, а также условия организации вое развитие». В чемпионате студенты вузов механике и робототехнике ГУАП. Лаборато-
сквозной подготовки и профориентации. стран БРИКС смогли представить своё виде- рия оснащена современным аппаратным и
ние в решении задач устойчивого развития в программным обеспечением – мощными
III Всероссийская студенческая олимпиа- рамках пространства БРИКС, сформировать компьютерами и промышленными роботами
да по теории решения изобретательских задач необходимые коммуникации, встретиться с KUKA, а также высокопроизводительными
в гибридном формате проведения, с при- лидерами мнений и получить ответы на инте- серверами. Это оборудование позволит сту-
влечением иногородних участников в системе ресующие их вопросы. Студенты – участники дентам ГУАП не только программировать и
Яндекс.Телемост на базе «Точки кипения» – чемпионата разных уровней подготовки (от разрабатывать цифровых двойников про-
Санкт-Петербург. ГУАП была проведена бакалавриата до магистратуры) учатся на раз- мышленных роботов, необходимых для по-
17 ноября 2021 года. Олимпиада предназначе- личных направлениях: инноватика, управле- вышения эффективности учебного процесса
на для выявления талантливых и творчески ние качеством, метрология. В чемпионате или развития идей своих стартапов, но и про-
активных обучающихся по образовательным приняли участие чемпионы кубка GMC водить тестирование разработанных цифро-
программам высшего образования, среднего Санкт-Петербурга команда «По#беда» инсти- вых моделей своих проектов. На базе лабора-
профессионального образования, а также тута фундаментальной подготовки и техноло- тории планируется открытие авторизованно-
среднего общего образования и основных гических инноваций Санкт-Петербургского го образовательного центра KUKA. Это поз-
профессиональных образовательных про- государственного университета аэрокосмиче- волит выпускникам иметь три диплома: ос-
грамм. Участникам олимпиады были пред- ского приборостроения в составе студентов – новной со степенью бакалавра или магистра
ставлены девятнадцать задач из различных ка- членов студенческой секции ISA ГУАП: Шме- и два дополнительных – по компетенции
тегорий: качество, инноватика, ситуационные левой Марины, Климочкиной Лидии, Каза- FutureSkills и о прохождении обучения в ав-
задачи. Цель – распространение и популяри- дио Даниэле, Рассыхаевой Марии. Руководи- торизованном центре KUKA. В сочетании с
зация научных знаний среди молодежи, при- тель команды – активный член Российской передовым программным обеспечением и
влечение талантливой, наиболее подготовлен- Санкт-Петербургской секции ISA доцент ка- инновационными системами управления ла-
ной молодежи к обучению. Участников также федры инноватики и интегрированных систем боратория планирует разрабатывать индиви-
познакомили с теорией решения изобрета- качества Чабаненко Александр Валерьевич. дуальные решения по автоматизации про-
тельских задач и основными принципами ра- изводственных процессов для предприятий,
боты с ТРИЗ. Большое участие в организации В ГУАП создана лаборатория промыш- привлекая лучших студентов и аспирантов.
олимпиады приняли члены Российской ленной робототехники. В ней студенты полу- Лаборатория будет принимать активное уча-
Санкт-Петербургской секции ISA и студенче- стие в подготовке студентов к различным
ской секции ISA ГУАП: доцент Чабанен- чемпионатам FutureSkills, WorldSkills, Digital-
ко А.В. и студентка Щукина Д.С. Skills и соревнованиям профессионального
мастерства среди специалистов крупнейших
17 ноября состоялось последнее в 2021 году отечественных предприятий на примере еже-
заседание Исполкома округа 12 ISA. Заседа- годного чемпионата WorldSkills Hi-Tech.
ние прошло в привычном онлайн-формате В создании лаборатории активное участие
на платформе Team. Вёл заседание вице-пре- принимают члены Российской Санкт-Петер-
зидент ISA округа 12 господин Francisco бургской секции ISA: Антохина Ю.А., ректор
Diaz-Andrew (Испания). Российскую Санкт- ГУАП, Оводенко А.А., президент ГУАП, Шиш-
Петербургскую секцию ISA представляли ру- лаков В.Ф., проректор ГУАП, Солёный С.В.,
ководители секции: профессор Пешкова Га- директор Инженерной школы ГУАП. ●
лина Юрьевна (президент секции), профес-
сор Тюрликов Андрей Михайлович (прези-

СТА 1/2022 www.cta.ru 13

ОБЗОРЫ

Концептуальные решения
от компании Libelium
для IoT-проектов Smart Water

Юлия Гарсия

Контроль качества воды в системах водоснабжения и водоподготовки и экологический
мониторинг необходимы не только для повышения коллективного индекса здоровья
человека, но и для снижения общих эксплуатационных затрат, расходов на техническое
обслуживание и аварийный ремонт. В этом могут помочь интеллектуальные
измерительные приборы компании Libelium.

ВВЕДЕНИЕ ных масштабируемых проектов Интер- примесей флуориметрическими мето-
нета вещей, разрабатываются в соот- дами анализа. Эта уникальная особен-
Несмотря на научно-технический ветствии с целями и задачами этой па- ность ставит Smart Water Xtreme в раз-
прогресс, даже высокоразвитые страны, радигмы, объединяя мир физических и ряд самых многофункциональных и
не говоря уже о странах третьего мира, цифровых объектов в единую систему универсальных измерительных прибо-
испытывают острый дефицит воды, ко- (рис. 1). ров для мониторинга качества воды в
торый, кроме причин, обусловленных мире (табл. 1) [1].
неравномерным распределением вод- Небольшая, но сконцентрированная
ных ресурсов в природе, всё больше на специфических потребностях IoT- Данные решения Libelium базируют-
связывают с растущей урбанизацией и рынка продуктовая линейка компании ся на интеллектуальной измерительной
изменением климата. Libelium для проектов Smart Water со- плате Waspmote, рассчитанной на про-
держит как оборудование для OEM- ведение измерений, вычислений –
Системы водоснабжения и водопод- производителей, так и готовые реше- ключевого компонента готового изме-
готовки в таких условиях приобретают ния: Smart Water Pro (для мониторинга рительного модуля Waspmote Plug &
первостепенное значение. Повысить физических параметров качества во- Sense! (рис. 2). Этот модуль, с собст-
эффективность такого рода систем ды), Smart Water Ions (для измерения венной системой коммуникации и
можно, применяя технологии Интерне- концентрации растворённых в воде электроснабжения, с широким диапа-
та вещей. В частности, при помощи IoT химических элементов) и Smart Water зоном рабочих температур (от –30 до
можно контролировать качество воды, Xtreme – самую современную разработ- +70°С), относится к разряду автоном-
выращивать аквакультуры и сельскохо- ку, способную регистрировать содержа- ных низковольтных IoT-устройств но-
зяйственные культуры, предсказывать ние биохимических и органических вого поколения, предназначенных для
наводнения, вести наблюдения за река-
ми, озёрами, прибрежными водами, Снижение расхода Контроль давления
контролировать рабочее состояние ре- воды до 10% и расхода воды
зервуаров.
Снижение утечек Предиктивное
Это направление находится в фокусе воды до 20% обслуживание
внимания компании Libelium, которая
группирует такого рода интеллектуаль- Экономия Возврат
ные устройства, предназначенные для на счетах за воду инвестиций
контроля наиболее важных параметров
качества воды (уровня растворённого в Экономия на плате за монтаж, Взаимная согласованность
воде кислорода, окислительно-восста- обслуживание, электроэнергию участников процесса
новительного потенциала, рН, элек-
тропроводности, температуры, минера- Рис. 1. Преимущества применения концептуальных решений Smart Water от компании Libelium
лизации, химического состава и др.),
в концептуальную линейку Smart Water
(Умная вода). Транслируя данные изме-
рений в режиме реального времени в
облачные системы мониторинга, такие
измерительные платформы оптималь-
но подходят для построения комплекс-

14 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

Функциональность датчиков Smart Water Таблица 1 эксплуатации в суровых природных
условиях (в том числе в труднодоступ-
Измеряемые датчиками параметры Smart Water Smart Water Smart Water ных местах), с гибридной системой
электропитания от аккумуляторов и
Температура Ions Pro Pro Xtreme солнечных батарей (рис. 3) [2]. Потреб-
рН ляя в активном режиме ток 17 мА, мо-
Влажность (воздуха) ∎∎∎ дуль дополнительно поддерживает три
Давление альтернативных режима энергосбере-
Расстояние ∎∎∎ жения, наиболее экономичным из ко-
Освещённость торых является режим глубокого сна
Растворённый кислород ∎ (hibernate, 7 мкА). Применение поме-
Окислительно-восстановительный потенциал хозащищённого проводного интерфей-
Электрическая проводимость ∎ са RS-485 даёт возможность использо-
Аммоний (NH4+) вать датчики, имеющие класс защиты
Бромид (Br–) ∎ IP68, на глубине до 50 метров и при
Хлорид (Cl–) ∎ давлении до 5 бар, что делает их неза-
Медь (Cu2+) менимыми для научных исследований
Серебро (Ag+) ∎∎ в океанографии.
Кальций (Ca2+)
Калий (K+) ∎∎ Связь с системами мониторинга в ре-
Натрий (Na+) жиме реального времени может осу-
Фтор (F–) ∎∎ ществляться посредством беспровод-
Йод (I–) ных интерфейсов Wi-Fi, 3G, 4G, 5G,
Литий (Li+) ∎∎ GPRS, WCDMA и радиосвязи стандар-
Магний (Mg2+) тов 802.15.4/ZigBee, Sigfox и LoRaWAN.
Нитрат (NO3–) ∎∎
Нитрит (NO2–) Помимо того, что каждый датчик от-
Фторборат (BF4–) ∎∎ калиброван заводом-изготовителем, су-
Перхлорат (ClO4–) ществует возможность самостоятельной
Общее количество растворённого газа ∎ поверки при помощи специальных на-
Сырая нефть боров, предоставляемых Libelium.
Нефтепродукты ∎
Взвешенное вещество В целях повышения точности изме-
Хлорофилл (красные и синие водоросли) ∎∎ рений PH в датчике используется
Фикоцианин интегрированный термометр для ком-
Фикоэритрин ∎ пенсации влияния температуры на из-
Мутность мерения. Установка датчиков в трубах
Цветное/флуоресцентное растворённое органическое ∎∎ или резервуарах требует монтажных
вещество аксессуаров – Libelium предлагает це-
∎ лый набор.

∎ Разработчики Libelium подчёрки-
вают, что некоторые датчики не тре-
∎ буют дополнительного обслуживания;
например, на качество измерения элек-
∎ трической проводимости не влияет за-
грязнение (накопление органического
∎∎

∎

∎

∎

∎

∎

∎

∎

∎

∎

∎
∎

∎

Рис. 2. Модуль Waspmote Plug & Sense! и интеллектуальная Рис. 3. Проактивная система мониторинга качества воды на основе измерительной
плата Waspmote для OEM-производителей с датчиками платформы Waspmote Plug & Sense! в Австралии
параметров воды

СТА 1/2022 www.cta.ru 15

ОБЗОРЫ

Рис. 5. Удалённый мониторинг параметров морской воды в Скапа-Флоу (Великобритания)

Рис. 4. Измерение параметров воды
при помощи Plug&Sense! Smart Water

материала на поверхности датчика).
Этот показатель характеризует одно
из ключевых свойств воды – минера-
лизацию.

УДАЛЁННЫЙ МОНИТОРИНГ Рис. 6. Модель Smart Water Xtreme в проекте контроля качества воды в Канаде

ОТДАЛЁННЫХ АКВАФЕРМ рольные параметры по беспроводно- тельно в них был установлен датчик
Разведение аквакультур (рыб, мидий, му интерфейсу сотовой связи стандар- уровня (рис. 6) [4].
та 5G [3].
ракообразных, креветок) – та cфера, в Ещё один уникальный в своём роде
которой беспроводные интеллектуаль- РЕШЕНИЯ SMART WATER проект по снижению загрязнения сточ-
ные решения Smart Water компании ных вод токсичными для природы и че-
Libelium оказались чрезвычайно к месту В ПРОЕКТАХ КОНТРОЛЯ ловека элементами был осуществлён в
и хорошо себя зарекомендовали. КАЧЕСТВА ВОДОПРОВОДНОЙ Норвегии на полигоне стендовой
ВОДЫ И НАБЛЮДЕНИЯ стрельбы, где в результате отстрела со-
Суровый климат Оркнейских остро- тен тысяч патронов и дроби обширная
вов (Шотландия) не способствует про- ЗА ОЗЁРАМИ, РЕКАМИ территория загрязняется такими эле-
цветанию сельскохозяйственного сек- ментами, как свинец и сурьма.
тора, зато выращивание на морских И РЕЗЕРВУАРАМИ
аквафермах лосося вносит существен- Несмотря на то что Канада занимает Сложность проекта в том, что поверх-
ный вклад в национальную эконо- ностный сток в окрестностях города ха-
мику Великобритании. Без сомнения, третье место в мире по запасам пресной рактеризуется большими площадями с
чтобы соответствовать растущему воды на душу населения, в удалённых прерывистым рельефом, зависит от слу-
спросу и быть конкурентоспособными, сельских поселениях существует дефи- чайных атмосферных явлений и тесно
фермерам необходимо повышать про- цит пригодной для питья воды, что вле- связан с характером землепользования.
изводительность за счёт современных чёт за собой вспышки эпидемических Опасность попадания токсичных эле-
средств автоматизации – в данном инфекций. ментов в грунтовые и наземные воды, а
случае за счёт внедрения интеллекту- затем в городской водозабор требует
альных измерительных платформ Установка моделей Plug & Sense! принятия дополнительных мер защиты
Plug&Sense! Smart Water, измеряющих Smart Water Xtreme с датчиками для и организации мониторинга. Метод пе-
уровни рН, растворённого кислорода измерения рН, химического соста- риодического отбора проб у источника
(DO), минерализацию, электрическую ва, растворённого в воде кислорода и загрязнения в данном случае неэффек-
проводимость и, разумеется, темпера- других параметров, которые сигнали- тивен, потому как его труднее локали-
туру (рис. 4). зируют о качестве очистки воды и на- зовать вследствие территориального
личии патогенных микроорганиз- рассеивания.
Расположение акваферм внутри за- мов, решила эту проблему для одного
лива Скапа-флоу затрудняет функцио- из поселений коренных народностей Чтобы оценить эффективность при-
нирование сотовой связи. Кроме того, Канады. нятых мер по ликвидации попадания
погода и волнение на море негативно
влияют на состояние инфраструкту- Ввиду того что коллекторы сточных
ры акваферм (рис. 5). 10 интеллекту- вод часто переполняются, дополни-
альных устройств Libelium не только
стойко выдерживают штормы и низкие
температуры, но при этом стабильно
передают на операторский пункт конт-

16 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

Рис. 7. Решения Libelium для мониторинга загрязнения поверхностных стоков в Норвегии ников, используется для нужд сельско-
го хозяйства, 20% уходит на выплавку
токсичных элементов в окружающую стали, чугуна, меди, производство бу-
среду, были установлены измеритель- маги и пластмасс, после чего бо́льшая
ные IoT-платформы Libelium с интег- часть загрязнённой воды сбрасывается
рированными высокоточными датчи- в реки или моря без проведения каких-
ками химического состава и физиче- либо очистных мероприятий, осталь-
ских параметров воды Plug&Sense! ное расходуется на бытовые нужды.
Smart Water и решение для проектов
интеллектуального сельского хозяйства Задача рационального использова-
Plug&Sense! Smart Agriculture (рис. 7). ния водных ресурсов решается уве-
Непрерывная регистрация содержания личением эффективности орошения в
загрязняющих веществ в поверхност- сельском хозяйстве в пользу капельно-
ном стоке позволила снизить их уро- го полива, рационального (повторного)
вень на 40% принятием решительных использования сточных вод в промыш-
мер защиты [5]. ленности и строительства очистных
сооружений по принципу нулевого
Все данные в системы мониторинга сброса (Zero Liquid Discharge) – полно-
передаются по беспроводным сетям со- го отказа от сброса технологических и
товой связи 4G. бытовых отходов в моря и реки. Интел-
лектуальные устройства измерения
Климат на большей части террито- качества воды играют решающую роль
рии Российской Федерации имеет мно- в оптимизации систем водоочистки,
го общего с канадским и норвежским. водоотведения и связанной с ними во-
Вместе с тем обширные малозаселён- допроводной сети.
ные территории Канады и России стал-
киваются со схожими трудностями, Кроме систем контроля качества
связанными с организацией водоснаб- водопроводной воды, обнаружения
жения, электроснабжения, проводной утечек токсичных веществ и монито-
и беспроводной связи. Также необхо- ринга параметров воды в аквафермах
димо помнить, что индустриализация, концептуальные решения Smart Water
проводившаяся в СССР в ХХ веке от Libelium могут применяться для дис-
ускоренными темпами, привела к за- танционного мониторинга воды в пла-
грязнению огромных территорий, при- вательных бассейнах, предотвращения
мыкающих к промышленным объ- коррозии и известковых отложений в
ектам. В таких условиях мониторинг бытовых приборах и водоочиститель-
окружающей среды, включая попадаю- ном оборудовании, выращивания ра-
щие в реки, озера, грунтовые воды ток- стений гидропонным методом. ●
сичные элементы, приобретает перво-
степенное значение, а применение Рис. 8. Высокоточные датчики ЛИТЕРАТУРА
соответствующих средств автоматиза- для моделей Smart Water и Smart Agriculture
ции и технологий Интернета вещей 1. URL: https://www.libelium.com/libelium-
способствует эффективному управле- world/smart-water-sensors-to-monitor-
нию водными ресурсами, снижению water-quality-in-rivers-lakes-and-the-sea/.
затрат и устранению ошибок, вызван-
ных человеческим фактором. В этом 2. URL: https://www.libelium.com/libelium-
может помочь измерительная аппара- world/m2m-and-bio2lab-iot-helps-epa-
тура Libelium (рис. 8), разработанная и improve-waterway-health-with-libelium-
сертифицированная с учётом всех осо- sensors/.
бенностей использования вне помеще-
ний в климатически суровых зонах и 3. URL: https://www.libelium.com/libelium-
имеющая длительный период автоном- world/success-stories/aquaculture-health-
ной службы – до 3 лет! monitoring-in-scottish-salmon-sea-farms-
with-libelium-iot-platform/.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
4. URL: https://www.libelium.com/libelium-
Примерно 70% всей воды, забирае- world/success-stories/smart-water-
мой от наземных и подземных источ- technology-provides-safe-and-clean-water-
to-indigenous-communities-in-canada/.

5. URL: https://www.libelium.com/libelium-
world/success-stories/reducing-40-poluted-
run-off-from-a-shooting-land-area-with-
libelium-iot-sensor-platform/.

Автор – сотрудник
фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: [email protected]

СТА 1/2022 www.cta.ru 17

ОБЗОРЫ

Обзор нормативных
требований к звуковым
и световым сигналам
опасности

Виктор Магдеев, Светлана Чебыкина

Проведён анализ требований нормативных технических документов (НТД),
действующих в РФ по состоянию на январь 2021 года к световым и звуковым сигналам
опасности, исключая морские, военные, медицинские и речевые сигналы. Анализ
может быть полезен проектировщикам при выборе модели светозвуковых оповещателей
для конкретной задачи.

ВВЕДЕНИЕ а) пожарные – решают задачу информи- нием и контролировать его функцио-
рования людей о возникновении нирование (ГОСТ Р МЭК 60447 [1]).
Из пяти основных органов чувств че- пожара, путях эвакуации, режимах
ловека, перечисленных ещё Аристоте- работы автоматической системы про- СВЕТОВЫЕ СИГНАЛЫ
лем в трактате «О душе», зрение и слух тивопожарной защиты; Немного о зрении
являются наиболее информативными и и нормировании световых
«дальнобойными». Костры, горны и ба- б)охранные – решают задачу известить единиц
рабаны использовались для сигнализа- охрану объекта о попытках и проник-
ции и передачи сообщений с незапа- новении нарушителя на объект, осу- Человек не может видеть в полной
мятных времен. Изобретение бумаги и ществляют индикацию текущего со- темноте. Для того чтобы человек уви-
рост числа государственных ведомств стояния системы сигнализации, а дел предмет, необходимо, чтобы свет
привели к тому, что в одной и той же также оказывают на нарушителя пси- попал на сетчатку глаза, где происходит
стране одновременно действует не- хологическое воздействие; раздражение его рецепторов: палочек
сколько нормативных документов, рег- и колбочек. Весь диапазон яркостей,
ламентирующих требования к световым в)технологические – решают задачу опо- которые наш зрительный механизм
и звуковым оповещателям (сигнализа- вещения персонала производствен- способен воспринять, огромен: от
торам), в которых начинающему про- ного процесса о состоянии (режиме 10−6 кд/м2 для глаза, полностью адап-
ектировщику не так уж просто разо- работы) оборудования, включая и тированного к темноте, до 106 кд/м2
браться. Производители световых и аварийные ситуации, и дают возмож- для глаза, полностью адаптированного
звуковых оповещателей тоже не отстают ность оператору управлять оборудова-
от законотворцев и используют в техни-
ческих характеристиках своих оповеща- kλ Для дневного
телей разные единицы измерения (как 1,0 Для сумеречного зрения
объективные, так и субъективные).
зрения
Попробуем разобраться в требова-
ниях НТД разных ведомств, предъ- 0,5
являемых отдельно к световым и звуко-
вым оповещателям. Естественно, что 0,0 500 515 550 600 700 λ, нм
«благие» требования стандартов к сиг- СТА 1/2022
налам опасности направлены на то, 400
чтобы человек в конкретных условиях Эффект Пуркинье
окружающей среды всегда воспринял
сигнал оповещателя. Рис. 1. Кривая спектральной чувствительности глаза

Выделим из всего семейства опове- www.cta.ru
щателей три представительные группы
световых и звуковых оповещателей, от-
личающиеся по назначению и решае-
мой задаче:

18

ОБЗОРЫ

к свету. Из всей огромной оптической Говоря проще, световая система вели- Таблица 1
области излучения (10 нм = 1 мм) лишь чин приведена к приёмнику – некоему Сила света различных источников
узкая полоса спектра от 380 до 780 нм усреднённому, но тем не менее человече-
(световое излучение) может восприни- скому глазу. Соответственно в ней ис- Источник Мощность, Примерная
маться человеческим глазом, при этом пользуются не физические величины, Вт сила света,
различая до 10 миллионов различных такие как джоуль или ватт, а свои собст- Свеча
цветов. Чувствительность человеческо- венные – световые. Современная кд
го глаза даже в рамках этого спектра лампа
неодинакова, она максимальна в зелё- Основной светотехнической характе- накаливания 1
ной области и резко спадает к фиолето- ристикой является кандела (от лат. Обычный
вому и красному краям (рис. 1). Более candela – свеча, кд, cd), входящая в 7 ос- светодиод 100 100
точные соотношения приведены в новных единиц системы СИ, которая Сверхъяркий
ГОСТ 8.332-78 «Государственная систе- характеризует силу света, испускаемого светодиод 0,015…0,1 0,005…3
ма обеспечения единства измерений стандартизированным источником све- Современная 1 25…500
(ГСИ). Световые измерения. Значения та. В прошлом 1 кд была равна прибли- люминесцентная
относительной спектральной световой зительно силе света одной стеариновой лампа 22 120
эффективности монохроматического свечи, а в настоящем – это поток света, Солнце 3,83×1026 2,8×1027
излучения для дневного зрения». имеющий частоту 540×1012 Гц и мощ-
ность 1/683 Вт/ср (ватт/стерадиан) в за- пендикулярном к ней направлении
Таблицы, приведённые в данном данном направлении (табл. 1, 2). при силе света, равной 1 кд. Соот-
стандарте, имеют практическое значе- ветственно 1 нт = 1 кд/м2. В настоя-
ние при выборе длин волн излучений Часто встречаемыми производными щее время стандартами на единицы
одинаковых и близких цветов. Напри- единицами от канделы являются: СИ применение этого наименова-
мер, выбирая для светового оповещате- ● люмен (лм, lm) – световой поток, сила ния не предусмотрено, а единица
ля один из двух красных светодиодов яркости в системе СИ именуется
с излучаемыми длинами волн 650 и света которого равна 1 кд на телесный «кандела на квадратный метр». Яр-
625 нм, предпочтение следует отдать угол величиной 1 стерадиан; кость – величина векторная, т.е. име-
светодиоду с волной 625 нм, который ● люкс (лк, lx) – единица измерения ет не только числовое значение, но
человеческий глаз воспримет в 3 раза освещённости (1 люкс = 1 люмену на и направление в пространстве. При-
лучше и на большем расстоянии при квадратный метр); чём направление это соответствует
одинаковом световом потоке (и потреб- ● нит (нт; nt; сокр. от лат. – блещу, направлению от источника яркости
ляемой мощности) от них. сверкаю) – устаревшее наименование (это может быть как светильник, так
единицы яркости. 1 нит равен ярко- и любая поверхность) в глаз наблюда-
Для световых сигналов опасности сти равномерно светящейся плоской теля, т.е. наш с вами.
важно учитывать также физиологиче- поверхности площадью 1 м2 в пер-
ские способности человека, а именно:
контрастная чувствительность (способ- Таблица 2
ность глаза видеть разницу между яр- Примеры типовых значений освещённости в соответствии с внешним восприятием
костью предметов) и острота зрения
(способность глаза раздельно воспри- Значение Внешнее восприятие
нимать две точки, расположенные друг освещённости,
от друга на минимальном условном
расстоянии). Данные характеристики лк
зрения далеко не одинаковы у раз-
ных людей и существенно меняются с 0,0001 Безлунное звёздное небо
возрастом и из-за болезней. Острота
зрения может составлять 20/40 или да- 0,01 Четверть луны
же 20/20 при высокой контрастности
(> 95%) и 20/100 при низкой контраст- 0,27 Полнолуние при безоблачном небосводе
ности (10%), т.е. человек может не заме-
тить, например, красный сигнал на 1 Возможность различать очертания предметов, свободная ориентация в пространстве,
жёлтом фоне и не увидеть на расстоя- короткое время для адаптации зрения при переходе из ярко освещённого пространства
нии сигнал маленького по размерам
источника света или освещённого текс- 5 Лёгкое визуальное восприятие часового циферблата, возможность прочесть заголовки
та на нём. в газете

Кроме того, изменение визуальной ин- 10 Освещённость пространства рядом со свечкой
формации во времени не должно превы-
шать 30…80 Гц. Выше этой частоты 15…20 Свет от сигареты на расстоянии 300 мм
мигания и мерцания уже не восприни-
маются человеком визуально. Этот 20…35 Свет в кинотеатре при антракте
параметр называется критической ча-
стотой слияния мельканий (КЧСМ), и 50 Можно прочитать текст в газете, освещение жилой комнаты
эффект слияния широко используется
в кино, стробоскопии и пр. 100 Допускает длительное чтение газеты, но утомительно для глаз

300 Комфортные условия для чтения печатной продукции

400…500 Типовое освещение библиотек и офисов

1000 Ясный день за час до заката солнца

2000 Ясное утро через час после восхода солнца

25 000 Летний облачный день в 10 часов утра

65 000 Ясный летний день в 10 часов утра

100 000 Полдень ясного летнего дня

СТА 1/2022 www.cta.ru 19

ОБЗОРЫ

Как будет показано ниже, яркость щателей в диапазоне значений, установ- Требования НТД
широко используется для нормирова- ленных в ТД на оповещатели конкретных к охранным световым
ния световых характеристик оповеща- типов, но не менее чем от 1 до 500 лк». оповещателям
теля и тесно связана с остротой зрения Данное требование относится как к
и расстоянием наблюдения. точечным оповещателям, так и к опове- Аналогичные требования к охранным
щателям в виде табло с надписью ти- световым оповещателям устанавливает
Например, светодиод с силой света в па «ПОЖАР», «Газ УХОДИ», «ВЫХОД» ГОСТ Р 54126-2010 «Оповещатели
1 кд размером 10×10 мм имеет яркость и т.п. Имеется также действующий до- охранные. Классификация. Общие тех-
1 кд/0,01×0,01 м = 10 000 нит (кд/м2) и кумент: Свод правил «СП 5.13130.2009. нические требования и методы испыта-
может быть не увиден с большого рас- Системы противопожарной защиты. ний». В отличие от требований к по-
стояния вследствие недостаточности Установки пожарной сигнализации и жарным оповещателям, охранные
остроты зрения в условиях повышен- пожаротушения автоматические. Нор- должны иметь повышенную информа-
ной освещённости (как утверждают ис- мы и правила проектирования», кото- тивность в виде дополнительных свето-
точники, нормальный человеческий рый дополнительно требует для некото- вых сигналов на его корпусе: «Взят под
глаз видит пламя свечи ясной ночью с рых установок пожаротушения, чтобы охрану» (непрерывное свечение), «Снят
расстояния ровно 2576 м [2]). Рассеяв та- надпись на неактивированном табло с охраны» (нет свечения), «Тревога» (ми-
кой свет через линзу размером 20×20 мм, была не видна, что вполне разумно. Ес- гание с периодом 0,5…2 с и со скваж-
мы снизим яркость до 2500 нит (кд/м2), ли освещённость хорошая, то персонал ностью 2). Цвет свечения красный или
но увеличим различимость символов на всегда отчётливо видит надпись, при- жёлтый (оранжевый). Относительно ка-
источнике света. Существуют стандар- выкает к ней и может не заметить сиг- чества (дальности) восприятия челове-
тизированные приборы и методики из- нала аварии при равенстве световых по- ком светового сигнала оповещателя
мерения яркости, в частности, ГОСТ токов от табло и окружающей среды. ГОСТ Р 54126-2010 (так же как и ГОСТ
26824-2018 «Здания и сооружения. Ме- Такие табло получили названия «Со Р 53325) рекомендует субъективный
тоды измерения яркости» [3], раздел 7.7 скрытой надписью» (индекс в обо- критерий: «контрастное восприятие
которого «Измерение яркости реклам- значении «СН») и выпускаются серий- световой информации при освещённости
ных установок» может быть применён и но. Яркость табло с индексом «СН» в диапазоне 1…500 люкс».
к световым оповещателям. существенно ниже, чем без него, и про-
изводителями табло обычно не приво- Основное конструктивное требова-
Примерами конкретной яркости мо- дится. ние к охранному оповещателю, в отли-
гут служить: чие от пожарного, которое необходимо
● рождественская ёлка или улицы, осве- В работе [5] экспериментально уста- учитывать, приведено в п. 6.8.7 ГОСТ Р
новлено, что различимость светового 54126-2010: «Конструкцией оповещате-
щённые фонарями, – 30…40 кд/м2; сигнала с табло с индексом СН сильно лей, предназначенных для размещения на
● пожары, костры – 50…70 кд/м2; зависит от излучаемого им цвета сигна- открытом воздухе, должно быть пред-
● ЖК- и LED-телевизоры – ла и цвета фона (даже в рамках реко- усмотрено встроенное устройство, обес-
мендаций ГОСТ 12.4.026-2015), и при печивающее формирование извещения
300…600 кд/м2; повышении освещённости от 500 до о тревоге или вскрытии при попытке
● пейзажи при хорошем солнечном осве- 6000 люкс рекомендуется использовать несанкционированного доступа к клем-
лишь сочетания красного и жёлтого мам подключения внешних электрических
щении – 4000 кд/м2. цвета на белом и чёрном фоне. цепей и элементам фиксации». Проще
Более подробно о единицах измере- говоря, оповещатель должен быть снаб-
ния см. ГОСТ 8.654-2016 «Государствен- Также при выборе пожарного опове- жён сигнализатором вскрытия (тампе-
ная система обеспечения единства из- щателя по конструктивному исполне- ром) его корпуса.
мерений (ГСИ). Фотометрия. Термины нию необходимо учесть и требование
и определения». ГОСТ Р 53325, которое гласит, что в си- Требования НТД
стеме сигнализации всегда должен быть к технологическим световым
Требования НТД к пожарным обеспечен постоянный контроль це- оповещателям
световым оповещателям лостности линии связи оповещателя с
пультом управления на обрыв и корот- Тон в технических требованиях к дан-
Основные требования устанавливает кое замыкание. ному классу оповещателей задает ГОСТ
ГОСТ Р 53325 «Техника пожарная. Р МЭК 60073-2000 «Интерфейс челове-
Технические средства пожарной авто- Для аналоговых пультов управления комашинный. Маркировка и обозначе-
матики. Общие технические требова- оповещателями это обычно контроль ния органов управления и контроль-
ния и методы испытаний». На первый малого тока прямой или обратной по- ных устройств. Правила кодирования
взгляд, требования просты и понятны: лярности, для чего необходимо устано- информации». Стандарт рекомендует
цвет излучения и фон оповещателя вить либо в оповещатель, либо в распо- применять один или более следующих
должны соответствовать требованиям ложенную за ним соединительную способов кодирования визуальных сиг-
ГОСТ 12.4.026-2015 «Система стандар- коробку резисторы и диоды. Не все налов: цветом, формами, положением
тов безопасности труда (ССБТ). Цвета конструкции оповещателей допускают или изменяющимися во времени харак-
сигнальные, знаки безопасности и раз- такую возможность (особенно с посто- теристиками (вспыхивающие).
метка сигнальная. Назначение и прави- янно присоединённым кабелем), а
ла применения. Общие технические стоимость такой коробки, особенно для По сравнению с пожарными и охран-
требования и характеристики. Методы взрывоопасных зон, существенно уве- ными оповещателями расширена гамма
испытаний» [4]. Свет постоянный или личивает стоимость всей системы сиг- цветов, которые почти полностью сов-
мигающий с частотой от 0,5 до 2,0 Гц, нализации. падают с цветами других стандартов на
свечение (яркость) оповещателя долж- технологическое оборудование: ГОСТ
но обеспечивать контрастное восприя- www.cta.ru
тие сигнала «… при освещённости опове- СТА 1/2022

20

ОБЗОРЫ

29149-91 (МЭК 73-84) «Цвета световой Таблица 3
сигнализации и кнопок» и ГОСТ Р
МЭК 60204-1-99 «Безопасность машин. Функциональные значения цвета для кодирования
Электрооборудование машин и меха-
низмов. Часть 1. Общие требования» Смысловое значение
(табл. 3).
Цвет Безопасность Состояние процесса Состояние оборудования
Для рабочих состояний технологиче- людей или
ского процесса и оборудования стандарт
рекомендует постоянное свечение, а для оборудования
аварийных и предшествующих им режи-
мов – мигающее свечение как более эф- КРАСНЫЙ Опасность Критическое состояние Неисправность
фективный световой сигнал привлече-
ния внимания. В вышеуказанном ГОСТе ЖЁЛТЫЙ Внимание Переходное (изменение условий Переходное (изменение условий
введено понятие частоты приоритета или состояние, предшествующее или состояние, предшествующее
светового сигнала, которое может слу- изменению условий) изменению условий)
жить уточнением к частотам мигания
пожарных и охранных оповещателей. ЗЕЛЁНЫЙ Безопасность Нормальное Нормальное

«4.2.3.2. Частоты мигания визуальных СИНИЙ Специальное (может иметь любое значение, кроме функционального для красного,
сигналов жёлтого и зелёного цветов)

Приняты две частоты мигания: F1 и БЕЛЫЙ, Не имеют специального значения
F2. Информация самого высокого приори- СЕРЫЙ
тета должна передаваться с наибольшей
частотой мигания. Если применяют только одну частоту жет быть продолжительнее, чем ПАУЗА;
мигания, то это должна быть частота F2. для F2 ИМПУЛЬС может быть коро-
Допустимые диапазоны частот мига- че, чем ПАУЗА. Однако отношение
ния следующие: Отношение F1:F2 должно быть посто- ИМПУЛЬС/ПАУЗА для F1 = 2:1 и F2 = 1:2
– F1 – медленное мигание: 0,4…0,8 Гц (от янным для данного применения и состав- никогда не должно быть превышено.
лять от 1:2,5 до 1:5. Рекомендуется отно-
24 до 48 миг/мин); шение 1:4 (например, частоты 0,6 и 2,4 Гц). Примечание. Для текста рекоменду-
– F2 – нормальное мигание: 1,4…2,8 Гц ется мигание фонового поля вместо ми-
Желательно, чтобы отношение ИМ- гания текстовой строки. Когда это не-
(от 84 до 168 миг/мин). ПУЛЬС/ПАУЗА было близким к 1:1, т.е. возможно, рекомендуется, чтобы время
период “ВКЛЮЧЕНИЯ” лампы должен “ВКЛЮЧЕНИЯ” превышало вдвое время
быть примерно равен периоду “ОТ- “ОТКЛЮЧЕНИЯ”».
КЛЮЧЕНИЯ”. Для F1 ИМПУЛЬС мо-

Материал: алюминий,
нержавеющая сталь

До 3-х световых индикаторов

Звук до 115 дБ

Питание 12-220 В

Маркировки
взрывозащиты
по ГОСТ 31610.0.
1Ex е mb IIС T6 Gb,
Ех ta IIIC Т85°С Da,
1Ex d mb IIС T6 Gb,
РВ Ех d mb I Mb

Тел/факс: 8 (863) 268-09-87 [email protected] WWW.EX-PRIBOR.RU

Адрес завода : ул. 9-я Заводская, 37 «б», г. Волгодонск, Ростовская область. 347360

СТА 1/2022 www.cta.ru 21

ОБЗОРЫ

Относительно яркости свечения, рас- ссылаясь на сложность объективных из- «п. 5.1. Средняя яркость элементов
стояний видимости и размеров свето- мерений, всё равно требует проведения изображения знака с внутренним освеще-
вых излучателей рекомендации в ГОСТ субъективной оценки различимости све- нием должна быть:
Р МЭК 60073-2000 не приводятся. товых сигналов конкретного оповеща-
теля в конкретных условиях группой лю- (240±40) кд/м2 – для белого,
Анализ требований дей, включив в нее лиц старше 45 лет и с (20±5) кд/м2 – для синего и коричневого,
к световым оповещателям дефектами зрения. Данный ГОСТ (50±15) кд/м2 – для зелёного,
других стандартов Р 57611-2017 в части требований к свето- (150±30) кд/м2 – для жёлтого,
вым сигналам полностью совпадает с (70±20) кд/м2 – для оранжевого и
Основной недостаток вышеуказанных требованиями более раннего, но дей- (35±10) кд/м2 – для красного цветов.
стандартов заключается в субъективной ствующего ГОСТ Р 51340-99 «Безопас- Знаки с внутренним освещением долж-
оценке качества восприятия светового ность машин. Основные характеристи- ны иметь равномерное распределение яр-
сигнала. В них не приводят нормируе- ки оптических и звуковых сигналов кости по всему полю изображения одного
мые светотехнические и эргономиче- опасности. Технические требования и цвета. Отношение максимальной яркости
ские характеристики световых оповеща- методы испытаний». к минимальной должно быть не более 5:1».
телей, а именно: яркость свечения, раз- Аналогичные требования предъявляет
мер букв, углов обзора и расстояний до Относительно аналитического выбо- и ГОСТ 32865-2014 «Дороги автомо-
оповещателя (табло), цвета колбы, дли- ра цвета колбы, углов обзора и размеров бильные общего пользования. Знаки пе-
ну волны излучения, оставляя всё это на излучателя (размеров символов и букв) ременной информации. Технические
откуп проектировщику. Производители проектировщику может помочь ГОСТ требования» при их освещённости в диа-
световых оповещателей уже сами нача- ISО 3864-1-2013 «Графические симво- пазоне от 4 до 40 000 люкс. В частности,
ли дополнять эти недочёты, вводя в опи- лы. Сигнальные цвета и знаки безопас- для красного цвета, в зависимости от
сания своих оповещателей фразы типа ности. Часть 1. Принципы проектиро- класса качества видимости, при осве-
«световой сигнал оповещателя контраст- вания знаков и сигнальной разметки». щённости 400 люкс яркость излучаемого
но различим в угле обзора 120 градусов с Согласно концепции данного докумен- символа должна быть от 38 до 150 кд/м2,
расстояния 15 метров при освещённости та можно рекомендовать следующее: а при освещённости 40 000 люкс – уже
в 1000 люкс». Попробуем найти ответы ● в оповещателях предпочтительнее от 775 до 31 000 кд/м2.
или ориентиры в «родственной» НТД на Светотехнические характеристики до-
другие по назначению световые опове- применять цветные колбы вместо рожных светофоров приведены в ГОСТ
щатели, призванные также информиро- прозрачных, так как данный стандарт Р 52282-2004 «Технические средства
вать человека световым сигналом. распространяется на знаки с внутрен- организации дорожного движения. Све-
ним и наружным освещением; тофоры дорожные. Типы и основные па-
В какой-то мере выбрать оптималь- ● результат субъективных измерений раметры. Общие технические требова-
ный световой оповещатель поможет может считаться правильным, если ния. Методы испытаний» (07.02.2019),
ГОСТ Р 57611-2017 (ИСО 11428:1996) ему дали положительную оценку 85% который требует для светофоров с экра-
«Эргономика. Сигналы опасности визу- людей; ном диаметром 200 мм осевую силу све-
альные. Общие требования, проектиро- ● отношение расстояния распознава- та не менее 200 кандел для красного и
вание и испытания», разработанный на ния знака перпендикулярно к его зелёного цвета и 250 кандел для жёлтого
основе перевода англоязычной версии высоте (диаметру) зависит от осве- цвета. Стандарт также требует ограниче-
стандарта ИСО 11428:1996 «Эргономи- щённости и находится в пределах ния силы света любого светофора на
ка. Визуальные сигналы опасности. Об- Z = 95…200 (т.е. символ диаметром уровне не более 2500 кд, что может слу-
щие требования, проектирование и ис- (высотой) 10 мм может быть уверен- жить оценкой ослепляющего действия,
пытания». Стандарт также требует, что- но распознан 85% участниками собы- и наличия козырька: «п. 4.2.5. Длина
бы авария была обозначена красным тия с расстояния 1–2 метра); козырька секции транспортного свето-
цветом (предупреждающий сигнал жёл- ● распознаваемость символа уменьша- фора с выходной апертурой диаметром
тый или жёлто-оранжевый), но только ется пропорционально косинусу угла 200 и 300 мм должна быть 240…300 мм, а
мигающим с частотой от 2 до 3 Гц. Для обзора, «например, при обзоре знака угол наклона в вертикальной плоскости
точечного источника света приводится безопасности под углами 30°, 45° или (вниз) должен быть 2…5°». Измерение
графическая зависимость требуемой 60° по отношению к перпендикуляру, световых характеристик рекомендуется
освещённости глаза наблюдателя в люк- Z должен быть умножен на 0,87, 0,71 проводить в лабораторных условиях
сах, исходящая от оповещателя, от ярко- или 0,5 соответственно» (для справ- гониофотометром по ГОСТ Р 54350,
сти фона, которая приведена в канделах ки, угол обзора современных телеви- что затрудняет периодическую провер-
на метр квадратный. Для зонального зоров составляет 175°); ку светофора при эксплуатации. Еще
светового сигнала оповещателя (а таким ● для людей с остротой зрения, равной бол́ ьшие показатели осевой силы света
образом можно классифицировать прак- 6/60 (или, по-нашему, 0,1), результат до 20 000 кд света требует ГОСТ Р 56057-
тически все оповещатели) стандарт гла- должен быть умножен на 0,1. 2014 «Системы светооптические свето-
сит следующее: «Яркость визуального Как ориентир соотношения яркости диодные для железнодорожной свето-
предупреждающего сигнала должна быть цветов оповещателя, можно применить форной сигнализации. Общие техниче-
не менее чем в пять раз выше яркости фо- и требования практического дорожного ские требования и методы испытаний».
на. Яркость визуального аварийного сигна- ГОСТ Р 52290-2004 «Технические сред- Строительные стандарты (своды
ла должна быть не менее чем вдвое выше ства организации дорожного движения. правил) СП.52.13330.2016 «Естественное
яркости предупреждающего сигнала, т.е. Знаки дорожные. Общие технические и искусственное освещение», ГОСТ
не менее чем в десять раз выше яркости требования», согласно которому для букв 26824-2018 «Здания и сооружения.
фона». Но в конечном итоге стандарт, с высотой от 75 мм и выше требуется:

22 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

Методы измерения яркости», СП позволять читать отображаемую ин- Краеугольным камнем данного Ко-
323.1325800.2017 «Территории селитеб- формацию с расстояния не более 3 м; декса является требование обеспечить
ные. Правила проектирования наружно- ● максимальная продолжительность световыми оповещателями, сила света
го освещения» гласят следующее: «наи- светового импульса должна быть 1,7 с. которых нормируется в канделах, «ми-
большая допустимая средняя яркость и При этом импульс мигания должен нимальную освещённость 0,4036 лм/м2
максимально допустимая яркость от- быть длиннее паузы, а отношение в любой точке защищаемого простран-
дельных участков рекламных и инфор- продолжительности импульса мига- ства». Для пересчёта этих лм/м2 (не пу-
мационных конструкций, в том числе ния к паузе должно быть 2:1; тать с люксами, где в знаменателе едини-
демонстрирующих изображения с по- ● интенсивность светового сигнала ца площади, а здесь экспериментально
мощью электронных носителей, в должна быть не менее 75 кд; установленная величина зависимости от
зависимости от их площади и располо- ● частота вспышек должна быть не ме- квадрата расстояния, хотя размерность
жения относительно глаз водителей, нее 0,4 и не более 0,8 Гц (не менее 24 единиц одинаковая) при удалении от ис-
приведены в таблице 7.27 свода правил и не более 48 миганий в минуту); точника света предлагается использо-
СП.52.13330.2016, п. 7.5.8.1. В зависи- ● любой габаритный размер световых вать закон «обратного квадрата».
мости от условий средняя яркость изоб- элементов сигнализатора должен
ражений не должна превышать от 100 до быть не менее 60 мм (для лифтов). «Например, строб 60 кд обеспечи-
500 кд/м2, а яркость отдельных элемен- А что там в Америке? вает освещённость 0,4037 лм/м2 на про-
тов – от 300 до 2500 кд/м2». Надо отме- Имеется стандарт NFPA 72 «Нацио- тивоположной стене, удалённой от него на
тить, что световые требования данного нальный кодекс пожарной сигнализа- 12,2 м: [60/(12,2×12,2)]. Тот же самый
свода правил направлены на защиту глаз ции», который содержит американские строб 60 кд обеспечивает освещённость
водителей и пешеходов, а также жилья требования к системам пожарной сиг- 0,4037 лм/м2 на смежной стене, удалённой
от ослепляющего действия рекламных нализации, правда, только для помеще- от него на 6,1 м: [(60×25%)/(6,1×6,1)],
конструкций. ний, причём не указывает их предель- при этом минимальная интенсивность из-
ную освещённость. Данный Кодекс лучения в направлении 90 градусов от оси
Требования к яркости изображения требует, чтобы в качестве светового строба составляет 25% от его нормиро-
дисплеев устанавливает ГОСТ Р 50948- оповещателя использовались строб- ванной интенсивности по ANSI/UL 1971.
2001 «Средства отображения информа- вспышки с такими характеристиками: Строб 110 кд обеспечивает освещённость
ции индивидуального пользования. «7.5.2. Импульсные характеристики 0,4037 лм/м2 в комнате с размерами
Общие эргономические требования и источника света. 16,5×16,5 м».
требования безопасности», который 7.5.2.1. Частота вспышки не должна
требует яркости знака не менее 20 кд/м2, превышать 2 Гц и не должна быть менее Относительно различимости тексто-
а яркостный контраст изображения дол- 1 Гц при подаче на оповещатель нормиро- вой информации на пожарных табло Ко-
жен быть не менее 3:1. Данные значения ванного напряжения питания. декс указывает, от чего она зависит, но
стандарт рекомендует при удалении опе- 7.5.2.2. Максимальная длительность признаёт, что «не существует простого и
ратора от экрана в пределах 0,5…0,75 м. вспышки должна быть 0,2 с, максимальная доступного метода измерить чёткость и
Относительно выбора расстояния на- длительность дежурного цикла – 40%. разборчивость этой информации».
блюдения при необходимости точной 7.5.2.3. Длительность вспышки опреде-
идентификации цвета обособленного ляется как интервал времени между на- Интересны также экспериментальные
изображения (например, знака или сим- чальной и конечной точками, когда ве- данные по субъективной оценке види-
вола) стандарт требует: «угловой размер личина сигнала составляет не меньше мости световых оповещателей [6, 7].
изображения должен быть не менее 30' 10% от его максимума. Результаты двухмесячных испытаний
(угловых секунд) при проектном рас- 7.5.2.4. Цвет источника света должен представительной группы наблюдателей
стоянии наблюдения (предпочтитель- быть прозрачным или номинально белым, показали, что надпись на табло с 24 све-
но 40')». Все эти характеристики норми- эффективная интенсивность источника тодиодами типа «Пиранья» серии FL7644
руются для комфортных условий, опре- света не должна превышать 1000 кд. красного цвета с силой света каждого по
деляемых ГОСТ Р 50923-96 (освещён- A.7.5.2.4. Эффективная интенсив- 1 канделе, размещёнными равномерно
ность 300…500 люкс, температура 23°C, ность – это традиционный метод оценки на чёрном экране 245×95 мм с буквами
отсутствие шума и т.п.). яркости вспыхивающей лампы по сравне- высотой 70 мм, уверенно различима с
нию с яркостью постоянного источника расстояния 15 метров в угле обзора 90°
Учитывая строгости современного за- света, наблюдаемого глазом человека. при внешней солнечной освещённости в
конодательства за технические ошибки, Единицей измерения эффективной интен- диапазоне от 300 до 55 000 люкс.
можно подстраховаться, приравняв про- сивности служит кандела (кд). Например,
изводственный персонал, который со- наблюдателю будет казаться, что вспы- Выводы
гласно трудовому законодательству пе- хивающий свет с эффективной интенсив- Анализируя вышесказанное и прак-
риодически проходит медицинские ностью 15 кд имеет такую же яркость,
осмотры, к инвалидам, применив поло- как и постоянный источник света 15 кд. тический опыт, можно рекомендовать:
жения ГОСТ Р 51671-2015 «Средства свя- A.7.5.4.2.5. Визуальные оповещатели в 1) выбирать длину излучения светово-
зи и информации технические общего коридорах разрешено устанавливать на го сигнала в пределах одного цвета,
пользования, доступные для инвалидов. стенах или потолках в соответствии с например, красного, надо как мож-
Классификация. Требования доступно- п. 7.5.4.2. Там, где в поле зрения человека но ближе к длине зелёного (555 нм)
сти и безопасности». Стандарт требует попадает более двух оповещателей, они для лучшего восприятия человече-
соблюдения следующих параметров: должны быть синхронизированы». ским глазом с расстояния, но не
● высота букв 75 мм в угле обзора до 30°, забывать, что длина волны, напри-
мер, светодиода, изменяется от
буквы должны быть контрастными и температуры эксплуатации, и цвет
излучения может измениться;

СТА 1/2022 www.cta.ru 23

ОБЗОРЫ

2)оповещатель с цветной колбой пред- ка тоже нет. В наружном и среднем ухе личивать раздражение в геометрической
почтительнее оповещателя с про- человека происходят необходимые для прогрессии (т.е. в одинаковое число раз),
зрачной колбой для повышения слухового восприятия подготовительные то ощущение этого раздражения возрас-
предварительной информативно- процессы, а во внутреннем ухе происхо- тает в арифметической прогрессии (т.е.
сти сигнала; дит преобразование давления звуковых на одинаковую величину)» (табл. 4).
волн в рецепторные потенциалы волос-
3)выбор фона для конкретного цвета ковых клеток. Ухо человека (как и его Для получения исходных данных при
излучения оповещателя играет су- глаз) имеет неравномерную чувстви- проектировании звуковой сигнализа-
щественную роль; тельность к звуковому давлению в слы- ции конкретного объекта можно вос-
шимом им диапазоне частот (от 16 до пользоваться методиками: ГОСТ ISO
4)для привлечения внимания и инди- 20 000 Гц), который к старости сужива- 9612-2016 «Акустика. Измерения шума
кации немедленных действий надо ется до 12 000 Гц, что связано с измене- для оценки его воздействия на челове-
использовать мигающие и строб- ниями во внутреннем ухе (улитке) и раз- ка. Метод измерений на рабочих ме-
сигналы; витием с возрастом нейросенсорной стах», ГОСТ 31252-2004 «Шум машин.
тугоухости. Даже в этом диапазоне субъ- Руководство по выбору метода опреде-
5)кроме постоянного свечения «уни- ективное восприятие громкости звука ления уровней звуковой мощности»,
версальный» оповещатель должен будет лучше в диапазоне 1000…5000 Гц, ГОСТ 31297-2005 «Шум. Технический
иметь и мигающий сигнал с часто- чем в других поддиапазонах частотного метод определения уровней звуковой
тами от 0,4 до 3 Гц со скважностью спектра звуковых волн (как и глаз лучше мощности промышленных предприя-
от 1,5 до 3, причём максимальная воспринимает излучения, близкие к зе- тий с множественными источниками
продолжительность светового им- лёному цвету с длиной волны 555 нм), на шума для оценки уровней звукового
пульса должна быть не более 1,7 с, чём и основано свойство звуковоспроиз- давления в окружающей среде».
т.е., например, частоты 0,6; 1; 2; 2,4 водящей аппаратуры искусственно уве-
и 2,8 Гц, а также строб-сигнал с ча- личивать звуковое давление в области Звуку, имеющему волновую природу,
стотой 1…2 Гц и длительностью низких и высоких частот для получения как и свету, свойственны явления интер-
вспышки не более 0,2 секунды; «сочного» звука. Существуют эмпириче- ференции, дифракции и отражения. Хо-
ские зависимости восприятия громкости тя скорость звука в воздухе одинакова
6)в качестве ориентировочной оцен- звука от частоты, называемые «кривыми для всех частот и в нормальных условиях
ки снижения видимости текста от равной громкости», по которым можно составляет примерно 340 м/с, но инте-
угла обзора можно применить по- оценить восприятие громкости среднего ресно, что звуковые волны с низкой ча-
нижающий коэффициент, равный человеческого уха от частоты. Единицей стотой (инфразвук) затухают гораздо
косинусу угла обзора; оценки громкости считается Бел, пред- медленнее в среде, чем высокие. Число-
ложенный изобретателем телефона и вые соотношения скорости затухания от
7)выбирать по возможности места сурдопереводчиком Александром Бел- частоты звука характеризуются величи-
размещения световых оповещате- лом (1847–1922 гг.). Он на основе экспе- ной логарифмического декремента и
лей с низкой освещённостью и при- риментов поделил диапазон громкости коэффициентом затухания. Инфразвуки
менять светозащитные козырьки; между порогом слышимости и болевым широко используются в мореплавании
порогом на 13 ступеней. Однако на прак- для подачи звукового сигнала на значи-
8)размер различимых символов и букв тике больше используется децибел, деся- тельные расстояния, а также в звуковом
оповещателя зависит от его яркости тая часть Белла. В настоящее время де- оружии. Стандартизованные методики
и расстояния наблюдения, которое цибел стандартизован, и за нулевой аку- расчета затухания приведены в ГОСТ
можно оценить, умножив размер стический эталон, близкий к абсолютно- 31295.1-2005 (ИСО 9613-1:1993) «Шум.
символа на коэффициент 95…200 му порогу слухового восприятия, приня- Затухание звука при распространении на
(для предварительной оценки); то давление 2×10–5 Н/м2, а сравнитель- местности. Часть 1. Расчёт поглощения
ной единицей измерения громкости, вы- звука атмосферой» и ГОСТ 31295.2-2005
9)рекомендуется, чтобы яркость визу- ражаемой в логарифмической шкале, «Шум. Затухание звука при распростра-
ального предупреждающего сигнала служит децибел (дБ). Громкость опреде- нении на местности. Часть 2. Общий ме-
была не менее чем в пять раз выше ляется в децибелах как 20lg(Px/P0), где тод расчёта».
яркости фона, а аварийного в десять Рх – действующее звуковое давление, а
раз, и у упомянутых выше световых Р0 – эталонное давление. Надо сразу Таблица 4
оповещателей она находится в пре- отметить, что децибел – относительная Субъективно ощущаемые уровни фонового
делах от 20 до 80 000 кд/м2. В каче- величина, показывающая в логарифми-
стве оценки снижения яркости от ческой шкале, насколько громкость вы- шума для различных типов помещений
расстояния до источника можно при- ше какой-то эталонной величины. На-
менить закон «обратного квадрата»; пример, утверждение «громкость звука Тип помещений Типичные
составляет 30 дБ» означает, что интен- уровни шума, дБ
10) субъективные измерения дают бо- сивность звука в 1000 раз превышает по- Помещения делового 55
лее адекватные результаты видимо- рог слышимости звука человеком. Ис- предприятия 45
сти в конкретных условиях, и, па- пользование логарифмической шкалы Учебные помещения 80
мятуя слова классика, что только для оценки уровня интенсивности звука Промышленные 85
практика является критерием исти- хорошо согласуется с психофизическим помещения
ны, проектанту надо накапливать законом Вебера-Фехнера: «Если уве- Мастерские
результаты промышленной экс-
плуатации световых оповещателей. Места собраний 55

ЗВУКОВЫЕ СИГНАЛЫ Жилые помещения 35
Об ухе и звуке
Складские помещения 30
Звук есть изменение давления упругой Транспортная магистраль, 70
среды во времени. Если среды нет, на- высокая плотность 120
пример, в вакууме или космосе, то и зву- Отбойный молоток

24 www.cta.ru СТА 1/2022



ОБЗОРЫ

Требования НТД к пожарным ности по ГОСТ Р ИСО 7731-2007 «Эрго- жительность непрерывной работы зву-
звуковым оповещателям номика. Сигналы опасности для адми- кового сигнала «Тревога» должна быть
нистративных и рабочих помещений. не менее 15 мин.
Требования к оповещателям устанав- Звуковые сигналы опасности». Для зву-
ливаются в ГОСТ Р 53325 «Техника по- ковых оповещателей, предназначенных Требования НТД
жарная. Технические средства пожар- для установки в отапливаемом помеще- к технологическим
ной автоматики. Общие технические нии, частота сигнала должна быть в по- звуковым оповещателям
требования и методы испытаний» и лосе 1000…5000 Гц. Для звуковых опове-
НПБ 77-98 «Технические средства опо- щателей, предназначенных для установ- Бал правит разработанный ещё
вещения и управления эвакуацией по- ки в неотапливаемых помещениях (в том в 1977 году добротный советский ГОСТ
жарные. Общие технические требова- числе под навесами) или на открытом 21786-76 «Система “человек-машина”.
ния. Методы испытаний». Данные воздухе, частота сигнала должна быть в Сигнализаторы звуковые неречевых со-
стандарты требуют обеспечить уровень полосе 200…1000 Гц. Допускается моду- общений. Общие эргономические тре-
звукового давления на расстоянии лирование звукового сигнала по ампли- бования», который действует и поныне.
1,00±0,05 м не менее 85 дБ с частотами туде или частоте. Период модуляции зву- Он распространяется на неречевые зву-
в пределах полосы от 200 до 5000 Гц с ковых сигналов оповещателя должен ковые сигналы, подаваемые в помеще-
указанием диаграммы направленности. находиться в диапазоне 0,2…0,8 с. При ниях, и устанавливает следующие ча-
В технически обоснованных случаях амплитудном модулировании глубина стоты аварийных, предупреждающих и
допускается расширение предела до модуляции должна быть не менее 12%. уведомляющих сигналов (табл. 5).
10 000 Гц и уровня звукового давления При частотном модулировании глубина
до 120 дБ. Все эти характеристики долж- модуляции должна быть не менее 3% по Также стандарт требует, чтобы аварий-
ны сохраняться при колебаниях напря- отношению к несущей частоте. Продол- ные и предупреждающие сигналы были
жения питания от 75% до 115% от но- прерывистыми, а уровень звукового дав-
минального напряжения. ления их непосредственно в ухо челове-

Требования НТД к охранным Таблица 5
звуковым оповещателям Основные технические характеристики используемых звуковых сигналов неречевых сообщений

ГОСТ Р 54126-2010 «Оповещатели Вид Частота, Гц Уровень звукового Вид звукового Условие
охранные. Классификация. Общие тех- сигналов давления у входа сигнализатора, применения
нические требования и методы испыта- который может
ний» требует увеличенное количество в наружный
звуковых сигналов для выдачи инфор- слуховой проход применяться
мационных сигналов типа: «Взятие под
охрану», «Снятие с охраны», «Отметка оператора, дБ
наряда» и др. Вид этих сигналов должен
отличаться от сигнала «Тревога». Уро- Аварийные 800…5000 90…100 Генератор Может быть направленного действия
вень звукового давления на расстоянии 800…5000 90…100 Гудок То же
1,00±0,05 м от звукового оповещателя, Предупреждающие 800…5000 90…100 Сирена
измеренного с помощью шумомера с ча- 800…5000 90…100 Ревун Может применяться во внутренних
стотной характеристикой А (близкой к Уведомляющие 800…5000 90…100 переговорных устройствах
чувствительности уха человека) по 800…5000 90…100 Свисток То же
ГОСТ Р 8.568-2017 «Государственная си- 200…800 80…90 Звонок
стема обеспечения единства измерений 200…800 80…90 Генератор
(ГСИ). Аттестация испытательного обо- 200…800 80…90 Гудок
рудования. Основные положения», дол- 200…800 80…90 Ревун
жен быть не менее 95 дБ для оповещате- 200…800 80…90 Свисток
лей, предназначенных для применения Звонок
в отапливаемых помещениях, и не менее 200…400 30…80
105 дБ для оповещателей, предназначен- Генератор
ных для применения в неотапливаемых 200…400 30…80
помещениях (в том числе под навесом), 200…400 30…80 Зуммер
а также для оповещателей, применяемых 200…400 30…80 Гудок
на открытом воздухе. Предельно допу- 200…400 30…80 Свисток
стимый уровень звукового давления не Звонок
должен превышать 120 дБ. Частота зву-
ковых сигналов должна быть в пределах Смысловое значение звуковых сигналов Таблица 6
полосы 200…5000 Гц, в технически об-
основанных случаях допускается расши- Смысловое значение
рение предела до 10 000 Гц. Для опове-
щателей, предназначенных для работы в Вид звука Безопасность Состояние Состояние
помещениях, частота звукового сигнала людей процесса оборудования
должна соответствовать требованиям к
частотным составляющим сигнала опас- или оборудования

Протяжный, резкий усиливающийся Опасность Критическое Неисправное

Прерывистый с постоянным интервалом Внимание Переходное Переходное
Непрерывный с постоянным уровнем Безопасность Нормальное Нормальное
Чередующиеся звуки Специальное

Другие звуки Не имеет специального значения

26 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

ка-оператора находился в пределах ● ГОСТ Р 57612-2017 «Эргономика. Си- Чтобы гарантировать слышимость в
от 30 до 100 дБ, а при наличии сильных стема звуковых и визуальных сигналов средствах защиты, средневзвешенный
акустических помех – от 110 до 120 дБ. опасности и информационных сигна- уровень звукового давления сигнала
Уровень изменения звукового давления лов» устанавливает показатели качества опасности должен быть не ниже 65 дБ в
в сигнале должен быть не менее 3 дБ, и принципы различимости звуковых любом месте в области приёма сигнала,
а длительность звуковых сигналов долж- сигналов. Во избежание паники стан- а превышение звукового давления над
на лежать в диапазоне от 0,2 до 10 с. дарт требует, чтобы нарастание звуко- шумом должно составлять 10…15 дБ.
вого (и светового) сигнала было посте- Стандарт не рекомендует применять
Надо отметить, что в дополнение к пенным, а не резким. Число звуковых звуковые оповещатели в местах с уров-
нему действуют ещё три стандарта, гар- сигналов должно быть небольшим по нем шума более 100 дБ, заменяя их на
монизированные с международными сравнению со световыми подаваемыми световые оповещатели, в любом случае
стандартами серии ISO. сигналами, а основная слышимость в максимальный уровень сигнала не дол-
● ГОСТ Р МЭК 60073-2000 «Интер- основном определяется высотой тона жен превышать 118 дБ в области приёма
звукового сигнала. Ниже приведены сигнала. Сигнал опасности должен
фейс человеко-машинный. Марки- требования данного стандарта к сигна- включать в себя частотные составляю-
ровка и обозначения органов управ- лам опасности (табл. 7, 8). щие от 500 до 2500 Гц. Вместе с тем
ления и контрольных устройств. Пра- обычно рекомендуются две доминирую-
вила кодирования информации» ● ГОСТ Р ИСО 7731 «Эргономика. Сиг- щие составляющие от 500 до 1500 Гц.
уточняет требования к амплитудно- налы опасности для административ- В целом предпочтение должно быть от-
частотным характеристикам звуко- ных и рабочих помещений. Звуковые дано сигналам опасности с импульсной
вых сигналов (табл. 6). сигналы опасности». Стандарт уста- характеристикой, а не сигналам, имею-
Стандарт также требует, чтобы при навливает различные типы сигналов щим постоянную временную характери-
отсутствии опасности не было никаких опасности (табл. 9).
звуковых сигналов (тишина).

Виды сигналов общего назначения, ранжированные по степени срочности Таблица 7

Категория сообщения Вид сигнала Звуковой сигнал Цвет визуального
Временная модель сигнала
при функционировании (см. табл. 3)

Сигнал Сканирование; Непрерывное или попеременное включение/отключение КРАСНЫЙ
«Опасность» звуковой пакет; сигнала; ЖЁЛТЫЙ
Принятие срочных мер переменные сигналы (двух или трёх попеременное включение/отключение сигнала;
по спасению или защите частот). непрерывное переключение, включение/отключение сигнала.
Любой сигнал опасности должен иметь временную модель,
Примечание. Срочность может быть указана чётко отличимую от сигнала срочной эвакуации
быстрым ритмом, диссонансом или высотой звука (см. табл. 2)
Попеременное включение/выключение;
Сигнал Только один звук постоянного чёткое отличие от сигнала срочной эвакуации;
«Предупреждение» спектра, минимальная при наличии двух различных по продолжительности сегментов
Выполнение действий длительность – 0,3 с первый сегмент должен быть более продолжительным
по мере необходимости

Сигнал «Команда» Два или три различных звука Непрерывное или попеременное включение/отключение СИНИЙ
Необходимость с постоянным спектром каждый
обязательного действия

Сигнал Двухтональный звуковой сигнал Высокий/низкий неповторяющиеся сигналы Обычно световой сигнал
«Информационное (сигнал воспроизводят по инструкции) отсутствует.
сообщение» При необходимости
Инструктирование подают неповторяющиеся
населения сдвоенные вспышки
жёлтого света

Сигнал «Отбой» Звук постоянного спектра Продолжительность – не менее 30 с. ЗЕЛЁНЫЙ
Опасность миновала Сигнал следует за предыдущим предупредительным сигналом

Примечание. Синхронная подача звуковых и световых сигналов не является обязательным требованием, но может улучшить восприятие сигналов.

Особенности звуковых сигналов Таблица 8
Примечание
Звуковой сигнал Вид визуального
сигнала
Категория сообщения Вид сигнала Временная модель
при функционировании

Сигнал «Срочная эвакуация» Каждый сегмент звукового Три коротких сегмента в Красные вспышки,
Необходимо немедленно сигнала длится 0,5 с. группах, повторяющихся синхронизированные
покинуть территорию Звук может быть постоянным, циклами с интервалом 4 с с каждым тройным
сканированным или прерывистым сигналом

Сигнал «Общая тревога» Непрерывный звук; Постоянная подача инструкций
попеременное относительно методов защиты
Необходимо предпринимать Сканированный звук; включение/выключение Красный в убежищах или внутри жилых
неотложные меры постоянный спектр звука с интервалом 4…20 с мигающий свет помещений (газ);
для обеспечения личной последующее сообщение по радио
безопасности

Примечание. Синхронная подача звуковых и световых сигналов не является обязательным требованием, но может улучшить восприятие сигнала. Для сигнала «Срочная эвакуация» может быть использован
непрерывный сигнал, который может состоять из частей, представляющих собой сигналы различного вида и временной модели, повторяющихся очень часто.

СТА 1/2022 www.cta.ru 27

ОБЗОРЫ

Типы сигналов опасности Таблица 9 бой точке обитаемой зоны. Чтобы гаран-
тировать чёткую слышимость акусти-
Тип сигнала опасности Ответное действие ческих сигналов, передаваемых в режиме
общего оповещения, уровень звука этих
Звуковой сигнал аварийной эвакуации Немедленно покинуть опасную зону сигналов должен быть не менее чем на
15 дБ выше уровня постоянного шума и не
Звуковой аварийный сигнал Предпринять срочные действия для спасения или защиты менее чем на 5 дБ выше уровня макси-
мального шума (длительность макси-
Звуковой предупреждающий сигнал Предпринять профилактические или подготовительные мального шума – не менее 60 с). Акусти-
действия ческие оповещатели, предназначенные
для работы в режиме персонального опо-
стику. Частота повторения должна быть навливают требования к звуковым сиг- вещения, должны обеспечивать уровень
от 0,5 до 4 Гц. Длительность импульса и налам опасности применительно к по- звука не менее 45 дБ на расстоянии 3 м,
частота повторения импульса сигнала мещениям. Посмотрим, что требует но не более 120 дБ на минимальном рас-
опасности не должны быть идентичны «родственная» НТД для «свежего возду- стоянии между оповещателем и ушной
длительности импульса и частоте повто- ха». Как показано выше, стандарт раковиной человека. Считается, что рез-
рения импульса любого окружающего ГОСТ Р 54126-2010 «Оповещатели кое увеличение громкости звукового сиг-
шума с периодическим изменением ха- охранные. Классификация. Общие тех- нала более чем на 30 дБ в течение 0,5 с
рактеристики в области приёма сигнала. нические требования и методы испыта- может привести к внезапному и потен-
Стандарт устанавливает методику субъ- ний» требует 105…120 дБ в полосе ча- циально опасному испугу. Настенные
ективной оценки слышимости сигнала стот 200…5000 Гц и обязательное нали- акустические оповещатели следует
методом прослушивания 5 испытателя- чие датчика вскрытия корпуса опове- устанавливать таким образом, чтобы
ми в разных зонах оповещения. щателя. Клаксон гражданского автомо- расстояние между верхней частью опове-
биля, согласно ГОСТу Р 41.28-99 и щателя и уровнем законченного отделкой
Если на производстве работают люди Правилам ЕЭК ООН № 28, должен пола было не менее 2,30 м, а расстояние
с ограниченными возможностями, то издавать непрерывный и монотон- между верхней частью оповещателя и
проектировщику необходимо также ный звук с уровнем акустического дав- уровнем законченного отделкой потолка
учесть требования ГОСТ Р ИСО 23600- ления на расстоянии 2 метра от 95 до было не менее 150 мм». Кроме того,
2013 «Вспомогательные технические 118 дБ в диапазоне частот 1800…3550 Гц, Кодекс требует двухчасовой предел по-
средства для лиц с нарушением функ- а на расстоянии 7 метров – 83…112 дБ. жаростойкости защитного корпуса и
ций зрения и лиц с нарушением функ- Звуковые спецсигналы (сирены и «кря- кабеля оповещателя. Относительно раз-
ций зрения и слуха. Звуковые и тактиль- калки» – Air Horn), устанавливаемые на мещения звуковых оповещателей Ко-
ные сигналы дорожных светофоров». служебном транспорте, регламенти- декс не даёт чётких указаний, как для
Стандарт допускает применение как од- руются ГОСТ Р 50574-2002. Уровень световых оповещателей, но если опове-
нотональных звуковых сигналов, так и звукового давления сигнального уст- щатели светозвуковые, то Кодекс пред-
сигналов с чередующимися тонами в ройства при подаче специального зву- писывает размещать их как световые
диапазоне 300…3500 Гц со звуковым кового сигнала на расстоянии 2 метра оповещатели. Интересна также реко-
давлением от 30 до 90 дБ. Интересно по оси рупора должен быть не ниже: мендация Кодекса отключать все шу-
указание, что превышение уровня зву- 116 дБ при установке излучателя звука мовые источники звука в помещении
кового сигнала над шумом должно на крыше транспортного средства; при включении аварийного сигнала.
быть не менее 5 дБ, но не более 10 дБ, а 122 дБ при установке излучателя в под- Британские Правила PFEER (1995) ре-
рекомендованный диапазон частоты капотное пространство автотранспорта. комендуют 45 видов звуковых сигналов
сигналов сужен от 500 до 2500 Гц, моти- Изменения основной частоты долж- различной формы в диапазоне частот от
вируя это снижением слуха в связи с ны быть от 150 до 2000 Гц. Продолжи- 300 до 2900 Гц, правда, Правила предна-
возрастными изменениями. В частно- тельность цикла – от 0,5 до 6,0 с. Требо- значены для морских нефтедобываю-
сти, документ рекомендует частоты от вания к железнодорожным звуковым щих платформ и прибрежных строений.
800 до 2000 Гц для однотонального сиг- оповещателям регламентирует ГОСТ
нала и 300 и 1500 Гц для сигнала с чере- 28466-90 «Тифоны и свистки сигналь- При выборе звукового оповещателя
дующимися тонами, причём частота ные. Общие технические условия», со- проектанту надо как-то аналитически
повторения однотонального сигнала гласно которому давление, измеренное предварительно оценить его пригод-
должна быть в среднем 1 Гц, а мини- на расстоянии 5 метров, должно быть ность для конкретного по размерам
мальная длина паузы между сигнала- для тифонов с частотами 370 и 660 Гц – объекта эксплуатации. Ни один выше-
ми – 0,2 с. 120 дБ и 105 дБ для свистков с частота- названный стандарт не даёт такой мето-
ми 650, 120 и 1500 Гц. дики для помещений. Некоторые про-
Анализ требований к звуковым изводители звуковых оповещателей
оповещателям других Американский стандарт NFPA 72 предлагают воспользоваться эмпириче-
стандартов «Национальный кодекс пожарной сиг- ской формулой, согласно которой зату-
нализации» требует: «В случае, если хание звука на 6 дБ происходит при
Надо отметить, что, по сравнению со уровень постоянного шума превышает удвоении расстояния от источника зву-
световыми оповещателями, НТД на 105 дБА, следует использовать световые ка, т.е. при нормировании звукового
звуковые оповещатели содержит более оповещатели. Общий уровень звука, полу- давления оповещателя на расстоянии от
объективные оценки, но всё равно чаемый в результате сложения шумов него 1 метра звуковой сигнал ослабнет
оставляет проектировщику проблему окружающей среды с акустическими сиг- на расстоянии 2 м на 6 дБ, на 4 м на
обеспечения слышимости звукового налами от всех работающих оповещате-
сигнала во всей подконтрольной зоне, лей, не должен превышать 120 дБА в лю-
кроме того, стандарты в основном уста-

28 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

12 дБ, на 8 м на 18 дБ, на 16 м на 24 дБ чем сигналы, имеющие постоянную Сотрудничество ADLINK
и т.д. Возможно, такая эмпирическая временну́ю характеристику. и Allxon для упрощения
формула и применима для помещений, удалённого управления
но аналогичный расчёт по методике Длительность звуковых сигналов долж- платформами глубокого
ГОСТ 31295.2-2005 «Шум. Затухание на лежать в диапазоне от 0,2 до 10 секунд. обучения
звука при распространении на местно-
сти. Часть 2. Общий метод расчёта» Частота повторения сигналов должна Компания ADLINK Technology Inc., один
только по одной из причин ослабления, быть от 0,5 до 4 Гц. из мировых лидеров в области производства
а именно: «Затухание из-за геометриче- оборудования для периферийных вычисле-
ской дивергенции (затухание в свободном Длительность импульса и частота по- ний, вступила в партнёрство с ведущим ин-
пространстве из-за расхождения звуко- вторения импульса сигнала опасности тегратором ПО и аппаратного обеспечения
вой энергии) Adiv, дБ, происходящее в ре- не должны быть идентичны длительно- для интернета вещей и искусственного ин-
зультате сферического распространения сти импульса и частоте повторения им- теллекта компанией Allxon. Этот союз поз-
звука точечного источника шума в сво- пульса любого окружающего шума с волит предложить клиентам решения для
бодном звуковом поле, рассчитывают по периодическим изменением характе- удалённого управления платформами глубо-
формуле Adiv = 20lg(d/d0) + 11, где d – ристики в области приёма сигнала. кого обучения, такими как ADLINK серии
расстояние от источника шума до при- DLAP-211.
ёмника, м; d0 – опорное расстояние Для субъективной оценки слышимо-
(d0 = 1 м)», даёт следующие результаты: сти сигнала допускается метод прослу- Партнёрство предоставило онлайн-портал
затухание на расстоянии 2 м составит шивания 5 испытателями в разных зо- для удобного мониторинга, управления и об-
17 дБ, на 4 м составит 23 дБ, на 8 м – нах оповещения. ● новлений DLAP-211 в любое время, в любом
29 дБ, на 16 м – 35 дБ. месте, без присутствия на самом объекте.
ЛИТЕРАТУРА
Выводы После развёртывания DLAP-211 решения
Параметрами звукового сигнала яв- 1. ГОСТ Р МЭК 60447-2000 «Интерфейс че- Allxon Device Management Solutions (Allxon
ловеко-машинный. Принципы приведе- DMS) можно использовать для удалённого:
ляются: звуковое давление, спектральная ния в действие». ● мониторинга производительности ЦПУ и
и временна́я характеристика, причём
высота тона (частота звука) представ- 2. Ученые наконец-то определили, с какого графического процессора, получения раз-
ляет собой основной инструмент, де- расстояния можно увидеть пламя свечи. личных предупреждений;
лающий сигнал слышимым и различи- [Электронный ресурс] // URL: https:// ● управления устройствами в соответствии
мым с учётом акустических условий www.kp.ru/daily/26414.5/3288554/. с групповыми настройками и установлен-
окружающей среды. ными пользователем правилами;
3. ГОСТ 26824-2018 «Здания и сооружения. ● ведения журнала ошибок для устранения
Максимальное звуковое давление Методы измерения яркости». неполадок;
оповещателя на входе в ухо человека не ● управления перезагрузкой DLAP-211, рас-
должно превышать 118 дБ. 4. ГОСТ 12.4.026-2015 «Система стандартов писанием, снимками экрана и командами;
безопасности труда (ССБТ). Цвета сиг- ● обновления приложений, моделей искус-
При уровне фонового шума с уров- нальные, знаки безопасности и разметка ственного интеллекта и встроенного ПО.
нем 105 дБ и более не следует приме- сигнальная. Назначение и правила приме- Например, для повышения безопасности
нять звуковые оповещатели, а исполь- нения. Общие технические требования и работы или производительности ИТ-специа-
зовать только световые оповещатели. характеристики. Методы испытаний» листы смогут удалённо запустить различные
приложения или обновить DLAP-211, тем
Во избежание паники нарастание 5. Магдеев В.Ш., Голубев М.Н. «Невиди- самым улучшить модель искусственного ин-
звукового сигнала должно быть посте- мые» световые пожарные оповещатели теллекта, функциональность, скорость и точ-
пенным, а не резким (не более 30 дБ за (табло) // Пожарная безопасность. 2015. ность. Поскольку часто устройства находят-
половину секунды). № 1. С. 117–119. ся на значительном расстоянии, географиче-
ски распределены по разным местам, стра-
Для восприятия звукового сигнала 6. Сысоев Ю.С., Магдеев В.Ш., Воронин нам или даже континентам, крупномасштаб-
опасности его звуковое давление на Е.П. Исследование восприятия текстовой ное удалённое управление позволяет эконо-
входе в ухо человека должно превышать информации со световых взрывозащи- мить огромное количество времени и усилий,
уровень фонового шума на 5…15 дБ. щенных табло методами субъективных из- требуемых для обслуживания объектов. ●
мерений // Пожаровзрывобезопасность.
Частотный диапазон звуковых сиг- 2012. № 6. С. 43–49. URL: https://cyberle- 29
налов опасности, нормируемый стан- ninka.ru/article/n/issledovaniya-vospriyatiya-
дартами, находится в диапазоне от tekstovoy-informatsii-so-svetovyh-vzryvo-
200 до 5000 Гц и в технически обосно- zaschischennyh-tablo-metodami-subektiv-
ванных случаях может быть расширен nyh-izmereniy/viewer.
до 10 000 Гц.
7. Магдеев В.Ш., Воронин Е.П. Исследова-
С возрастом частотный диапазон ния качества восприятия текстовой ин-
слышимости человека уменьшается и формации со световых взрывозащищен-
при болезнях слуха может быть ограни- ных табло // Экспозиция. Нефть. Газ. 2012.
чен частотой до 2500 Гц. № 4(22). URL: http://old.runeft.ru/libra-
ry/energetika/research_of_perception_of_tex
Низкочастотные составляющие зву- tual_information_from_explosion_proof_dis-
кового сигнала затухают медленнее, чем plays_by_means_of_subjective_m.htm.
высокочастотные.
Авторы – Магдеев В.Ш.,
Сигналы опасности с импульсной ха- директор ООО «Ех-прибор»,
рактеристикой более восприимчивы, к.т.н. Чебыкина С.А.,
главный конструктор
СТА 1/2022 ООО «Ех-прибор»

www.cta.ru

ОБЗОРЫ

Удвоение пропускной
способности шины PCIe 6.0:
переход на 4-уровневую
частотно-импульсную
модуляцию сигнала PAM4

Юлия Гарсия

В связи с высоким спросом на производительные серверные решения в центрах обработки
данных (ЦОД) и в системах на базе алгоритмов искусственного интеллекта и машинного
обучения большое значение приобретает увеличение скорости обмена данными
по локальным шинам. Удвоение пропускной способности шины PCI Express до 64 ГТ/с
увеличением частоты дискретизации цифрового сигнала ведёт к возрастанию влияния
частотно-зависимых помех, при которых полезный сигнал становится неотличим от шума.
В статье рассмотрен метод решения проблемы рабочей группой альянса PCI-Special
Interest Group (PCI-SIG) для будущей спецификации 6.0 интерфейса PCIe.

Технология обмена данными PCI данных перед параллельными шинами ты PCIe с поддержкой протокола внут-
Express (PCIe) повсеместно использу- PCI, PCI-X и AGP, а также низкой за- рисистемных соединений CXL
ется в устройствах, требующих высоко- держкой (временем использования ши- (Compute Express Link) на базе PCIe 5.0.
производительных, ускоренных вычис- ны периферийным устройством), ин-
лений, подключения сетевых карт и терфейс PCIe получил широкое распро- Каждые три-семь лет скорость пере-
графических ускорителей, но не исчер- странение в построении иерархических дачи данных PCI Express при сохране-
пывается только этим. Обладая преиму- структур хранения данных (например, нии обратной совместимости с преды-
ществом в высокой скорости передачи подключения ОЗУ и DRAM через сло- дущими поколениями PCIe удваивалась
(см. табл. 1).
Таблица 1
Эволюция интерфейса PCIe 280 256
PCIe 6.0x16
260 Пропускная способность ввода-вывода
PCIe Spec 240 удваивается каждые 3 года (источник: PCI SIG) 256
Скорость передачи данных 2025
220
на линию, ГТ/с
Кодирование 200
Пропускная способность,
180
х16, Гбит/с
Год 160 128 128
PCIe 5.0x16 2022
Пропускная способность ГБ/с
140

120

1,0 2,5 8b/10b 32 2003 100 64
PCIe 4.0x16

80

2,0 5 8b/10b 64 2007 60 32 64
PCIe 3.0x16 2019
40 1,06 2,13 PCI 8 16 32
0,13 0,53 (PCI-X) (PCI-x2.0) 1.0x16 PCIe 2.0x16 8 2016
2010
3,0 8 128b/130b 126 2010 20 (PCI) (PCI) 0,26 0,5 1 16
2013
0,13 24

4,0 16 128b/130b 252 2017 0 1995 1998 2001 2004 2007
1992

5,0 32 128b/130b 504 2019 Условные обозначения:

6,0 64,0 FLIT 1024 2021* – PCI/PCI-X
(PAM4) – PC/e
– пропускная способность ввода-вывода

*прогнозируемая. Рис. 1. Пропускная способность интерфейса PCI Express (с перспективой дальнейшего увеличения)

30 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

00 1001 10 11 10

NRZ

3 11 001001101110
Слово 1
PAM4 3 11
–1 01 11

–3 00 10 10 10

01

00 Слово 2
Слово 1

Рис. 2. Отличие амплитудно-импульсной модуляции PAM4 от NRZ-кодирования

Разработка приложений искусствен- ная половине частоты дискретизации, Частота передачи сигнала свыше
ного интеллекта (AI – Artificial intelli- при частоте тактирования 32 ГГц 32 ГГц делает его более нестабильным,
gence) и машинного обучения (ML – составляет 16 ГГц). При удвоении ско- практически неотличимым от шума.
Machine Learning), построение высоко- рости передачи данных с 32 ГТ/с (гига-
производительных серверных систем и транзакций в секунду) до 64 ГТ/с коди- ПЕРЕХОД
организация облачных вычислений рованием без возврата к нулю частота НА PAM4-КОДИРОВАНИЕ
продолжают способствовать генерации Найквиста равна 32 ГГц, при этом
трафика гигантских объёмов феноме- частотно-зависимые потери канала уве- Новая ревизия интерфейса PCIe
нальными темпами. Стараясь соответ- личиваются до 70 дБ [1]. использует вместо NRZ-кодирования
ствовать непрерывно растущим запро- 4-уровневую амплитудно-импульсную
сам на увеличение скорости обмена Таким образом, если пропускная спо- модуляцию (PAM4), основанную на
данными между процессором и компо- собность будет увеличиваться за счёт использовании не 2, а 4 значений на-
нентами, установленными на плате увеличения частоты, например, до пряжения, и передаёт 2 бита за мини-
(GPU, FPGA, память), консорциум 56 ГГц, вносимые потери IL (Insertion мальный интервал времени между
PCI-SIG (PCI Special Interest Group) loss) на частоте Найквиста (28 ГГц) со- изменениями состояния сигнала (Unit
представил предварительную версию ставляли бы ~60 дБ, а отношение вно- Interval), в отличие от кодирования без
спецификации PCIe 6.0 со скоростью симых потерь сигнала IL к перекрёст- возврата к нулю, которое передаёт толь-
передачи данных до 64 ГТ/с, оконча- ным помехам (ICR – incertion-loss-to- ко 1 бит за тот же интервал (рис. 2). Этот
тельное утверждение которой ожидает- crosstalk ratio) при этом стремилось бы метод передачи сигнала позволяет
ся к концу 2021 года (рис. 1). к нулю. Это обстоятельство делает не- увеличить пропускную способность
возможным увеличение скорости пере- PCIe 6.0 в 2 раза, поддерживая искаже-
Рассмотрим подробнее новую версию дачи данных до 56 Гбит/с традицион- ние сигнала на том же приемлемом
интерфейса и его реализацию. ным методом повышения частоты уровне, что и в предыдущей версии
квантования (дискретизации). Удвое- стандарта PCIe 5.0.
ГЛАВНАЯ ПРОБЛЕМА PCIE 6.0 ние скорости передачи данных вносит в
сигнал существенные искажения, даже На рис. 3 хорошо заметно, что для
Чтобы избежать дорогостоящей мо- если речь идет о небольшом расстоя- канала PAM4 вносимые потери IL со-
дернизации инфраструктуры, новый нии, на которое передаётся сигнал. ставляют ~31 дБ, перекрёстные ICR –
интерфейс должен соответствовать тре- ~30 дБ на частоте 14 ГГц. Также можно
бованиям обратной совместимости с
предыдущими спецификациями, на- dB 0 Вносимые потери
пример, электрические параметры –20 PAM ~31 дБ потери на 14 ГГц
устройств нового поколения PCIe 6.0 –40
должны соответствовать более старым –60 NRZ ~60 дБ потери на 28 ГГц
версиям на объединительной плате (на-
пример, поддерживать скорость переда- –80
чи данных до 28 Гбит/с). Требование Перекрёстные
механической совместимости разъёмов помехи
PCIe не позволяет увеличивать количе-
ство линков для увеличения пропуск- –100 (1 агрессор)
ной способности.
–120 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
В спецификации PCIe 5.0 использу- 0 Частота, ГГц
ется моделирование цифровых сигна-
лов кодированием без возврата к нулю Рис. 3. Сравнительная характеристика частотно-зависимых потерь каналов PCIe 6.0 и PCI 5.0
(NRZ, no-return-to-zero). При этом ис-
кажение сигнала для каналов может до-
стигать 36 дБ (частота Найквиста, рав-

СТА 1/2022 www.cta.ru 31

ОБЗОРЫ

заметить, что значения вносимых IL и PCIe 6.0 – упреждающая коррекция требления L0p (Low Power State), кото-
перекрёстных ICR помех при модели- ошибок FEC (forward-error-correction) – рый позволяет изменять потребляе-
ровании сигналов NRZ (канал на объ- предусматривает отправление избыточ- мую мощность пропорционально про-
единительной плате предыдущих вер- ных данных вместе с полезными при пускной способности без прерывания
сий стандарта) на частоте 28 ГГц состав- условии, что частота ошибок ниже трафика.
ляют 60 дБ. определённого порогового значения.
Циклическая проверка избыточности В спецификации PCIe 6.0 предусмот-
Однако преимущество новой сиг- (CRC – cyclic redundancy check) выпол- рено кодирование на основе блока
нальной структуры PAM4 обходится до- няется для обнаружения и исправления управления потоком FLIT (Flow Control
рого: запас помехоустойчивости для битовых ошибок, если CRC обнаружи- Unit) для обеспечения меньшей ве-
PAM4-кодирования снижается на 9,5 дБ вает ошибки после FEC, запускается личины задержки, связанной с приме-
(33%). Это усугубляет неблагоприятное механизм повторной проверки. нением алгоритмов FEC и CRC. Таким
воздействие отражённого сигнала и шу- образом, добавление вышеуказанных
мов от источника питания. Также в качестве повышения помехо- механизмов самокоррекции в PCIe 6.0
устойчивости сигнала в PCIe 6.0 приме- не должно существенно увеличивать за-
FEC И КОД ГРЕЯ няется двоичный циклический код (код держку (латентность) по сравнению с
Грея). Код Грея оперирует самым стар- версией PCIe 5.0.
Несмотря на то что в интерфейсе шим битом (MSB – most significant bit) и
PCIe 6.0 удвоена скорость передачи самым младшим битом (LSB – least Рабочая группа PCI-SIG доказала,
данных за счёт использования PAM4- significant bit) таким образом, чтобы что для PCIe 6.0 её уровень не превы-
кодирования, пониженное соотноше- ошибка, вызванная электрическими шает 10 нс (рис. 5).
ние сигнал/шум (SNR – signal-to-noise- помехами, приводила максимум к
ratio) делает его более восприимчивым ошибке в одном разряде (рис. 4). ЛИНЕЙНОСТЬ
к помехам по сравнению с кодировани-
ем NRZ, способствует высокой частоте Предыдущие поколения PCIe под- Для метода PAM4 характерен так на-
битовых ошибок и может привести к держивали режим экономичного энер- зываемый эффект нелинейности, хоро-
сбоям в работе системы или снижению гопотребления за счёт динамическо- шо видимый на глаз-диаграмме (рис. 6).
производительности. Метод восстанов- го изменения ширины канала. PCIe 6.0 В левой части приведена идеальная ли-
ления целостности сигнала в стандарте вводит режим экономии энергопо- нейность, для которой высоты разделе-
ния уровней одинаковы. Интервал

Уровень FLIT (ширина канала) TX Формирование Передача
предварительное ступеней сигнала
Преобразование
Пакеты уровня Формирование Упреждающая Шифрование Грея кодирование напряжения
транзакций циклической коррекция ошибок PAM4

Полезная нагрузка проверки Контроль
канального уровня избыточности коррекции ошибок

Уровень FLIT (ширина канала)

Пакеты уровня Формирование Упреждающая Преобразование RX Преобразование Приём
транзакций циклической коррекция ошибок Грея предварительное ступеней сигнала

Полезная нагрузка проверки Контроль Дешифрование кодирование напряжения
канального уровня избыточности коррекции ошибок в двоичный код

Условные обозначения:
– new to PCIe 6.0

Рис. 4. Добавление FEC и кода Грея в PAM4-кодирование

Объём Объём Задержка (нс) Задержка (нс) (X1 Link) Объём Объём Задержка (нс) Задержка (нс) (X16 Link)
данных пакета при кодировании в режиме FLIT данных пакета при кодировании в режиме FLIT
Накопление Накопление
128b/130b и скорости задержки (нс) 128b/130b и скорости задержки (нс)
и скорости передачи и скорости передачи
передачи данных 64 ГТ/с передачи данных 64 ГТ/с
данных 32 ГТ/с данных 32 ГТ/с

Рис. 5. Сравнение задержки для 1 линии контакта и 16 линий www.cta.ru СТА 1/2022

32

ОБЗОРЫ

V3 V3

V2 Vmin = (V0 + V3)/2 V2
Vmin = (V0 + V3)/2 V1

V1

V0 V0
Идеальный «глаз»
RLM = min((3×1/3), (3×1/3), (2 – 3×1/3), (2 – 3×1/3)) Высота верхнего и среднего «глаза» больше, чем нижнего
= min (1, 1, 1, 1)
=1 RLM = min((3×2/3), (3×1/4), (2 – 3×2/3), (2 – 3×1/4))
= min (2, 0,75, 0, 1,25)
Условные обозначения: =0
RLM – линейность передатчика

Рис. 6. Графическое представление цифрового сигнала, позволяющее оценить качество передачи (глаз-диаграмма)

между V1 и Vmin составляет одну треть ла как один. В целом недостаточная ли- ционным и другим системам с повы-
интервала между V0 и Vmin. Аналогич- нейность, описанная правой частью шенными требованиями к пропускной
ным образом расстояние между V2 и глаз-диаграммы (рис. 6), приводит к не- способности скорость передачи данных
Vmin составляет одну треть от расстоя- устранимым битовым ошибкам [2]. до 64 Гбит/с на линию. ●
ния между V3 и Vmin. В идеальном слу-
чае коэффициент рассогласования рас- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА

стояния между уровнями RLM равен 1. Переход на 4-уровневую импульсно- 1. Whitepaper: Pushing the Envelope with PCIe
амплитудную модуляцию (PAM4) 6.0: Bringing PAM4 to PCIe, Tony Chen,
Чем ближе реальный показатель RLM сигнала в настоящий момент явля- Candence. [Электронный ресурс] // URL:
ется оптимальным средством увели- https://www.cadence.com/content/dam/ca-
к 1, тем лучше линейность. чения пропускной способности при dence-www/global/en_US/documents/
условии сохранения совместимости tools/ip/design-ip/pushing-the-envelope-
Для примера на правой части рис. 6 по- линков и приемлемого соотношения with-pcie-6-wp.pdf.
сигнал/шум.
казан «глаз» с плохой линейностью – 2. AN 835: PAM4 Signaling Fundamentals Intel.
Несмотря на то что целый ряд задач [Электронный ресурс] // URL: https://
уровень сигнала V1 и V2 настолько низок, ещё ждёт своих решений от разработчи- www.intel.com/content/dam/www/program-
что интервал между V1 и Vmin составляет ков PCI-SIG, параметры помехоустой- mable/us/en/pdfs/literature/an/an835.pdf.
две трети от V0 до Vmin, а интервал от V2 чивости новой спецификации интер-
до Vmin равен всего одной четверти ин- фейса соответствуют возможностям со- Автор – сотрудник
тервала между V3 и Vmin. В этом случае временных приёмопередающих уст- фирмы ПРОСОФТ
расчётный показатель RLM равен 0. ройств PCIe 6.0, что обеспечит центрам Телефон: (495) 234-0636
обработки данных, телекоммуника- E-mail: [email protected]
Выравнивание амплитудно-частот-

ной характеристики и усиление сигна-

ла могут внести такие искажения, что

два уровня напряжения из четырёх бу-

дут зафиксированы приёмником сигна-

Компании AAEON вручили почётную награду ществляло коммерческую деятельность, опи-
«Образцовые стандарты коммерческой деятельности» раясь на потребности своих заказчиков и
добросовестный, высококачественный сер-
Объявлен победитель 26-й Тайваньской ● исследования, разработки и новаторская вис. В компании AAEON функционирует си-
Национальной премии качества, присуждае- деятельность; стема контроля качества, соответствующая
мой предприятиям с наивысшим уровнем международным стандартам. Приоритетным
качества управления. В этом году награда ● расширение границ рынка и клиентской принципом разработки и производства в
заслуженно досталась компании AAEON – базы; компании является принцип сохранения
тайваньскому производителю встраиваемых окружающей среды, который помогает вы-
систем и компонентов для создания прило- ● кадровый потенциал и управление зна- полнить социальные обязательства перед
жений искусственного интеллекта, гранич- ниями; будущими поколениями. Компания AAEON
ных вычислений, инфраструктуры Умных наследует ценные знания о встраиваемых
городов и промышленного Интернета вещей. ● стратегия управления информацией; технологиях прошлого и изучает современ-
● управление технологическими процессами; ные, анализирует современную компонент-
В течение двух лет оргкомитет государст- ● эффективность коммерческой деятель- ную базу и направления развития вертикаль-
венной премии проводил тщательный ана- ных рынков для того, чтобы стать в аван-
лиз, оценивая претендентов по следующим ности. гарде фирм-изготовителей вычислительных
критериям: Благодаря многолетним усилиям сотруд- решений для приложений искусственного
● руководящий состав и идеология бизнеса; ников всех подразделений и служб контроля интеллекта. ●
● стратегическое управление; качества компания AAEON смогла обойти
других участников и получить высокую госу-
дарственную награду. С самого дня основа-
ния руководство компании AAEON осу-

СТА 1/2022 www.cta.ru 33

ОБЗОРЫ

Технологии и решения
компании Schroff – ключ
к построению современных
магистрально-модульных
вычислительных систем

Виктор Гарсия

В статье рассматриваются наиболее популярные стандарты и спецификации
для построения магистрально-модульных вычислительных систем (ММС) на основе
продуктов и комплексных технических решений от компании Schroff (Германия).

ВВЕДЕНИЕ CompactPCI и PXI), однако затем, по пропускную способность по сравне-
мере роста требований к скорости обме- нию с параллельными шинами (напри-
Магистрально-модульные вычисли- на данными между модулями, произо- мер, системы CompactPCI Serial, VPX и
тельные системы различных стандартов, шёл переход к использованию двуна- AdvancedTCA). Благодаря наличию
имеющие высокую мощность и способ- правленных последовательных каналов стандартных электрических и механиче-
ность максимально гибко изменять свою передачи данных между модулями, ских спецификаций для всех распро-
аппаратную и программную конфигура- имеющих на порядок более высокую странённых типов ММС оказалось воз-
цию в соответствии с требованиями ре-
шаемой задачи, в настоящее время ис- Таблица 1
пользуются в самых разных областях,
начиная от обработки потоков данных в Ключевые рынки для применения магистрально-модульных систем
телекоммуникациях и заканчивая бор-
товыми встраиваемыми вычислителями Телекоммуникации и обработка данных
для различных видов транспорта.
Для систем операторского класса, дата-центров и узлов граничных
Можно выделить несколько ключе- вычислений находят широкое применение мощные резервированные
вых рынков для применения магист- ММС с высоким коэффициентом готовности стандартов AdvancedTCA
рально-модульных систем (табл. 1). и MicroTCA

Варианты использования различ- Испытания и измерения
ных стандартов ММС в зависимости от
области применения показаны на рис. 1. Легко масштабируемые и гибкие измерительные системы, размещаемые
в 19-дюймовых шкафах, могут базироваться на стандартах MicroTCA,
Основная идея магистрально-модуль- VME, PXI и PXIe
ной вычислительной системы точно от-
ражена в её названии – она состоит из Транспорт и железные дороги
отдельных электронных модулей (пе-
чатных плат или сборок из нескольких ММС на базе стандартов VME, CompactPCI и CPCI Serial могут размещаться
печатных плат), соединённых между со- в усиленных блочных каркасах EuropacPRO или специальных монтажных
бой информационной магистралью, или рамах, сертифицированных для применения на подвижном составе
шиной, при помощи которой модули и стационарных объектах железных дорог
обмениваются информацией друг с дру-
гом. Эта связующая магистраль кон- Оборона и безопасность
структивно представляет собой также Высокопрочные шасси для ММС стандартов VME, VPX, CPCI и MicroTCA
печатную плату с разъёмами, в которые с воздушным или кондуктивным охлаждением
устанавливаются модули, и называется
объединительной платой (или кросс- Промышленная автоматизация
платой). На начальном этапе развития ММС различных стандартов с развитыми системами управления шасси
ММС в качестве связующей магистрали (Shelf Management), резервированием и возможностью «горячей»
использовались классические парал- замены модулей обеспечивают бесперебойное управление
лельные шины (например, ISA96, VME, промышленным оборудованием

Высокотехнологичная медицина
Для обработки рентгеновских изображений в томографах
и другом диагностическом оборудовании могут использоваться
высокопроизводительные ММС стандартов CPCI Serial, PXI Express
или MicroTCA

34 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

@ УВЕРЕННОСТЬ

Оборона Транспорт Промышленная Испытания Телекоммуникации Обработка В ПРАВИЛЬНОМ ПАРТНЁРЕ
и безопасность и железные дороги автоматизация и измерения данных Компания Schroff (в настоящее время

ATCA Extensions входит в концерн nVent) более 50 лет яв-
AXIe ляется одним из ведущих в мире разра-
ботчиков и производителей магист-
VPX MTCA.1 AdvancedTCA рально-модульных вычислительных си-
MTCA.2 MTCA.4 стем и компонентов к ним, предназна-
MicroTCA ченных для решения любых задач. На
протяжении всего процесса разработки
MTCA.3 CompactPCI Serial PXIe и изготовления особое внимание уде-
COM Express Type 7 ляется внедрению инновационных ре-
VXS COM Express Type 6 шений, оптимизации затрат, строгому
Vita 31 CompactPCI Express соответствию продукции стандартам и
спецификациям, а также сокращению
CompactPCI PlusIO сроков разработки и изготовления.

PXI Независимо от того, идёт ли речь о
стандартных системных шасси, моди-
PSB фицированных изделиях или же инди-
H.110 видуальных разработках, опыт ком-
пании в производстве механических
CompactPCI конструктивов и электронных компо-
нентов – объединительных плат, источ-
VME64x ников питания и систем управления
шасси (Shelf management) – позво-
VMEbus ляет передать заказчику полностью
готовые и протестированные системы
Рис. 1. Применимость различных видов ММС от одного производителя, включая
проектирование, ведение проекта, соз-
можным разрабатывать и производить бираемые или разрабатываемые им са- дание прототипов, моделирование, те-
отдельно инфраструктурную часть си- мим. Таким образом, клиент может со- стирование, сертификацию, выпуск
стемы (корпус, кроссплату, блоки пита- средоточиться на решении своей целе- опытной серии и запуск серийного про-
ния, систему охлаждения, образующие вой задачи, а полностью готовое к ис- изводства.
шасси для ММС) и целевую часть – ак- пользованию шасси приобрести у ком-
тивные компоненты, непосредственно пании-партнёра, специализирующейся В компании Schroff считают, что шас-
решающие задачу клиента (рис. 2), вы- на их разработке и производстве. си для магистрально-модульной систе-
мы должно предоставлять готовую ин-
фраструктуру для решения задачи кли-
ента. Все основные компоненты шасси
разрабатываются и преимущественно
производятся внутри компании. При
сборке шасси компоненты, предназна-
ченные для совместной работы, прохо-
дят комплексное тестирование в соста-

Объединительная плата Клиент Определяет функции конкретной
Обеспечивает обмен данными вычислительной или телекоммуникационной
между активными модулями www.cta.ru системы путём выбора активных компонентов –
в слотах и распределение питания вставных модулей и печатных плат
Корпус
Объединяет все компоненты Примеры:
и обеспечивает электромагнитное – процессорные платы;
экранирование – сетевые контроллеры;
– модули хранения HDD;
Блоки питания – платы ввода/вывода и обработки сигналов;
Преобразуют входное – видеопроцессоры и т.д.
напряжение питания в набор
выходных напряжений, требуемых 35
для питания конкретной системы

Система охлаждения
Обеспечивает отвод необходимого
количества тепла для предотвращения перегрева

Рис. 2. Типовая структура ММС

СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

Таблица 2 нентов и дополнительных мезонинных
Международные организации по стандартизации, в которых состоит компания Schroff модулей расширения АdvancedМС
(АМС), что позволяет реализовывать
Международная электротехническая комиссия (МЭК) мощные узлы обработки данных, тре-
Знания и компетенции Schroff в области системных решений в течение бующие эффективного охлаждения.
30 лет способствовали формированию и обновлению европейского Модули AdvancedMC являются самыми
стандарта «Механические конструктивы для электронного оборудования», маленькими взаимозаменяемыми бло-
многие положения из которого были основаны на предложениях Schroff ками в системах AdvancedTCA. Они
устанавливаются в систему Advanced-
Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) TCA при помощи адаптеров или специ-
Комитеты этого американского института занимаются стандартизацией альных плат-носителей для модулей
технологий, аппаратных средств и программного обеспечения. AMC и позволяют расширить функцио-
Например, инженеры Schroff сыграли ведущую роль в разработке нальность системы наиболее простым и
стандарта IEEE 11101.1 гибким способом.

Международная торговая ассоциация VMEBUS (VITA) Для организации связи между моду-
Более 20 лет Schroff является активным участником VITA, в центре лями кроссплата AdvancedTCA исполь-
внимания которой находятся спецификации модульных встраиваемых зует последовательные дифференци-
систем реального времени. Например, специалисты Schroff определили альные каналы LVDS (низковольтная
развитие стандарта как VITA 46.11 (управление шасси для систем VPX) дифференциальная передача сигна-
ла) и поддерживает различные прото-
Группа производителей промышленных компьютеров PCI (PICMG) колы обмена данными, такие как Ether-
Schroff находится в авангарде создания новых спецификаций net, Serial RapidIO, PCI Express или
для телекоммуникационных и промышленных приложений. В частности, Infiniband.
Schroff был и остаётся в значительной степени вовлечённым в разработку
стандартов AdvancedTCA и AdvancedMC, а также был ответственным Кроссплата может иметь различную
за механическую часть систем MicroTCA топологию – двойная звезда (Dual Star),
дублированная двойная звезда (Dual-
Альянс PXI Systems Alliance Dual Star), полносвязная сеть (Full
Стандарт расширений PCI для контрольно-измерительных приборов Mesh), при этом все варианты тополо-
(PXI) разработан группой PXI Systems Alliance и постоянно обновляется гии ориентированы на построение ре-
для соответствия современным требованиям. Спецификация PXIe зервированных систем. Кроме того, в
определяет архитектуру высоконадёжных систем для применения шасси AdvancedTCA предусмотрено
в сфере испытаний, измерений и автоматизации. Как ассоциированный полное резервирование всех ключевых
член альянса, Schroff поддерживает этот стандарт элементов – модулей ввода питания
(с возможностью подключения к неза-
ве изделия для обеспечения беспере- для построения ММС операторского висимым входным линиям), системы
бойной работы в будущем. класса с коэффициентом готовности охлаждения, а также системы управле-
99,999% («5 девяток»), предназначен- ния шасси (Shelf Management), имею-
Важнейшим требованием как к стан- ных для работы в телекоммуникацион- щей наиболее широкий функционал
дартным, так и к заказным шасси для ма- ной сфере (рис. 3). Высокая вычис- (в том числе реализующей возможность
гистрально-модульных систем является лительная мощность в сочетании с «горячей» замены модулей), и возмож-
строгое соответствие международным от- возможностью резервирования всех ность его настройки для решения кон-
крытым стандартам и спецификациям, основных узлов позволяет этим систе- кретной задачи.
благодаря которому становится возмож- мам в непрерывном режиме обрабаты-
ной совместная работа компонентов вать огромные потоки данных, цирку- Основные характеристики системных
от разных производителей в одной сис- лирующих в сети Интернет, и трафик шасси AdvancedTCA от Schroff:
теме. Находясь на передовом рубеже мобильных операторов связи. Специ- ● пропускная способность кроссплаты
технологических разработок, компания фикация была разработана и поддержи-
Schroff является активным членом меж- вается организацией PICMG. 100 Гбит/с (в зависимости от тополо-
дународных организаций по стандартиза- гии – до 300 Гбит/с);
ции (табл. 2), участвуя в разработке новых Благодаря большим размерам платы ● мощность охлаждения до 500 Вт на
спецификаций с самого начала. AdvancedTCA способны вмещать боль- плату (до 8 кВт на шасси) при разно-
шое количество электронных компо- сти температур воздуха на входе и вы-
В качестве глобального международ- ходе в 10 К;
ного игрока на рынке Schroff быстро и ● широкая линейка стандартных про-
эффективно внедряет новые техноло- дуктов с числом слотов от 2 до 14;
гии и инновации в своей продукции, ● опционально – источники питания
что позволяет клиентам получать до- переменного, постоянного или ком-
ступ к самому современному оборудо- бинированного переменного/посто-
ванию. Ниже будут более подробно рас- янного тока;
смотрены решения Schroff для наиболее ● дополнительная сертификация и
популярных стандартов построения ма- проведение расширенных испытаний
гистрально-модульных систем. по требованиям клиентов;
● платформа с высоким коэффициентом
CИСТЕМЫ ADVANCEDTCA – Рис. 3. Шасси для ММС стандарта AdvancedTCA готовности (доступность 99,999%);

МАКСИМАЛЬНАЯ СТА 1/2022
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
И МОЩНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

AdvancedTCA – Advanced Telecommu-
nications Computing Architecture – яв-
ляется первым открытым стандартом

36 www.cta.ru

SmartE — НОВАЯ СЕРИЯ

промышленных коммутаторов
для решения базовых Ethernet-задач

Дано: Решение:
Условие равновесия сети
Необходимая функциональность:
M = VLAN, SNMP, RSTP, IGMP Fi = 0

Производительность: i Здесь F – требования к оборудованию
R = 148,880 пакетов в секунду
М + R + T + A = –S
Диапазон рабочих температур:
T = –40...+75°С S + M + A + R + T = SW

Исполнение: Ответ:
A = промышленное,
SW = SmartE
металлический корпус

Дополнительные условия:
S = крайне ограниченный бюджет

Найти:
SW – оптимальный

Ethernet-коммутатор?

Серия SF300 – Fast Ethernet Серия SG300 – Gigabit Ethernet

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ОБЗОРЫ

● резервирование источников (модулей В рамках стандарта MicroTCA суще- Рис. 5. Шасси для ММС стандарта CompactPCI
ввода) питания, блоков охлаждения и ствуют 4 варианта спецификаций Serial с резервированным блоком питания
системы управления («горячая» заме- MTCA.0 – MTCA.4:
на модулей) обеспечивают беспере- ● MTCA.0: базовый вариант для ис- требований к пропускной способности
бойную работу устройства; кроссплаты и общей производительно-
пользования в телекоммуникацион- сти системы обусловил переход от па-
● различные топологии объединитель- ных системах; раллельных шин к последовательным, и
ных плат; ● MTCA.1: усиленный вариант с на основе той же механической системы,
повышенной ударо- и вибро- что и CompactPCI, но с использованием
● развитая резервированная система прочностью и расширенным диапа- быстрых современных последователь-
управления шасси (Shelf Management); зоном рабочих температур; ных интерфейсов PCI Express, а также
● MTCA.2 и MTCA.3: варианты с воз- высокоскоростных интерфейсов после-
● широкий ассортимент дополнитель- душным и кондуктивным охлаждени- довательного ввода-вывода, Ethernet,
ных механических компонентов: пе- ем для экстремально тяжёлых усло- USB и S-ATA/SAS, была разработана но-
редних панелей, держателей модулей вий эксплуатации; вая спецификация CompactPCI Serial
АМС, воздушных заслонок и других ● MTCA.4: вариант с системой ввода-вы- (CPCIe) (рис. 5). Отличительной осо-
запасных частей. вода с задней стороны для модульных бенностью кроссплат CPCIe является
контрольно-измерительных систем. сочетание двух систем – для основного
СИСТЕМЫ MICROTCA – интерфейса PCI Express, а также для
Основные характеристики системных USB и S-ATA используются топологии
ВЫСОКАЯ шасси MicroTCA от Schroff: «звезда», а для Ethernet – «полносвязная
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ● пропускная способность кроссплаты сеть» (Full Mesh), что позволяет в боль-
В НЕБОЛЬШОМ КОРПУСЕ шинстве случаев обойтись без отдельно-
до 40 Гбит/с; го коммутатора Ethernet в специальном
MicroTCA – Micro Telecommunica- ● поддержка высокоскоростных после- слоте. Система может иметь 1 слот для
tions Computing Architecture – представ- процессорной платы и до 8 периферий-
ляет собой мощные ММС небольших довательных протоколов и интеллек- ных слотов, причём для всех слотов
габаритов для гибких системных реше- туальное управление модулями; возможна организация ввода/вывода с
ний (рис. 4). Высокая масштабируе- ● соответствие спецификациям PICMG задней стороны шасси (Rear I/O). Спе-
мость и возможность использования в MicroTCA.0, MicroTCA.1 и MicroTCA.4; цификации CompactPCI и CompactPCI
качестве функциональных блоков ши- ● возможность использования в одной Serial были разработаны и поддержи-
рокого набора стандартных модулей системе MicroTCA модулей Advan- ваются организацией PICMG.
АМС (тех же, что и в системах Advan- cedMC шести стандартных размеров
cedTCA) позволяют легко адаптировать с поддержкой «горячей» замены; Основные характеристики системных
систему к требованиям конкретной за- ● платформа с высоким коэффициентом шасси CompactPCI и CompactPCI Serial
дачи. ММС стандарта MicroTCA, также готовности (доступность 99,999%); от Schroff:
имеющие высокий коэффициент готов- ● резервирование источников питания, ● широкий ассортимент изделий для
ности 99,999% («5 девяток») и возмож- блоков охлаждения и системы управ-
ность резервирования ключевых ком- ления («горячая» замена модулей) ММС на базе CompactPCI для плат
понентов, всё чаще используются не обеспечивают бесперебойную работу высотой 3U и 6U;
только в телекоммуникационных си- системного шасси; ● шасси CompactPCI Serial соответствуют
стемах, но и в других областях, таких ● развитая система управления шасси спецификациям PCIe Gen3, SATA Rev.
как промышленная автоматизация, (Shelf Management) с встроенным 3.0, USB 3.0 и Ethernet 10G Base-T;
высокоскоростная обработка изображе- программным обеспечением; ● блоки питания ATX или на открытом
ний, сложное медицинское оборудова- ● широкий ассортимент дополнитель- шасси, а также резервированные в
ние, сложные физические эксперимен- ных механических компонентов: пе- виде вставных модулей;
тальные установки (например, Боль- редних панелей для модулей АМС, ● различные варианты кроссплат;
шой адронный коллайдер в CERN). воздушных заслонок и других запас- ● широкий ассортимент дополнитель-
Спецификация MicroTCA также была ных частей. ных компонентов, таких как стандарт-
разработана и поддерживается органи- ные или индивидуальные передние
зацией PICMG при активном участии СИСТЕМЫ COMPACTPCI панели, заглушки, элементы управле-
инженеров компании Schroff. И COMPACTPCI SERIAL – ния вентиляторами и блоки питания;
● подробные инструкции по эксплуата-
Рис. 4. Шасси для ММС стандарта MicroTCA ОТ ПРИВЫЧНЫХ ДО ции доступны на веб-сайте.
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
38 СТА 1/2022
Оригинальные системы CompactPCI
были представлены ещё в 1990-х годах на
основе архитектуры и структуры шины
PCI настольных компьютеров того вре-
мени. С тех пор широкое применение
нашли системы CompactPCI с разряд-
ностью шины 32 или 64 бита и числом
слотов от 4 (в исходной версии) до 21,
причём увеличение количества слотов
достигалось при помощи использования
мостов расширения PCI-to-PCI. Рост

www.cta.ru



ОБЗОРЫ

СИСТЕМЫ PXI индивидуально сконфигурирована под Рис. 6. Настольный корпус
И PXI EXPRESS – требования конкретной задачи путём для ММС стандарта PXI Express
использования различных сочетаний
ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ мостов PCI-to-PCI, коммутаторов простая адаптация архитектуры си-
МНОГОКАНАЛЬНЫХ PCI Express и модулей генера- стемы к требованиям приложений;
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ции сигналов синхронизации, уста- ● модульная конструкция позволяет
навливаемых на задней стороне легко заменять компоненты системы
Оригинальные ММС стандарта PXI кроссплаты. на месте;
являлись расширением систем Com- ● оптимизированная концепция воз-
pactPCI, облегчающим их использова- Для обеспечения возможности ис- душного охлаждения для улучше-
ние в контрольно-измерительной аппа- пользования старых модулей сбора и ния теплоотвода при низком уров-
ратуре. В системе используется 32- или обработки данных стандарта PXI не шума;
64-разрядная шина CompactPCI, но в новых системах PXIe предусмотрены ● поддерживает спецификацию PCIe
благодаря наличию дополнительных также кроссплаты с гибридными слота- Gen3 и пропускную способность си-
высокоточных тактовых сигналов ми. Обратная совместимость обеспечи- стемы до 16 Гбит/с.
для синхронизации измерений техно- вается гибридными периферийными
логия PXI служит надёжной платфор- слотами, совместимыми со старыми
мой для тестирования и измерений, картами CPCI, PXI или более новы-
а также для промышленных систем ав- ми платами CPCI Express и PXIe. Спе-
томатизации. цификация PXIe определена и под-
держивается организацией PXI Systems
По аналогии с системами Compact- Alliance.
PCI Serial для увеличения произво-
дительности и повышения тактовой Основные характеристики системных
частоты измерительных систем PXI так- шасси PXI и PXIe от Schroff:
же потребовался переход к использова- ● широкий ассортимент настольных
нию последовательных интерфейсов
передачи данных и была разработана систем PXI и PXIe с различным коли-
спецификация PXI Express (рис. 6), чеством слотов;
основанная на высокоскоростном ин- ● коммутаторы, мосты и модули син-
терфейсе PCIe с тактовой частотой до хронизации (PXIe), выполненные в
100 МГц. Кроссплата PXIe может быть виде мезонинных модулей, быстрая и

40 www.cta.ru СТА 1/2022

ОБЗОРЫ

СИСТЕМЫ VME, разъёма с пятью рядами контактов, Рис. 7. Гибридное шасси для ММС стандартов
VXS И VPX – что обеспечивает лучшее экраниро- VME64x, VXS, VPX
вание сигналов и, соответственно, бо-
НАДЁЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ лее высокую скорость передачи дан- пользует специальный пластинчатый
ДЛЯ ЖЁСТКИХ УСЛОВИЙ ных, а кроме того, дополняет системы разъём с высоким уровнем экранирова-
ЭКСПЛУАТАЦИИ VME возможностью использования ния и защиты, а также определяет стой-
плат ввода-вывода с задней стороны кость к механическим (удары и вибра-
Первоначально стандарт VMEbus шасси. ции) воздействиям и предполагает
был определён в 1980-х годах группой использование как воздушного, так и
производителей изделий VMEbus В настоящее время рост требований кондуктивного охлаждения.
(VITA). Стандарт был разработан для к производительности и пропускной
применения в системах автоматичес- способности ММС на базе шины VME Таким образом, ММС на основе
кого управления в промышленной и также привёл к переходу на последова- спецификации VPX могут работать в
оборонной сферах и предусматривал тельные интерфейсы передачи дан-
использование модулей высотой 3U, ных в спецификациях VXS и VPX,
6U или (очень редко) 9U, шириной также поддерживаемых ассоциа-
4HP и глубиной 160, 220 или 280 мм. цией VITA (рис. 7).
Таким образом, системы на базе ши-
ны VME могут иметь до 21 слота в стан- Стандарт VXS является гибридным
дартном шасси шириной корпуса в и представляет собой сочетание класси-
19 дюймов. ческой параллельной шины VME64x
с высотой модулей 6U с дополнитель-
Первым шагом на пути повыше- ным разъёмом для последователь-
ния пропускной способности шины ных интерфейсов передачи данных
VME, сделанным намного раньше на- между модулями (топология «звезда»
чала эпохи массового перехода ММС и «двойная звезда») со скоростью до
на последовательные интерфейсы, 10 Гбит/с.
стал переход на шину VME64х – тоже
параллельную, но работающую на Самая современная спецификация
более высокой тактовой частоте за VITA – VPX, основанная только на
счёт использования обратно совмести- последовательных дифференциальных
мого с классической VME штекерного каналах передачи данных (LVDS), ис-

СТА 1/2022 www.cta.ru 41

ОБЗОРЫ

Рис. 8. Шасси для ММС стандарта VPX ОБЪЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАТЫ ● объединительные платы VPX и VXS
c кондуктивным охлаждением для установки ДЛЯ ММС для приложений в соответствии с но-
на борт носителя вейшими спецификациями VITA;
Компания Schroff предлагает широ-
самых жёстких условиях внешней сре- кую номенклатуру объединительных ● кроссплаты питания для установки
ды (рис. 8). плат для ММС всех популярных стан- блоков питания с резервированием.
дартов, перечисленных выше, которые
Основные характеристики системных разрабатывает и производит собствен- СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
шасси VME, VXS и VPX от Schroff: ными силами. Поэтому, кроме стан- ШАССИ – КЛЮЧ
● широкий ассортимент системных дартных плат, она может разработать и
изготовить индивидуальные объедини- К ПОСТРОЕНИЮ НАДЁЖНЫХ
шасси модулей высотой 3U и 6U на тельные платы по техническому зада-
базе блочных каркасов (для установ- нию клиента, в том числе платы с водо- ММС ВЫСОКОЙ ГОТОВНОСТИ
ки в 19-дюймовый шкаф) или на- отталкивающим покрытием, стойким к
стольных корпусов; образованию конденсата внутри шасси Многие приложения в различных
● поддержка спецификаций системы при перепадах температур. отраслях, таких как телекоммуника-
VMEbus, VME64x, VXS и VPX; ции, ИТ-инфраструктура и оборонные
● усиленные варианты исполнения Кроссплаты Schroff поддерживают технологии, требуют применения вы-
шасси для работы в условиях воздей- исключительную целостность сигнала и числительных систем с высоким коэф-
ствия ударов и вибраций, высоких и рассчитаны на самые высокие скорости фициентом готовности и/или с функ-
низких температур и мощных элек- передачи данных (рис. 9). циями непрерывного мониторинга их
тромагнитных помех; текущего состояния и управления рабо-
● широкий ассортимент аксессуаров, Основные характеристики объедини- той аппаратной платформы.
таких как передние панели, воздуш- тельных плат от Schroff:
ные барьеры, зажимы Card Lock для ● кроссплаты стандартов AdvancedTCA Функции системы управления аппа-
систем с кондуктивным охлаждени- ратной платформой (шасси) вклю-
ем, блоки питания; и MicroTCA с пропускной способ- чают инвентаризацию оборудования
● системы управления для шасси VPX ностью до 100 Гбит/с с высокой це- (какие платы и на каких местах уста-
в виде мезонинных модулей, соответ- лостностью передачи сигнала; новлены в шасси), а также постоян-
ствующих спецификации ANSI/VITA ● широкий ассортимент стандартных ный сбор и анализ данных о режимах
46.11-2015. кроссплат CompactPCI Serial и Com- его работы, включая температурный
pactPCI разрядностью 32 и 64 бита режим и характеристики по питанию
высотой 3U и 6U с различным коли- (напряжение и потребляемый ток).
чеством слотов; Это позволяет своевременно выяв-
● специальные версии PSB и H.110 для лять отклонения этих параметров от
коммуникационных приложений, а нормальных значений и применять
также индивидуальные варианты как внутренние контрмеры (напри-
объединительных плат; мер, увеличивать скорость враще-
● семейство объединительных плат PXI ния вентиляторов при перегреве),
с мостами PCI-to-PCI, коммутатора- так и внешние – сообщать о нештат-
ми PCIe и модулями сигналов син- ных ситуациях на верхний уровень
хронизации для многоканальных из- управления.
мерительных систем;
● широкий ассортимент объединитель- Как правило, каждая плата в такой
ных плат VME и VME64x с различ- системе оснащена локальным контрол-
ным количеством слотов и в разных лером на самой плате, который может
версиях для плат 3U и 6U; передавать данные контроллеру более
высокого уровня – системе управления
шасси (Shelf Management), которые,
в свою очередь, передают их на верхний

Рис. 9. Кроссплаты для ММС стандартов CompactPCI Serial, VME64x, VPX СТА 1/2022

42 www.cta.ru

ОБЗОРЫ

41,75 мм67,6 мм (например, SHMM-700R) (рис. 10) ную эффективность конечного изделия.
и VPX VITA 46.11 (CHMM-700R); В рамках индивидуально спроектиро-
Рис. 10. Контроллер системы управления ● комплекты разработчика контролле- ванного решения уделяется большое
шасси для ММС стандарта AdvancedTCA ров систем управления шасси внимание не только технической на-
уровень, позволяя внешнему системно- стандартов AdvancedTCA, MicroTCA чинке изделия, но и его дизайну (цвет
му менеджеру просматривать эти дан- и VPX, которые разрабатываются окраски, форма, логотипы), который
ные и при необходимости реагировать силами клиентов и включают в может соответствовать всем пожела-
на их изменения. себя контроллер, встроенное про- ниям клиента.
граммное обеспечение, плату-носи-
Компания Schroff предлагает систе- тель и базовый комплект докумен- Готовые системы подвергаются рас-
мы управления шасси для ММС высо- тации; ширенным внутренним испытаниям по
кой готовности стандартов Advanced- ● обширная документация и техни- проверке конструкции, таким как:
TCA, MicroTCA и VPX от компании ческая поддержка в течение одного ● проверка механических допусков;
Pigeon Point (также входящей в кон- года с возможностью продления под- ● функциональные тесты;
церн nVent), которые широко исполь- держки. ● тепловые измерения на механиче-
зуются ведущими компаниями по все-
му миру и представляют собой надёж- РАЗРАБОТКА ском образце;
ные и эффективные по стоимости ● испытания на электромагнитную со-
системы управления шасси, применяе- ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ШАССИ
мые как в стандартных, так и в индиви- вместимость;
дуализированных для конкретного про- ДЛЯ ММС ПОД КЛЮЧ ● климатические испытания;
екта ММС. ● испытания на акустический шум;
Компания Schroff имеет многолетний ● проверка защиты IP;
Основные характеристики систем опыт разработки и производства инди- ● измерение целостности сигнала;
управления шасси (Shelf Management) видуализированных шасси для ММС и ● расчёт наработки на отказ.
от Schroff/Pigeon Point: их отдельных элементов (например,
● готовые к использованию контролле- кроссплат) по техническому заданию Испытания проводятся как в собст-
клиента (рис. 11). Инженеры Schroff го- венных лабораториях компании Schroff,
ры шасси для систем AdvancedTCA товы подключаться к проекту на любом так и в сторонних сертификационных и
этапе, начиная от выбора подходящей испытательных центрах.
технологии (стандарта) для ММС и
заканчивая контролем качества в про- Все производственные процессы в
цессе серийного производства и после- Schroff соответствуют требованиям к
продажным обслуживанием, при этом качеству в соответствии с нормами
все процессы разработки и производ- DIN EN ISO 9001:2008, DIN EN ISO
ства проходят под одной крышей, 14001:2004, OHSAS 18001:1999 и многи-
что ускоряет и повышает их эффек- ми другими. После производства каж-
тивность. Широкое использование со- дого изделия проводится тщательная
временных методов компьютерного проверка качества. Это гарантирует, что
моделирования на этапе разработки из- ни один продукт не будет поставлен
делия, таких как: клиентам без 100% проверки.
● тепловое моделирование (расчёт си-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
стемы охлаждения);
● моделирование схем для активных Развитие современных технологий,
таких как широкополосный доступ в
цепей, таких как контроллеры венти- Интернет, сети связи стандартов
ляторов; 4G/5G, граничные и облачные вычис-
● моделирование целостности сигнала ления, автономный транспорт и др.,
объединительной платы, обеспечивает быстрый рост объёмов
позволяет оптимизировать конструк- передаваемых данных на всех уровнях
торские решения, что также ускоряет инфраструктуры сети, что обеспечива-
разработку и гарантирует максималь- ет высокий спрос на устройства их об-
работки, важное место среди которых
занимают высокопроизводительные
магистрально-модульные вычисли-
тельные системы. Использование вы-
соких компетенций компании Schroff в
разработке и производстве решений
для построения современных ММС
позволяют её клиентам в полной мере
соответствовать вызовам быстро расту-
щего рынка. ●

Рис. 11. Примеры индивидуализированных шасси для ММС, разработанных по заказам клиентов Автор – сотрудник
фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: [email protected]

СТА 1/2022 www.cta.ru 43

РАЗРАБОТКИ

Решения ADLINK
для роботизированных
производств на основе
платформы ROS

Юрий Широков

Роботизированные производства теперь повсюду. С распространением концепции
Индустрии 4.0, требующей небывалой гибкости систем автоматизации, разработчики
роботизированных систем сталкиваются с требованием заказчиков реализовывать
проекты в сжатые сроки и с минимальными затратами. Решения ADLINK на базе
операционной системы для управления роботами ROS помогут существенно
оптимизировать такие разработки.

ЗАЧЕМ НУЖНА ОС поненты. В дополнение к базовой систе- между ними. Для этого в ROS 2.0 биб-
ме доступно более 3000 пакетов. ROS / лиотека сделана независимой от ОС и
ДЛЯ РОБОТОВ ROS 2.0 использует открытую лицензию принят протокол службы распределения
Роботы стали жизненно важным ин- BSD (Berkeley Software Distribution), поз- данных (DDS) – протокол связи Интер-
воляющую разработчикам использовать нета вещей (IoT), который обеспечивает
струментом в самых разных областях: от её в коммерческих продуктах. Кроме связь в реальном времени. В результате
морских и космических исследований до того, ROS поддерживается большим гло- получается масштабируемая система,
повседневных домашних задач, таких бальным сообществом с тысячами ак- которая позволит бизнесу оптимизиро-
как уборка пола. По мере того как про- тивных пользователей и Вики на веб- вать свою работу с различными типами
изводители продолжают осознавать пре- сайте ROS Answers. Хотя ROS уже широ- роботов и стандартизировать способы
имущества, которые могут дать роботы, ко используется, команда разработчиков обмена данными между ними. Благода-
и привыкают к мысли о том, что роботы за многие годы накопила отзывы, свиде- ря ROS 2.0, а также достижениям в обла-
работают, чтобы помогать и служить лю- тельствующие о том, что система не под- сти периферийных вычислений и глубо-
дям, а не заменять их, роботы всё чаще ходит для критически важных производ- кого обучения деятельность промыш-
выполняют задачи, в том числе: ственных сценариев использования. ленных предприятий может быстрее
● выполнение точных операций; Чтобы решить эти проблемы, команда приближаться к концепциям Индустрии
● сборка; разработчиков пошла на перестройку си- 4.0 и преимуществам процессов и авто-
● инспекция и контроль; стемы «с нуля». Это позволило получить матизации, управляемых данными. Ис-
● обращение с опасными химическими поддержку систем с несколькими робо- пользуя ROS 2.0, можно подключить
тами и внедрить сертификаты безопас- больше роботизированных устройств, в
веществами; ности. Благодаря новой ROS 2.0, встро- том числе автономных мобильных робо-
● выполнение задач в опасной среде. енной в оборудование, можно выполнять тов (AMR) и коллаборативных роботов
гораздо больше вычислений на перифе- (COBOT), а периферийные вычисления
Однако программирование роботов рии, что, например, позволяет комбини- снимают часть нагрузки с сети за счёт об-
для работы в промышленной среде – ровать данные от датчиков и из других работки данных в источнике их возник-
сложная задача. Более того, инновации источников для повышения произво- новения. ROS 2.0 также позволит разра-
значительно замедляются, если разра- дительности. Концепцией ROS 2.0 по- батывать готовые к использованию
ботчикам приходится начинать с нуля прежнему остаётся открытый исходный решения с открытым исходным кодом,
каждый раз, когда они сталкиваются с код вплоть до аппаратного обеспечения, которые вы можете легко интегрировать
новым приложением. Операционная си- поэтому операторы могут легко добавлять в свои технологии производства. Напри-
стема для управления роботами (ROS) компоненты и извлекать необходимые мер, вы можете добавить систему визуа-
представляет собой открытый ресурс, им данные. Изначально ROS предусмат- лизации, которая даёт роботам зрение,
состоящий из инструментов, библиотек ривала только управление системами в подобное человеческому, позволяя им
и стандартов, позволяющий разработчи- виде обособленных роботов, а ROS 2.0 выполнять такие работы, как погрузка,
кам работать совместно, используя пре- нацелена на «командную работу» не- комплектация и упаковка. ROS 2.0, на-
имущества проектной работы для упро- скольких роботов и обеспечивает связи ряду с технологией периферийного Ин-
щения и ускорения процесса.

ROS (а теперь и ROS 2.0) является мо-
дульной средой, что позволяет разработ-
чикам выбирать необходимые им ком-

44 www.cta.ru СТА 1/2022

РАЗРАБОТКИ

тернета вещей, подталкивает производи- как автономные мобильные роботы контроля их эксплуатационного состоя-
телей к достижению целей «умного пред- (AMR – Autonomous Mobile Robots) и ав- ния. ИТ-специалисты работали с заказа-
приятия» Индустрии 4.0. Теперь можно тономные мобильные промышленные ми на закупку только через систему пла-
сделать несколько роботов частью без- роботы (AMIR). нирования ресурсов предприятия (ERP),
опасной, подключённой среды с откры- но они не могли устанавливать связи в
тым исходным кодом и предоставить Промышленный контроллер ADLINK режиме реального времени с производ-
операторам контроль над всей операцией ROS интегрирует возможности ИТ, OT и ственным конвейером. Без стабильной
с использованием стандартизованного CT на заводах, помогая заводам транс- среды связи и согласованной и эффек-
протокола связи. Эти достижения позво- формироваться из Индустрии 4.0 в фаб- тивной платформы обмена данными ин-
ляют предприятиям быстрее и легче до- рики будущего (FoF). В концепции FoF формация не могла должным образом
стигать своих целей в области автомати- различные компоненты заводского обо- передаваться на эксплуатируемые уст-
зации, повышения эффективности и ин- рудования могут взаимодействовать и со- ройства. Таким образом, система связи и
новаций, чем с помощью унаследован- трудничать друг с другом непосредствен- платформа промежуточного программ-
ных технологий. но, а интеграция приложений на основе ного обеспечения для обмена данными
алгоритмов искусственного интеллекта фабрики служили центром потока дан-
ADLINK ROScube-I – это роботизиро- делает заводы полностью интеллектуаль- ных на фабрике. ADLINK использует
ванный контроллер с поддержкой ными. При разработке технологий, не- промышленный контроллер на базе ROS
ROS 2.0 в режиме реального времени, обходимых обрабатывающей промыш- для эффективной интеграции ROS 2.0 и
основанный на процессорах Intel® Xeon® ленности для перехода от Индустрии 4.0 промышленной беспроводной связи,
9-го поколения Intel® Core™ i7/i3 и Intel® к FoF ADLINK, TECHNOLOGY INC. позволяя различным частям заводского
Core™ i5 8-го поколения. Контроллер использует свой многолетний опыт в оборудования устанавливать тесные со-
поддерживает широкий спектр датчиков области передовых вычислительных тех- единения друг с другом. Информация,
и исполнительных механизмов для реа- нологий и решений для промышленных данные или команды, генерируемые или
лизации неограниченного количества ро- платформ Интернета вещей. Это облег- полученные во время работы заводского
ботизированных приложений. Также чает задачи установления взаимосвязей оборудования, такого как машины, дат-
поддерживаются видеокарты Intel® VPU между существующим заводским обору- чики и исполнительные механизмы, мо-
и NVIDIA GPU, позволяющие реализо- дованием, тем самым обеспечивая гиб- гут передаваться по промышленной бес-
вать алгоритмы искусственного интел- кость и эффективность, необходимые на проводной связи под управлением про-
лекта и вывода. Конструкция с выдвиж- производственных линиях. межуточного программного обеспечения
ной коробкой обеспечивает удобное рас- для связи ROS 2.0, DDS. Более того, для
ширение функциональности и произво- ПОДРОБНЕЕ О ROS 2.0 бесперебойного выполнения задач с по-
дительности. ROScube-I поддерживает мощью АФК 2.0 API приложение может
полный набор ресурсов, разработанных с В прошлом, когда оборудование на за- быть распределено между аппаратными
помощью ADLINK Neuron SDK, плат- водах не было взаимосвязано, производ- средствами, такими как машины, ин-
формы для разработки промышленных ственные машины работали индивиду- струменты и устройства. На рис. 1 пока-
роботизированных приложений, таких ально и независимо друг от друга. Заво-
ды должны были содержать персонал для

Структура решений ADLINK FoF

Межмашинные Разделение Система управления
коммуникации и обмен данными ресурсами

PLM SCM APS ERP MES CRM Заказ
на производство
Заводская облачная
аналитическая система

Промышленный 4G 5G Базы данных Анализ данных Сервис по подписке
контроллер
на базе ROS Беспроводной Искусственный интеллект для анализа данных
протокол
Промышленная Промышленное Автоматизированное Роботы
беспроводная 4G 5G производство хранение
локальная сеть

Сценарии применения Повышение Интеллектуализация Возможности
эффективности мобильных роботов самообучения
Фабрика Склад Робот
Гибкая перестройка AGV со свободным Адаптация к широкому
производства определением кругу задач
маршрута
Повышение доходности Возможности интеграции
Оптимальные трассы различных датчиков
Предиктивное движения
управление Улучшенное человеко-
и техобслуживание Исключение коллизий машинное взаимодействие

Рис. 1. Промышленный контроллер со встроенной ROS эффективно интегрирует возможности этой ОС с беспроводными коммуникациями

СТА 1/2022 www.cta.ru 45

РАЗРАБОТКИ

зано видение успешной трансформации что устройства на заводе, такие как может быть достигнута низкая задержка
производства за счёт внедрения ROS 2.0. статическое заводское оборудование, и высокая пропускная способность свя-
В будущем, когда заказ на производство мобильные машины (AGV/AMR), че- зи. ADLINK использует ROS 2.0 в каче-
изделий будет делаться клиентом в уда- ловеко-машинные интерфейсы (HMI) стве ядра для разработки программного
лённом режиме, он будет проходить и датчики в будущем могут взаимо- обеспечения, обеспечивающего гибкую
через систему управления облачными действовать через ROS 2.0. реализацию алгоритмов и интеграции
ресурсами в ИТ-системы, а затем пере- ROS 2.0 обеспечивает всестороннюю датчиков. ADLINK предоставляет кли-
даваться на интеллектуальное производ- поддержку оборудования с распределе- ентам как аппаратное, так и программ-
ство на стороне завода, где будут запуще- нием, управлением контролем и пере- ное решение ROS 2.0 для FoF.
ны различные типы мобильных роботов дачей данных. Распределение данных в
или будут использоваться автоматизиро- режиме реального времени очень эф- ИНСТРУМЕНТЫ ROS 2.0
ванные управляемые транспортные фективно: почти одновременно могут
средства (AGV), ответственные за логи- быть распределены на большое количе- Процессоры серии TE, известные в
стику и автоматическое хранение. Все ство устройств миллионы сообщений. отрасли своими высокими вычислитель-
эти задачи будут выполняться автомати- В ROS 2.0 через промежуточное про- ными и энергосберегающими функция-
чески или в рамках совместной работы граммное обеспечение связи может ми, являются аппаратным ядром ре-
человека и машины. соединяться большое количество аппа- шений для промышленных роботов
ратных средств и информационных ADLINK ROS 2.0. Эта серия процессо-
ROS 2.0 – это проект (ROS следующе- потоков. Это означает, что для удовле- ров также имеет богатый набор интер-
го поколения базируется на DDS), разви- творения сценариев FoF не только обо- фейсов ввода-вывода и высокую совме-
ваемый разработчиками open source-ре- рудование (AGV/AMR), но также дат- стимость программного обеспечения с
шений в робототехнике (OSRF) в США. чики могут взаимодействовать друг с архитектурой X86. Благодаря этим функ-
Это операционная система с откры- другом в режиме реального времени. циям процессор Intel® полностью удов-
тым исходным кодом, ориентированная С развитием Интернета умное про- летворяет потребности промышленных
на управление роботами. Поскольку в изводство стало популярной темой. Ро- роботов в стабильной работе, совмести-
ROS 2.0 были внедрены различные новые боты больше не являются автономными мости программного и расширяемости
технологии и концепции, она предостав- системами, что означает, что данные от аппаратного обеспечения.
ляет совершенно новые возможности. То, них могут быть отправлены на облачный
что ROS 2.0 является универсальной сервер для хранения и анализа и даже Но улучшена была не только система
платформой разработки с открытым ис- для организации совместной работы с процессоров Intel®. Благодаря выпус-
ходным кодом, служащей универсальной другими отдельными роботами. Поэто- ку камеры Intel® RealSense™ компания
базой, позволяет разработчикам реализо- му требования к качеству связи роботов добилась большого прогресса в облас-
вать средствами ROS 2.0 обмен данными стали очень жёсткими. С этой целью ти машинного зрения, а также и искус-
между приложениями. В качестве ПО для OSRF решила внедрить в ROS 2.0 ста- ственного интеллекта (с запуском собст-
такого обмена выступает DDS. бильное децентрализованное промежу- венного движка для нейронных вычис-
точное программное обеспечение связи, лений Movidius™ VPU). Камера Real-
ROS 2.0 имеет следующие преимуще- работающее по принципу публикации и Sense™ способна автономно предостав-
ства: подписки, – это служба распростране- лять информацию об объектах в про-
● предоставляет необходимую функ- ния данных (DDS). DDS отличается от цессе производства. Роботы могут,
обычных стандартов передачи, которые например, получать информацию о
циональность операционной системы, следуют моделям распределённой под- цвете и расстоянии для выполнения ло-
включая абстракцию и управление писки, таким как MQTT или AMQP. кализации и навигации; это позволяет
оборудованием, реализацию функций, DDS нацелена на обеспечение низкой логистическим роботам избегать столк-
передачу информации между про- задержки и высокой пропускной спо- новений, а промышленным роботам –
граммами и управление пакетами. По- собности при передаче данных. ROS 2.0 планировать траекторию движения.
скольку ROS 2.0 является ПО с откры- реализует DDS в основном для улучше- Intel® Movidius™ обладает мощной биб-
тым исходным кодом, она также пре- ния качества связи между устройствами. лиотекой алгоритмов искусственного
доставляет инструменты и функции OpenSplice, технология DDS, принадле- интеллекта и поддерживает популяр-
для получения, компиляции, про- жащая ADLINK, также была принята в ные на рынке фреймворки искусствен-
граммирования и выполнения кросс- качестве одного из пакетов промежуточ- ного интеллекта и нейронные сети, что
вычислений для быстрой разработки; ного программного обеспечения DDS даёт роботам возможности по распо-
● основной целью ROS 2.0 является по умолчанию в ROS 2.0. По мере разви- знаванию объектов и лиц. Таким обра-
обеспечение возможности повторного тия глобальных сетей связи (WAN) ин- зом, роботы на производственной
использования кода для разработки теграция 5G и DDS в промышленные линии могут работать быстрее при
роботов, позволяющей интегрировать частные сети будет более популярной. производстве и доставке, а также быть
все инженерные разработки с помо- Согласно определению 3GPPP, 5G пред- более гибкими при сотрудничестве с
щью базовых инструментов ROS и бы- ставляет базу для сверхнадёжной связи с людьми в FoF-системах.
стро дублировать их для различных низкой задержкой (URLLC), которая
сценариев применения; может сократить время, необходимое КОНТРОЛЛЕР NEURON
● в прошлом операционные системы для подключения. ADLINK считает, что
роботов (ROS) действительно были если заводские устройства будут интег- Существенное увеличение числа про-
ориентированы только на проектиро- рированы с DDS и 5G, в проектах FoF мышленных роботов позволило элек-
вание роботов. Однако ADLINK обна- тронной индустрии сосредоточиться на
ружила, что платформа ROS 2.0 может разработке ключевого компонента –
быть расширена до FoF. Это означает, контроллера для удовлетворения гло-

46 www.cta.ru СТА 1/2022

РАЗРАБОТКИ

печение создаёт на месте, или по предва-

Среда ROS 2 (узлы и пакеты) Мост Среда ROS 1 (Kinetic) рительно загруженным планам. Эту воз-
OpenSplice DDS ROS 1/2 (узлы и пакеты) можность можно сравнить с автомоби-
ОС Linux (Ubuntu) лем с GPS и предустановленным набо-
API (C/C++/Python) ром карт. Когда ему сообщают домашний
Драйверы ОС Linux Ядро реального времени и рабочий адреса владельца, он генери-

GPIO, RS-232/485 Intel® Movidius™ VPU (USB 3.0) Камера Intel® RealSense™ рует оптимальный путь на основе данных
карты. AMR использует данные с камер,
Аппаратная часть индустриального контроллера ADLINK ROS встроенных датчиков и лазерных скане-

Рис. 2. Контроллер Neuron может легко обеспечить коммуникации в реальном времени между ров, а также сложное программное обес-

промышленным оборудованием печение, которое позволяет ему анализи-

ровать окружающую обстановку и выби-

бального спроса в этой области. Одна- НЕМНОГО О РАЗЛИЧИЯХ рать наиболее эффективный маршрут к
ко это требует знаний в нескольких МЕЖДУ AMR И AGV цели. Он работает полностью автономно,

областях: системах управления робота- До недавнего времени традиционные и если на его пути встречаются вилочные

ми, электронике и коммуникационных автоматизированные транспортные погрузчики, поддоны, люди или другие

технологиях. В частности, для постав- средства (AGV) были единственным ва- препятствия, AMR будет безопасно ма-

щиков решений как системы управле- риантом для автоматизации внутренних неврировать вокруг них, используя луч-

ния роботами, так и коммуникацион- транспортных задач. AGV – хорошее ре- ший альтернативный маршрут (рис. 3).

ные технологии являются огромными шение там, где существует потребность в Это оптимизирует производительность,

проблемами. Поскольку контроллер повторяющихся и последовательных по- обеспечивая соблюдение графика пото-

робота должен обеспечивать стандарти- ставках материалов, и где допускаются ка материалов. Такая автономность дела-

зированную и открытую платформу за большие начальные затраты и длитель- ет AMR гораздо более гибким, чем AGV.

счёт интеграции IPCS и ROS 2.0/DDS, ная окупаемость инвестиций (ROI). При необходимости изменения маршру-

поставщики IPC должны разрабатывать Однако сегодня AGV сталкиваются с тов AMR нуждается только в простых на-

соответствующую архитектуру систем- конкуренцией со стороны более слож- стройках программного обеспечения,

ной интеграции программного и аппа- ной, гибкой и рентабельной техноло- поэтому один и тот же робот может вы-

ратного обеспечения. Промышленный гии автономных мобильных роботов полнять множество различных задач в

контроллер на основе ADLINK ROS, (AMR). Хотя и AGV, и AMR перемещают разных местах, автоматически делая кор-

Neuron, использует ROS 2.0 в качестве материалы из одного места в другое, на ректировки для соответствия меняю-

промежуточного программного обес- этом их сходство заканчивается. AGV щимся условиям и производственным

печения контроллера. Пользуясь биб- обладает минимальным бортовым ин- требованиям. Задачи AMR можно конт-

лиотекой приложений ROS 2.0 Neuron, теллектом и может подчиняться только ролировать через интерфейс робота или

можно легко подключать компоненты простым программным инструкциям. настраивать с помощью программного

заводского оборудования и позволять Для навигации такое транспортное сред- обеспечения для управления парком из

каждому компоненту оборудования ство руководствуется специально проло- нескольких роботов. ПО автоматически

взаимодействовать с другими в режиме женными проводами, магнитными поло- определяет приоритеты заказов и робо-

реального времени. Это может обеспе- сами или датчиками, для чего обычно та, который лучше всего подходит для

чить обмен данными и безопасность в требуются обширные (и дорогостоящие) данной задачи в зависимости от место-

режиме реального времени, тем самым работы по подготовке трасс движения, в положения и доступности. После того

реализуя различные сценарии интел- течение которых производство не сможет как миссия определена, сотрудникам не

лектуального производства. функционировать нормально. AGV огра- нужно тратить время на координацию

Контроллеры ADLINK обладают ап- ничен в следовании по заданным фикси- работы роботов, что позволяет людям со-

паратной гибкостью (так как построе- рованным маршрутам, что повлечёт до- средоточиться на важной работе, которая

ны на базе процессоров, оперативной полнительные затраты, если в будущем способствует успеху компании. Гибкость

памяти (ОЗУ) и твердотельных накопи- потребуются изменения маршрутов. AMR имеет решающее значение для со-

телей Intel®), что обеспечивает совме- AGV может обнаруживать препятствия временной производственной среды,

стимость с широким спектром портов перед собой, но не в состоянии обходить требующей манёвренности и гибкости,

ввода-вывода и поддержку вычисли- их, поэтому он просто останавливается и если есть необходимость в модификации

тельных платформ искусственного ин- ожидает устранения препятствия. В от- продукции или производственной ли-

теллекта. личие от AGV, AMR перемещается по нии. AMR легко адаптируются для дина-

Поддержка контроллером Neuron картам, которые его программное обес- мичного производства на предприятии

ROS 2.0 означает, что клиенты могут ис-

пользовать библиотеки приложений AGV AMR
ROS 2.0 с открытым исходным кодом

для управления роботами, включая ма-

шинное зрение, навигацию и управле-

ние движением, для быстрой разработ-

ки новых приложений. Таким образом,

Neuron может помочь сократить как

время запуска продукта, так и затраты

на разработку (рис. 2). Рис. 3. Отличие AMR от AGV (иллюстрация с сайта siemens-pro.ru)

СТА 1/2022 www.cta.ru 47

РАЗРАБОТКИ

любого размера. Если производственные нулись, состояла в том, чтобы обеспечить ● высокая вычислительная производи-
ячейки перемещаются или меняется тех- бесперебойную связь оборудования сбо- тельность за счёт использования про-
нология, можно быстро и легко загрузить рочной машины и AMR друг с другом без цессора lntel® Соге™ i7-8850H;
новую карту здания. Хотя AMR построен каких-либо задержек по времени, чтобы
на базе гораздо более совершенных тех- избежать перегрузки компонентов ИС на ● наличие Neuron SDK, совместимой с
нологий, чем AGV, обычно это менее упаковочной линии. Они обнаружили, пакетами с открытым кодом, что даёт
дорогое решение. AMR не требует про- что решение ADLINK на основе ROS 2.0 дополнительные возможности разра-
водов, магнитных полос или других не только помогает сократить время и ботчикам для улучшения межмашин-
дорогостоящих модификаций инфра- усилия при разработке AMR, но и под- ных коммуникаций;
структуры здания, поэтому его ввод в ходит для обеспечения связи в режиме
эксплуатацию быстрее и дешевле. По- реального времени между машинами с ● ROS 2.0 уже интегрирован в устрой-
скольку AMR могут быть развёрнуты бы- подключением службы распределения ство, что избавляет от сложностей с
стро и легко, они почти сразу же повы- данных (DDS). Таким образом, было ре- конфигурацией.
шают эффективность. Благодаря низким шено использовать контроллер ADLINK Готовое к использованию решение
начальным затратам и быстрой оптими- на базе ROS 2.0.
зации процессов они предлагают удиви- ROScube-I ROS 2.0 от ADLINK побуди-
тельно быструю окупаемость инвести- РЕШЕНИЕ НА БАЗЕ ADLINK ло этого разработчика передовых реше-
ций – часто менее чем за шесть месяцев. NEURON SDK ний автоматизации внедрить автомати-
зированный процесс обработки мате-
РОБОТИЗИРОВАННОЕ Контроллер ROScube-I (рис. 4) на ба- риалов в свои решения (рис. 5). Конт-
зе ROS 2.0 от ADLINK оснащён процес- роллер ROScube-I был интегрирован в
ПРОИЗВОДСТВО сором lntel® Сogе ™ i7-8850H, обеспечи- решение AMR и мобильные манипу-
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ вающим превосходную вычислительную ляторы, которые подключаются к сор-
мощность, столь необходимую для авто- тировочным машинам в режиме реаль-
Ведущая компания из Малайзии, раз- номных мобильных роботов. Он постав- ного времени и гарантирует, что мо-
рабатывающая передовые решения для ляется с ПО ADLINK Neuron SDK, под- бильные манипуляторы точно и свое-
автоматизации сортировочных машин в держивающим пакеты и библиотеки временно будут выбирать упакованные
полупроводниковой промышленности, ROS 2.0, обеспечивающие сокращение компоненты ИС на упаковочной линии,
столкнулась с постепенно растущими времени и усилий на программирование а затем загружать их на AMR для транс-
запросами своих клиентов на внутрен- AMR. Neuron SDK основан на коммер- портировки на склад. Всё это – в бес-
нюю транспортировку компонентов ИС ческой версии DDS и предлагает втрое шовном и полностью автоматизирован-
между упаковочными линиями и скла- более быстрые коммуникационные воз- ном процессе.
дом с автоматизированной загрузкой и можности по сравнению со средой раз-
разгрузкой. В эпоху Индустрии 4.0 мно- работки ROS 2.0 с открытым исходным УМНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ
гочисленные промышленные произво- кодом. Кроме того, Neuron SDK посто-
дители активно участвуют в масштабной янно обновляется с целью оптимизации, РОБОТЫ
революции в области автоматизации что позволяет клиентам пользоваться са- Старение населения и низкая рождае-
производства. Упомянутая компания ис- мой свежей функциональностью среды
кала решение, которое бы обеспечивало ROS 2.0. Среди преимуществ решения мость становятся нормой во всём мире.
взаимодействие человека и робота и можно выделить: Улучшение качества жизни привело к
коммуникации в режиме реального вре- усилению внимания к качеству и без-
мени между машинами, выполняющи- Рис. 4. Контроллер ADLINK ROScube-I опасности медицинской помощи. Расту-
ми различные операции по транспорти- щие потребности в рабочей силе в меди-
ровке компонентов интегральных мик- цинской промышленности привели к
росхем в процессе автоматизированного тому, что логистика теперь играет важную
производства от упаковочной линии до роль в медицинских системах. Медицин-
склада, тем самым повышая общую эф- ская логистика охватывает рутинные
фективность. С этой целью было решено операции и управленческую деятельность
внедрить автономных роботов (AMR) и каждого отделения больницы, начиная с
мобильные манипуляторы для комплек- передачи распорядительных документов
тации и транспортировки компонентов и заканчивая доставкой приборов, меди-
ИС с упаковочных линий на склад. На каментов и образцов. Повышение рисков,
них возложили выполнение трудоём- связанных с передачей инфекционных
ких рутинных операций по обработке заболеваний, и нехватка медицинских ра-
материалов. Решение внедрить AMR ботников привлекают внимание к авто-
вместо автоматизированных управляе-
мых транспортных средств (AGV) было DDS ROScube-I
продиктовано тем, что AMR позволяет
динамически перемещаться и избегать Рис. 5. Автоматизация обслуживания линий по производству микросхем
препятствий в сложных промышленных
рабочих условиях и не требует ограниче-
ния работы людей в зонах заводского це-
ха или склада, где используются роботы.
Ещё одна задача, с которой они столк-

48 www.cta.ru СТА 1/2022