Komponenty automatyki przemysłowej - są cennym dodatkiem dla dystrybutorów podzespołów elektronicznych

Komputery jednopłytkowe i modułowe oraz przemysłowe pamięci Flash - duże możliwości i szeroki asortyment bazą do rozwoju rynku

Rosnącemu popytowi na komputery jednopłytkowe sprzyja głównie postępująca komputeryzacja w przemyśle, aplikacje w transporcie, budownictwie, a nawet w rozrywce. Powszechna automatyzacja i walka o klienta, wysokie wymagania klientów specjalistycznych odnośnie do certyfikatów i warunków pracy oraz wzrost liczby aplikacji, w których do sterowania wykorzystuje się IPC, stanowią główne czynniki napędowe dla rynku. Krótkie serie lub wyroby wykonywane na zamówienie, rosnąca bardzo szybko komplikacja zagadnień i coraz droższa praca ludzka to naturalne czynniki rozwojowe dla komputerowych systemów sterujących i kontrolnych od przeszło dwóch dekad. Niemniej ostatnio na skutek spadku cen, wielu nowych procesorów o znakomitych parametrach i większej świadomości klientów można zauważyć, że komputery SBC, pamięci Flash stają się po prostu łatwo dostępne. Warto też wspomnieć o tym, że urządzenia i systemy komputerowe są połączone sieciami lokalnymi lub komunikują się przez Internet, co dodatkowo pozytywnie wpływa na wzrost sprzedaży.

Jesteśmy też w przededniu zapowiadanej wielkiej rewolucji związanej z Internet of Things. Małe komputerki bazujące na układach SoC i wydajnych procesorach ARM oraz z wbudowaną komunikacją bezprzewodową zaczynają wchodzić na rynek. IoT to nie przemysł, także nie aplikacje profesjonalne, ale dzisiaj wiele sektorów elektroniki w dużym stopniu przenika się wzajemnie na tyle silnie, że rozwój technologii przenosi się z jednej dziedziny na drugą. Stąd wejście na rynek IoT może zaowocować powstaniem jeszcze mniejszych modułów i komputerów jednopłytkowych dla przemysłu. W konsekwencji takich procesów w naszym otoczeniu jest coraz więcej urządzeń i sprzętu bazującego na komputerowym sterowaniu i jeśli sprawdzą się chociaż w części prognozy analityków dotyczące rozwoju rynku IoT, SBC, idei typu Smart Cities, przyszłość rysuje się bardzo optymistycznie.

Platformy open-source

Potrzeby klientów kupujących komputery przemysłowe nie wykraczają specjalnie poza ogólne reguły sprowadzające się do tego, aby dostawca zapewnił tanie, ale dobre jakościowo produkty po korzystnej cenie. Bardzo wysoko oceniono także długoterminową dostępność danej wersji na rynku, co pozwala świadczyć obsługę posprzedażną bez obaw. W żadnym innym sektorze omawianym w naszych opracowaniach ten czynnik nie został w ankietach oceniony aż tak wysoko. Klienci poszukują także godnych zaufania dystrybutorów, którzy zapewnią im wsparcie techniczne i oprócz płytek z komputerami, także elementów pozwalających na tworzenie przez klienta całych systemów komputerowych.

W ostatnich pięciu latach ogromną popularność na rynku zdobyły platformy open-source, czyli małe komputery jednopłytkowe opracowywane przez entuzjastów skupionych na forach dyskusyjnych lub działających w ramach stowarzyszeń i fundacji.

U ich podstaw kryje się to, że wydajność i zasoby sprzętowe wielu mikrokontrolerów 32-bitowych dostępnych na rynku od firm takich jak Microchip, Atmel, TI oraz oczywiście ARM są na tyle wydajne, że można na nich zainstalować "duży" system operacyjny jak Linux lub Android.

Okazało się, że komputery takie jak Arduino, Raspberry Pi, Beagle-Bone to nie tylko dobre narzędzia dla edukacji, ale także produkt nadający się do wielu aplikacji z pogranicza elektroniki hobbystycznej i profesjonalnej, np. systemów alarmowych i monitoringu, aplikacji inteligentnego budynku, systemów pomiarowych i wielu podobnych.

Platformy open-source są tanie i łatwo dostępne, przez co wiele osób kupuje je nawet dla zabawy, nie brakuje też prób ich użycia w zastosowaniach profesjonalnych, np. jako bazy dla większych sterowników - przykładem może być ModBerry firmy TechBase.

Więcej przykładów na takie działania można znaleźć za granicą, gdzie małe innowacyjne firmy a także duże przedsiębiorstwa sięgają po takie platformy i tworzą własne produkty je wykorzystujące. Przykładem może być CircuitCo, tworząca platformy sprzętowe zgodne z Arduino w oparciu o wydajne 32-bitowe procesory ARM Cortex-A8 zawarte w OMAP firmy Texas Instruments.

Moduły zgodne z Arduino pod względem wyprowadzeń wytwarzają także inne firmy, jak amerykański Digilent lub bułgarski Olimex, dostarczający płytki o nazwach chip-KIT i OlimeXino. Dzięki takiej synergii i wsparciu od wielu przedsiębiorstw cały rynek produktów open-source w zakresie systemów embedded rozwija się dzisiaj niezwykle dynamicznie. Ewidentnie jesteśmy świadkami rewolucji w systemach embedded podobnej do tego jak kiedyś było z Linuksem w zakresie systemów operacyjnych. Wspólną cechą tych ciekawych projektów było za każdym razem to, że zaczynały się bardzo skromnie.

Platformom open-source brakuje wielu cech niezbędnych w aplikacjach przemysłowych, a więc szerokiego zakresu temperatur pracy, jakości, stabilności działania i wieloletniej dostępności, przez co ich możliwości aplikacyjne sięgają jedynie obszaru półprofesjonalnego, a więc takiego o łagodnych wymaganiach. Z uwagi na to branża komputerów SBC patrzy na te produkty neutralnie, przynajmniej na razie, bo dynamika zmian na tym rynku jest tak wielka, że radykalna zmiana krajobrazu może nastąpić w dowolnym momencie.

Jakie negatywne zjawiska psują biznes?

Zestawienie poszukiwanych przez krajowych klientów cech technicznych komputerów jednopłytkowych, a więc ranking tego, co jest ważne dla klientów w parametrach. Na pierwszym miejscu znalazła się odporność środowiskowa i niezawodność, na dalszych miejscach ogólnie rozumiana funkcjonalność (interfejsy, pobór mocy, wydajność), a co ciekawe na samym dole zestawienia są możliwości multimedialne i graficzne. Wynika to zapewne z tego, że układy graficzne, które są montowane standardowo, mają wystarczające możliwości lub też, że w warunkach krajowych nie ma specjalnie dużo aplikacji, które posługiwałyby się zaawansowaną grafiką.

W ostatnich miesiącach rynek europejski ponownie jest daleki od stabilności. Z uwagi na sytuację na Ukrainie biznes z naszymi wschodnimi sąsiadami praktycznie zamarł, a widoczne w drugiej połowie roku wahania kursowe też nie sprzyjają niestety rozwojowi. Komputery jednopłytkowe są jednym z najważniejszych komponentów do budowy systemów automatyki, kierowanym nierzadko do urządzeń instalowanych w zakładach przetwarzania żywności. Stąd niestety zawirowania w rynku krajowym związane z sankcjami gospodarczymi i blokada granic mogą w aspekcie długoterminowym ograniczyć tempo wzrostu rynku i mało pocieszające jest to, że dotyczy to również innych krajów europejskich.

Drugą przeszkodą jest fakt, że z uwagi na szeroką ofertę i asortyment i w konsekwencji łatwość nawiązania kontaktu z dostawcami z krajów azjatyckich, coraz więcej produktów na rynku jest słabej jakości. Duża część supertanich komputerów SBC nie działa tak jak powinna, a parametry środowiskowe i jakościowe spełnia jedynie na papierze. Ponieważ wszyscy producenci jednym głosem zapewniają, że ich produkty zapewniają wysoką jakość i są doskonałe od strony technicznej, klienci myślą, że można kupić te urządzenia bardzo tanio, a za znane marki się niepotrzebnie przepłaca. Potem są zawiedzeni i rozczarowani jakością SBC.

Jest to niestety nie tylko skutek oszczędności i ogólnego zainteresowania tylko ceną na fakturze, ale także brak świadomości klientów o zaletach urządzeń przygotowanych do zastosowań przemysłowych. Brak wiedzy oraz dobrej skali do porównań powoduje też, że nie zawsze klienci potrafią powiązać złą pracę, np. zawieszanie się oprogramowania, z niesprawnością platformy sprzętowej. Rzadko myśli się też o tworzonym systemie i instalacji w długiej perspektywie, interesując się np. czy tani i okazyjny produkt będzie można kupić za rok, z uwagi na konieczność zagwarantowania obsługi serwisowej oraz gwarancyjnej. Niestety koszty transportu i pracy rosną, dlatego obsługa serwisowa staje się coraz bardziej kosztowna. Niewielka oszczędność podczas zakupów jest w stanie się srogo zemścić.

Produkty konsumenckie w aplikacjach profesjonalnych

Dostawcy komputerów jednopłytkowych i pamięci Flash dla przemysłu

Patologią rynku jest wykorzystywanie produktów kierowanych na rynek konsumencki do zastosowań profesjonalnych. Dla wielu klientów pokusa wiążąca się z użyciem tańszych odpowiedników w zakresie sprzętu powszechnego użytku jest duża, bo zwykle wymiary rozwiązań konsumenckich, parametry wydajnościowe lub funkcjonalność są takie same jak produktów kierowanych do aplikacji profesjonalnych.

Wielu producentów dalekowschodnich ma nawet w ofertach równoległe linie takich samych urządzeń przeznaczonych na oba wymienione rynki, co w przypadku wielu klientów bardzo uwypukla różnice w cenach, a znacznie mniej pokazuje "drobiazgi", jak zakres temperatur pracy, certyfikaty, pokrycia ochronne itd.

Zjawisko to występuje na omawianym rynku praktycznie od zawsze i nie jest ono też unikalną cechą sektora komputerów jednopłytkowych ani pamięci, bo podobne negatywne spostrzeżenia dotyczą na przykład switchy i innych komponentów sieci lub sprzętu wykorzystywanego w systemach alarmowych i instalacjach ochrony mienia.

Różnice pomiędzy wyrobami powszechnego użytku a przemysłowymi sprowadzają się w decydującym stopniu do innych podzespołów elektronicznych wykorzystywanych do ich konstrukcji, takich, dla których producent gwarantuje pracę w szerokim zakresie temperatur pracy dla półprzewodników, przez długi czas dla kondensatorów elektrolitycznych, odpornych na narażenia mechaniczne dla złączy i spełniające wyśrubowane wymagania. Inny jest laminat płytki, a sam projekt też jest tworzony z myślą o tym, że komputer ten musi działać w sposób pewny w różnych warunkach środowiskowych.

Mimo to w wielu aplikacjach o charakterze profesjonalnym aplikuje się produkty konsumenckie, najczęściej dlatego, że wiele z takich urządzeń kierowanych jest do zastosowań, które można by opisać jako leżące na pograniczu obu rynków, na przykład automaty do gier lub systemy POI montowane w budynkach użyteczności publicznej. Klienci liczą, że dobre produkty konsumenckie spełniające z zapasem wymagania poradzą sobie w takim obszarze.

Wiele razy okazuje się, że faktycznie tak jest, zwłaszcza w aspekcie krótkoterminowym, ale nie zawsze udaje się powiązać anomalie działania z takim wyborem sprzętu lub też liczy się na tzw. szczęście. Różnice w cenach pomiędzy przetestowanymi urządzeniami do zastosowań profesjonalnych a płytami konsumenckimi cały czas są na tyle duże, że klienci decydują się na eksperymenty, akceptując niestety ryzyko.

Dawniej uważano, że wiele takich działań wynika z niewiedzy i ograniczonej wyobraźni osób decydujących się na taką drogę na skróty, które nie potrafią przewidzieć, co będzie się działo w przyszłości. Niemniej wystarczy poczytać fora dyskusyjne, aby przekonać się, że to nieprawda. Osoby instalujące wersje konsumenckie są całkowicie świadome ich ograniczeń i nierzadko instalują systemy podgrzewania i wentylacji, szczelne obudowy, po to, aby ograniczyć wpływ środowiska, bo mimo to w rozliczeniu jest to dla nich tańsze.

Własne rozwiązanie czy gotowy moduł?

Dyskusję na temat, czy lepiej jest oprzeć projektowaną aplikację na całkowicie własnym projekcie, czy też kupić gotowy moduł, mimo że towarzyszy omawianemu rynkowi od wielu lat, też nie można uznać za rozstrzygniętą.

Na rynku są firmy elektroniczne, które rozwijają własne konstrukcje bazujące na wydajnych mikrokontrolerach 32-bitowych, pełniących funkcję sterowników dla całego systemu. Inne firmy budują we własnym zakresie nawet całe komputery jednopłytkowe, które są wykorzystywane do sterowania automatami do gier lub sprzedaży czy wyświetlaczami reklamowym.

Za tymi decyzjami kryją się zwykle przemyślane decyzje lub ważne powody wynikające z konieczności instalacji wyjątkowo nietypowych i rozbudowanych systemów zabezpieczeń dla kodu programu lub też jest to konsekwencja dużego doświadczenia firmy w zakresie realizacji systemów mikroprocesorowych.

W obu przypadkach firmy uważają, że w ten sposób udaje im się w maksymalny sposób obniżyć koszty. Dla jednych dlatego, że mikrokontrolery są bardzo tanie, a koszt napisania oprogramowania jest wydatkiem jednorazowym, pozostałe mówią, że przy małej skali produkcji i specjalistycznym charakterze wielu aplikacji inwestycje w gotowy sterownik są dla nich niepotrzebnie dużym wysiłkiem.

Co ciekawe ten rozdźwięk nie zmienia się wraz z rozwojem technologii. Na rynku pojawiają się co chwila nowe mikrokontrolery, nierzadko o rewelacyjnych parametrach i wydajności pozwalającej na instalację kompletnego systemu operacyjnego. Równolegle szybko poszerza się oferta gotowych komputerów, bazujących na wielu różnych procesorach, wymiarach, możliwościach, dostępnych od różnych producentów. Ponadto jest też wiele platform typu open-source, które w ostatnich latach stały się niezwykle popularne i dostępne. Sektor ten jest coraz bardziej otwarty dla "przeciętnego" konstruktora, coraz niższe ceny i szeroka oferta sprawiają, że dostęp do gotowych platform sprzętowych jest praktycznie nieograniczony.

Profile rynkowe dostawców komputerów jednopłytkowych i pamięci Flash dla przemysłu

Bez względu na te możliwości i argumenty na temat kosztów pracy, wielu konstruktorów, szczególnie starszej daty, ciągle uważa za ujmę na honorze użycie gotowego komputera lub modułu SOM/COM. Często ich komentarzem jest, że takie komputery to mogą sami zbudować.

Pochłania to jednak dużo czasu i środków finansowych, przez co na końcu być może cena jednostkowa produktu jest niższa jednak produkt jest mocno spóźniony i może nie być w stanie zrekompensować zainwestowanych środków. Nowoczesne firmy podejmują szybkie decyzje o użyciu gotowych SOM i mają czas, by skupić się na rozwijaniu produktu, aplikacji i na marketingu budując tym samym swoją przewagę.

Niemniej z punktu widzenia rozwoju rynku modułów SOM/COM, a nawet komputerów jednopłytkowych, trend rezygnacji z rozwijania własnych konstrukcji nie jest dynamiczny. Obie strony mają wiele argumentów i kontrargumentów, przez co lata lecą, a jakościowych zmian, jak wspomniano na wstępie, niestety nie ma. Dyskusja robić, czy kupić stale jest aktualna i widoczna w dyskusjach, opiniach specjalistów a nawet w tekstach firmowych uzupełniających i rozszerzających nasze opracowanie, jakie publikujemy na kolejnych stronach.

Wiele nowości w procesorach i formatach

Wśród branży, które są głównymi odbiorcami SBC i pamięci Flash, za najważniejszą grupę uznano integratorów systemów, a więc firmy zajmujące się budową instalacji automatyki, systemów pomiarowych, budową większych urządzeń i instalacji. Dalej znalazły się zakłady przemysłowe i producenci elektroniki typu OEM, będące w bliskim związku z integratorami i przez wiele osób postrzegani jako ten sam odbiorca. Ważnym klientem jest sektor reklamy, wykorzystujący komputery w roli sterowników do wyświetlaczy wielkoformatowych, kiosków i automatów sprzedających, a także automatów rozrywkowych. Producenci elektroniki to z kolei naturalny odbiorca komputerów nakładkowych takich, jak moduły SOM oraz COM a także PC/104, PC/104+.

Bezsprzecznie najwięcej dzieje się w zakresie wykorzystywanych procesorów, których w zakresie tematyki tego opracowania jest po prostu bez liku. Okres całkowitej dominacji architektury x86 mamy już za sobą, bo obok komputerów z procesorami x86 coraz bardziej popularne są urządzenia z układami ARM.

Ich atutem jest niska cena, dobra możliwość integracji w ramach jednochipowego układu SoC, niski pobór mocy, możliwość instalacji i obsługi systemu operacyjnego Android lub Linux Embedded oraz wsparcie ze strony dużych producentów półprzewodników zaangażowanych w ARM-y. Podobnie jak Intel ma swoich partnerów, z którymi dzieli się wiedzą i technologią, przekazuje próbki układów i dokumentację niezbędną do tworzenia nowych wersji produktów, tak samo w świecie ARM producenci półprzewodników, tacy jak na przykład Texas Instruments, wytworzyli sieć powiązań z wieloma małymi i dużymi firmami, które implementują chipy.

W ostatnich miesiącach widać, że liczba firm, które projektują i oferują na rynku moduły z corteksami, bardzo szybko rośnie. Zapowiedź ostrego wejścia układów ARM na rynek komputerów jednopłytkowych i rozwiązań modułowych staje się faktem i należy się liczyć, że w najbliższych latach na omawianym rynku będzie się w tym zakresie sporo działo.

Na razie procesory ARM trafiają głównie do modułów typu SOM, a więc małych płytek przeznaczonych do wbudowania w większą całość. Ich możliwości sprzyjają zastosowaniom, ale od strony popularnych systemów operacyjnych ograniczone są do Linuksa. Z tego powodu firmy, które chcą szybko przygotować jakąś aplikację sterującą lub multimedialną, sięgają najczęściej po gotowe komputery jednopłytkowe zgodne z architekturą x86, bo na nich działają Windows Embedded.

Układy ARM do takich zastosowań wytwarzają głównie firmy takie jak Freescale (i.MX), Texas Instruments (Sitara i OMAP), Atmel (SAM). Do tego dochodzą rozwiązania z układami SoC integrującymi procesory ARM i układy graficzne, jednostki FPGA Xilinksa (Zync) lub Altery (Cyclone V - Spark 100), Intelowski nowy Quark oraz Snapdragon firmy Qualcomm. Pod każdą z tych nazw kryją się całe rodziny układów różniące się taktowaniem, pamięcią, układami peryferyjnymi itd. tak, że w sumie całość obejmuje minimum setkę jednostek.

Sprzedaż komputerów jednopłytkowych to biznes, którzy rzadko tworzy oś rozwoju firmy i w ogromnej większości przypadków łączy się z inną działalnością handlową, np. ogólnie sprzedażą komponentów automatyki. Sprzedażą omawianych wyrobów zajmują się także firmy dystrybucyjne dostarczające pełne spektrum podzespołów dla elektroniki i automatyki i dla wielu z nich są to dodatki uzupełniające główny biznes. Stąd dla prawie 70% firm z tego zestawienia sprzedaż komputerów jednopłytkowych to co najwyżej 10% obrotów i nikt nie wyspecjalizował się wyłącznie w tej tematyce. To samo zestawienie dla pamięci Flash (po prawej) wygląda podobnie, bo 70% firm ma z pamięci do 10% obrotów.

Nie oznacza to, że architektura x86 jest już całkowicie w odwrocie. Paleta dostępnych układów Intela też znacznie się rozszerzyła - popularny Atom dostępny jest w wersjach 2- i 4-rdzeniowych, są nowe celerony M, układy Core i3-i7, a co chwila też popularne układy wychodzą w nowych wersjach technologicznych, czyli generacjach. Te kolejne generacje atomów, celeronów (np. J1900) i innych popularnych marek nierzadko tak diametralnie się różnią od poprzedników, że de facto są to nowe układy, ale celowo przez producenta nazywane tak jak poprzedniki po to, aby budować siłę marki.

Drugą widoczną nowością są nowe rozmiary płyt i modułów komputerów. Można wybierać spośród tradycyjnych płyt głównych w wykonaniu przemysłowym w formatach Mini-ITX, MicroATX, ATX i EATX. Do tego dostępne są komputery jednopłytkowe (a więc z zamontowanym procesorem i pamięcią) o rozmiarach 5,25, 4, 3,5", a nawet o wielkości karty PICMG 1.3 jako System Host Board (SHB).

Są też moduły PC/104, PC/104-Plus, PCI-104, EPIC oraz EBX, a kolejne możliwości dają moduły płytek procesorowych SOM/COM, które są też dostępne w kilku formatach: ETX/XTX, COM Express w trzech odmianach Basic i Compact i Mini, SMARC, QSeven i uQSeven, który ma rozmiary jedynie 40 × 70 mm. Coraz mniejsze rozmiary to oczywiście skutek rozwoju technologii półprzewodnikowej, w tym rosnącego znaczenia układów SoC (wszystko w jednym chipie) w omawianym sektorze.

Bezsprzecznie sektor komputerów przemysłowych staje się coraz bardziej otwarty dla przeciętnego konstruktora, a coraz niższe ceny i większa dostępność sprawiają, że dostęp do tych rozwiązań jest praktycznie nieograniczony.

O ile kiedyś na rynku komputerów jednopłytkowych wyścig technologiczny odnosił się głównie do rosnącej wydajności, o tyle obecnie zdecydowana większość komputerów ma ją na tyle dużą, że wystarcza ona do ogromnej większości aplikacji, a liczy się pobór mocy, wysoka skala integracji w ramach jednego SoC-a, duża liczba dostępnych interfejsów oraz często także wydajna grafika, pozwalająca wyświetlać multimedia i obsługiwać dwa monitory.

W zakresie pamięci przemysłowych także pojawiają się nowe formaty: CFast zastępują CF, jest też mSATA i M.2. Rosną znacznie pojemności dysków i kart pamięci Flash, nawet do terabajtów, a całość oferty przemysłowej liczy tak wiele jednostek, że nie ma żadnego problemu z wyborem, nawet jeśli aplikacja wymusza rygor w zakresie szerokiego zakresu temperatur pracy oraz wymaga długiej trwałości zapisywanych danych.

Tak samo jak kilka lat temu rynek komputerów przemysłowych był pod wpływem bezwentylatorowości, tak samo dzisiaj widać odwrót od klasycznych nośników danych, czyli dysków HDD. Parametry pamięci Flash stały się na tyle dobre, a ceny na tyle niskie, że stają się one nośnikiem pierwszego wyboru w przemyśle.

Wiele zmian i nowości na rynku komputerów jednopłytkowych od lat ma wspólny mianownik, którym jest lista popularnych procesorów. Na jej szczycie cały czas jest uznawany procesor Intel Atom we wszystkich dostępnych wersjach, popularne są także wydajniejsze układy Core i3-i7, które również cieszą się powodzeniem i uznaniem kupujących.

Jeśli chodzi o układy ARM, to na razie wypadają one słabo, ale trzeba mieć na uwadze to, że procesory te wchodzą na rynek od strony aplikacji popularnych i półprofesjonalnych, a zestawienie dotyczy tej "najpoważniejszej" części rynku. W zakresie pamięci Flash najpopularniejsze są karty pamięci CF oraz dyski 2,5" SSD. Rozwiązania bardziej specjalistyczne, jak mSATA, które montuje się bezpośrednio na płytach głównych w specjalnych gniazdach, oraz dyski DOM nie są jeszcze tak bardzo popularne, ale jak sygnalizowano nam w ankietach, szybko się upowszechniają. Ich atutem jest wygoda montażu bez dodatkowych kabli.

Karty pamięci i dyski Flash

Nośniki danych z pamięciami Flash to dyski SSD (2,5", mSATA i DOM) oraz karty pamięci takie jak CF - CompactFlash oraz nowszy CFast, SD Secure Digital. W zastosowaniach profesjonalnych używane są nośniki w specjalnym wykonaniu, które charakteryzuje szeroki zakres temperatur pracy np. od -40°C do +85°C i wilgotność do 95%.

Oprócz wzmocnienia konstrukcji mechanicznej stosuje się też kontrolery z algorytmami detekcji i korekcji błędów, mechanizmami zarządzania uszkodzonymi blokami pamięci i monitorowania parametrów karty, które umożliwiają m.in. określenie stopnia jej zużycia. Niektóre rozwiązania mają też funkcje odzyskiwania danych oraz detekcji przerwy w zasilaniu. Generalnie pamięci Flash dla przemysłu mają też znacznie bardziej złożone kontrolery zarządzające zapisem i zarządzaniem danych po to, aby jak najlepiej wykorzystać ograniczoną trwałość tych komórek pamięci i zapewnić najwyższą wydajność.

Przybliżona struktura obrotów dla rynku SBC (po lewej) i Flash (po prawej) - sprzedaż powyżej 1 mln zł rocznie dla produktów Flash ma około 35% firm z tego zestawienia, dla SBC taką samą wartość ma 40% firm, czyli bardzo podobnie. Podsumowując, można wysnuć wniosek, że komputery SBC i pamięci to dobry biznes, charakteryzujący się dość dużą stabilnością i rozwijający się w dobrym tempie, z zastrzeżeniem, że duża cena jednostkowa tych produktów i spora konkurencja na rynku wymagają od dostawców sporo pracy, aby takie wyniki mieć na stałe.

Oczywiście takie przemysłowe karty i dyski są droższe od konsumenckich (m.in. z uwagi na pamięci SLC) i tym samym, podobnie jak jest to z komputerami, wiele firm próbuje te drugie wykorzystywać w poważnych zadaniach. Pozytywne jest to, że pamięci Flash szybko tanieją i rynek produktów profesjonalnych szybko się rozwija. Proces ten prowadzi w naturalny sposób do ograniczenia zjawiska wykorzystywania pamięci komercyjnych w zastosowaniach przemysłowych, ale bezsprzecznie on nadal istnieje.

Dostawcy komputerów

Dostawcy komputerów jednopłytkowych to cztery wyraźnie zarysowane grupy firm. Pierwsza łączy dystrybutorów zaopatrujących przemysł, integratorów i inne branże profesjonalne, którzy są silnie zaangażowani w sprzedaż omawianych produktów i sprzedają znane światowe marki. Takimi dostawcami są m.in. JM elektronik, CSI, Elmark Automatyka i Guru Control Systems, a także Dacpol oraz LedaTel.

Druga grupa dostawców skupia producentów zagranicznych obecnych w Polsce poprzez swoje lokalne oddziały, czyli Kontron i Advantech oraz National Instruments.

Trzecia grupa łączy głównie dystrybutorów podzespołów elektronicznych, sprzedających coraz więcej komponentów automatyki oraz produkty specjalizowane, np. pod IoT. Do grona tego zaliczyć można: Maritex, Elatec, Unisystem, Glyn, Elhurt, Gamma, Microdis. Czwarta grupa łączy dostawców katalogowych jak TME, Farnell element14. W ostatnich latach znacznie poszerzyła się ponadto liczba krajowych producentów - 3City Electronics, Sidus Novum i EMD Technology. Jak widać, grono firm sprzedających komputery jednopłytkowe i moduły jest całkiem liczne i w dużej mierze niezmienne od lat.

Sieciowe urządzenia komunikacyjne - Ethernet jako powszechnie uznany standard komunikacji zapewnia szybki rozwój rynku

Nietrudno dostrzec, jak szybko Ethernet i sieci komunikacyjne na nim bazujące upowszechniają się we współczesnej technice. Na początku w tym standardzie budowano sieci lokalne pomiędzy komputerami w obrębie przedsiębiorstwa. Aktualnie inżynierowie nie mają już większych oporów, aby stosować Ethernet na poziomie urządzeń kontroli, monitoringu i sterowania procesami produkcyjnymi, łącząc sterowniki PLC i panele HMI, tworząc systemy czasu rzeczywistego, a nawet integrując całość rozległej infrastruktury przedsiębiorstwa w jeden system za pomocą tego standardu. Ethernet stał się też siecią, która znacznie wykroczyła od strony aplikacyjnej poza wąsko sprecyzowany obszar przemysłu, pojawiając się w elektronice konsumenckiej i aplikacjach domowych, systemach kontroli dostępu i monitoringu obiektów, w urządzeniach pomiarowych, transporcie szynowym i wielu innych obszarach. Zaawansowane prace prowadzone są nawet w zakresie implementacji Ethernetu w motoryzacji, co przekonuje, że jest to duży i ciągle szybko rozwijający się rynek.

Głównymi zaletami, dla których warto wdrażać Ethernet, są jego kompatybilność, efektywność, uniwersalność i elastyczność konfiguracji, a także minimalizacja kosztów. Dzięki zastosowaniu odpowiednich bram możliwe jest także dołączenie do sieci urządzeń wyprodukowanych przez różnych producentów, łączenie sieci bazujących na kablach miedzianych z optycznymi i bezprzewodowymi.

Ethernet jak żaden inny standard sieci przemysłowych oferuje możliwość podłączenia wielu tysięcy urządzeń za pomocą tej samej sieci. Co prawda, aby tego dokonać, należy podzielić dużą grupę urządzeń na podgrupy logiczne (podsieci), ale znacząco nie zmniejsza to ich możliwości komunikacyjnych. Ethernet oferuje także nieporównywalnie większe, stale rosnące prędkości transferu, jednocześnie stając się coraz tańszym w utrzymaniu. Sieci o szybkości gigabitowej są niewiele droższe od poprzednich generacji.

Ethernet jest tani w instalacji i w utrzymaniu oraz praktycznie bezproblemowy. Decydując się na zastąpienie nim wszelkich innych zakładowych sieci, praktycznie znika problem szkolenia osób personelu, nie ma również problemu związanego z szeregowym łączeniem ze sobą urządzeń, które w razie awarii jednego z nich powodowały zatrzymanie komunikacji w całej sieci.

Profile dostawców komponentów sieciowych

Instalując Ethernet, można dokonać wyboru co do topologii tworzonej sieci, tak by zminimalizować koszty instalacji lub zwiększyć niezawodność poprzez redundancję. Typowo w sieciach tego typu korzysta się z topologii gwiazdy, ale poprzez odpowiednie zestawienie koncentratorów można uzyskać np. topologię pierścienia. Ponadto większość dostępnych na rynku urządzeń będących elementami łączącymi sieć pozwala na pracę z wieloma szybkościami transmisji.

Oznacza to, że w przeciwieństwie do wielu innych systemów sieci, prędkość przesyłu danych nie jest ograniczana przez najwolniejsze z podłączonych urządzeń, a jedynie do minimalnej wartości prędkości z jaką pracują urządzenia przełączające znajdujące się na trasie pomiędzy komunikującymi się węzłami. Takie rozwiązanie problemu wstecznej kompatybilności kolejnych generacji sieci pozwala na wygodną, stopniową rozbudowę infrastruktury, bez obawy o utratę funkcjonalności instalowanych elementów.

Zarządzanie, PoE, mikrokontrolery

Średnie obroty ze sprzedaży komponentów sieci przemysłowych uzyskiwane przez dostawców są wyższe niż dla wielu innych komponentów automatyki i elektroniki omawianych w naszych zestawieniach, ale w części jest to skutek tego, że po prostu ceny jednostkowe tych urządzeń są relatywnie wyższe. Czynnik ten zmienia nieco proporcje na wykresie, przesuwając środek w stronę wyższych kwot, ale nadal aż 41% dostawców, czyli prawie co druga firma, nie ma sprzedaży większej niż 250 tys. zł rocznie. Odsetek tych, którzy przekraczają milion rocznie, to ok. 22%, czyli innymi słowy, tylko dla co piątej firmy jest to biznes znaczący, a nie dodatek do wielu innych rzeczy.

Poza uniwersalnością i możliwościami komunikacyjnymi urządzenia infrastrukturalne, za pomocą których buduje się sieci, dają wiele różnych mechanizmów zwiększających wydajność transmisji sieciowej, pozwalających na zarządzania urządzeniami i samą komunikacją, jak filtrowanie pakietów, kontrolę dostępu, ograniczenia maksymalne na szybkość transmisji, stworzenie logicznej wydzielonej sieci prywatnej oraz na implementację usług komunikacji głosowej i wideo. Możliwość zarządzania urządzeniami w sieci przemysłowej ma dominujące znaczenie w rozwiązywaniu potencjalnych problemów i jest kluczowa w tym, aby Ethernet był akceptowany w dużych i odpowiedzialnych systemach.

Kamieniem milowym w rozwoju było też pojawienie się na rynku możliwości zasilania urządzeń przez kabel sieciowy, czyli powstanie standardu PoE (Power over Ethernet). Uwolnienie się od dodatkowych kabli, dziesiątek różnych zasilaczy nierzadko o wątpliwej jakości i trwałości, jakie dodawane są do "drobnych" urządzeń końcowych, skierowało rozwój rynku w stronę systemów monitoringu, kontroli dostępu, wideotelefonów i podobnych.

Upraszcza to okablowanie sieci i zmniejsza koszty jej budowy oraz eksploatacji. Ponadto pozwala monitorować zużycie energii w poszczególnych węzłach oraz w razie potrzeby zdalnie restartować lub wyłączać poszczególne urządzenia. Pojawienie się nowej wersji PoE, w której dostępna moc dla urządzenia końcowego jest jeszcze wyższa (PoE+), jeszcze w większym stopniu wspomaga ten kierunek rozwoju rynku.

Ethernet towarzyszy coraz liczniej urządzeniom "niewielkim" zarówno pod względem wymiarów, jak też możliwości i wymagań komunikacyjnych. W zasadzie każdy producent mikrokontrolerów ma w ofercie co najmniej jeden model z interfejsem ethernetowym. Dlatego nie jest niczym dziwnym, że sieci takie można znaleźć w małych sterownikach, czujnikach, rejestratorach, sprzęcie pomiarowym i podobnych. Na rynku są też dziesiątki gotowych modułów komunikacyjnych, pozwalających dodać komunikację do istniejącego rozwiązania, dzięki czemu złącze ethernetowe można dzisiaj znaleźć wszędzie.

Urządzenia infrastruktury komunikacyjnej

Struktura głównych odbiorców sprzętu sieciowego została zdominowana przez producentów związanych z przemysłem i energetyką, niemniej sporo wskazań padło również na branżę IT, kolej, monitoring oraz ochronę mienia. Sprzęt sieciowy wykorzystywany jest tam do tworzenia systemów komunikacyjnych na liniach technologicznych, sieci w maszynach oraz generalnie jako rozwiązania służące do kontroli pracy i przesyłania danych z obszaru hali produkcyjnej do systemów zarządzania. Warto zauważyć, że awans branży security na wysoką pozycję w rankingu odbiorców dokonał się wraz z odejściem od techniki analogowej i przejściu takich systemów na transmisję wideo po sieci IP i zasilanie przez PoE.

Korzystanie z możliwości sieci bazujących na Ethernecie jako medium komunikacyjnym wymaga stworzenia infrastruktury komunikacyjnej, do której poza okablowaniem (miedź, światłowód) wykorzystuje się przede wszystkim przełączniki (switche) i routery sieciowe, które tworzą fizyczną podwalinę sieci.

Dotyczy to przede wszystkim urządzeń do sieci Ethernet, w tym obejmujących zarówno wersje niezarządzalne, jak też urządzenia zarządzalne o różnej liczbie portów i funkcji. Te ostatnie odpowiedzialne są m.in. za możliwość pracy w pierścieniu, funkcje związane z przesyłem danych (np. QoS) oraz grupowaniem portów.

Są one uzupełniane przez sprzęt bezprzewodowy, gdyż sieci, przemysłowe i te pracujące w mniej odpowiedzialnych zastosowaniach mają charakter mieszany i są uzupełniane komunikacją bezprzewodową. Ze względu na częste występowanie zaburzeń elektromagnetycznych oraz konieczność transmisji danych na większe odległości w przemyśle chętnie stosuje się sieci światłowodowe, stąd też popularność urządzeń z tego typu interfejsami oraz z portami uniwersalnymi, których funkcjonalność określa zastosowany moduł. Trendem rozwojowym jest w przypadku omawianych urządzeń rosnące obecnie wykorzystanie sieci gigabitowych, a w przyszłości - spodziewana popularyzacja rozwiązań 10 Gb/s.

Wraz ze wzrostem powszechnoś ci Ethernetu praktycznie nieodzowne w przypadku modernizacji maszyn oraz rozbudowy istniejących linii technologicznych są konwertery sieciowe (konwertery mediów, mediakonwertery, urządzenia typu gateway). Są to przede wszystkim urządzenia z interfejsami do sieci szeregowych i innych przetwarzające komunikaty na standard ethernetowy, moduły służące do zmiany medium transmisyjnego - w szczególności Ethernetu miedzianego na światłowodowy oraz moduły wykorzystujące transmisję bezprzewodową.

Do produktów stanowiących ofertę dostawców produktów sieciowych należą też serwery portów oraz karty sieciowe. Często są to wersje wieloportowe, co pozwala na komunikację z wieloma innymi urządzeniami z użyciem jednej karty instalowanej przykładowo w komputerze przemysłowym.

Moduły we-wy - oddzielna kategoria

Klienci poszukują przede wszystkim sprzętu o wysokiej jakości i o dużej funkcjonalności oraz zaawansowanych możliwościach technicznych. Niska cena nie jest najważniejszym kryterium selekcji i jest to fakt wart zauważenia, bo w obecnych czasach cena na pierwszym miejscu takiego zestawienia występuje praktycznie zawsze. Co więcej, można też powiedzieć, że ułożenie kryteriów selekcji produktu pokazane na rysunku jest charakterystyczne dla dojrzałych rynków, takich gdzie świadomość klientów, co do roli i znaczenia tych produktów jest wysoka.

Osobą grupę stanowią moduły we-wy, które pod względem popularności przyrównać można do switchy przemysłowych, ale inne są jednak ich zastosowania. Pozwalają one na podłączenie wielu sygnałów/urządzeń i komunikację z tymi ostatnimi z wykorzystaniem jednego połączenia sieciowego. Podzespoły dostępne są w różnych wykonaniach - zarówno z wejściami i wyjściami cyfrowymi, jak też analogowymi, przeznaczonymi do podłączania określonych czujników, liczników, napędów, itd. Podzespoły takie występować mogą przy tym zarówno w wersjach kompaktowych, tj. o określonej liczbie punktów - np. 8, 16, jak też modułowych. Wersje kompaktowe oferowane są również w wykonaniach o wysokim stopniu ochrony, co pozwala na ich instalację bezpośrednio na maszynach.

Moduły we-wy pierwotnie były elementami sterowników modułowych rozszerzającymi liczbę ich interfejsów, z czasem zaczęto je też stosować również jako urządzenia zdalne, samodzielne. W przypadku interfejsu do podłączania systemu nadrzędnego dostępne są różne standardy, w tym bazujące zarówno na Ethernecie, jak też sieciach polowych.

Serwery portów

W zakresie urządzeń komunikacyjnych jedną z większych części rynku tworzą serwery portów, czyli inaczej konwertery interfejsów sieciowych, wyposażone we własny komputer zapewniający możliwość programowania i ustawiania parametrów. Ogromna część dostępnych na rynku urządzeń pozwala na dodanie komunikacji przez Ethernet do sprzętu z portami RS232/422/485 (serial-to-Ethernet i na odwrót).

Są one potrzebne do sterowania i zarządzania urządzeniem poprzez sieć oraz wydłużenia niewielkiego zasięgu RS-a. Dzięki odpowiednim sterownikom, z punktu widzenia oprogramowania, takie przedłużenie może być przezroczyste dla danych i aplikacji software'owej. Nierzadko jeden serwer portów obsługuje kilka łączy RS, a po stronie Ethernetu obsługiwane są sieci z protokołem Modbus. Serwery portów poza portami szeregowymi mają też wyprowadzone zwykłe linie IO, pozwalając na realizację tradycyjnych układów sterowania.

Oprócz wersji kablowych dostępne są urządzenia z interfejsem WLAN. Ich funkcjonalność jest podobna jak opisanych wyżej, z tym że łącze ethernetowe realizowane jest bezprzewodowo, ze wszystkimi popularnymi usługami związanymi z komunikacją za pomocą protokołu TCP/IP.

Sprzęt bezprzewodowy

Jeśli chodzi o potencjał rynkowy poszczególnych grup sprzętu sieciowego, to najbardziej atrakcyjną pozycją w ofertach są switche i routery, urządzenia bezprzewodowe oraz moduły we-wy. Z pewnością wynika to z roli, jakie odgrywają swiche w sieci, będąc głównym elementem jej infrastruktury oraz stopnia złożoności urządzeń bezprzewodowych, które są dość drogie. Moduły we-wy uznawane są też przez polskich dostawców za jedne z lepszych produktów pod względem możliwości zarobienia. Sprzedają się one w relatywnie dużych ilościach, do tego cechują dobrymi marżami, przez co znaleźć je można zarówno u dostawców urządzeń sieciowych, jak też producentów i dystrybutorów urządzeń automatyki i sterowania.

W zastosowaniach przemysłowych komunikacja bezprzewodowa to głównie WLAN, czyli IEEE 802.11, którą we fragmencie uzupełniają sieci ZigBee, Bluetooth, sieci komórkowe 3G i radiomodemy. W omawianej grupie szczególne miejsce zajmuje IEEE802.11, czyli Wi-Fi, pozwalający na proste przedłużenie Ethernetu przez kanały radiowe w paśmie ISM. Obecnie produkty te praktycznie zdominowały rynek konsumencki i profesjonalny, jeżeli chodzi o bezprzewodową transmisję danych w lokalnych sieciach informatycznych.

Ich główną zaletą jest duża przepustowość - obecnie najpopularniejszy rodzaj standardu, 802.11g, pozwala na transmisję do 54 Mb/s. Na rynku dostępne są też urządzenia zgodne ze standardem 802.11n, który wykorzystuje pasma 2,4 i 5 GHz i pozwala na jeszcze szybszą transmisję. Sprzęt bezprzewodowy to przede wszystkim punkty dostępowe, łączący część przewodową sieci (najczęściej w standardzie Ethernet) oraz część bezprzewodową (standard 802.11). Funkcjonalnie jest to odpowiednik switcha po stronie przewodowej. Poza nimi są to routery spinające sieć lokalną z inną siecią lub z WAN oraz serwery portów.

Sprzęt tej kategorii przeznaczony dla przemysłu odróżnia się od wersji popularnych wykonaniem mechanicznym (obudowa) i szerokim zakresem temperatur pracy. Z uwagi na pracę w paśmie ISM i chęć uzyskania przez producentów najlepszej szybkości wiele nowych konstrukcji ma radio typu duo-band pracujące jednocześnie na 2,4 i 5 GHz, co umożliwia szybkie przełączenie na drugą częstotliwość w przypadku wystąpienia zakłóceń elektromagnetycznych. Urządzenia takie są zasilane napięciem stałym z instalacji na obiekcie lub też przez kabel ethernetowy (PoE).

Dostawcy modułów komunikacyjnych

Dostawcy sprzętu komunikacji sieciowej

Firmy zajmujące się sprzedażą urządzeń sieciowych można podzielić na kilka zbliżonych do siebie grup. Główną są lokalne oddziały producentów zagranicznych oraz polscy dystrybutorzy specjalizujący się w omawianej tematyce. Do tych pierwszych zaliczyć można w większości większe firmy i koncerny międzynarodowe działające na rynku przemysłowym takie jak: Antaira, Balluff, Murrelektronik, National Instruments, Phoenix Contact, Siemens oraz Turck. Oferują oni często duży asortyment urządzeń sieciowych, w tym moduły we-wy i różne produkty związane z sieciami (np. złącza, testery, oprogramowanie).

Drugą grupą są lokalni dystrybutorzy, którzy specjalizują się w tematyce sieci przemysłowych albo dostarczanie tytułowych komponentów i rozwiązań stanowi dla nich jeden w ważniejszych obszarów działalności. Do tej grupy firm zaliczyć można m.in.: Acte, CSI, Elmark Automatyka, JM elektronik, NaviNet, RAControls.

Przedsiębiorstwa te działają w różnych obszarach rynku - np. specjalizują się w sieciach bezprzewodowych (Acte), dostarczają komputery przemysłowe i podobne rozwiązania (CSI, Elmark Automatyka, JM elektronik) lub po prostu oferują szeroką gamę urządzeń i rozwiązań automatyki i sterowania.

Trzecią grupę firm działających na rynku stanowią tzw. dystrybutorzy katalogowi oraz podmioty, które dostarczają komponenty sieciowe, jednak te ostatnie nie są dla nich osią oferty, a jedynie jej uzupełnieniem. Takimi firmami są m.in. Dacpol, Gamma, Sitaniec Technology, TME, RS Components i Farnell element14.

W Polsce działają też lokalni producenci sprzętu sieciowego, m.in.: Bitstream, Inveo, Lab-El, Lumel. A jako dodatkową grupę dostawców należy wymienić producentów i dystrybutorów okablowania, złączy i podobnych produktów - m.in. HARTING Polska i Weidmüller. Przegląd profilów kilkudziesięciu rynkowych dostawców wraz z dystrybuowanymi przez nie markami zagranicznymi podajemy w tabelach.

Wskaźniki, regulatory i rejestratory tablicowe - użyteczne, funkcjonalne i zawsze popularne

Aparatura tablicowa obecna jest w przemyśle i energetyce od wielu dekad, stanowiąc typowe wyposażenie maszyn i różnorodnych systemów automatyki, łącząc w ramach jednego produktu funkcjonalność, wytrzymałość oraz możliwości aplikacyjne z atrakcyjną ceną.

Urządzenia tablicowe pozwalają na wizualizację wartości wielkości mierzonych i innych informacji, regulację parametrów procesów, sygnalizację przekroczenia poziomów sygnałów wejściowych czy występowania awarii.

Mogą one służyć do wizualizacji wartości wielkości fizycznych. Cechami szczególnymi wskaźników czy regulatorów panelowych są też możliwość ich pracy samodzielnej - np. w komplecie jedynie z czujnikami, ale też integracji w większym systemie, a także duża niezawodność i łatwość ewentualnej wymiany.

Omawiany obszar zastosowań rozszerzają panelowe rejestratory danych, które umożliwiają zapisywanie zmieniających się w czasie parametrów procesów i dokumentowanie pracy systemów.

Trzy rodzaje urządzeń

Cechy, na które zwracają uwagę klienci, są zależne od typu produktów, ich zastosowań, a nieraz też innych, specyficznych czynników. Na przykład dla większych firm istotne może być użycie komponentów pochodzących od jednego dostawcy, natomiast firmy mniejsze, które okazjonalnie potrzebują wskaźników czy regulatorów, stawiały będą na urządzenia oferowane w jak najlepszej cenie. Z kolei w przypadku producentów maszyn istotnym czynnikiem będzie, zdaniem dostawców, możliwość użycia modułów o dużej trwałości i niezawodności. Niemniej uogólniając omawiany temat, można stwierdzić, że odbiorców aparatury tablicowej interesuje przede wszystkim to, aby urządzenia tablicowe były tanie w zakupie, łatwe w użytkowaniu i trwałe. Powinny one też zapewniać dokładność pomiarów i łatwość odczytu wskazań.

Najpopularniejsze z omawianej grupy są z pewnością wskaźniki panelowe, a więc moduły służące do przetwarzania i wyświetlania wartości temperatury, ciśnienia i innych wielkości nieelektrycznych. Mogą one też wyświetlać wartości wielkości elektrycznych, takich jak napięcie, prąd, częstotliwość czy zużycie energii, co zależy od wykonania urządzeń i wykorzystanych w nich wejść. Ważną grupą wskaźników są też liczniki, które stosowane są w maszynach i aplikacjach związanych z produkcją dyskretną. Jeżeli do wskaźników dodane zostaną funkcje regulacji, to mówimy o drugiej najpopularniejszej grupie, czyli regulatorach tablicowych.

Omawiane urządzenia są dosyć podobne do siebie wizualnie. Są one standaryzowane pod względem wymiarów, co wynika z konieczności zapewnienia wymienności modułów w przypadku montażu panelowego, mają po kilka przycisków, typowo też 1-2 wyświetlacze. Z kolei z tyłu obudów wyposażone są w podłączenia interfejsowe i zasilania (chyba że są montowane na szynie DIN - wtedy podłączenia są inne).

Różnice pomiędzy kolejnymi produktami mogą być jednak duże i związane są z liczbą i rodzajem wejść (standardem w przypadku uniwersalnych wskaźników i regulatorów jest wykorzystanie wersji prądowych, wejść napięciowych, rezystancyjnych oraz służących do podłączania przetworników temperatury), interfejsami (szeregowy, CAN, Ethernet, itd.) oraz funkcjonalnością. Ta ostatnia obejmuje możliwość wykonywania operacji na sygnałach, ustawiania progów alarmowych oraz różnych metod regulacji. Urządzenia tablicowe różnią się też interfejsami wyjściowymi - zawierają one wyjścia przekaźnikowe oraz analogowe - np. prądowe lub napięciowe.

Warto zauważyć, że granica między wskaźnikami a regulatorami jest umowna, szczególnie że następuje migracja funkcji z bardziej zaawansowanych urządzeń do tych prostszych. O ile już typowe wskaźniki pozwalają na stosowanie funkcji sterujących typu włącz/wyłącz zależnie od wielkości sygnału wejściowego, co może być zupełnie wystarczające np. do kontroli poziomu w zbiorniku czy temperatury cieczy, o tyle regulatory umożliwiają regulację wartości procesowych.

Preferencje zakupowe polskich odbiorców urządzeń tablicowych, patrząc na dane zbierane przez redakcję od blisko dekady, określić można jako dosyć stałe. Najlepiej sprzedają się proste wskaźniki tablicowe i regulatory jednokanałowe. Dotyczy to w szczególności urządzeń uniwersalnych, które mają zwykle możliwość podłączania termoelementów oraz pomiarów i wyświetlania wartości sygnałów analogowych prądowych i napięciowych. Im bardziej specjalizowany miernik lub regulator - np. pod względem wejść czy funkcjonalności - tym oczywiście jego udział w całkowitej sprzedaży jest mniejszy. Na końcu listy znajdują się rejestratory, które ze względu na zastosowania i koszty zakupu odstają od całej grupy produktów.

Stosowany jest tutaj układ PID, w tym ewentualnie z autotuningiem i innymi funkcjami. Regulatory używane są najczęściej w maszynach i na liniach technologicznych, gdzie precyzyjnie kontrolowane muszą być parametry procesu - zwykle nieelektryczne. Jednocześnie dzięki rosnącej funkcjonalności urządzenia te nieraz stają się wręcz sterownikami procesowymi, które mogą być kontrolowane zdalnie i stanowić centralny element większego systemu.

Nieco na uboczu powyżej omawianych grup produktów znajdują się rejestratory cyfrowe. Traktować je można jako rozszerzone funkcjonalnie wyświetlacze procesowe, aczkolwiek tak naprawdę są to specjalizowane systemy komputerowe, często z systemem operacyjnym, które mają znacznie więcej funkcji niż tylko te związane z rejestracją.

Przeznaczone są one do pomiarów, wizualizacji i kontroli parametrów procesów technologicznych, pozwalają na monitorowanie np. jakości zasilania czy parametrów procesowych, a do tego naturalnie zapis ich zmian w czasie. Często są to urządzenia wielokanałowe, w przypadku których do przechowywania danych używane są popularne pamięci Flash.

Jednocześnie dzięki wykorzystaniu systemu operacyjnego dane mogą być na bieżąco przetwarzane, a ich wizualizacja może mieć różną postać - np. wykresów, bargrafów, wskazań liczbowych, itd. Oprócz omawianych wersji tablicowych, dostępne są też rejestratory samodzielne, które służą często do długookresowej rejestracji parametrów takich jak choćby temperatura. Wykonywane są one również w wersjach zminiaturyzowanych, ze zintegrowanymi czujnikami i zasilane bateryjnie.

Na co jest popyt?

Profile rynkowe dostawców wskaźników, regulatorów i rejestratorów tablicowych

Wskaźniki, regulatory i rejestratory najczęściej stosowane są tam, gdzie konieczne są pomiary i wizualizacja wartości temperatur, ciśnienia i innych wielkości fizycznych. Przetwarzane i wizualizowane mogą być też różne sygnały analogowe, w szczególności takie jak np. 4-20 mA czy 0-10 V.

Typowym obszarem zastosowań aparatury tablicowej jest kontrola procesów w produkcji oraz monitoring parametrów obiektów i urządzeń. Drugi z obszarów aplikacyjnych związany jest z użyciem modułów w maszynach oraz systemach kontroli procesów dyskretnych, gdzie wykorzystuje się proste, jednokanałowe wskaźniki, które służą do informowania o wartości wybranego parametru - np. obrotów silnika, temperatury czy wartości napięcia, do zliczania elementów czy liczby obrotów.

Największą popularnością na rynku cieszą się proste wskaźniki tablicowe i regulatory jednokanałowe, w szczególności urządzenia uniwersalne, które mają zwykle możliwość podłączania termoelementów oraz pomiarów i wyświetlania wartości sygnałów analogowych prądowych i napięciowych.

Tym, co różnicuje omawiane wyroby, są nie tylko funkcje i możliwości zastosowań, ale przede wszystkim ceny. Przykładowe wskaźniki panelowe kosztują typowo od 150-200 zł do około tysiąca, aczkolwiek najwięcej urządzeń dostępnych jest w cenie 200-400 złotych. Najprostsze regulatory tablicowe, a więc wskaźniki o funkcjonalności rozszerzonej o możliwościach prostej regulacji, kosztują od 200-300 zł, zaś za urządzenia bardziej zaawansowane, a więc z różnymi rodzajami wejść i interfejsami komunikacyjnymi, o wielu funkcjach czy z kilkoma wyświetlaczami, płaci się do około tysiąca złotych. Jeszcze droższe są rejestratory, można stwierdzić, standardem jest tutaj koszt zakupu wynoszący kilka (np. 3-4) tysięcy złotych.

Nowości i rozwój technologii

Dostawcy wskaźników, regulatorów i rejestratorów tablicowych

Z pewnością użytkownicy urządzeń tablicowych przyzwyczajają się do pewnych produktów oraz sposobów ich obsługi i serwisowania. Regulatory czy wyświetlacze mają po prostu działać, najlepiej jak najdłużej oraz niezawodnie. W tym przypadku każda zmiana wymagająca od operatora uczenia się od nowa sposobu obsługi, a od służb utrzymania ruchu zmian w procedurze serwisowej, traktowana jest jako dodatkowy, często zbyteczny wysiłek.

Z drugiej jednak strony omawiane wyroby ewoluują, przy czym wiele dzieje się w zakresie funkcji dodatkowych, które rozszerzają możliwości zastosowań wskaźników czy regulatorów. Najbardziej widać zmiany w zakresie wyświetlaczy. O ile w przypadku wskaźników procesowych wciąż dominują wersje z wyświetlaczami LED, które charakteryzują się łatwością odczytu z dużych odległości i możliwością pracy w trudnych warunkach środowiskowych, o tyle producenci korzystają też z graficznych wyświetlaczy OLED i ekranów LCD z różnymi kolorami podświetlenia, co pozwala na łatwą sygnalizację stanu pracy urządzenia. W przypadku najbardziej zaawansowanych urządzeń - rejestratorów - stosowane są typowo ekrany dotykowe.

Polepszają się też parametry urządzeń: zwiększa się dokładność pomiarów i wydajność przetwarzania danych, rosną możliwości w zakresie rejestracji sygnałów cyfrowych i generalnie zwiększa się liczba kanałów (dotyczy to szczególnie rejestratorów). Wejścia i wyjścia urządzeń mogą być dalece parametryzowane, do tego następuje rozwój funkcjonalności obliczeniowej.

Standardem w wielu urządzeniach jest możliwość wykonywania rozbudowanych operacji matematycznych, zastosowanie w regulatorach algorytmu autotuningu, a także regulacji z wykorzystaniem logiki rozmytej. Funkcjonalność to także łatwość konfiguracji i programowania urządzeń oraz intuicyjność obsługi.

Dostawcy oceniają, że następuje też dalszy wzrost możliwości komunikacyjnych. W przypadku wielu urządzeń tablicowych użytkownik "w standardzie" dostaje interfejsy do sieci komunikacyjnych takich jak Ethernet czy porty USB do parametryzacji urządzeń i przesyłania danych. Niektórzy dostawcy proponują też moduły z komunikacją bezprzewodową, a same rejestratory mają wbudowane webserwery do łatwego udostępniania danych i kontroli pracy urządzeń.

Możliwość współpracy z nadrzędnymi systemami rejestracji danych oraz sterowania dotyczy również prostych wskaźników i regulatorów. Producenci, tacy jak choćby Lumel, idą nawet o krok dalej i oferują nie tylko same urządzenia pomiarowe oraz wyświetlające, ale też koncentratory danych wraz z oprogramowaniem, co pozwala na tworzenie kompletnych, rozproszonych systemów pomiarowo-kontrolnych.

Jeżeli chodzi o kwestie odporności środowiskowej i wytrzymałości, to w tym przypadku wskaźniki i regulatory zawsze były produktami projektowanymi z myślą o wykorzystaniu w maszynach i aplikacjach przemysłowych, stąd tutaj ewolucja jest najwolniejsza. Dostawcy wskazują natomiast na dalszą miniaturyzację, co dotyczy jednak tylko części urządzeń - ograniczeniem są tu same wyświetlacze, które muszą mieć określoną wielkość, tak aby były z odległości czytelne dla operatorów.

Dostawcy i klienci

Wskaźniki, regulatory i rejestratory najczęściej dostarczane są klientom końcowym, producentom OEM oraz integratorom systemów branży spożywczej, energetyki i sektora maszynowego, a także motoryzacji i branży farmaceutycznej.

Do mniej znaczących grup odbiorców należą ci stosujący je w aplikacjach poza przemysłem - takimi zastosowaniami mogą być przykładowo te związane z rejestracją parametrów środowiskowych w pomieszczeniach lub w sektorze energetycznym. W tych ostatnich obszarach stosuje się często mierniki tablicowe w wersjach do montażu na szynie DIN.

Dostawcami mierników tablicowych w Polsce jest około 30 firm, które tworzą grono niezmienne od lat. Wśród nich znajdują się zarówno producenci lokalni i oddziały firm zagranicznych, jak też dystrybutorzy specjalizowani i katalogowi. Jeżeli chodzi o najpopularniejsze w kraju marki produktów, to również można powiedzieć, że odbiorcy są tradycjonalistami i wybierają wyroby tych samych firm, w tym chętnie rodzimych, jak Lumel, Apar lub Simex.

Stoi za tym wiele powodów - najważniejszymi są przywiązanie do określonych marek i znajomość produktów, szerokość oferty wytwórców, dobra jakość, wsparcie w języku polskim i bliskość geograficzna. Do tego dochodzi naturalnie konkurencyjna cena. Suma tych czynników sprawia, że polskie firmy mają w kraju wielu stałych klientów, ale też z powodzeniem sprzedają swoje wyroby za granicę.