Áreas de aplicação

Áreas de aplicação

Aqui, tudo comunica sem fio

Requisitos variados, aplicações dinâmicas, distâncias grandes e condições ambientais extremas.

Automação industrial com Industrial Wireless

Com base na crescente otimização dos processos, flexibilização e aumento de potência das máquinas e instalações, aumenta também o grau de automação dos sistemas rotativos e móveis das máquinas.

Simultaneamente, as máquinas e instalações se tornam mais compactas e complexas no tocante à sua mecânica, e a necessidade de comunicação aumenta. Estes desafios já não se conseguem resolver, frequentemente, de forma prática e econômica sem a utilização de uma solução de comunicação sem fio.

Em seguida são apresentados alguns exemplos da área da automação da produção.

Automação industrial com Industrial Wireless

Nos sistemas de máquinas rotativas ou móveis são utilizados, cada vez mais, sistemas de controle descentralizados, reguladores de acionamento inteligentes ou sistemas de sensores que devem ser controlados por via remota. A condição para isso é uma comunicação Ethernet potente e sobretudo transparente.

Através dos fios coletores habitualmente utilizados para esse efeito, a comunicação Ethernet não é realizável de forma prática. Por isso, utiliza-se frequentemente uma comunicação Ethernet via Wireless LAN ou Bluetooth nestas aplicações.

Seja na fabricação automotiva, na automação do fluxo de material ou na logística de armazenamento: muitas vezes, as peças necessárias são transportadas entre as estações de trabalho ou áreas de armazenamento por aparelhos de suspensão móveis, guiados por trilhos. A comprovada transmissão serial de dados através de fios coletores entre o controlador central e os aparelhos de suspensão móveis está alcançando seus limites devido à sua reduzida taxa de transmissão de poucos kilobits por segundo.

Por esse motivo, em muitas destas aplicações, a comunicação já se realiza através de uma conexão LAN rápida sem desgaste. Ao longo do trajeto inteiro é instalada uma antena leaky cable especial que assegura uma comunicação estável e confiável.

Sistemas de transporte autônomos, shuttles de armazém ou carrys, que se movimentam de maneira autossuficiente na instalação, aumentam a flexibilidade e a eficiência do transporte do material. Sua grande vantagem é que é possível adaptá-los facilmente aos requisitos e condições em constante alteração em uma produção moderna. A comunicação com estes sistemas autônomos só pode ser realizada com sistemas sem fio.

Dependendo da aplicação, têm de ser integrados mais de 100 sistemas de transporte móveis na rede, que se movimentam geralmente em uma área ampla. Tais aplicações só podem ser realizadas com uma rede LAN potente. Para um funcionamento sem falhas, o requisito é a troca rápida e confiável (roaming) do cliente WLAN entre os diferentes pontos de acesso WLAN da rede. Os módulos Wireless LAN da Phoenix Contact foram, por isso, otimizados para o roaming rápido.

Em muitos armazéns verticais, a comunicação sem fio é utilizada atualmente já como uma alternativa técnica ou econômica aos sistemas de transmissão ópticos. Em aplicações mais complexas nas quais, por exemplo, vários transelevadores são operados em um trilho, uma comunicação sem fio é frequentemente a única solução praticável.

Além disso, é cada vez mais frequente instalar câmaras de vídeo nos transelevadores para, em caso de problema, permitir uma análise rápida da causa por vídeo. Para este tipo de aplicação são necessárias taxas de dados altas. Enquanto que para uma pura comunicação por controlador é suficiente uma solução Bluetooth, as aplicações intensivas no tocante a taxas de dados têm de ser realizadas com Wireless LAN.

Os sistemas de guindaste são atualmente integrados no sistema de produção e de gerenciamento do armazém e controlados de forma totalmente automatizada. A transmissão funcionalmente segura de sinais é, por regra, uma condição essencial.

Aplicações de guindaste funcionalmente seguras (guindastes tandem, aplicações anticolisão, etc.) podem ser realizadas de modo fácil e confiável no âmbito de uma solução ProfiSAFE ou SafetyBridge via Bluetooth. Os sistemas WLAN são utilizados principalmente em aplicações mais complexas, como sistemas compostos de guindaste.

A integração confiável de componentes de automatização em peças da máquina de rotação rápida é um desafio, especialmente em combinação com a comunicação PROFINET ou EtherNet/IP. O anel de enrolamento de uma envolvedora de paletes roda com até 60 rotações por minuto em volta do palete e envolve-o em filme.

Nas enroladoras de cabo, a velocidade de rotação pode mesmo ser superior a 200 rpm. Estes movimentos rápidos não têm, contudo, influência sobre a confiabilidade da transmissão via rádio, qualquer que seja a tecnologia de rádio utilizada. A comunicação sem fio isenta de desgaste entre o controlador no quadro de comando central e os acionamentos e estações I/O no anel rotativo permite uma operação permanentemente confiável.

Os dispositivos inteligentes, como tablets ou smartphones, já se impuseram totalmente na área privada. Eles determinam de forma cada vez mais acentuada também a manutenção da expectativa dos usuários industriais no tocante à operação e à configuração gráfica. Daqui resulta a forte tendência de utilizar os smartphones ou tablets também para a comunicação com máquinas e instalações, para o registro de dados operacionais, diagnóstico, manutenção, colocação em funcionamento ou mesmo para a programação e operação.

Neste contexto, também o tema da segurança tem uma grande importância. Por esse motivo, o sistema sem fio industrial tem de cumprir os requisitos de segurança especiais. O ponto de acesso Wireless LAN industrial WLAN 5100 da Phoenix Contact dispõe de funções correspondentes para a proteção da máquina e da rede.

Infraestrutura

As instalações de infraestruturas possuem frequentemente uma estrutura que cresceu e se ramificou ao longo de décadas, com muitas partes descentralizadas afastadas. A estrutura de comunicação é por isso, em regra, heterogênea e não corresponde mais, em muitos casos, aos requisitos atuais.

Contudo, existem cada vez mais valores de medição e mensagens operacionais, como por ex. níveis de enchimento, potências de bombas ou caudais, em partes afastadas da instalação que têm de ser registrados em protocolo e transmitidos de modo confiável à central. Através da utilização de sistemas sem fio industriais, é possível resolver de modo simples e eficiente muitos destes desafios.

Infraestrutura

As instalações no gerenciamento de recursos hídricos e de águas residuais dispõem muitas vezes de estações a muitos quilômetros de distância da instalação central, tais como estações de bombeamento e de aumento da pressão ou tanques elevados. No local, é necessário registrar dados de sensores, como temperaturas e níveis de enchimento, e transmiti-los para um local de registro ou uma central. Os dados registrados no local podem ser transmitidos, frequentemente, de forma praticável e econômica somente com a ajuda de uma solução sem fio para a central, porque é necessário transpor um grande trajeto ou um terreno de difícil acesso.

Contudo, as tecnologias de rádio padrão, como Wireless LAN ou Bluetooth, não conseguem superar estas distâncias grandes. Especificamente para estes casos de aplicação, foi desenvolvida a tecnologia de rádio Trusted Wireless 2.0. Ela permite a transmissão de dados e valores de medição ao longo de vários quilômetros e pode ser adaptada de modo flexível à aplicação concreta graças à taxa de dados ajustável. Através da utilização do sistema sem fio como estação repetidora, é possível aumentar adicionalmente o alcance.

Para operar as redes de tubulações de grandes distâncias com o mínimo de desgaste possível, é necessário um ajuste otimizado dos caudais e da diferença de pressão. Para isso, os dados de processo são registrados a distâncias regulares ao longo das tubulações, tendo depois de ser transmitidos para o controlador afastado.

Para a transmissão dos valores de medição para a central é necessária uma solução sem fio. O monitoramento de tubulações longas pode ser realizado de forma simples e econômica com o Trusted Wireless 2.0, construindo estações repetidoras em uma estrutura linear.

Nas estações de tratamento é necessário registrar e monitorar cada vez mais dados de medição. Um exemplo é o nível de lama nos decantadores. Para a medição do nível de lama, é instalada uma sonda de processo diretamente sobre a ponte raspadora rotativa. Uma vez que a transmissão dos valores de medição através de contatos de fios coletores exige muita manutenção e é propensa a falhas, a transmissão já é realizada em muitas estações de tratamento através da comunicação sem fio. Dependendo do requisito e da distância, pode ser utilizada uma solução sem fio baseada em Bluetooth ou Trusted Wireless 2.0.

Para a operadora de centrais elétricas existe a obrigatoriedade de documentação dos valores de nível e temperatura na entrada e no escoamento da água de arrefecimento. Por este motivo, são instalados pontos de medição distribuídos pelo terreno. Os valores de medição têm de ser transmitidos para um controlador central para efeitos de processamento e arquivamento.

Frequentemente, os dados são enviados primeiro para estações coletoras em edifícios descentralizados antes de serem encaminhados para a central de controle. As condições para a transmissão via rádio são um alcance de vários quilômetros, a facilidade de expansão e redes mesh seguras contra falhas. Com o Trusted Wireless 2.0 é possível realizar este tipo de aplicações de forma simples.

O gerenciamento de energia tem, atualmente, cada mais importância e é um fator de custo importante especialmente em empresas da indústria siderúrgica ou química intensivas do ponto de vista energético. Com um sistema de gerenciamento de energia é possível reduzir consideravelmente os custos energéticos. Contudo, para poder regular o consumo energético de forma precisa, é necessário registrar muitos parâmetros de forma central e local nas máquinas e instalações por meio de equipamentos de medição de energia com capacidade de rede.

As instalações existentes não dispõem, frequentemente, da infraestrutura necessária e têm de ser modernizadas. Se os pontos de registro se situarem em locais distantes ou de difícil acesso, é necessária a utilização de uma rede sem fio. Conforme o requisito de comunicação, é possível utilizar o Wireless LAN ou, por ex. em instalações amplas com comunicação RS485, o Trusted Wireless 2.0.

Uma rede Ethernet potente é o pilar comunicativo de uma instalação industrial. Contudo, por vezes não é possível integrar na rede todas as partes descentralizadas da instalação através de uma conexão por cabos. Em muitos casos, a instalação do cabeamento necessário é dispendiosa ou não é sequer possível, porque existe terreno de terceiros ou de difícil acesso entre as estruturas.

Nesse caso poderá ser realizada a integração através de ligações de rádio direcionais WLAN potentes, através das quais é possível uma transmissão de dados com até 300 MBit/s. Com linha de visada e a altura correspondente, são mesmo possíveis conexões rápidas ao longo de uma distância de até 1000 m com um trabalho relativamente reduzido. Os sinais de estado ou dados seriais podem ser transmitidos através de uma ligação de rádio direcional com Trusted Wireless 2.0 mesmo ao longo de vários quilômetros.

Os campos de petróleo são instalações compostas por bombas que funcionam de forma distribuída e independente. Estas estações de bombeamento têm, frequentemente, vários quilômetros de distância entre si. Não existe um cabeamento de rede e, por regra, também não existe uma rede GSM. No passado, os funcionários tinham de se deslocar de uma bomba para a outra e ler os dados no local.

Daqui resulta a tendência atual de digitalizar os campos de petróleo (Digital Oilfield) para poder realizar diagnósticos mais econômicos e um monitoramento mais eficiente. Todos os valores de medição e sinais transmitidos pelas estações têm de ser registrados e exibidos ciclicamente na sala de controle distante. A transmissão de sinais confiável é aqui prioritária. Uma vez que as estações de bombeamento não constituem processos altamente dinâmicos, a velocidade tem aqui uma importância secundária.

A tecnologia Trusted Wireless 2.0 foi desenvolvida no ambiente industrial especificamente para estes desafios e é ideal para a transmissão de dados entre as diferentes estações e a sala de controle graças às funções de repetidor e estruturas mesh com autorregeneração.

A intensidade da iluminação de sinalizadores de perigo em instalações de energia eólica pode ser regulada pelas operadoras em alguns países em função do alcance visual ambiental. Também a comunicação entre instalações de proteção e detecção de incêndios em um parque eólico pode ser realizada de modo simples via rádio. Uma transmissão de sinais eficiente e confiável entre várias instalações de energia eólica é assegurada pela tecnologia de rádio Trusted Wireless 2.0.

PHOENIX CONTACT
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