Domaines d'application

Domaines d'application

La technologie sans fil règne partout

Des exigences variées : des applications dynamiques, de grandes distances et des conditions extrêmes d'environnement.

Automatisation industrielle avec Industrial Wireless

Dans le contexte de l'optimisation croissante des processus, de la flexibilisation et de l'augmentation de la performance des machines et des installations, le degré d'automatisation des systèmes de machines en rotation ou en mouvement connaît lui aussi une croissance.

Dans le même temps, les machines et les installations deviennent plus compactes et complexes au niveau de leurs composants mécaniques et le besoin en communication augmente. De tels défis restent souvent insolubles d'un point de vue pratique ou économique sans l'utilisation d'une solution de communication sans fil.

La suite vous présente quelques exemples provenant du domaine de l'automatisation industrielle.

Automatisation industrielle avec Industrial Wireless

De plus en plus de systèmes de commande décentralisés, des variateurs intelligents ou des ensembles de capteurs, dont la maintenance doit pouvoir être assurée à distance, sont installés sur des éléments de machines en rotation ou en mouvement. La condition préalable pour cela est une communication Ethernet performante et surtout transparente.

Une communication Ethernet ne peut pas être réalisée via les gaines d'alimentation utilisées généralement à cet effet. Une communication Ethernet via la technologie Wireless LAN ou Bluetooth est de plus en plus utilisée dans ces applications.

Qu'il s'agisse de construction automobile, d'automatisation d'un flux de matériel ou de logistique de stockage : des dispositifs de suspension mobiles, guidés sur rail, transportent souvent les pièces nécessaires entre les différents postes de travail ou zones de stockage. La transmission de données série éprouvée, effectuée via les gaines d'alimentation, entre l'automate central et les dispositifs de suspension mobiles atteint ses propres limites en raison de sa faible vitesse de transmission de quelques kilobits par seconde.

Par conséquent, dans un grand nombre de ces applications, la communication se fait déjà via une connexion Wireless LAN rapide et exempte d'usure. Une antenne à guide d'ondes spécifique est posée tout le long de l'itinéraire et assure une communication stable et fiable.

Des systèmes de transport autonomes, des navettes d'entrepôts et des chariots, qui se déplacent dans l'installation en totale autarcie, renforcent la flexibilité et augmentent l'efficacité du transport de matériel. Leur grand avantage : ils peuvent s'adapter aisément aux exigences et aux contingences en perpétuelle évolution de la production moderne. La communication avec ces systèmes autonomes peut être mise en oeuvre uniquement avec des systèmes sans fil.

En fonction de l'application, il est nécessaire d'intégrer dans le réseau plus de 100 systèmes de transport mobiles, qui se déplacent la plupart du temps sur une large surface. De telles applications ne peuvent être mises en oeuvre qu'avec un réseau WLAN puissant. Le changement rapide et fiable (itinérance) du client WLAN entre les différents points d'accès WLAN du réseau est la condition préalable à un fonctionnement sans perturbation. Par conséquent, les modules Wireless LAN de Phoenix Contact ont été optimisés spécialement pour une itinérance rapide.

Dans de nombreux entrepôts à haut rayonnage, la communication sans fil constitue déjà une alternative technique ou économique aux systèmes de transmission optiques. Une communication sans fil est souvent la seule solution réalisable dans les applications complexes, dans lesquelles par ex. plusieurs transstockeurs fonctionnent sur un rail.

Par ailleurs, des caméras vidéo sont installées de plus en plus fréquemment sur les transstockeurs afin de permettre une analyse vidéo rapide de la cause en cas de problème. Pour ce cas d'application, des débits de données élevés sont nécessaires. Alors qu'une solution Bluetooth suffit pour une simple communication de commande, les applications gourmandes en débits de données doivent être mises en oeuvre avec la technologie Wireless LAN.

Aujourd'hui, les systèmes de grue sont intégrés dans le système de production ou de gestion de stock et sont pilotés de manière totalement automatisée. La transmission fonctionnellement sûre de signaux représente en général la condition préalable fondamentale.

Les applications avec grues, synonymes de sécurité fonctionnelle (palans doubles, applications anti-collision, etc.) sont mises en oeuvre de manière simple et fiable dans le cadre d'une solution PROFIsafe ou SafetyBridge via Bluetooth. Les systèmes WLAN sont utilisés notamment dans les applications plus complexes comme des grues coordonnées.

L'intégration fiable de composants d'automatisation sur des éléments de machines à vitesse de rotation élevée représente un véritable défi, en particulier en association avec une communication PROFINET ou EtherNet/IP. L'anneau d'enrubannage d'une banderoleuse de palettes tourne autour de la palette à une vitesse de maximum 60 tours par minute et entoure la palette de film.

Sur les machines d'enroulement de câbles, la vitesse de rotation peut même dépasser les 200 tours/min. Ces déplacements rapides n'ont pourtant aucune influence sur la fiabilité de la transmission sans fil, quelle que soit la technologie sans fil utilisée. La communication sans fil sans usure entre l'automate situé dans l'armoire électrique centrale et les entraînements et stations d'E/S situés sur l'anneau rotatif, permet un fonctionnement fiable en continu.

Les Smart Devices comme les tablettes et les smartphones se sont totalement imposés dans la sphère privée. Ils jouent également un rôle de plus en plus important au niveau des attentes des utilisateurs industriels en matière d'utilisation et de conception graphique. Il en résulte une tendance importante, à utiliser les smartphones ou les tablettes également pour la communication avec les machines et les installations : pour l'acquisition des données de production et les diagnostics, la maintenance, la mise en service et même pour la programmation et la commande.

Dans ce contexte, le thème de la sécurité joue également un rôle important. Le système sans fil industriel doit donc répondre aux exigences spécifiques en matière de sécurité. Le point d'accès industriel WLAN 5100 doté de la technologie Wireless LAN de Phoenix Contact, dispose des fonctions correspondantes, destinées à la sécurisation des machines et du réseau.

Infrastructure

Les installations d'infrastructure sont souvent composées d'une structure d'installation largement ramifiée et développée durant des décennies, comptant de nombreux éléments d'installations décentralisés et éloignés. Par conséquent, la structure de communication manque cruellement d'homogénéité et ne répond plus dans de nombreux cas, aux exigences actuelles.

Néanmoins, de plus en plus de valeurs de mesures et de signalisation de fonctionnement, par ex. niveaux de remplissage, puissances de pompe ou débits, provenant d'éléments d'installations éloignées doivent être compulsées dans un compte-rendu et transmises à la salle de contrôle en toute fiabilité. Grâce à l'utilisation de systèmes sans fil industriels, un grand nombre de ces défis peut être résolu de manière simple et efficace.

Infrastructure

Les installations dans le secteur du traitement de l'eau et de l'assainissement disposent souvent de stations éloignées de plusieurs kilomètres de l'installation centrale, comme les stations de pompage et de relevage ou châteaux d'eau. Les données des capteurs comme les températures ou les niveaux de remplissage sont acquises sur site et transmises à un point d'entrée centralisé ou bien à une salle de contrôle. Les données acquises en local peuvent être transmises de manière réalisable ou économique, à la centrale uniquement via une solution sans fil en raison d'une grande distance à parcourir ou d'un emplacement inaccessible.

Les technologies sans fil standard comme Wireless LAN ou Bluetooth ne peuvent assurément pas combler de telles distances. La technologie sans fil Trusted Wireless 2.0 a été spécialement développée pour de tels cas d'application. Elle permet la transmission de données et de valeurs de mesure sur plusieurs kilomètres et peut être adaptée de manière flexible à l'application concrète grâce à des débits de données réglables. De par l'utilisation du système sans fil sous forme d'une station de répéteur, la portée s'en trouve encore augmentée.

Pour exploiter les réseaux de transport en assurant une usure la plus réduite possible, les débits et les différences de pression doivent être ajustés de manière optimale. A cet effet, les données de processus sont acquises à intervalles réguliers le long des canalisations et doivent être transmises ensuite au système de commande éloigné.

Une solution sans fil est nécessaire pour la transmission des valeurs de mesure à la salle de contrôle. La surveillance de canalisations de longue distance est très facile et économique à réaliser avec la technologie Trusted Wireless 2.0 en mettant en place des stations de répéteur dans une structure linéaire.

Un nombre croissant de données de mesure des stations d'épuration doivent être acquises et surveillées. Le niveau de boue indiqué dans les bassins de décantation n'est donné qu'à titre d'exemple. Une sonde de processus est montée directement sur le pont de raclage pour la mesure du niveau de boue. Étant donné que la transmission des valeurs de mesure à l'aide de contacts sur une gaine d'alimentation nécessite de nombreuses maintenances et est très sujette à la défaillance, la transmission se fait déjà par communication sans fil dans de nombreuses stations d'épuration. En fonction des exigences et des distances, la solution peut s'appuyer sur une solution sans fil Bluetooth ou Trusted Wireless 2.0.

Les exploitants de stations d'épuration sont soumis à une obligation documentaire pour les valeurs de niveau et de température en ce qui concerne l'admission et le refoulement d'eau. Par conséquent, les points de mesure partagés sont configurés sur le terrain. Les valeurs de mesure doivent être transmises à un système de commande central à des fins de traitement et d'archivage.

Les données sont fréquemment envoyées tout d'abord à des postes collecteurs des bâtiments décentralisés avant d'être transmis à la salle de contrôle. Les conditions préalables à la transmission sans fil : une portée de plusieurs kilomètres, une extensibilité aisée et des réseaux maillés à sécurité intrinsèque. Trusted Wireless 2.0 permet de mettre en oeuvre de telles applications en toute simplicité.

A l'heure actuelle, la gestion de l'énergie devient un thème de plus en plus important et représente un facteur de coût essentiel dans les entreprises gourmandes en énergie de l'industrie sidérurgique ou de la chimie. Un système de gestion d'énergie permet de réduire considérablement les coûts énergétiques. A des fins de régulation ciblée de la consommation d'énergie, il convient d'acquérir de nombreuses caractéristiques, de manière centralisée et locale, sur les machines et les installations en ayant recours à des appareils de mesure de l'énergie, à fonctionnement sur réseau.

Souvent, les installations existantes ne disposent pas de l'infrastructure correspondante et doivent être équipées ultérieurement. Si les points d'acquisition se trouvent à des endroits éloignés ou difficiles d'accès, l'utilisation d'un réseau sans fil est nécessaire. En fonction de l'exigence de communication, le choix peut se porter sur la technologie Wireless LAN ou Trusted Wireless 2.0, par ex. en cas de vastes installations avec communication RS485.

Un réseau Ethernet performant est la colonne vertébrale de la communication d'une installation industrielle. Souvent, il n'est pas possible d'intégrer tous les éléments décentralisés de l'installation dans le réseau via une connexion par câble. Dans de nombreux cas, la pose du câblage nécessaire est trop onéreuse, voire impossible, parce qu'un terrain extérieur ou inaccessible sépare les différents équipements.

La solution est alors une connexion via des faisceaux hertziens WLAN performants, qui permettent une transmission des données à une vitesse pouvant atteindre 300 MBit/s. En cas de contact visuel et d'altitude correspondante, il est possible de mettre en oeuvre des liaisons rapides sur une distance jusqu'à 1 000 mètres, tout en maintenant un coût relativement faible. Les signaux d'état ou les données série peuvent être transmis via des faisceaux hertziens avec Trusted Wireless 2.0, même sur une distance de plusieurs kilomètres.

Dans le cas des gisements de pétrole, il s'agit d'installations qui sont composées de pompes réparties fonctionnant de manière indépendante. Les stations de pompage sont souvent éloignées les unes des autres de plusieurs kilomètres. Il n'y a aucun câblage réseau et généralement aucun réseau GSM non plus. Par le passé, les employés devaient se déplacer de pompe à pompe et relever les données sur place.

Il en résulte la tendance actuelle de numériser les gisements de pétrole (Digital Oilfield) pour effectuer des diagnostics plus rapides et meilleur marché et une surveillance plus efficace. Tous les signaux et valeurs de mesure transmis par les stations doivent être acquis de manière cyclique dans une salle de contrôle très éloignée et doivent ensuite être affichés. La transmission fiable de signaux représente ici une priorité. Étant donné qu'il ne s'agit pas de processus hautement dynamiques dans le cas des stations de pompage, la vitesse ne joue ici qu'un rôle secondaire.

La technologie Trusted Wireless 2.0 a été spécialement développée par rapport à ces exigences de l'environnement industriel et convient idéalement à la transmission de données entre les différentes stations et la salle de contrôle, grâce aux fonctions de répéteur et à des structures maillées auto-réparatrices.

Des exploitants de certains pays peuvent réguler l'intensité de l'éclairage des feux de danger des installations éoliennes, en fonction de la visibilité de l'environnement. La communication entre les installations de détection et de protection incendie au sein d'un parc éolien peut être facilement mise en oeuvre avec la technologie sans fil. La technologie sans fil Trusted Wireless 2.0 assure une transmission efficace et fiable des signaux entre différentes installations éoliennes.

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