Campi di applicazione

Campi di applicazione

Il wireless è ovunque

Esigenze diverse: applicazioni dinamiche, grandi distanze e condizioni ambientali estreme.

Automazione industriale con l'Industrial Wireless

In seguito alla crescente ottimizzazione dei processi, alla flessibilizzazione e all'incremento delle prestazioni di macchine e impianti, aumenta anche il grado di automazione dei sistemi di macchine rotanti e mobili.

Contemporaneamente, macchine e impianti diventano più compatti e complessi in termini di meccanica, e aumenta l'esigenza di una comunicazione facile e affidabile. Queste sfide non possono essere vinte, in modo semplice e vantaggioso, senza l'impiego di una soluzione di comunicazione radio.

Qui di seguito sono illustrati alcuni esempi di automazione della produzione.

Automazione industriale con l'Industrial Wireless

Sui sistemi di macchine mobili e rotanti si utilizzano sempre più di frequente controlli decentralizzati, regolatori intelligenti degli azionamenti o sistemi di sensori la cui manutenzione deve essere effettuata da remoto. A questo scopo è indispensabile una comunicazione Ethernet potente e soprattutto trasparente.

Le tradizionali linee di contatto non sono idonee alla realizzazione di una comunicazione Ethernet. Pertanto in queste applicazioni si fa sempre maggiore l'uso di Wireless LAN o Bluetooth per la comunicazione Ethernet.

Nell'industria automobilistica, nell'automazione del flusso di materiali o nella logistica di magazzino, il trasporto dei pezzi necessari tra le singole stazioni di lavoro, o tra le aree del magazzino, avviene spesso su rotaia mediante bilancelle. La collaudata trasmissione dei dati seriali mediante conduttori a contatto strisciante tra il controllore centrale e le bilancelle, presenta dei limiti a causa della velocità di trasmissione limitata a pochi kilobit al secondo.

Per questo motivo in molte di queste applicazioni la comunicazione avviene già mediante un rapido collegamento Wireless LAN esente da usura. Lungo tutto la distanza percorsa viene installata un'antenna speciale per conduttori in fibra ottica che garantisce una comunicazione stabile e affidabile.

I sistemi di trasporto autonomi, le navette per magazzini o i carrelli, che si muovono autonomamente all'interno dell'impianto, incrementano la flessibilità e l'efficienza del trasporto dei materiali. Il grande vantaggio offerto consiste nella facile capacità di adattamento alle esigenze e alle circostanze in continua evoluzione di una moderna produzione. La comunicazione con questi sistemi autonomi può essere realizzata soltanto con sistemi radio.

A seconda dell'applicazione, nella rete devono essere integrati oltre 100 sistemi di trasporto mobile che generalmente si muovono in un'area di grandi dimensioni. Tali applicazioni possono essere realizzate solo con una potente rete WLAN. Presupposto fondamentale per un funzionamento ottimale è lo scambio rapido e affidabile (roaming) del client WLAN tra i diversi access point WLAN della rete. I moduli Wireless LAN di Phoenix Contact sono stati appositamente ottimizzati per un roaming rapido.

Molti magazzini a scaffalature alte stanno già utilizzando la comunicazione radio come alternativa tecnica o economica ai sistemi ottici di trasmissione. Nelle applicazioni più complesse, in cui più trasloelevatori scorrono sulla stessa rotaia, una comunicazione radio è spesso l'unica soluzione attuabile.

Inoltre, sui trasloelevatori, vengono sempre più frequentemente installate delle videocamere per una rapida analisi video della causa di eventuali problemi. In questi casi è necessario che la velocità di trasmissione dei dati sia elevata. Mentre, per una semplice comunicazione con il controllore, è sufficiente una soluzione Bluetooth, nelle applicazioni con intense frequenze di trasmissione dati devono essere invece implementate soluzioni Wireless LAN.

Al giorno d'oggi, i sistemi di gru vengono integrati nel sistema di gestione della produzione e del magazzino, e controllati in modo completamente automatico. La trasmissione sicura dei segnali, dal punto di vista funzionale, è di norma una condizione essenziale.

Applicazioni gru funzionalmente sicure (gru in tandem, applicazioni anticollisione, ecc.) possono essere realizzate, in modo semplice e affidabile, nell'ambito di una soluzione ProfiSAFE o SafetyBridge mediante Bluetooth. I sistemi WLAN sono utilizzati soprattutto in applicazioni più complesse, come nel caso di insiemi di gru collegate.

L'integrazione affidabile di componenti di automazione, su componenti macchina rotanti, rappresenta una sfida, in particolare in combinazione con la comunicazione PROFINET o EtherNet/IP. L'anello avvolgitore di un'avvolgitrice per pallet ruota a una velocità di massimo 60 giri al minuto intorno al pallet e lo avvolge nel film.

Nelle macchine per l'avvolgimento dei cavi, la velocità di rotazione può superare 200 g/min. Gli spostamenti rapidi, tuttavia, non hanno alcun effetto sull'affidabilità della trasmissione radio, indipendentemente dal tipo di tecnologia radio utilizzata. La comunicazione radio tra il controllore nell'armadio di comando centrale e le stazioni I/O sull'anello rotante garantisce un funzionamento affidabile e costante.

Gli smart device, come i tablet o gli smartphone, sono ampiamente diffusi in ambito privato, ma stanno sollecitando, in misura sempre maggiore, anche l'interesse degli utenti industriali per quanto riguarda le funzioni di comando e di grafica. Nasce pertanto una crescente tendenza a utilizzare smartphone o tablet anche per la comunicazione con macchine e impianti: per l'acquisizione dei dati di produzione o la diagnostica, la manutenzione, la messa in servizio e persino per la programmazione e il comando.

In questo contesto anche il tema "security" svolge un ruolo fondamentale. Il sistema radio industriale deve infatti soddisfare le speciali esigenze di security. L'access point Wireless LAN WLAN 5100 per l'industria di Phoenix Contact dispone di apposite funzioni per la protezione della macchina e della rete.

Infrastruttura

Le infrastrutture hanno spesso una configurazione ampiamente diramata che si è formata nel corso nel tempo, con numerose porzioni di impianto decentrate. La struttura di comunicazione, pertanto, non è solitamente omogenea e non risponde in molti casi alle esigenze effettive.

Inoltre una quantità sempre maggiore di valori di misurazione e segnalazioni di esercizio, come ad esempio i livelli di riempimento, le prestazioni delle pompe o le portate, deve essere protocollata in parti remote dell'impianto e trasmessa in modo sicuro alla sala di controllo. L'uso di sistemi radio industriali consente di affrontare e vincere, in modo semplice ed efficiente, molte di queste sfide.

Infrastruttura

Gli impianti del settore idrico e del trattamento delle acque sono spesso costituiti da un numero elevato di stazioni decentrate e posizionate a chilometri di distanza dall'impianto centrale, come ad esempio le stazioni di pompaggio e aumento pressione o i serbatoi sopraelevati. I dati rilevati dai sensori sul posto, come le temperature o i livelli di riempimento, devono essere inoltrati a un'unità di acquisizione centralizzata o alla sala di controllo. Spesso i dati raccolti localmente possono essere trasmessi alla centrale solo con l'ausilio di una soluzione radio, a causa delle distanze e della presenza di terreni inaccessibili.

Le tecnologie radio standard come Wireless LAN o Bluetooth, tuttavia, non sono in grado di coprire grandi distanze. Per questi casi è stata appositamente sviluppata la tecnologia radio Trusted Wireless 2.0, che consente la trasmissione di dati e di valori di misurazione su grandi distanze, può essere adeguata in modo flessibile all'applicazione pratica grazie alla velocità di trasmissione dati regolabile. L'utilizzo del sistema radio come ripetitore, inoltre, permette di incrementare ulteriormente la portata.

Per utilizzare le reti delle condotte senza che vengano usurate, le portate e la differenza di pressione devono essere impostate in modo ottimale. A tale scopo i dati di processo vengono rilevati lungo le tubazioni a intervalli regolari e trasmessi al sistema di controllo remoto.

Per la trasmissione dei valori di misurazione alla centrale di comando è necessaria una soluzione wireless. Il monitoraggio delle lunghe tubazioni può essere realizzato, in modo semplice e vantaggioso, con Trusted Wireless 2.0 e con l'installazione di ripetitori in una struttura lineare.

Negli impianti di depurazione è necessario rilevare e monitorare un numero sempre maggiore di dati di misurazione. Un esempio, in questo caso, potrebbe essere il livello di fanghi nelle vasche di decantazione. Per la misurazione del livello dei fanghi viene installata una sonda di processo direttamente sui ponti pulitori rotanti. Dal momento che la trasmissione dei dati di misurazione mediante conduttori a contatto strisciante richiede molta manutenzione ed è soggetta a errori, in molti impianti di depurazione è già in uso la comunicazione radio. In base alle esigenze e alle distanze, si può optare per una soluzione wireless basata su Bluetooth o Trusted Wireless 2.0.

I gestori delle centrali elettriche sono soggetti all'obbligo di documentazione dei valori di livello e temperatura nelle linee di afflusso e deflusso dell'acqua di raffreddamento. A questo scopo vengono installati punti di misurazione distribuiti sul territorio. I valori di misurazione devono essere trasmessi ai sistemi di controllo centrale per l'elaborazione e l'archiviazione.

Spesso i dati vengono inviati alle stazioni di raccolta in edifici decentrati, prima di essere da lì inoltrati alla centrale di comando. Condizioni essenziali per la trasmissione via radio sono una portata di parecchi chilometri, una semplice espandibilità e reti interconnesse a prova di guasto. Trusted Wireless 2.0 consente di realizzare senza problemi applicazioni di questo tipo.

Al giorno d'oggi la gestione dell'energia sta acquisendo un'importanza sempre maggiore e costituisce un fattore di costo critico nelle aziende ad alto consumo energetico del settore siderurgico o chimico. Un sistema di gestione dell'energia adeguato consente di ridurre sensibilmente i costi energetici. Tuttavia, per regolare il consumo di energia in modo mirato, molti dati devono essere raccolti a livello centrale e locale (su macchine e impianti) mediante dispositivi di misurazione idonei per la rete.

Spesso gli impianti esistenti non dispongono di un'infrastruttura adeguata e devono essere adattati. L'utilizzo di una rete wireless si rende necessario quando i punti di rilevamento si trovano in posizioni remote o difficilmente accessibili. In funzione delle esigenze di comunicazione, è disponibile una soluzione Wireless LAN oppure Trusted Wireless 2.0, ad esempio in caso di impianti estesi con comunicazione RS485.

Una potente rete Ethernet è la spina dorsale della comunicazione di un impianto industriale. Spesso, tuttavia, non tutte le porzioni di impianto decentrate possono essere integrate nella rete mediante un collegamento via cavo. In molti casi la posa del cablaggio necessario è troppo costosa o addirittura impossibile, perchè le singole strutture sono separate da aree inaccessibili o di proprietà di terzi.

La soluzione potrebbe essere rappresentata da un potente ponte radio WLAN, che consente la trasmissione di dati con velocità fino a 300 MBit/s. In caso di collegamento a vista e altezza libera, è possibile realizzare collegamenti rapidi su una distanza di 1000 m con un carico di lavoro relativamente contenuto. I segnali di stato, o i dati seriali, possono essere trasmessi anche per chilometri mediante un ponte radio con Trusted Wireless 2.0.

I campi petroliferi sono impianti costituiti da pompe indipendenti e decentrate. Queste stazioni di pompaggio distano spesso parecchi chilometri l'una dall'altra. In genere non esiste un cablaggio di rete e nemmeno una rete GSM. In passato le pompe dovevano essere visitate di persona e i dati dovevano essere raccolti sul posto.

Attualmente si tende a digitalizzare i campi (Digital Oilfield) per rendere la diagnostica rapida e vantaggiosa, e il monitoraggio efficiente. Tutti i valori di misurazione e i segnali trasmessi dalle stazioni devono essere raccolti ciclicamente in sale di controllo remote, e successivamente visualizzati. La trasmissione affidabile dei segnali è in questo caso prioritaria. Dal momento che nelle stazioni di pompaggio i processi non sono altamente dinamici, la velocità riveste un ruolo secondario.

La tecnologia Trusted Wireless 2.0 è stata sviluppata alla luce delle sfide poste dal settore industriale e, grazie alle funzioni di ripetitore e alle strutture interconnesse e auto-riparabili, si adatta in modo ottimale alla trasmissione di dati tra le diverse stazioni e la sala di controllo.

L'intensità dell'illuminazione delle luci di segnalazione del pericolo sugli impianti eolici può essere regolata, in alcuni paesi, in base alla visibilità ambientale. Anche la comunicazione tra i vari sistemi di segnalazione antincendio in un parco eolico può avvenire via radio. La tecnologia radio Trusted Wireless 2.0 garantisce una trasmissione sicura ed efficiente dei segnali tra molteplici impianti eolici.

PHOENIX CONTACT S.p.a.

Via Bellini, 39/41
20095 Cusano Milanino (MI)
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