Obszary zastosowania

W maszynach obrotowych lub mobilnych coraz częściej stosuje się rozproszone systemy sterowania, inteligentne regulatory napędu lub systemy czujników, które muszą posiadać możliwość zdalnego serwisowania. Warunkiem jest sprawna i przede wszystkim transparentna komunikacja Ethernet.

W praktyce trudno jest zrealizować komunikację Ethernet poprzez stosowane do tego powszechnie przewody ślizgowe. Dlatego coraz częściej w aplikacjach tych stosuje się komunikację Ethernet poprzez Wireless LAN lub Bluetooth.

W przemyśle motoryzacyjnym, automatycznych systemach transportowych lub logistyce magazynowej stosuje się często poruszające się po szynach zawieszki, które transportują niezbędne elementy pomiędzy poszczególnymi stanowiskami pracy lub obszarami magazynu. Szeregowe przesyłanie danych między centralnym sterowaniem a jadącymi zawieszkami poprzez przewody ślizgowe osiągnęła już ze względu na niską prędkość transmisji na poziomie kilku kilobitów na sekundę praktycznie maksimum swych możliwości.

Dlatego w wielu tych aplikacjach już dziś stosuje się do komunikacji niezużywające się i szybkie bezprzewodowe połączenie LAN. Wzdłuż całego odcinka ruchu układa się specjalną antenę falowodową, która zapewnia stabilną i niezawodną komunikację.

Autonomiczne systemy transportowe i poruszające się niezależnie wózki wahadłowe zwiększają elastyczność i efektywność transportu materiałów. Ich dużą zaletą jest możliwość łatwego dopasowania do zmieniających się stale wymogów i warunków nowoczesnej produkcji. Komunikacja z tymi autonomicznym systemami może być realizowana wyłącznie za pomocą systemów radiowych.

W zależności od zastosowania w sieci trzeba zintegrować ponad 100 mobilnych systemów transportowych poruszających się zazwyczaj na dużym obszarze. Takie aplikacje można zrealizować wyłącznie za pomocą wydajnej sieci WLAN. Do bezawaryjnej pracy konieczna jest szybka i niezawodna wymiana danych (roaming) między klientami WLAN a różnymi punktami WLAN Access Point sieci. Dlatego moduły Wireless LAN firmy Phoenix Contact zostały zoptymalizowane do potrzeb szybkiego roamingu.

W wielu magazynach wysokiego składowania komunikację radiową już dziś stosuje się jako techniczną i ekonomiczną alternatywę dla optycznych systemów transmisyjnych. W bardziej złożonych aplikacjach, np. w których kilka układnic porusza się po jednej szynie, komunikacja radiowa jest często jedynym możliwym rozwiązaniem.

Ponadto coraz częściej na układnicach instaluje się kamery, aby w razie wystąpienia problemu umożliwić szybką analizę przyczyny. Do tego zastosowania konieczne są duże prędkości transmisji danych. Podczas gdy do komunikacji sterowania wystarczy rozwiązanie Bluetooth, aplikacje wymagające wyższej przepustowości danych realizuje się za pomocą Wireless LAN.

Suwnice integruje się obecnie w systemach zarządzania produkcją i magazynem, gdzie są sterowane w pełni automatycznie. Niezbędnym warunkiem jest bezpieczne przesyłanie sygnałów.

Bezpieczne systemy suwnicowe (suwnice tandemowe, systemy antykolizyjne itd.) można realizować w prosty i niezawodny sposób w ramach rozwiązania ProfiSAFE lub SafetyBridge poprzez Bluetooth. Systemy WLAN stosuje się przede wszystkim w bardziej kompleksowych aplikacjach, np. zespołach suwnic.

Niezawodna integracja komponentów automatyzacji w wirujących maszynach jest dużym wyzwaniem, zwłaszcza w połączeniu z komunikacją PROFINET lub EtherNet/IP. Pierścień owijarki do palet obraca się z prędkością do 60 obrotów na minutę wokół palety i owija ją folią.

W nawijarkach do kabli prędkość obrotowa może wynosić nawet ponad 200 obr./min. Te szybkie ruchy nie mają jednak wpływu na niezawodność transmisji radiowej, niezależnie od stosowanej technologii. Niezużywająca się komunikacja radiowa między sterownikiem w centralnej szafie sterowniczej a napędami i stacjami I/O na obrotowym pierścieniu umożliwia niezawodną pracę.

Urządzenia typu smart device, takie jak tablety lub smartfony, całkowicie opanowały już strefę prywatną. W coraz większym stopniu kształtują one również oczekiwania użytkowników przemysłowych w odniesieniu do obsługi i grafiki. Efektem tego jest silny trend do wykorzystywania smartfonów lub tabletów również do komunikacji z maszynami i urządzeniami: do zbierania danych roboczych, diagnostyki, przeglądów, uruchamiania, a nawet programowania i obsługi.

W związku z tym coraz większą rolę odgrywa również kwestia bezpieczeństwa. Przemysłowy system radiowy musi spełniać specjalne wymogi bezpieczeństwa. Przemysłowy Wireless LAN Access Point WLAN 5100 firmy Phoenix Contact posiada odpowiednie funkcje do zapewnienia ochrony maszyny i sieci.

Zakłady wodno-kanalizacyjne posiadają często wiele stacji oddalonych czasem nawet o kilka kilometrów, na przykład przepompownie, stacje hydroforowe czy zbiorniki ciśnieniowe. Lokalnie konieczne jest rejestrowanie danych z czujników, np. temperatury i poziomu, oraz przesyłanie ich do centralnego punktu rejestrowania lub sterowni. Jedynym sposobem ekonomicznego i praktycznego przesyłania zabranych lokalnie danych do sterowni jest często rozwiązanie bezprzewodowe, ponieważ transmisja odbywa się na duże odległości lub w niedostępnym terenie.

Standardowe technologie bezprzewodowe, takie jak Wireless LAN czy Bluetooth, nie są w stanie obsłużyć tak dużych odległości. Specjalnie z myślą o takich aplikacjach stworzono technologię radiową Trusted Wireless 2.0. Umożliwia ona przesyłanie danych i wartości pomiarowych na wiele kilometrów, a dzięki ustawianej szybkości transmisji można ją dostosować elastycznie do danej aplikacji. Istnieje możliwość dodatkowego zwiększenia zasięgu poprzez zastosowanie systemu radiowego służącego jako stacja regeneracji sygnałów.

Do eksploatacji sieci przesyłowych w miarę możliwości bez zużywania materiałów trzeba ustawić optymalne natężenie przepływu i różnicę ciśnienia. W tym celu w regularnych odstępach wzdłuż rurociągu mierzy się różne parametry procesowe, które następnie muszą zostać przesłane do oddalonego układu sterowania.

Do przesyłania zmierzonych wartości do sterowni konieczne jest rozwiązanie bezprzewodowe. Monitorowanie długich rurociągów można zrealizować łatwo i ekonomicznie z użyciem technologii Trusted Wireless 2.0 poprzez stworzenie stacji regeneracji sygnałów w strukturze liniowej.

W oczyszczalniach ścieków trzeba mierzyć i monitorować coraz więcej parametrów, jak chociażby poziom szlamu w osadnikach. Do pomiaru poziomu szlamu sondę procesową montuje się bezpośrednio na obracającym się zgarniaczu. Ponieważ przesyłanie wartości pomiarowych za pomocą przewodów ślizgowych jest bardzo awaryjne i wymaga intensywnej konserwacji, w wielu oczyszczalniach zaczęto stosować komunikację bezprzewodową. W zależności od wymogów i odległości można sięgnąć po rozwiązanie bezprzewodowe oparte na technologii Bluetooth lub Trusted Wireless 2.0.

Firmy zarządzające elektrowniami mają obowiązek dokumentowania poziomu i temperatury dopływu i odpływu wody chłodzącej. Dlatego w terenie tworzy się rozproszone punkty pomiarowe. Wartości pomiarowe są przesyłane do centralnego układu sterowania, gdzie są przetwarzane i archiwizowane.

Często dane są wysyłane najpierw do stacji zbiorczych w lokalnych budynkach i dopiero stamtąd przesyłane dalej do centrali sterowniczej. Warunkiem transmisji bezprzewodowej jest zasięg sięgający kilku kilometrów, możliwość łatwej rozbudowy oraz bezpieczne sieci w topologii siatki. Takie aplikacje można zrealizować łatwo za pomocą technologii Trusted Wireless 2.0.

W dzisiejszych czasach coraz większe znaczenie ma zarządzanie energią, bowiem stanowi ono ważny współczynnik kosztów, zwłaszcza w zużywających ogromne ilości energii zakładach przemysłu metalurgicznego i chemicznego. Wdrożenie systemu zarządzania energią pozwala na znaczne obniżenie kosztów energii. Jednak aby skutecznie regulować zużycie energii, konieczne jest centralne i lokalne rejestrowanie wielu parametrów za pomocą połączonych w sieć urządzeń do pomiaru energii.

Istniejące urządzenia często nie posiadają odpowiedniej infrastruktury i wymagają doposażenia. Jeśli punkty pomiarowe znajdują się w oddalonych lub trudno dostępnych miejscach, konieczne jest zastosowanie sieci bezprzewodowej. W zależności od wymogów komunikacji można użyć Wireless LAN lub, np. w rozległych systemach z komunikacją RS485, Trusted Wireless 2.0.

Wydajna sieć Ethernet to kręgosłup komunikacji systemu przemysłowego. Często jednak nie ma możliwości zintegrowania w sieci kablowej wszystkich rozproszonych punktów instalacji. W wielu przypadkach wykonanie niezbędnego okablowania jest zbyt drogie lub niemożliwe, ponieważ poszczególne punkty są oddzielone terenem należącym do innego właściciela lub obszarem trudno dostępnym.

Można wtedy sięgnąć po tory radiowe WLAN, które umożliwiają transmisję danych z prędkością do 300 Mb/s. Przy niezakłóconej widoczności i odpowiedniej wysokości można stosunkowo prosto zrealizować szybkie połączenia na dystansie do 1000 m. Sygnały stanu lub dane szeregowe można przesyłać z wykorzystaniem toru radiowego opartego na Trusted Wireless 2.0 nawet na kilka kilometrów.

Systemy obsługi pól naftowych składają się często z rozproszonych i pracujących niezależnie pomp. Stacje te są oddalone od siebie często nawet o kilka kilometrów. Na terenie nie ma z reguły sieci kablowej ani sieci GSM. W przeszłości pracownicy musieli jeździć od pompy do pompy, aby spisywać niezbędne dane.

Właśnie stąd wynika aktualny trend cyfryzacji pól naftowych (Digital Oilfield) pozwalający na szybsze i tańsze diagnozowanie oraz skuteczne monitorowanie. Wszystkie wartości pomiarowe i sygnały przesyłane ze stacji muszą być odbierane cyklicznie w oddalonej sterowni i tam wizualizowane. Najważniejszą kwestią jest niezawodna transmisja sygnałów. Ze względu na to, że w stacjach pomp nie odbywają się procesy o wysokiej dynamice, prędkość odgrywa tu rolę drugorzędną.

Technologia Trusted Wireless 2.0 została stworzona specjalnie z myślą o tych wyzwaniach w środowisku przemysłowym. Dzięki funkcji regeneracji sygnałów i samonaprawialnej topologii siatki nadaje się optymalnie do przesyłania danych między różnymi stacjami a sterownią.

Intensywność oświetlenia ostrzegawczego elektrowni wiatrowych może być regulowana w niektórych krajach w zależności od widoczności otoczenia. Również komunikację między systemami sygnalizacji pożaru na terenie farmy wiatrowej można realizować w prosty sposób drogą radiową. Efektywne i niezawodne przesyłanie sygnałów między kilkoma elektrowniami wiatrowymi umożliwia technologia radiowa Trusted Wireless 2.0.