Áreas de aplicação

Áreas de aplicação

Redes sem fios em todo o lado

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

Automação industrial com Industrial Wireless

Perante um cenário de crescentes otimização de processos, flexibilização e aumento de capacidade de máquinas e sistemas, cresce também o grau de automação de sistemas rotatórios ou móveis de máquinas.

Simultaneamente, as máquinas tornam-se cada vez mais compactas e complexas no que diz respeito à sua mecânica, e a necessidade de comunicação é crescente. Estes desafios não podem ser ultrapassados de forma prática ou económica sem a aplicação de uma solução de comunicação sem fios.

Em seguida apresentam-se vários exemplos da área da automação industrial.

Automação industrial com Industrial Wireless

O emprego de sistemas de controlo descentralizados, reguladores de acionamento inteligentes ou sistema de sensores em sistemas de máquinas rotatórios ou móveis é cada vez mais frequente. A condição para isso é uma comunicação ethernet capaz e transparente.

A comunicação ethernet não é realisável de forma praticável, utilizando os habituais fios coletores. Por isso, é utilizada cada vez mais frequentemente uma comunicação ethernet por LAN sem fios ou Bluetooth.

Seja no fabrico de automóveis, na automação do fluxo de materiais ou na logística de armazéns, é frequente o transporte de peças entre estações de trabalho ou área de armazenagem por monocarris suspensos móveis, que se deslocam em calhas. A transmissão de dados em série por fios coletores, entre o autómato e os monocarris, chegou ao seu limite devido à sua baixa taxa de transmissão de dados, de poucos kbps.

Por isso, a comunicação é realizada em muitas destas aplicações por uma ligação de LAN sem fios rápida e sem desgaste. Ao longo de todo o percurso é disposta uma antena de condutor radiante especial que garante uma comunicação estável e fiável.

Sistemas autónomos de transporte, de ida e volta, transportadores que se movimentam autonomamente no meio aumentam a flexibilidade e eficiência do transporte de material. A sua grande vantagem é a capacidade de poderem ser facilmente adaptados aos requisitos e condições em permanente mudança da produção moderna. A comunicação com estes sistemas autónomos só pode ser efetuada por sistemas sem fios.

Conforme a aplicação, têm de ser integrados na rede mais de 100 sistemas de transporte móveis, que se movem numa área de grande superfície. Estas aplicações só podem ser concretizadas com uma rede WLAN de alto desempenho. O requisito para um funcionamento sem problemas é a troca rápida e fiável (roaming) do cliente WLAN entre os vários pontos de acesso WLAN da rede. Os módulos de LAN sem fios da Phoenix Contact foram por isso otimizados de propósito para o roaming rápido.

Em muitos armazéns verticais de prateleiras, a comunicação sem fios é aplicada hoje em dia em alternativa aos sistemas de transmissão ótica. Em aplicações complexas em que, por exemplo, vários dispositivos de serviço às prateleiras são operados numa calha, a comunicação sem fios é frequentemente a única solução praticável.

Além disso, são instaladas cada vez mais câmaras de vídeo nos dispositivos de serviço às prateleiras, para efetuar análises vídeo rápidas em caso de problemas. Neste caso são necessárias taxas de transferência de dados elevadas. Enquanto que para uma comunicação de controlo pura basta uma solução Bluetooth, as aplicações com taxas de transmissão de dados intensivas têm de ser implementadas com LAN sem fios.

Hoje em dia, sistemas de guindastes são integrados e controlados de forma totalmente automatizada no sistema de produção ou gestão de armazenagem. A transmissão de sinais com segurança funcional é nisto um requisito fundamental.

É possível concretizar aplicações de guindastes com segurança funcional (guindastes encadeados, aplicações anticolisões, etc.) de forma simples e fiável no âmbito de soluções PROFIsafe ou SafetyBridge. Sistemas WLAN são aplicados antes de tudo em aplicações complexas como grupos de guindastes.

A integração fiável de componentes de automação em componentes de máquina de rotação rápida é um desafio, especialmente quando associados à comunicação PROFINET ou EtherNet/IP. O anel de enrolamento de uma máquina de embrulhar paletes gira com até 60 rotações por minuto à volta da palete e embrulha-a com folha.

No caso de máquinas de enrolamento de cabos, a velocidade de rotação pode ultrapassar as 200 rpm. Estes movimentos rápidos não têm, apesar de tudo, influência na fiabilidade da transmissão via rádio, seja qual for a tecnologia sem fios empregue. A comunicação sem fios sem desgaste entre o controlador no quadro de comando central e os acionamento e estações I/O do anel em rotação possibilita um funcionamento constantemente fiável.

Terminais inteligentes como tablets e smartphones impuseram-se definitivamente no domínio privado. Eles influenciam cada vez mais as expectativas dos utilizadores industriais no que respeita à utilização e representação gráfica. Daí resulta uma forte tendência de utilizar smartphones e tablets na comunicação com máquinas e sistemas: para aquisição de dados de produção, diagnóstico, manutenção, colocação em funcionamento ou até na programação e utilização.

Neste contexto a segurança também tem um papel importante. O sistema sem fios industrial tem assim de satisfazer requisitos de segurança especiais. A LAN sem fios industrial Access Point WLAN 5100 da Phoenix Contact dispõe de funções dedicadas à proteção da máquina e da rede.

Infraestrutura

Sistemas de infraestrutura cresceram frequentemente ao longo de décadas uma estrutura ramificada de sistemas com muitos componentes de sistema descentralizados e distanciados. A estrutura de comunicação é assim por via de regra muito heterogénea e não satisfaz os requisitos atuais.

Mesmo assim, é necessário obter mais valores de medição e mensagens operacionais de partes remotas do sistema, como por exemplo níveis de enchimento, potência de bombagem ou volumes de caudais, e transmiti-los à sala de comando. Graças à utilização de sistemas sem fios industriais é possível ultrapassar muitos destes desafios com facilidade e eficiência.

Infraestrutura

Sistemas do tratamento de água potável e de águas residuais têm muitas vezes estações afastadas vários quilómetros do sistema central, tais como estações de aumento de pressão ou reservatórios elevados. É preciso adquirir localmente os valores dos sensores, como temperatura ou níveis de enchimento, e transmiti-los a uma estação de registo ou sala de comando central. Muitas vezes, os dados adquiridos localmente só podem ser transmitidos de forma prática e económica com o auxílio de uma solução sem fios, porque é preciso transpor grandes distâncias ou terrenos inacessíveis.

No entanto, tecnologias sem fios comuns, como LAN sem fios ou Bluetooth, não podem transpor distâncias tão grandes. A tecnologia de rádio Trusted Wireless 2.0 foi desenvolvida pela Phoenix Contact especialmente para estes casos de aplicação. Ela permite a transmissão de dados e valores de medições a vários quilómetros e pode ser adaptada flexivelmente à aplicação concreta, graças à taxa de transferência de dados ajustável. Aplicando o sistema sem fios como estação repetidora, o alcance pode ser ampliado.

Para operar as redes de canalização remotas sem desgaste, o caudal e a diferença de pressão devem estar ajustados de forma otimizada. Para isso, os dados de processo são adquirido ao longo dos tubos da canalização em intervalos regulares e são transmitidos ao controlador.

Para transmitir os valores medidos à sala de comando é necessária uma solução de comunicação sem fios. A monitorização de canalizações compridas pode ser feita fácil e economicamente com Trusted Wireless 2.0, posicionando estações repetidoras em linha.

É preciso adquirir e monitorizar cada vez mais dados de medição em estações de tratamento de águas residuais. Um exemplo disso é o nível de lama na bacia de água residual. Para medir o nível de lama, é usada uma sonda de processo instalada diretamente na ponte de extração. Visto que a transmissão de valores de medição por contactos de fio coletor exige muita manutenção e está sujeita a avarias, em muitas estações de tratamento de águas residuais a transmissão efetua-se por comunicação sem fios. Dependendo dos requisitos e da distância, aplicam-se soluções com base em Bluetooth ou Trusted Wireless 2.0.

As empresas operadoras de centrais elétricas existe a obrigação de documentar os valores de nível e temperatura à admissão e saída de água de arrefecimento. Por isso, instalam-se pontos de medição distribuídos pelo terreno. Os valores de medição têm de ser transmitidos ao sistema de controlo central para processamento e arquivamento.

Muitas vezes os dados são primeiro enviados a estações de recolha em edifícios descentralizados, antes de serem de lá transmitidos à sala de controlo. As condições para a transmissão sem fios bem sucedida são possuir capacidade de superar vários quilómetros, facilidade de expansão e constituir redes complexas e auto-reconfiguráveis. A Trusted Wireless 2.0 permite a implementação simples deste tipo de aplicações.

A gestão de energia ganha atualmente cada vez mais importância e é um fator de custo importante em unidades de elevado consumo energético da indústria do aço ou química. Um sistema de gestão de energia permite baixar significantemente os custos de energia. Para poder regular conscientemente o consumo de energia, muitos valores característicos têm de ser adquiridos centralmente ou localmente junto a máquinas ou sistemas por dispositivos de medição de consumo energético com capacidade de rede.

Muitos sistemas existentes não dispõem da infraestrutura necessária e têm de ser reequipados. Se os pontos de aquisição de dados se encontrarem em lugares distantes ou de difícil acesso, é necessário uma rede sem fios. Conforme os requisitos de comunicação, pode ser adequada a LAN sem fios ou, por exemplo, em sistema extensos com comunicação RS485, a Trusted Wireless 2.0.

Uma rede ethernet de alto desempenho é a espinha dorsal das comunicações de um sistema industrial. Frequentemente não é possível integrar na rede todos os componentes do sistema descentralizados por cabo. Em muitos casos, a colocação da cablagem necessária é demasiado dispendiosa ou simplesmente impossível, porque existem terrenos inacessíveis ou distantes entre as estações individuais.

Então pode-se integrar um trajeto de rede sem fios direcional WLAN que permita uma transmissão de dados com até 300 Mbps. Com linha de visão e uma altura correta podem-se concretizar ligações rápidas a uma distância até 1000 m com relativamente pouco esforço. Sinais de estado ou dados série podem ser transmitidos a vários quilómetros usando um trajeto sem fios direcional com Trusted Wireless 2.0.

No caso de campos de petróleo, tratam-se de sistemas constituídos por bombas distribuídas e que funcionam independentemente. Estas estações de bombagem estão frequentemente afastadas vários quilómetros entre si. Não existe cablagem de rede e normalmente nenhuma rede GSM. No passado tinham de ser os colaboradores a deslocarem-se entre as bombas e ler os dados localmente.

Daí origina a tendência atual de digitalizar os campos de petróleo (Digital Oilfield) para executar um diagnóstico mais rápido e económico e uma monitorização mais eficiente. Todos os valores de medição e sinais transmitidos pelas estações têm de ser ciclicamente registados e exibidos numa sala de controlo muito afastada. A transmissão de sinal fiável tem aqui prioridade. Visto que no caso de estações de bombagem não existem processos muito dinâmicos, a velocidade tem um papel subordinado.

A tecnologia Trusted Wireless 2.0, desenvolvida para cumprir estes requisitos da área industrial graças às funções de repetidor e redes complexas e auto-configuráveis, é a base da transmissão de dados entre as várias estações e a sala de controlo.

A intensidade das luzes de sinalização aérea de turbinas eólicas de empresas operadores de alguns países podem ser reguladas conforme as condições de visibilidade. Também a comunicação entre sistemas de deteção de incêndio num parque eólico pode ser realizada facilmente por comunicação sem fios. A transmissão de sinal entre várias turbinas eólicas é garantida pela Trusted Wireless 2.0.

Phoenix Contact S.A.

Sintra Business Park,
Edifício n°1
Zona Industrial da Abrunheira
2710-089 SINTRA

Horário: 9h -13h e 14h -18h
(+351) 21 911 2760

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