IT dla zarządzających w przemyśle
Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Technologia bezprzewodowa w aplikacjach automatycznego sterowania

-- wtorek, 16 maj 2017

Jeśli analiza możliwości wykorzystania technologii bezprzewodowej w aplikacjach sterowania zostanie dokonana na wczesnym etapie projektowania systemu, może to zapobiec niespodziankom podczas jego instalowania lub w trakcie eksploatacji.

W większości gałęzi przemysłu funkcje i systemy automatyki są powszechnie stosowane w aplikacjach procesowych. Wynika to z tego, że użytkownicy starają się maksymalizować wydajność procesów technologicznych i minimalizować koszty. W miarę rozwoju kolejnych generacji technologii inżynierowie różnych branż usiłują znaleźć nowe sposoby testowania i obszary wykorzystywania automatyki dla swoich celów.

W sterowaniu procesami produkcji automatyka stanowi element ułatwiający ich obsługę, a jej wpływ na funkcjonowanie takich procesów gwałtownie się zwiększa. W ostatniej dekadzie znaczący rozwój i poszerzenie się możliwych obszarów implementacyjnych zanotowała technologia komunikacji bezprzewodowej. Chociaż początkowo uważano, że niezbyt nadaje się do wykorzystania, zwłaszcza w przemysłowych układach sterowania, szybko dokonała się ewolucja – od aplikacji wykorzystujących tylko czujniki bezprzewodowe, do kompleksowych układów regulacji automatycznej.

System z komunikacją bezprzewodową może się stać integralną częścią systemu sterowania, bez względu na jego architekturę: scentralizowaną, rozproszoną czy w układzie zamkniętym. Jednak przed jego zastosowaniem należy w pełni zrozumieć, czym charakteryzują się poszczególne technologie i jak mogą wpływać na aplikacje sterowania.

Rozważania wstępne

Zanim zagłębimy się w projekt, który przewiduje i w efekcie zawiera wykorzystanie technologii bezprzewodowej w aplikacjach sterowania, trzeba poświęcić czas na przemyślenie przyszłych działań implementacyjnych – może to uchronić nas przed późniejszymi problemami. Podstawowe kwestie do przeanalizowania to: oczekiwania wobec sieci bezprzewodowej, przewidywane warianty i opcje jej wykorzystania oraz dokonany z rozwagą rzeczywisty wybór systemu bezprzewodowego.

Oczekiwania. Rozważając wykorzystanie systemu bezprzewodowego do aplikacji sterowania, trzeba zrozumieć, jakie są oczekiwania wobec sieci bezprzewodowej. Urządzenia, które ją tworzą, stają się coraz szybsze i bardziej niezawodne, ale wielu użytkowników spodziewa się po nich takiego funkcjonowania, jak w przypadku modułów przewodowych. W systemie bezprzewodowym zawsze będzie jednak istniał czynnik opóźnienia, którego nie ma w opcji przewodowej. Jest to fundamentalna kwestia do rozważenia podczas projektowania systemu automatyki. Zwykle te opóźnienia nie są zbyt duże, ale muszą być dobrze przedyskutowane przed wdrażaniem systemu. Gdy się o tym zapomni, mogą się pojawić trudności z jego uruchomieniem.

Producent urządzeń bezprzewodowych zwykle jest w stanie pomóc użytkownikowi i doradzić, czego należy się spodziewać w kwestii opóźnień transmitowanych sygnałów czy danych. Z kolei inżynier projektujący system musi określić, czy to opóźnienie będzie akceptowalne dla konkretnej aplikacji.

Warianty wykorzystania. Istnieją dwa zasadnicze warianty stosowania technologii bezprzewodowej w układach sterowania: kluczowe i stanowiące udogodnienie.

W przypadku aplikacji kluczowych łącze bezprzewodowe jest wykorzystywane do przesyłania istotnych danych procesowych w czasie rzeczywistym. Zwykle dane te są traktowane jako kluczowe, jeśli pozostają wrażliwe na upływ czasu. Gdy więc z jakiegokolwiek powodu łącze bezprzewodowe opóźnia przesył danych lub ulega uszkodzeniu, działanie kluczowej aplikacji zostaje zatrzymane.

Z aplikacją stanowiącą udogodnienie mamy do czynienia wtedy, gdy system bezprzewodowy wdraża się, aby pomóc w zwiększeniu wydajności procesu sterowania, ale dla samej aplikacji nie jest to kluczowe i konieczne. Przykładem są zdalnie programowane sterowniki logiczne (PLC) pracujące w sieci lub sterowniki, które kiedyś były monitorowane przez pracownika fizycznie dokonującego ich obchodu kilka razy dziennie, wykonującego odczyty i zapisującego wyniki. Zastosowanie systemu bezprzewodowego może wyeliminować taką potrzebę, ale jeśli łącze zostanie uszkodzone, to lokalne sterowanie nadal działa.

Wybór technologii bezprzewodowej. Dodając technologię bezprzewodową do jakiejś aplikacji, należy mieć świadomość, że nie ma uniwersalnej technologii, która pasowałaby do każdego zastosowania. Niektóre technologie mogą się nakładać w scenariuszach aplikacji, ale mają różne atrybuty, które pozwalają im się dobrze dopasować w danej sytuacji.

Do określania, która z technologii częstotliwości radiowej (Radio Frequency – RF) jest odpowiednia dla konkretnej aplikacji, służą trzy główne kryteria: środowisko, medium połączeniowe i przepustowość danych.

Podczas analizy środowiska należy rozważyć przeszkody oraz inne źródła RF w danym obszarze. Dobra reguła praktyczna mówi, że im niższa częstotliwość, tym mniejsze tłumienie fal radiowych w powietrzu. A zatem fale o stosunkowo niskiej częstotliwości mogą docierać dalej i lepiej penetrować przeszkody. Ponadto ich częstotliwość ma wpływ na przepustowość danych. Przy niższych częstotliwościach kanały wykorzystywane do przesyłania informacji są węższe. To z kolei obniża przepustowość danych mierzoną w kilobitach na sekundę (kbps).

Odwrotnie jest przy wyższych częstotliwościach. Kanały są szersze i pozwalają na przesył większej ilości danych – przepustowość zazwyczaj mierzona jest w megabitach na sekundę (Mbps). Jednak gdy odległość transmisji bezprzewodowej wzrasta, może być wymagane obniżenie częstotliwości roboczej. To z kolei zmniejsza przepustowość danych. Zmiana ta może wpłynąć na projekt systemu lub samą aplikację.

Ostatnią z kwestii jest medium transmisyjne pomiędzy urządzeniami systemowymi a modułem bezprzewodowym. To ważne, ponieważ nie wszystkie urządzenia bezprzewodowe obsługują wszystkie typy mediów transmisyjnych. Niektóre mają tylko dyskretne wejścia/wyjścia (I/O), podczas gdy inne są wyposażone w porty szeregowe lub ethernetowe, a niektóre dysponują kombinacją wszystkich wymienionych wcześniej. Przed wyborem urządzenia bezprzewodowego do konkretnej aplikacji ważne jest, aby sprawdzić, czy rozważane urządzenie ma właściwe typy złączy.

Przedstawione tu kryteria mogą pomóc użytkownikom w określeniu, czy technologia bezprzewodowa jest możliwa do wykorzystania w ich aplikacjach. Po przeanalizowaniu tych kwestii następnym krokiem staje się ustalenie, jak działa system sterowania. W praktyce instalacyjnej istnieją różne rodzaje jego architektury. Biorąc pod uwagę to kryterium, jedne technologie bezprzewodowe pasują lepiej do danej aplikacji, inne gorzej.

Jednak niezależnie od architektury systemu sterowania, zawsze pomiędzy modułami sieci musi istnieć jakieś medium do przesyłania danych. Historycznie patrząc, na krótkich odległościach stosowano różne kombinacje kabli i przewodów, poprowadzonych w korytkach i rurach osłonowych do scentralizowanego punktu sterowania. Na dłuższych dystansach, gdzie nie można było poprowadzić kabli i przewodów, wdrażano koncepcję tech-in-the-truck („technika w wózku”). Instalacja obu tych systemów sieciowych może być jednak bardzo czasochłonna i droga. Ceny przewodów i kabli rosną, a firmy dążą do tego, by procesy były coraz bardziej wydajne. Coraz częściej implementuje się więc kanały komunikacji bezprzewodowej. Dzięki niej firmy mogą redukować koszty, skracać czas instalacji i umieszczać urządzenia sieciowe w takich miejscach, w których było to przedtem niemożliwe.


Przeczytaj także

 

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

Robotech Robotics Technology Conference
2017-09-19 - 2017-09-19
Miejsce: Wrocław

Katalog

CAD-Project
CAD-Project
Stefana Czarnieckiego 35/9
53-626 Wrocław
tel. 717223347

zobacz wszystkie



Aktualne wydania
O nas   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce