Utilizând tehnologia wireless pe distanţe scurte şi medii

17 APRILIE 2008

Iniţial, tehnologia wireless a fost gândită ca o modalitate de transmitere a datelor la distanţe mari, de 1-3 kilometri. Însă aceasta oferă avantaje şi pentru utilizarea în aplicaţii de scurtă distanţă pentru care folosirea cablurilor este foarte dificilă, situaţii în care datele I/O trebuie transmise la o distanţă de maxim 60 de metri, între două utilaje sau chiar dintr-o cameră în alta. De exemplu, podeaua zonelor industriale este adesea ocupată cu diferite utilaje şi astfel trebuie utilizate lungimi mai mari de cablu pentru a da ocol halelor şi a evita astfel obstacolele. Alternativa de a îngropa cablurile nu este valabilă decât în cazul contrucţiilor noi şi are dezavantajul că, dacă aceste cabluri se defectează, sunt generate întreruperi lungi şi costuri suplimentare.
Utilizarea cablurilor poate genera adevărate “coşmaruri” în cazul aplicaţiilor ce implică utilaje rotative, echipamente grele şi condiţii dificile de exploatare. În general, cablurile sunt ideale pentru automatizări, însă nu pot fi utilizate în cazul componentelor rotative care trebuie să fie monitorizate. În aceste situaţii senzorii cuplaţi la un modul wireless sunt mult mai simplu de montat şi de întreţinut şi oferă un mod convenabil şi sigur de operare a utilajelor fără riscul de pierdere a semnalului datorat unui cablu defect.
Reţelele wireless folosesc o pereche de module ce includ şi comunicaţie radio: un modul numit Nod, pentru culegerea datelor şi livrare de semnale de ieşire locale şi un Gateway pentru a concentra şi procesa datele culese şi pentru a transmite rezultatele procesate în câmp, la noduri. Aceste module sunt relativ mici şi uşor de montat pe un utilaj, fiind foarte convenabile atât pentru aplicaţii pe distanţe scurte cât şi distanţe medii în câmp deschis.
Ele dovedesc o excelentă capacitate de comunicaţie bidirecţională.
Pentru mai multă siguranţă, reţeaua wireless Sure-Cross de la Banner Engineering permite răspunsuri deterministe, menţinându-se funcţionarea chiar dacă se obstrucţionează comunicaţia în radiofrecvenţă. În cazul utilizării cablurilor, atunci când un cablu este deteriorat, utilizatorii pot doar să spere ca sistemul conectat să intre în starea implicită “off” fără să se defecteze întreaga aplicaţie. Atunci când este utilizată o reţea Sure-Cross, modulele wireless pot fi configurate să răspundă pierderilor de semnal în unul din modurile următoare: fie să sune o alarmă, fie să se blocheze pe ultima valoare înregistrată sau într-o stare implicită gen “safe mode” existând însă şi alte modalităţi de configurare.
Un motiv pentru care tehnologia wireless nu a fost luată în considerare în aplicaţiile pe distanţe scurte este susceptibilitatea asupra unei interferenţe de semnale. Sudarea, operaţiile de ridicare, mişcarea unor echipamente, şi diverse alte obstacole des întâlnite în cazul utilajelor, precum şi vremea nefavorabilă, pot degrada comunicaţiile wireless. În plus, când două unde radio sunt aproape una de cealaltă (în general la mai puţin de 1,8 m distanţă) există un risc destul de mare ca ele să interfereze. Mai mult, dacă există şi alte surse de unde radio de aceeaşi frecvenţă, de exemplu cea de 2,4GHz utilizată pentru comunicaţia modulelor şi microunde, semnalul va fi mai degrabă obstrucţionat. Însă reţelele oferă acum caracteristici ce ajută la stabilizarea comunicaţiilor şi a tăriei semnalului chiar şi în astfel de condiţii dificile.
Saltul în spectrul de frecvenţă (FHSS) de exemplu, ajută modulele să emită semnalele I/O în ciuda prezenţei altor semnale de la alte dispozitive. FHSS permite comutarea semnalului wireless pe alt canal de frecvenţă dintr-o paletă recunoscută doar de modulele setate să comunice între ele. Această tehnologie este în mod special potrivită pentru transmiterea unor pachete mici şi redundante de date într-un mediu cu riscuri mari de interferenţe. Dispozitivele pot fi, de asemenea, dotate cu antene ce permit undelor radio să coexiste în zone de câţiva metri, însă, în acelaşi timp, permit transmisia şi recepţia semnalelor fără interferenţe şi fără să fie influenţate de obstacole.
O reţea Sure-Cross foloseşte, pentru comunicaţii sigure, tehnologia FHSS pe canale în jurul frecvenţei 2,4 GHz. Prin interconectare, fiecare modul are asignat un cod numeric şi apoi totul se configurează astfel încât fiecare modul să accepte semnale doar de la dispozitivul cu care trebuie să comunice. În plus, un ID al reţelei face ca modulele să se diferenţieze între ele şi după reţeaua în care funcţionează. Această funcţie permite unui gateway să observe diferitele dispozitive care funcţionează pe aceeaşi frecvenţă cu cele cu care acesta comunică şi, drept răspuns, să reducă plaja de frecvenţe pentru a micşora riscul de interferenţă.
Pentru a reduce în continuare riscul de interferenţă cu alte dispozitive datorat unui mediu ambiental cu multe obstrucţionări, incluzând aici şi funcţionarea utilajelor şi vremea nefavorabilă, companiile realizează teste de evaluare a stării semnalelor wireless. Astfel se permite utilizatorilor să determine tăria semnalului în reţelele lor şi să identifice locaţiile unde se produc cele mai multe interferenţe. Această informaţie poate fi utilizată apoi pentru a îmbunătăţi transmisia semnalelor I/O prin alegerea celor mai potrivite locaţii pentru montajul modulelor. În multe cazuri, simpla mutare a dispozitivului cu 1 metru mai sus de obstacol face diferenţa între o transmisie cu erori frecvente şi o bună comunicaţie. Unele dispozitive wireless au capacităţi de autoinvestigare a transmisiei permiţând utilizatorilor să testeze diferite locaţii de poziţionare fără software, personal sau hardware adiţional.
Utilizarea cablurilor pentru a controla transportoare, procese de transport sau macarale este adesea ineficient şi ineficace. Deşi semnalele I/O trebuie să traverseze câteva sute de metri, aproape toate cablurile utilizate trebuie să se flexeze suficient de repede, uneori de 50 de ori pe secundă. Cablurile cu elasticitate ridicată sunt foarte scumpe şi nu se poate garanta o durată de funcţionare îndelungată în condiţii dificile de exploatare.
În plus, cablurile sunt extrem de dificil de montat şi exploatat mai ales în cazul instalaţiilor aflate la înălţime.
Reţelele wireless oferă o alternativă foarte convenabilă. Prin utilizarea unui nod alimentat cu baterie aflat pe un echipament rotativ şi un gateway aflat pe panoul de control, la o distanţă între 3 şi 60 de metri de nod, se elimină necesitatea utilizării cablurilor flexibile dificil de folosit şi foarte costisitoare. Modulele uşor de montat şi compacte ale unei reţele wireless se potrivesc perfect în liniile de producţie existente.
Tehnologia wireless este utilizată şi pentru a urmări stocurile. Modulele urmăresc mişcarea produselor dintr-o arie în alta, acoperind o suprafaţă de la 9 până la 9000 de metri pătraţi, fără utilizarea cablurilor care aglomerează spaţiile de stocare. Aceste sisteme permit urmărirea mişcărilor subansamblelor de la zona de depozitare şi până la zona de livrare. Fiecare parametru urmărit poate fi transmis la o locaţie anume pentru a asigura modificări în timp real a stocului.
Aceeaşi teorie funcţionează şi în cazul liniilor de montaj. Tehnologia wireless permite utilizatorilor să solicite componentele prin intermediul unui nod ce comunică cu un gateway cu un anumit rol în managementul spaţiului de stocare, gateway ce poate fi la zeci sau sute de metri distanţă. În plus, cu semnale I/O discrete, nodurile pot fi setate astfel încât cu un buton să se contacteze departamentul de mentenanţă al fabricii, cu al doilea buton să se contacteze departamentul de management şi aşa mai departe şi astfel ia naştere un call center virtual distribuit în întreaga fabrică şi totul printr-un singur dispozitiv. Şi pentru că un singur gateway poate fi utilizat pentru mai multe noduri, toate liniile de asamblare pot avea în comun aceleaşi setări astfel încât fiecare operator care are nevoie de subansamble poate folosi un nod pentru a trimite mesajul către acelaşi gateway aflat la câteva sute de metri distanţă. Acest lucru fluidizează producţia şi reduce timpii de întrerupere. Dacă necesităţile o cer, call center-ul poate deveni mobil, iar nodurile se pot transfera cu uşurinţă de la o locaţie la alta.
Tehnologia wireless poate identifica problemele înainte ca ele să apară pentru că dispozitivele cu rol de noduri nu numai că pot fi montate cu uşurinţă dar pot să transmită date în timp real de la utilaj la operator. De exemplu, mesajul poate fi de genul că o curea de transmisie sau un motor trebuie înlocuite. Ceea ce este foarte convenabil în cazul acestui sistem de monitorizare wireless este posibilitatea mutării acestuia de la un punct critic la altul, folosindu-se aceeaşi pereche de module şi monitorizând astfel mai multe sisteme la diferite momente de timp fapt ce conduce la o economie în bani şi timp.
Montajul simplu, exploatarea fiabilă şi comunicaţiile sofisticate au făcut ca tehnologia wireless să fie o alegere potrivită pentru monitorizarea traficului auto, a accesului în clădiri şi în numeroase alte aplicaţii pe distanţe scurte, umplând golul dintre proces şi operator. Astăzi, gândind tehnologia wireless în termeni de distanţe mari abia dacă “zgâriem” suprafaţa acestui domeniu foarte vast din punctul de vedere al potenţialului pe care îl oferă.
Un gateway poate recepţiona semnale de la noduri aflate la distanţă, de-a lungul fabricii, sau chiar în imediata apropiere a acestuia. Un nod culege date şi le transmite gateway-ului. Tehnologia wireless oferă comunicaţii şi monitorizări sigure pe distanţe scurte, principalele avantaje aduse multor aplicaţii fiind uşurinţa în utilizare şi costurile reduse. În managementul stocurilor, reţelele wireless permit urmărirea, pe măsură ce sunt utilizate, a entităţilor aflate la câţiva metri distanţă de senzor.
De asemenea, reţelele wireless oferă facilităţi complete de management prin transmiterea semnalelor I/O în toată fabrica, acoperind arii între 9 şi 9000 de metri pătraţi.

Stephan Thelen
TURCK Automation Romania srl
Stephan.thelen@turck.com
www.turck.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre