Module economice pentru comunicaţii wireless utilizate în aplicaţii industriale

25 NOIEMBRIE 2008

Privire de ansamblu asupra soluţiei wireless
Deşi se bucură de numeroase avantaje, Ethernet-ul prin cablu, alături de alte modalităţi de interconectare a echipamentelor industriale (reţele şi conexiuni de tip RS-485/422/232 etc.) are un dezavantaj major şi anume însăşi prezenţa firului.
Deranjul provocat de prezenţa a numeroase cabluri, costurile ridicate şi numeroasele problemele ce apar la conectarea unor echipamente noi sau reconectarea celor repoziţionate, pot fi motive ce duc la întreruperea producţiei. Proiectanţii de echipamente de interconectare au căutat o soluţie pentru a rezolva astfel de probleme, cerinţele de bază fiind flexibilitatea şi raza mărită de operare, rezultatul fiind tehnologia wireless (fără fir). “Ethernet fără fir” oferă descrierea generală a legăturilor wireless dintr-o reţea Ethernet şi se referă la orice conexiune ce foloseşte aerul ca mediu de transmisie între dispozitive sau noduri ce utilizează standardul Ethernet. Exemplele sunt numeroase, cel mai des întâlnite fiind interconectările unor segmente de reţea separate fizic şi de asemenea conectarea unor echipamente izolate la un alt dispozitiv sau la Internet.
Vom prezenta în cele ce urmează o soluţie performantă, dedicată aplicaţiilor industriale şi anume utilizarea modemului wireless SST-2450 împreună cu controlere embedded Ethernet/Internet din familia I-7188EN, dispozitive ce se regăsesc în componenţa seriei consacrate I-7000, produsă de ICP DAS. Seria I-7000 este compusă din module cu multiple funcţii cum ar fi: intrări/ieşiri digitale şi analogice (A/D, D/A), temporizator/numărător, controlere embedded, convertoare de magistrală etc. Avantajul principal al acestora este destinaţia finală şi anume utilizarea în mediul industrial. Precizia, robusteţea şi fiabilitatea sunt principalele caracteristici, apoi exemplele de aplicaţii şi documentaţia în limba română, ce pot fi descărcate de pe www.imperialelectric.ro sau www.icpdas.com, sunt proprietăţi ce fac ca aceste module să fie alegerea potrivită pentru aplicaţii industriale.
Informaţiile prezentate în acest articol sunt menite a servi drept îndrumări pentru integratorii de sisteme şi utilizatorii finali cu responsabilitatea de a dezvoltata infrastructura automatizărilor industriale, a controlului în domeniul industrial, SCADA, telemetrie şi aplicaţie legate de transmisii de date.

Utilizarea cablului versus soluţia “fără fir”
Fiecare dispozitiv wireless este caracterizat de existenţa a două porturi şi anume portul interfeţei radio, a cărui menire este operarea legăturii wireless, celălalt port fiind reprezentat de conexiuni prin cablu (RS-232/422/485, Ethernet, Internet etc.). Astfel, modulul SST-2450 se poate conecta direct sau prin reţea la un dispozitiv ce utilizează magistralele RS-485 sau RS-232, prin adăugarea unor module de conversie, tipul magistralei de conectare fiind extins la RS-422, USB etc. În aceeaşi ordine de idei, avantajele tehnologiei “wireless Ethernet”, pot fi atinse prin conectarea unui modul din familia I-7188EN, ce realizează extensia către standardul IEEE 802.3 (10Base-T).
Un lucru cunoscut este utilizarea standardului “fără fir” IEEE Ethernet, respectiv IEEE 802.11 (în mod uzual 802.11b), de către multe dispozitive wireless Ethernet, un exemplu fiind cele ce asigură interconexiuni între echipamentele din birou. Pe de altă parte, aplicaţiile industriale necesită protocoale specifice pentru wireless Ethernet, dar totodată şi capabilităţi deosebite, atât la nivel de componente electronice (şi carcasă), cât şi la nivel de programare software, pentru a putea face faţă în condiţiile mediilor dure de operare, aşa cum sunt întâlnite pe platformele industriale.

Protocoale industriale wireless
Mediul industrial aduce cu sine numeroase provocări pentru comunicaţiile wireless. Comunicaţia industrială fiabilă este posibilă doar dacă modemul utilizat îndeplineşte criteriile de rigoare atât la nivel constructiv, dar mai ales la nivelul arhitecturii sistemului wireless (tehnologie, protocoale) folosit de astfel de dispozitive, ce permite transmisia şi receptarea datelor în medii ostile transmisiunilor radio. Modemul radio SST-2450 este o soluţie bună din acest punct de vedere.
Fie în configuraţie standard, fie echipat adiţional (antene suplimentare) este un instrument indispensabil în construcţia sau modernizarea infrastructurii aferentă sistemelor de achiziţie şi control industriale.

Caracteristici tehnice
SST-2450 este un modem radio cu spectru împrăştiat cu control la portul de interfaţă RS-232/485. Este proiectat pentru aplicaţii de achiziţii de date şi control între gazdă şi senzori amplasaţi la distanţă. Este folositor pentru aplicaţii unde instalarea cablurilor creează diferite inconveniente. SST-2450 poate fi folosit nu doar în mod peer-to-peer, dar şi într-o structură multi-point. SST-2450 este bazat pe un spectru de împrăştiere cu secvenţă directă, utilizând de asemenea tehnologia RF, ce operează în benzile ISM cu gamă de frecvenţă de la 2410,496MHz până la 2471,936MHz. Spaţierea dintre canale este de 4,096MHz.

Aplicaţii
Proiectanţii reţelelor de comunicaţi, pot descoperi rapid utilitatea echipamentelor ICP DAS. Vom prezenta două aplicaţii. Prima aplicaţie constă în utilizarea modemului wireless SST-2540 ca echipament pentru substituirea cablurilor de interconectare, în timp ce în a doua aplicaţie propusă vom exemplifica conceptul de Ethernet “fără fir”.
Aplicaţia 1:
În schema bloc următoare este prezentată o modalitate eficientă şi economică pentru implementarea unei soluţii de interconectare wireless. Sunt utilizate modemurile SST-2540 pentru interconectarea unui calculator industrial de tip AEC-6910 (produs de AAEON), a unui notebook (sau PC), a unui panou de monitorizare şi control 6120-P (produs de AXIOMTEC), ultimul echipament fiind plasat ca un exemplu de portabilitate, respectiv un PDA (Asistent Digital Personal) cu rol de monitorizare şi control. Legăturile dintre modem şi echipamente se realizează prin RS-232 sau, unde este posibil, prin RS-485. Conversia de la portul serial RS-232 la portul USB, pentru interconectarea PDA-ului, se poate realiza cu un modul dedicat, respectiv I-7561 (ICP-DAS). O soluţie pentru dezvoltarea aplicaţiilor pentru echipamentul ultraportabil este utilizarea mediului LabVIEW™, alături de modulul adiţional pentru echipamente mobile.
Aplicaţia 2:
Următoarea aplicaţie aduce cu sine amplasarea unor dispozitive noi, totodată fiind un exemplu pentru implementarea comunicaţiei prin Ethernet/Internet. Module de achiziţie de date precum cel prezentat în imagine, respectiv I-7018, preiau ieşirile unor traductoare (termocuple, senzori de umiditate şi temperatură, convertoare lumină-tensiune etc.) şi le transmit către reţeaua RS-485. Modemul SST-2450 preia datele de la reţeaua RS-485 şi le transmite prin unde radio către locaţia convertorului de la RS-485 la Ethernet, în exemplu de faţă I-7188E2. Prin intermediul reţelei Ethernet, datele ajung către calculatorul central, dar şi către alte calculatoare sau echipamente de monitorizare şi control, prin intermediului switch-ului industrial de Ethernet PT-7728 (produs de MOXA). Dacă există o legătură la Internet, posibilităţile de interconectare cresc literalmente exponenţial. Semnalele de control parcurg aceeaşi rută, respectiv prin Ethernet, apoi prin reţeaua RS-485, prin unde radio, generate şi recepţionate de modulele SST-2450, destinaţia finală fiind module cu ieşiri digitale sau analogice, apoi elemente executante. În exemplul de faţă au fost selectate module cu ieşiri digitale din seria I-7000, respectiv I-7067 şi I-7060.
Atât modemul wireless SST-2450, cât şi restul modulelor de achiziţie şi control prezentate, constituie o soluţie eficientă din punct de vedere al costurilor de implementare ale unei automatizări industriale. Motivul pentru care nu s-a ales un dispozitiv compact, respectiv modem wireless cu ieşire direct la Ethernet, este regăsit în utilitatea pe care o oferă portul RS-485 ale modemului în discuţie. Prin conectarea convertorului de la RS-485 la Ethernet, creşte semnificativ numărul de opţiuni privind dispoziţia echipamentelor şi a centrului de monitorizare şi control. În această ordine de idei, putem discuta despre izolarea echipamentelor industriale şi implicit protejarea operatorilor umani, însă cel mai important lucru îl reprezintă extinderea către reţeaua Internet.
Prin securizarea conexiunii se pot realiza operaţiuni de achiziţie şi eventual execuţie, din puncte de control situate la mii de kilometrii distanţă, totul beneficiind de posibilităţile aproape nelimitate pe care le-a adus apariţia Internetului.

Sergiu COSMESCU
IMPERIAL ELECTRIC S.A.
Tel.: +40213240414
Fax: +40213240417
www.imperialelectric.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