Co si lze v současné době představit pod pojmem bezdrátová komunikace? Odpovědí na toto téma se naskýtá mnoho. Denně se nejen setkáváme, ale i neustále využíváme bezdrátové přístroje a technologie, které nám usnadňují a mnohdy i zpříjemňují život.
Ať jsou to mobilní telefony, WiFi připojení (doma, v práci, na cestách, ...), datové komunikace, Bluetooth a další. Proč tedy podobné technologie nevyužít v průmyslovém prostředí?
Průmyslové prostředí a komunikační sítě jsou specifické oproti domácím, či kancelářským. Je vyžadována vysoká odolnost proti rušení, stabilita a zabezpečení dat. Z nejčastěji používaných komunikačních bezdrátových řešení v průmyslu lze vyjmenovat WiFi komunikace, Bluetooth, GSM či optické řešení přenosu dat. Současné produkty, kterými disponuje společnost FOXON, již splňují nejpřísnější kritéria pro využití bezdrátových technologií v průmyslových aplikacích. Společnost FOXON nabízí produkty francouzské společnosti ACKSYS vlastnící know-how v komunikačních řešeních WLAN / LAN a sériové komunikaci v průmyslu, či jiných náročných prostředích. Dále pak produkty německé společnosti Schildknecht, která se specializuje přímo na bezdrátové komunikace v průmyslových sítích typu PROFIBUS, PROFINET, CANBUS a nově i na komunikační řešení přes integrovaný GSM modul pro online monitoring, případně sběr dat z připojených zařízení (DATAEAGLE řada 7000).
WiFi v průmyslovém prostředí – FOXON a produkty ACKSYS
Nejrozšířenějším typem bezdrátové komunikace je bezesporu WiFi (WLAN). Časté použití WiFi sítí v domácnostech i průmyslu může ovšem způsobovat nemalé potíže, pokud není projekt zavedení bezdrátové technologie do průmyslových aplikací správně navrhnut a zpracován. WiFi produkty komunikují na bezlicenčním pásmu o frekvenci 2,4 GHz, či 5 GHz. Nižší pásmo je velmi rozšířené v běžných sítích a lze počítat s podstatně větším obsazením kanálů, než u pásma vyššího. Proto je průmyslovým aplikacím nepřímo doporučeno využívat 5 GHz pásmo pro bezdrátový přenos dat.
Rozdíl mezi pásmem 2,4 GHz a 5 GHz je markantní nejen v obsazenosti, ale i v rozsahu. Zatímco nižší pásmo nabízí 14 nezávislých kanálů po 5 MHz krocích (s výjimkou 14. kanálu), vyšší pásmo nabízí 19 kanálů (pro Evropu) vzdálených 20 MHz od sebe. Proto i vzájemné rušení zařízení vysílajících na sousedních kanálech nezpůsobí rušení komunikace. Produkty společnosti ACKSYS nabízí v naprosté většině případů podporu standardu 802.11a/b/g, tedy možnost komunikovat v obou pásmech využívaných pro WiFi připojení (viz Tab. 1). Tyto produkty naleznete včetně detailních popisů jejich funkcí na stránkách společnosti FOXON v sekci „Průmyslové bezdrátové komunikace – Průmyslové WiFi".
Jak může dojít k rušení mezi sousedními kanály? Vzhledem k tomu, že na frekvenci 2,4 GHz je krok mezi kanály (střední frekvence) pouze 5 MHz a jeden kanál má nejmenší šířku 20 MHz, musí zákonitě dojít k překrývání kanálů, interferenci vln a tím i destabilizaci signálů (Obr. 1).
Je patrné, že standard 802.11b nám nabídne 3 nepřekrývající se kanály se šířkou pásma 22 MHz. Tento standard je v současné době nahrazen standardy 802.11g/n se šířkou pásma 20, potažmo 40 MHz. Šířka pásma souvisí přímo úměrně s rychlostí přenosu dat. Ovšem širší kanál znamená menší počet separovaných kanálů (Obr. 2).
U WiFi sítí pracujících na frekvenci 5 GHz (802.11a) je situace z hlediska přenosu dat a obsazení kanálů mnohem příznivější (Obr. 3). Proto je průmyslovými produkty společnosti ACKSYS tento standard podporován.
Společnost ACKSYS se zabývá již bezmála 30 let vývojem v oblasti průmyslových bezdrátových komunikací, čemuž nasvědčuje i počet certifikací a referencí. Úspěšně jsou nasazeny v projektech železniční dopravy, důlního a těžebního průmyslu, na palubách dopravních prostředků, v prostředí s nebezpečím výbuchu atd. Reference firem typu Bombardier, Caterpillar, Airbus, ŠKODA Plzeň, French Navy & Air Force, Siemens, Schneider Electric a mnoha dalších mluví za jistotu kvalitních a osvědčených produktů.
Produktové portfolio nabízené firmou FOXON je rozdělené dle typického využití produktů na průmyslové WiFi Switche, WiFi jednotky pro použití ve vnitřních průmyslových prostorách, WiFi jednotky určené pro montáž na DIN lištu, průmyslové WiFi Point to point jednotky, WiFi jednotky určené do náročných a venkovních provozů a jednotky do prostředí s nebezpečím výbuchu (EX). Dle funkce a možnosti používání lze produkty dělit na WiFi Access Point / Klient / Router / Repeater, dále na převodníky sériového rozhraní na WiFi, ethernetové switche s integrovaným WiFi rozhraním a Point-to-point WiFi aplikace.
Bluetooth v průmyslovém prostředí – FOXON a produkty DATAEAGLE
Společně s WiFi technologií bezdrátového přenosu dat se lze v průmyslu setkat i s technologií Bluetooth. Zdaleka na ní již nelze pohlížet jen jako na technologii propojení mobilního telefonu s handsfree sadou, ale jde o silný nástroj, který má v průmyslovém prostředí veliké uplatnění. V porovnání s jinými bezdrátovými technologiemi je Bluetooth jednou z nejstabilnějších technologií pro přenos dat co se týče zarušení a stability provozu. Komunikace probíhá v pásmu 2,4 – 2,48 GHz a šířka pásma je 1 MHz.
Z tohoto důvodu není a ani nemůže být komunikace pomocí Bluetooth použita pro přenosy velkých množství dat (např. reálné obrazy z kamer atd.). Ovšem pro průmyslové komunikace mezi zařízeními, případně v rámci jednoho zařízení, je udávaný (teoretický) datový průtok 1 Mbit/s naprosto dostačující. Technologie navíc využívá funkci FHSS (frequency hopping spread spectrum), což lze zjednodušeně popsat jako přeskakování mezi několika frekvencemi během přenosu dat. Proto jsou zařízení komunikující pomocí Bluetooth schopná pracovat blízko sebe bez nutnosti přenastavení vysílacích kanálů (FHSS má v každém zařízení různou sekvenci).
Společnost FOXON nabízí ve svém portfoliu produktů bezdrátové komunikační moduly rakouské společnosti Schildknecht, které díky své patentové technologii nabízí opravdu jedinečná řešení bezdrátové průmyslové komunikace.
Komunikační jednotky dokáží komunikovat v sítích PROFIBUS, PROFINET, CANBUS, MPI, bezdrátový přenos digitálních, či analogových signálů a bezdrátový přenos sériové komunikace. Reference firem typu IVECO, John Deere, Daimler, Continental, Airbus a mnoho dalších svědčí o stabilitě a kvalitě. Nabízené řady výrobků se dělí na provedení:
- Classic - součástí modulu je konfigurační modul s displejem,
- Compact - vyloženě komunikační modul – konfigurace přes USB,
- Extreme - s krytím IP66 a odolným tělem určeným pro náročné průmyslové aplikace (Obr. 4).
Jako příslušenství k produktu je doporučené využití silnějších směrových antén, které prodlouží schopnost bezdrátové komunikace v řádu stovek metrů.
GPRS v průmyslovém prostředí
Společnost Schildknecht nově představuje řadu produktů 7000, která je určena pro sběr dat a vzdálený přístup k aplikacím pomocí GPRS komunikace. V modulech je zaintegrován GSM čip nahrazující SIM kartu, který je kompatibilní s více než 380 poskytovateli ve více než 160 zemích světa. Pomocí webového portálu a cloudového úložiště, které spravuje na svém serveru pro produkty řady 7000 rakouská společnost Microtronic, lze přistupovat do technologie, číst data, alarmy a historii strojů téměř odkudkoliv na světě. Nasazení této technologie otevírá nové možnosti a podporuje technologii komunikace M2M. Odtud je již krůček k zavedení Industry 4.0 napříč výrobou.
Produkty řady 7000 se liší hlavně v počtu použitelných vstupů/výstupů, komunikačních rozhraní, integrovaných senzorů a možností nasazení v různých prostředích. Existují moduly s krytím IP66 i pro prostředí s nebezpečím výbuchu (EX).
Návrh projektu bezdrátové komunikace v průmyslu – společnost FOXON
Návrh bezdrátové komunikace v průmyslovém prostředí není úplně jednoduchý. Lze se setkat s vytížeností sítě, rušením, překážkami, odrazy a mnoha dalšími nepříznivými vlivy. Pro možnost realizace projektu je zapotřebí znát následující aspekty:
- Topologii navrhované sítě – plán, propojení, mapa, fotografie
- Vnitřní a venkovní instalace
- Použitý komunikační protokol / protokoly (TCP, UDP, PROFINET, PROFIBUS, ...)
- Požadovaná datová propustnost – globální / jednotlivé linky
- Umístění stávající sítě
- Architektura sítě, IP adresy zařízení
- Již existující bezdrátové technologie (vytížení WiFi kanálů)
Aby mohly být projekty zákazníků realizovány, nabízí společnost FOXON nejen všechny výše popsané produkty, včetně příslušenství typu antény (2,4 / 5 GHz) a prodlužovací kabely k anténám, ale i výpočty potřebné velikosti antén a měření v místě nasazení bezdrátových produktů. Není to tedy pouze nabídka produktu, ale zároveň i služba měření a analýzy bezdrátových sítí, návrh projektu s bezdrátovými komunikačními moduly (řízeno normou ČSN ETSI EN 300 328) a nasazení v provozu. Pro zájemce je zároveň nabízeno jednodenní školení na téma „Bezdrátové komunikace v průmyslovém prostředí", kde se dozví detailnější informace o výše popsaných produktech, včetně teoretických základů bezdrátových technologií a uvidí nasazení produktů v reálných aplikacích.
FOXON s.r.o.
Česká 615/25, 463 12 Liberec 25
Tel: (+420) 484 845 555 / 566
Fax: (+420) 484 845 560
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.foxon.cz
