Bezprzewodowa aparatura łączeniowa pracująca w sieci

© steute Polska

Udostępnij:

 

Mimo że technologia radiowa jest dziś jedną z najchętniej wykorzystywanych metod wielokierunkowego przesyłu danych, duża część tego typu systemów nadal wymaga zewnętrznego zasilania. W celu realizacji w pełni bezprzewodowej komunikacji konieczne jest zastosowanie urządzeń radiowych czerpiących energię z otoczenia, które – połączone w sieć – umożliwiają zarządzanie całym łańcuchem produkcyjnym bez konieczności zasilania z zewnątrz. 

Technologia radiowa na dobre zadomowiła się w przemyśle. Telemetria, monitoring, zdalne sterowanie maszynami czy całymi instalacjami przemysłowymi, wymiana danych pomiędzy maszynami (Machine-to-Machine) – coś, co jeszcze stosunkowo niedawno wydawało się technologiczną mrzonką, niepostrzeżenie stało się ważnym elementem składowym otaczającej nas rzeczywistości. Trudno byłoby sobie wyobrazić dzisiaj branże, takie jak logistyka z gospodarką magazynową, energetyka, automatyka budynkowa czy transport zbiorowy bez rozwiązań bezprzewodowych. Rynek podzielony jest przy tym na cztery główne segmenty, zależnie od wykorzystywanej technologii: dominuje GSM, zaś na dalszych miejscach lokuje się Wi-Fi, ISM i technologia radiomodemowa.



Pojawiają się jednak dwa pytania: dlaczego niemal pomijany jest temat bezprzewodowych, samowystarczalnych czujników i łączników mechanicznych? I czy „bezprzewodowy” znaczy rzeczywiście „pozbawiony przewodów”? Szybki rzut oka na dowolny system radiowy pozbawia złudzeń – nadajniki, modemy, routery i szereg innych podzespołów nadal wymaga zewnętrznego zasilania. A to oznacza, że wciąż konieczne jest stosowanie linii kablowych, mimo że pozbawionych przewodów sygnałowych. Ale i tutaj pojawiają się zmiany.

Zasilanie bez kabla
Blisko 10 lat temu na rynku pojawiły się pierwsze urządzenia radiowe czerpiące energię z otoczenia (ang. energy harvesting) – czy to za pośrednictwem ogniw słonecznych, czy też miniaturowych generatorów konwertujących energię kinetyczną na elektryczną, wykorzystywaną następnie do transmisji radiowej. Sama transmisja odbywała się z wykorzystaniem technologii EnOcean, która miała gwarantować bardzo niskie zapotrzebowanie na energię i pewność przesyłu sygnałów. W praktyce firmy zaangażowane w projekt z czasem odeszły od wykorzystywania tego typu rozwiązań lub wypracowały samodzielnie nowe – o znacznie lepszych parametrach i większych możliwościach wykorzystania w przemyśle.

Obecnie bezprzewodowe (w pełnym tego słowa znaczeniu) łączniki czy czujniki spotyka się coraz częściej w instalacjach przemysłowych, w których liczy się łatwość i szybkość montażu oraz bezproblemowa eksploatacja. Pozwalają one na wyeliminowanie komponentów maszyn podatnych na zużycie, takich jak prowadniki kablowe czy szczotki i pierścienie ślizgowe. Radiowe produkty tego typu oferuje kilku producentów, przy czym nie są one w żaden sposób zunifikowane pod względem wykorzystywanej technologii przesyłu danych czy metody zasilania. Jedną z nich jest technologia sWave 868/915 MHz firmy steute, która w połączeniu z systemem sieciowym sWave.NET oferuje dużą elastyczność aplikacyjną.



Punkty dostępowe zamiast point-to-point
Główną ideą przyświecającą konstruktorom technologii sWave było stworzenie sieci bezprzewodowej umożliwiającej przesyłanie sygnałów sterujących pochodzących z radiowej aparatury łączeniowej (łączników lub czujników zasilanych generatorami albo długowiecznymi bateriami) do jednego lub większej liczby serwerów aplikacji. Jednocześnie wyeliminowana miała zostać dotychczasowa tradycyjna topologia sieci oparta na połączeniach point-to-point między łącznikami czy czujnikami a odbiornikami radiowymi. Zastąpiły ją nowo zaprojektowane punkty dostępowe instalowane na obszarze objętym zasięgiem transmisji radiowej aparatury łączeniowej, z którą mają się komunikować. Z poziomu jednego punktu może być administrowanych około 100 urządzeń radiowych. Jeśli konieczne jest zastosowanie większej liczby czujników czy łączników, możliwa jest instalacja dodatkowych punktów dostępu. Sygnał z nadajnika dociera do odbiorników w określonym porządku. Jeśli transmisja do pierwszego punktu dostępowego nie powiedzie się, jest ona kierowana do kolejnego i tak dalej. Gwarantuje to bardzo dużą niezawodność przesyłu danych.

Nadrzędny serwer aplikacji zawiera bazę danych, w której zbierane są wszystkie informacje np. z hali produkcyjnej. Są one następnie przesyłane dalej do platformy informatycznej klienta oraz – w razie potrzeby – przez serwisy webowe także do rozległych systemów IT. Gwarantuje to ciągłą komunikację od pojedynczego czujnika czy łącznika do systemów znajdujących się na samym szczycie firmowej hierarchii informatycznej.

Zdalna kontrola stanów magazynowych
Ciekawym przykładem zastosowania łączników bezprzewodowych powiązanych z siecią sWave.NET w systemie „wireless Kanban” jest kontrola obecności na regałach lub automatycznych podajnikach zasobników z częściami wykorzystywanymi na linii montażowej. Łącznik pozycyjny ze specjalnie skonstruowanym napędem wykrywa brak zasobnika i natychmiast przesyła sygnał radiowy uruchamiający procedurę dostarczenia brakujących do montażu elementów. Na podstawie otrzymywanych sygnałów informatyczny system zarządzania produkcją jest w stanie określić, których elementów i w którym konkretnie miejscu w zakładzie zabrakło. Zaś w przypadku, gdy liczba danych komponentów w magazynie centralnym jest zbyt mała, system może całkowicie automatycznie lub półautomatycznie wysłać zamówienie do poddostawcy, a zatem realizować funkcje stanowiące podstawę koncepcji japońskiego systemu dostaw just-in-time.

Urządzenia radiowe mogą być też z powodzeniem wykorzystywane w komunikacji między pojazdami samobieżnymi (AGV) a otoczeniem (np. drzwiami i bramami automatycznymi), między pracownikami przy taśmie produkcyjnej a kierownikami produkcji (choćby do przesyłania informacji o awarii), a także w bardziej rozbudowanych systemach sterowania liniami produkcyjnymi z wykorzystaniem np. bezprzewodowych kaset sterowniczych.

Piramida zarządzania
Kompletny system zarządzania produkcją w technologii sWave obejmuje cztery główne składowe (ilustracja poniżej): na samym dole hierarchii znajdują się elementy wykonawcze: piloty ręczne, czujniki magnetyczne bądź indukcyjne, kasety sterownicze, łączniki krańcowe (1) komunikujące się z routerami (2). Te z kolei, wykorzystując sieć Ethernet bądź połączenie Wi-Fi, komunikują się z serwerem aplikacji (3) wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie z bazą danych. Stąd informacje przez sieć lokalną przesyłane są do terminali obsługiwanych przez służby utrzymania ruchu i/lub magazynowe (4). Pracownicy mogą zdalnie lub osobiście usunąć usterkę, wysłać niezbędne części zamienne czy też poinformować o zdarzeniu firmę zewnętrzną. Na szczycie hierarchii znajduje się serwer z oprogramowaniem IMS (5) sprawujący kontrolę nad zamawianiem i przepływem części służących do produkcji oraz produktami gotowymi. Dzięki takiej strukturze system zapewnia realną integrację aparatury łączeniowej z systemami IT przedsiębiorstwa, usprawniając tym samym procesy serwisowe i logistyczne.

 

U progu czwartej rewolucji przemysłowej
Sieci zarządzania produkcją oparte na w pełni bezprzewodowych łącznikach i czujnikach stanowią istotny krok na drodze do pełnej integracji aparatury łączeniowej z informatycznym środowiskiem przemysłowym. Kustomizowane rozwiązania sieciowe z własnymi serwerami aplikacji oraz interfejsami łączącymi je z firmowymi strukturami IT zapewniają nowe możliwości wymiany informacji i danych między różnymi aplikacjami i pracownikami – nie tylko na poziomie lokalnym. Tym samym dobrze wpisują się w koncepcję Przemysłu 4.0, wedle której podstawowym warunkiem efektywnego kosztowo, półautomatycznego wytwarzania skomplikowanych produktów jest właśnie ciągły przepływ danych między poszczególnymi elementami procesu produkcyjnego.

Udostępnij:

Drukuj



MM Magazyn Przemysłowy Online

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również