sWave.NET: bezprzewodowa aparatura łączeniowa
Technologia radiowa na dobre zadomowiła się w przemyśle. Telemetria, monitoring, zdalne sterowanie maszynami czy instalacjami przemysłowymi, wymiana danych między maszynami (machine-to-machine) – coś, co jeszcze stosunkowo niedawno wydawało się technologiczną mrzonką, niepostrzeżenie stało się ważnym elementem składowym otaczającej nas rzeczywistości.
Trudno byłoby dziś wyobrazić sobie takie branże jak logistyka wraz z gospodarką magazynową, energetyka, automatyka budynkowa czy transport zbiorowy bez rozwiązań bezprzewodowych. Rynek podzielony jest na cztery główne segmenty, w zależności od wykorzystywanej technologii. Dominuje GSM, na dalszych miejscach lokuje się WiFi, ISM i wreszcie 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 wymagają zewnętrznego zasilania. A to oznacza, że wciąż konieczne jest stosowanie linii kablowych, mimo iż nie znajdziemy już w nich przewodów sygnałowych. Jednak i tutaj pojawiają się zmiany.
Elastyczność w aplikacjach
Blisko 10 lat temu na rynku pojawiły się pierwsze urządzenia radiowe czerpiące energię z otoczenia (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 dzięki technologii EnOcean, która miała gwarantować bardzo niskie zapotrzebowanie na energię i pewność przesyłu sygnałów. W praktyce firmy zaangażowane w projekt z czasem odchodziły od wykorzystania tego typu rozwiązań lub wypracowały nowe, o znacznie lepszych parametrach i szerszych możliwościach zastosowania w przemyśle.
Obecnie bezprzewodowe (w pełnym tego słowa znaczeniu) łączniki czy czujniki spotyka się coraz częściej w instalacjach przemysłowych, gdzie są chętnie stosowane ze względu na łatwość i szybkość montażu, a także dość bezproblemową eksploatację. Umożliwiają również wyeliminowanie często stosowanych w maszynach komponentów podatnych na zużycie, takich jak prowadniki kablowe czy pierścienie ślizgowe i szczotki. W tej chwili 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. Na czoło wysuwa się jednak coraz wyraźniej technologia sWave 868/915 MHz firmy steute, która w połączeniu z innowacyjnym systemem sieciowym sWave.NET zapewnia bardzo dużą elastyczność aplikacyjną.
Jaka główna idea przyświecała w tym przypadku konstruktorom? Chodziło o stworzenie sieci bezprzewodowej, za pośrednictwem której przesyłane byłyby sygnały sterujące pochodzące z radiowej aparatury łączeniowej (łączników lub czujników zasilanych generatorami lub długowiecznymi bateriami) do jednego lub większej liczby serwerów aplikacji. Jednocześnie celem było wyeliminowanie dotychczasowej, tradycyjnej topologii sieci, opartej na połączeniach point-to-point pomiędzy łącznikami czy czujnikami a odbiornikami radiowymi.
W sieci sWave.NET wykorzystywane są obecnie nowo zaprojektowane punkty dostępowe (fot. 1), instalowane na obszarze objętym zasięgiem transmisji radiowej aparatury łączeniowej, z którą mają się komunikować. Z poziomu jednego punktu dostępowego może być administrowanych około stu urządzeń radiowych. Jeśli konieczne jest zastosowanie większej liczby czujników czy łączników, możliwe jest wprowadzenie dodatkowych punktów dostępu. Sygnał z nadajnika dociera do odbiorników w określonym porządku. Jeśli transmisja do pierwszego punktu dostępowego nie powiedzie się, jest kierowana do kolejnego punktu itd. Gwarantuje to bardzo dużą niezawodność transmisji.
Nadrzędny serwer aplikacji zawiera dostarczaną przez steute bazę danych, w której zbierane są wszystkie informacje, np. z hali produkcyjnej, zanim zostaną przesłane dalej – do platformy informatycznej klienta, a jeśli to potrzebne, także do rozległych systemów IT, poprzez serwisy webowe. Gwarantuje to ciągłą komunikację od pojedynczego czujnika czy łącznika do systemów znajdujących się na samym szczycie firmowej hierarchii informatycznej.
Nadzór i komunikacja
Bardzo ciekawym zastosowaniem łączników bezprzewodowych powiązanych z siecią sWave.NET jest ich wykorzystanie w systemie wireless Kanban do kontroli obecności na regałach lub automatycznych podajnikach zasobników z częściami wykorzystywanymi na linii montażowej, np. w przemyśle motoryzacyjnym (rys. 1). Łącznik pozycyjny ze specjalnie skonstruowanym napędem (fot. 2) wykrywa brak zasobnika i przesyła natychmiast sygnał radiowy uruchamiający procedurę dostarczenia brakujących do montażu elementów. Istotne jest, że informatyczny system zarządzania produkcją jest w stanie określić, na podstawie otrzymywanych sygnałów, jakich elementów i w jakim konkretnie miejscu w zakładzie zabrakło. W przypadku, gdy liczba komponentów jest zbyt niska w magazynie centralnym, system jest w stanie całkowicie automatycznie lub półautomatycznie wysłać zamówienie do poddostawcy – stąd już tylko krok do organizacji pracy w znanym z Japonii systemie dostaw just-in-time.
Urządzenia radiowe mogą być też z powodzeniem używane do komunikacji między pojazdami samobieżnymi (AGV) a otoczeniem (np. drzwiami i bramami automatycznymi), do uproszczonej komunikacji między pracownikami przy taśmie produkcyjnej a kierownikami produkcji (np. do przesyłania informacji o awarii) czy w bardziej rozbudowanych systemach sterowania liniami produkcyjnymi, z wykorzystaniem m.in. bezprzewodowych kaset sterowniczych.
Przykładowy schemat kompletnego systemu zarządzania produkcją przedstawia rys 2. Na dole hierarchii znajdują się elementy wykonawcze (1) – takie jak piloty ręczne, czujniki magnetyczne bądź indukcyjne, kasety sterownicze czy łączniki krańcowe – komunikujące się z routerami (3). Te z kolei, wykorzystując sieć Ethernet bądź połączenie WiFi, komunikują się z serwerem aplikacji (4), wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie wraz z bazą danych. Stąd informacje przesyłane są siecią lokalną do terminali obsługiwanych przez służby utrzymania ruchu i/lub magazynowe (5). Pracownicy mogą zdalnie lub osobiście usunąć usterkę, wysłać niezbędne części zamienne bądź poinformować o zdarzeniu firmę zewnętrzną. Na szczycie hierarchii jest serwer z oprogramowaniem IMS, sprawujący nadzór nad zamawianiem i przepływem części służących do produkcji, a także nadzorem nad produktami gotowymi. Jak widać, system sWave.NET zapewnia realną i efektywną integrację aparatury łączeniowej z systemami IT przedsiębiorstwa, usprawniając tym samym procesy serwisowe i logistyczne.
W kierunku Przemysłu 4.0
System sWave.NET to logiczny krok w kierunku łatwej integracji coraz popularniejszej, w pełni bezprzewodowej aparatury łączeniowej z informatycznym środowiskiem przemysłowym. Personalizowane rozwiązania sieciowe, z własnymi serwerami aplikacji oraz interfejsami łączącymi je z firmowymi strukturami IT, dają nowe możliwości w zakresie wymiany informacji i danych między różnymi aplikacjami i pracownikami, nie tylko na poziomie lokalnym. Wymagania wdrożeniowe w tym przypadku nie są zbyt wysokie – system można bardzo łatwo zintegrować z istniejącą infrastrukturą IT.
Technologia sWave.NET otwiera nowe możliwości szczególnie w środowisku przemysłowym, tworzonym w oparciu o założenia idei Przemysłu 4.0. Ciągły przepływ informacji jest wstępnym, ale zarazem kluczowym warunkiem efektywnego kosztowo, półautomatycznego wytwarzania skomplikowanych produktów.
steute Polska
al. Wilanowska 321, 02-665 Warszawa
tel. 22 843 08 20, fax 22 843 30 52
e-mail: info@steute.pl
www.steute.pl
www.wylaczniki-linkowe.pl
source: Automatyka 6/2016