SureCross™ – systemy komunikacji bezprzewodowej

SureCross™ to urządzenia przeznaczone do przesyłania sygnałów dwustanowych i analogowych z jednej lub wielu lokalizacji do jednego centralnego punktu (np. PLC) oddalonego do 3 km w linii widzenia. System charakteryzuje się stopniem ochrony IP67 oraz szerokim zakresem temperatury pracy (zależnie od typu od –40 °C lub –25 °C do +85 °C), co umożliwia jego instalację praktycznie w dowolnym miejscu wewnątrz lub na zewnątrz budynku bez konieczności stosowania dodatkowej obudowy. Ważną cechą urządzeń jest możliwość komunikacji dwukierunkowej.

Jednym z najczęściej stawianych pytań dotyczących systemów komunikacji bezprzewodowej jest ich odporność na zakłócenia, np. ze strony telefonii komórkowej. Moduły SureCross™ są w pełni na nie odporne, gdyż pracują na częstotliwości 2,4 GHz. Ze względu na odmienne standardy, jakie można spotkać na innych kontynentach, została również przygotowana wersja dla częstotliwości 900 MHz, stosowana głównie w USA i Kanadzie. Zakłócenia w ramach jednej częstotliwości nie są również możliwe, gdyż każda transmisja między modułami systemu komunikacji bezprzewodowej rozpoczynana jest wywołaniem zawierającym numer seryjny unikalny dla danego urządzenia. Projektanci systemu uwzględnili nawet najbardziej ekstremalną sytuację, gdy pewne pasmo jest całkowicie zakłócane i niedostępne dla poprawnej komunikacji. Rozwiązaniem dla tego typu sytuacji jest wykorzystywany przez urządzenia specjalny protokół Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), którego działanie polega na wykorzystywaniu nie jednej częstotliwości pracy 2,4 GHz, lecz zakresu od 2,4 GHz do 2,4835 GHz. W ramach tego pasma każda kolejna transmisja, zgodnie z założeniami FHSS, odbywa się na nieco innej częstotliwości. Dzięki temu unika się całkowitego zakłócenia sygnału i utraty połączenia między poszczególnymi modułami systemu.

Aby zapewnić niezawodne i bezpieczne przesyłanie danych, system wykorzystuje również technikę transmisji TDMA. Jest to jedna z cech urządzeń SureCross™, nadająca im typowo deterministyczne podejście do pracy w wymagających warunkach przemysłowych. Użytkownik jest w stanie w pełni skonfigurować pracę systemu, by w dowolnym momencie określić stan każdego modułu pracującego w sieci bezprzewodowej; a w wypadku zerwania komunikacji otrzymać o tym zdarzeniu natychmiastową informację. Wbudowany standardowo algorytm SuiteSurvey umożliwia analizę stanu komunikacji, co jest wizualizowane zależnie od typu urządzenia za pomocą sygnalizacyjnych diod LED lub na wyświetlaczu LCD. Informacja ta może być również dostępna na jednym z wyznaczonych wyjść lub, w urządzeniach wyposażonych w odpowiedni interfejs, w określonym rejestrze danych.

W skład rodziny SureCross™ wchodzą rozwiązania w topologii 1:1 oraz topologii gwiazdy. SureCross™ DX70 to system dwumodułowy składający się tylko z jednej bramy (gateway) i węzła (node). Ich konfiguracja jest niezwykle prosta i ogranicza się do ustawienia pozycji kilku przełączników znajdujących się wewnątrz urządzenia oraz wykonania procedury pierwszego połączenia. Przełączniki decydują o takich parametrach, jak: sposób zachowania się wyjść w przypadku zerwania komunikacji (przejście w stan niski/wysoki lub podtrzymanie ostatniego stanu), typ wyjść dwustanowych (PNP lub NPN), przeznaczenie jednego z wyjść do sygnalizowania zerwania komunikacji i określenie limitu czasu odpowiedzi (timeout). Połączenie elektryczne ogranicza się do wpięcia odpowiednich przewodów do terminalu zaciskowego węzła i bramy. SureCross™ DX80 pracujący w topologii gwiazdy zbudowany jest na bazie modułów DX70. Urządzenia systemu DX80 zostały dodatkowo wyposażone w wyświetlacz LCD i bardziej zaawansowane funkcje diagnostyczne m.in. możliwość dokładnego procentowego sprawdzenia jakości połączenia bramy z każdym z węzłów. Każda z bram może obsługiwać do 56 różnych węzłów, dlatego ze względu na ilość obsługiwanych sygnałów, bramy zostały standardowo doposażone w interfejs sieciowy Modbus RTU 485 lub Ethernet IP/Modbus TCP.

Wśród obsługiwanych węzłów w systemie DX80 mogą znajdować się zarówno standardowe wykonania, jak również specjalne moduły Flexpower oraz DX99. DX80 Flexpower to oznaczenie zarezerwowane dla wykonań, które mogą być zasilane bateryjnie. W takim wypadku istnieje możliwość zastosowania standardowej baterii litowej, która może nie tylko zasilać węzeł, ale również urządzenia do niego dołączone. Jej żywotność liczona jest indywidualnie dla każdej aplikacji. W ofercie firmy znajdują się również specjalne czujniki, których pobór prądu jest na tyle niski, aby wydłużyć czas pracy systemu bez konieczności zbyt szybkiej wymiany baterii. Kolejną odrębną grupą produktów są moduły DX99 przeznaczone do pracy w strefach zagrożenia wybuchem. Mają certyfikat ATEX dopuszczający ich pracę w strefie gazowej 0, jak również pyłowej 20. Wyposażone są standardowo w wewnętrzną lub zewnętrzną baterię litową, która zasila jedynie moduł, a nie urządzenia zewnętrzne.

Moduły serii SureCross™ DX80 nie tylko obsługują sygnały dwustanowe (PNP, NPN, przekaźnikowe) lub analogowe (0…20 mA, 0…10 V), ale mogą również przesyłać sygnały z termopar, termistorów czy czujników Pt 100. Co więcej, w takich przypadkach nie potrzeba dodatkowych przetworników i po stronie bramy udostępniony może być już przetworzony standardowy sygnał analogowy prądowy lub napięciowy.

Konfigurowanie systemu pracującego w topologii gwiazdy nie jest już wykonywane wyłącznie manualnie na przełącznikach, jak w prostszych modułach DX70. Do konfiguracji potrzebne jest również bezpłatne oprogramowanie konfiguracyjne instalowane na komputerze PC, do którego należy podłączyć bramę DX80 za pośrednictwem interfejsu sieciowego. Nastawy ograniczają się do wskazania, które wejścia/wyjścia mają się ze sobą komunikować. Z racji ograniczonej liczby wejść/wyjść dostępnych w bramie, mniejszej od łącznej liczby wejść/wyjść podłączonych węzłów, istnieje możliwość dodania do bramy rozszerzeń DX85, będących jedynie dodatkowymi lokalnie dostępnymi wejściami/wyjściami.

Zasięg systemu wynoszący 3 km w linii widzenia może się okazać w pewnych wypadkach zbyt krótki. Dlatego dostępny jest jeszcze jeden typ urządzenia – DX80 Data Radio. Jest to produkt realizujący szeregową bezprzewodową komunikację radiową i wyposażony jest w interfejs RS-485/RS-232. W przypadku, gdy zebrane przez bramę sygnały mają być wysłane na większą odległość, można za pomocą dwóch DX80 Data Radio przesłać dane o kolejne 3 km dalej. Stosując kolejne pary, można dowolnie zwiększać zasięg systemu. Aby nie martwić się każdorazowo o zasilanie modułów bezprzewodowej transmisji szeregowej, dostępne są zestawy zawierające dwa moduły Data Radio oraz baterię ładowaną przez dołączony do zestawu panel słoneczny. DX80 Data Radio można również stosować samodzielnie do bezprzewodowej transmisji szeregowej.

Opisane produkty cieszą się coraz większym zainteresowaniem, gdyż dzięki swej charakterystyce wypełniają lukę między pojedynczymi czujnikami z komunikacją bezprzewodową a bezprzewodowymi modułami sieciowymi przeznaczonymi do przesyłania całych pakietów danych. Produkty te znajdują zastosowanie w miejscach, gdzie położenie przewodu byłoby niezwykle trudne i kosztowne, gdyż wiązałoby się z modernizacją istniejącej infrastruktury (konieczność przekazania sygnału ponad/pod drogami lub kanałami wodnymi) lub z zastosowaniem specjalnych rozwiązań mechanicznych (obiekty ruchome). Zazwyczaj znacznie taniej i szybciej można takie aplikacje rozwiązać za pomocą systemu komunikacji radiowej.

System SureCross™ przeznaczony jest m.in. do aplikacji automatyki procesów, ale znajduje również zastosowanie w automatyzacji produkcji, montażu, kontroli farm hodowlanych, do zdalnego zarządzania poziomem napełnienia zbiorników oraz zarządzania zasobami wodnymi (np. w oczyszczalniach ścieków). Inne zastosowania obejmują: szeroko pojętą robotykę, monitoring urządzeń, przesyłanie sygnałów z ruchomych części maszyn (np. stoły obrotowe) i wiele innych.

Turck Sp. z o.o.
ul. Wrocławska 115, 45-836 Opole
e-mail: poland@turck.com
www.turck.pl

źródło: TURCK