Case study: bezprzewodowe sterowanie dźwigami portowymi

Dźwigi transportujące kontenery z ładunkiem na statek dotychczas sterowane były z wykorzystaniem sieci przewodowej. Ze względu na specyfi kę aplikacji, gdzie wymagana jest duża swoboda operowania dźwigiem, stosowanie dodatkowego okablowania jest problematyczne.

Z tego powodu w systemie takim z powodzeniem zastosowana może być transmisja bezprzewodowa. W wykorzystywanym rozwiązaniu punkt dostępowy pracujący jako klient umieszczany na ruchomym ramieniu dźwigu. Operator maszyny steruje ramieniem, korzystając z innego punktu dostępowego, który pracujące w trybie AP.

W opisywanej aplikacji można wykorzystać przykładowo punkt dostępowy AWK-3121 firmy Moxa. Jest on przeznaczony do zastosowania w trudnych warunkach. Zakres temperatur pracy wynosi od 0 do 60ºC w wersji standardowej i od -40 do 75ºC w wykonaniu specjalnym.

Case study: automatycznie sterowane wózki magazynowe

Sieci Wi-Fi można wykorzystać także w sterowaniu bezobsługowymi wózkami magazynowymi. W tym przypadku wymagane jest centralne zarządzanie ruchem poszczególnych pojazdów w czasie rzeczywistym.

Jednostka główna na podstawie danych z czujników wózka wyznacza jego pozycję oraz kieruje pojazdem i jednocześnie przesyła informacje o jego położeniu do centralnego systemu zarządzania, który w czasie rzeczywistym śledzi pozycję wszystkich wózków znajdujących się w danym obszarze.

Aby uniknąć kolizji, konieczna jest także możliwość aktualizacji trasy na bieżąco. Chwilowa utrata danych również nie jest akceptowalna, więc konieczne jest przechowywanie wysyłanych informacji w buforze.

Case study: sieć bezprzewodowa w rafinerii

W rozległych zakładach przemysłowych, w szczególności w rafineriach, centra sterowania mogą się znajdować w kilku miejscach na terenie całego zakładu. Pracują one często jako niezależne „wyspy” z ograniczoną wzajemną łącznością. Jednocześnie na obszarze zakładu rozproszone są też różne inne urządzenia, takie jak np. zawory i czujniki, które muszą komunikować się z systemem nadrzędnym.

Aby efektywnie przesyłać informacje pomiędzy tymi elementami i systemami, trzeba stworzyć sieć pozwalającą na bezpieczną i niezawodną transmisję danych. W takich przypadkach rozwiązaniem może być wykorzystanie do komunikacji z oddalonymi stacjami sieci bezprzewodowych – w szczególności takich, gdzie zaimplementowana została odpowiednia obsługa błędów.

Zdalna kontrola urządzeń znajdujących się w różnych miejscach zakładu to nie jedyne zastosowanie sieci bezprzewodowej w rafinerii. Częstą aplikacją jest tutaj pomiar poziomu cieczy w zbiornikach.

W rafi- nerii, która dziennie produkuje 150 tys. baryłek ropy, zbiorników takich może być nawet ponad 50. Są to duże zbiorniki o wysokości i szerokości rzędu kilkunastu metrów, które zazwyczaj rozmieszczone są wokół zakładu w różnej odległości – od kilkuset metrów do kilku kilometrów.

Precyzyjne monitorowanie objętości ropy w zbiornikach jest niezwykle ważne – zarówno z powodów ekonomicznych, jak i środowiskowych (np. ze względu na zagrożenie wyciekiem).

Tradycyjny sposób pomiaru polega na odczycie poziomu wypełnienia zbiornika przez pracownika oddelegowanego do tego zadania. Dane te są następnie przekazywane operatorowi, który w zależności od odczytu uruchamia lub zatrzymuje pompę.

Taka metoda jest jednak kosztowna i niewydajna. Z tego powodu coraz częściej wykorzystuje się zdalne odczyty i kontrolę poziomu w zbiornikach.

Do pomiaru poziomu cieczy w zbiorniku można wykorzystać np. czujnik Enraf Smart- Radar firmy Honeywell. Dokładność pomiaru tego urządzenia wynosi 3mm w całym zakresie pomiarowym.

Czujnik pracować może w szerokim zakresie temperatur – od –40°C do 80°C. Problemem okazuje się jednak transmisja danych. W opisywanym przykładzie, w zakładzie, w którym znajduje się 50 takich zbiorników, koszt okablowania światłowodowego niezbędnego do połączenia z czujnikiem można oszacować nawet na kilkaset tysięcy dolarów lub więcej.

Jednocześnie przygotowania niezbędne do budowy takiej instalacji przewodowej zajęłyby kilka miesięcy. Dlatego dużo lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie komunikacji bezprzewodowej. W tym celu można wykorzystać bezprzewodowy przyrząd pomiarowy XYR 6000 (również firmy Honeywell) przesyłający dane pomiarowe do centralnego punktu sterowania.

• Jak przedstawia się stosowanie technik bezprzewodowych?

Z uwagi na specyfi czne warunki panujące w środowiskach przemysłowych, wykonanie niezbędnego okablowania sieciowego jest często bardzo kosztowne lub wręcz niemożliwe. W takich przypadkach ekonomicznie uzasadnionym, a czasem jedynym rozwiązaniem jest wykorzystanie technologii bezprzewodowej. Jak dotąd, z uwagi na duże koszty i perturbacje związane z uzyskaniem licencji, najczęściej stosowane były urządzenia pracujące w nielicencjonowanych pasmach ISM (Industrial, Scientifi c & Medical).

Obecnie procedury przyznawania częstotliwości zostały uproszczone, a koszty licencji znacznie zredukowane. Dzięki temu technologia bezprzewodowa coraz częściej wykorzystywana jest również w tych aplikacjach, w których ze względu na ograniczenia, jakim podlegają pasma ISM (moc nadajnika i czas aktywności), wcześniej nie była brana pod uwagę.

• W których gałęziach przemysłu są najczęściej wykorzystywane?

W aplikacjach radiowych, podobnie jak w przewodowych, coraz częściej stosowane są rozwiązania wykorzystujące Ethernet. Znajdują one zastosowanie w rozproszonych systemach sterowania, monitoringu, kontroli procesów, wizualizacji. Wykorzystywane są w wielu różnych gałęziach przemysłu. Między innymi w systemach transportowych, przemyśle chemicznym, spożywczym, dystrybucji ropy i gazu oraz energetyce. Szeroko stosowane są również bezprzewodowe urządzenia I/O, pozwalające na transmisję sygnałów cyfrowych, analogowych i licznikowych oraz bezprzewodowe bramki zapewniające komunikację w rozproszonych aplikacjach pracujących z różnymi protokołami transmisji.

Rozwiązania te wykorzystywane są między innymi w stacjach pogodowych, przepompowniach, systemach kontroli poziomu i jakości wody, systemach alarmowych i przeciwpożarowych.

• Co nowego dzieje się w obszarze technik bezprzewodowych?

Transmisja bezprzewodowa dotychczas wzbudzała wątpliwości z punktu widzenia bezpieczeństwa. Dzięki nowoczesnym technologiom szyfrowania i zabezpieczania transmisji, staje się coraz bardziej popularna. Obserwujemy wzrost zapotrzebowania na różnego rodzaju routery bezprzewodowe, zarówno Wi-Fi, jak i GPRS/ EDGE/HSDPA. W przypadku Wi-Fi coraz częściej wykorzystywane są urządzenia pracujące w paśmie 5GHz (IEEE 802.11a).