Bezprzewodowa transmisja danych w systemach przemysłowych

Komunikacja bezprzewodowa idealnie wpisuje się w potrzeby nowoczesnych zdecentralizowanych systemów automatyki. Dobrze widoczne są zmiany i nowe trendy w systemach obsługi, monitoringu i zarządzania zarówno systemami automatyki, jak i towarzyszącymi systemami transmisji danych. Rozwiązania bezprzewodowe zyskują na popularności również dzięki rozwojowi technologii zwiększającej poziom bezpieczeństwa, a do ich niezawodności przekonują się również sceptycy. W artykule pokazujemy trendy rozwojowe w administrowaniu sieciami bezprzewodowymi oraz najnowsze rozwiązania sprzętowe.

Posłuchaj
00:00

Rys. 1. Conel LR77

Planując sieć bezprzewodową, mamy do wyboru możliwość korzystania z infrastruktury operatora czyli sieci GSM/3G/LTE oraz CDMA (dedykowane dla transmisji danych tzn. niezależne od połączeń głosowych) lub stworzenie własnej infrastruktury w oparciu na radiomodemach. W przypadku własnej infrastruktury, w zależności od wykorzystywanego pasma częstotliwości i mocy wypromieniowanej - aplikacja może wymagać uzyskania licencji na wykorzystanie określonego pasma.

Informacje o aktualnych przepisach można znaleźć na stronie UKE, które jest odpowiedzialne za udzielanie licencji i przydział pasm częstotliwości. Obecnie najpopularniejsze pasma nie wymagające licencji to pasma z obszaru 869 MHz, 2,4 GHz, 5 GHz. Należy pamiętać, że korzystanie z wymienionych częstotliwości zgodnie z prawem narzuca na nas dodatkowe ograniczenia zwykle związane z poziomem mocy wypromieniowanej, ale również np. z aktywnością nadajnika (869 MHz), zaimplementowaniem specjalnych funkcji nasłuchiwania (5 GHz).

Rys. 2. Conel UCR11

Najczęściej wykorzystywane pasma licencjonowane plasują się w zakresie 380-520 MHz. Wykorzystanie wymienionych pasm niewymagających licencji pozwala na komunikację na dystansach od kilkuset metrów do kilku kilometrów, w zależności od wybranego pasma. Zastosowanie pasma licencjonowanego z przedziału 380-520 MHz z odpowiednio dużą mocą umożliwia osiągnięcie dystansów sięgających kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu kilometrów.

Oczywiście zarówno wśród pasm licencjonowanych, jak i tych niewymagających licencji jest przynajmniej kilka innych, które jednak rzadziej wykorzystywane są w aplikacjach o charakterze przemysłowym. Dobrym przykładem są pasma z zakresu wysokich częstotliwości (powyżej 7 GHz), które wykorzystywane są przez szybkie radiolinie.

Wykorzystanie infrastruktury operatora w stosunku do tworzenia własnej ma oczywiście zarówno wady, jak i zalety. Podstawowa zaleta infrastruktury własnej - to pełna kontrola i niezależność od operatora, dla niewielkich aplikacji - niższy koszt eksploatacji, zwykle też - mniejsze i bardziej przewidywalne opóźnienia transmisji. W przypadku infrastruktury operatora oczywistą zaletą jest fakt, że nie mamy kosztów i obowiązków związanych z utrzymywaniem i konserwowaniem instalacji, oczywistą wadą w przypadku aplikacji o znaczeniu krytycznym - nie mamy gwarancji dostępności, więc wymagana będzie redundancja - najlepiej w postaci innej technologii.

Rys. 3. RADiFlow 3180

Rys. 4. Elpro 915U-2

W zależności od wyboru technologii będziemy mieć inne uwarunkowania związane z opóźnieniem, przepustowością łącza, dostępnością na danym terenie, bezpieczeństwem, możliwością zarządzania/monitorowania sieci. W niniejszym artykule nie mamy miejsca, żeby poruszyć wszystkie aspekty warte przemyślenia, zanim zdecydujemy się na jakieś rozwiązanie, ale zapraszamy do kontaktu i dyskusji: techniczny@tekniska.pl, poniżej przedstawiamy kilka rozwiązań sprzętowych oraz narzędzi do zarządzania, integracji i monitorowania sieci bezprzewodowych.

ROZWIĄZANIA SPRZĘTOWE

Rys. 5. CalAmp Vanguard 3000

Producenci radiomodemów i routerów GSM/3G/LTE/CDMA umożliwiają wykorzystanie i przesyłane danych właściwie z dowolnego interfejsu (RS-232, RS-422/485, Ethernet, M-bus czy bezpośrednio stanów we/wy analogowo-cyfrowych). Większość urządzeń może pracować w trybie przezroczystym (niezależnym od transmitowanego protokołu) lub np. jako brama - najczęściej Modbus TCP/RTU.

Dobrym przykładem jest router Conel LR77(GSM/3G/LTE) lub UCR11 (GSM/3G/CDMA). Dzięki zastosowaniu modularnej budowy możemy wyposażyć urządzenie dodatkowo w interfejsy RS-232,RS-485/RS-422, MBUS lub I/O (CNT), co pozwala na szersze zastosowanie tego routera w sieciach przemysłowych. Przykładem rozwiązania komponującego wiele funkcji i dedykowanego do pracy w sektorze energetycznym jest RADiFlow 3180, czyli router przemysłowy, który w zależności od konfiguracji ma porty Ethernet, SFP, RS-232, modem GSM. Często router GSM/3G łączony jest z funkcjonalnością AP Wi-Fi, jak np. w rozwiązaniu CalAmp Vanguard 3000 MultiCarrier dedykowanym do zastosowania na pojazdach.

Rys. 6.

Podobnie w przypadku radiomodemów - znajdziemy rozwiązania umożliwiające transmisję kanałów szeregowych, Ethernet i we/wy (w przypadku 245U-E Elpro można to realizować równolegle) lub modemy transmitujące stany we/wy umożliwiające realizację prostej logiki i tworzenie sieci radiowej typu "mesh" tj. topologii bez pojedynczego punktu awarii, jak np. 915U-2 firmy Elpro. Radiomodemy występują w wersjach o bardzo niskim poborze mocy z transmisją zdarzeniową oraz funkcjami oszczędzania energii (np. tryb "sleep mode"), co umożliwia ich zastosowanie do przekazywania informacji o określonych zdarzeniach/alarmach nawet z obiektów, na których nie ma klasycznego systemu zasilania.

WYBRANE NARZĘDZIA DO ZARZĄDZANIA I MONITOROWANIA SIECI BEZPRZEWODOWYCH

Rys. 7.

Smart Cluster jest rozwiązaniem, które w prosty sposób umożliwia budowanie sieci VPN w oparciu na protokole OpenVPN. Dzięki wykorzystaniu tego rozwiązania zaimplementowanego między innymi w routerach firmy CONEL możemy w bardzo szybki sposób zapewnić sobie bezpieczną komunikację pomiędzy urządzeniami zainstalowanymi w różnych miejscach. Dzięki zastosowania tunelu VPN uzyskujemy niezawodną komunikację (w przypadku użycia routera z dwoma interfejsami WAN/GSM) i możliwość wykorzystania różnych technologii (2G/3G/UMTS/LTE/CDMA) oraz różnych operatorów GSM. W efekcie tego można zmniejszyć koszty utrzymania infrastruktury sieciowej.

R-SEENET to autorska aplikacja firmy CONEL służąca do monitorowania sieci opartej na routerach GSM tego samego producenta. Charakteryzuje się bardzo szerokimi możliwościami monitorowania transmisji danych GSM/3G/LTE oraz CDMA, która jest bardzo istotna z punktu widzenia ciągłości i niezawodności działania. Istotnymi parametrami jest moc sygnału, stosunek sygnału do szumu, zachowanie się tych parametrów w czasie. Aplikacja R-SeeNet dzięki działaniu przy wykorzystaniu protokołu SNMP również potrafi zinwentaryzować urządzenia sieciowe po numerach seryjnych, IMEI, MAC. Dzięki zastosowaniu modułów GPS w routerach możemy również wizualizować routery na mapie, co ułatwia nam określenie aktualnej pozycji, gdy urządzenie jest zainstalowane w pojeździe.

Rys. 8.

iSIM (RADiflow) jest aplikacją integrującą w sobie zarządzanie i monitorowanie urządzeń firmy RADiFlow, dzięki czemu uzyskujemy pełną kontrolę End-to-End z jednego miejsca nad wszystkimi elementami sieciowymi. Aplikacja umożliwia dodatkowo monitorowanie urządzeń, ich stanu, informacji o powstałych alarmach w sieci. Znacząco zwiększa to jej możliwości z punktu widzenia zarządzania całą siecią i incydentami w niej występującymi.

iNMS (Elpro) - aplikacja służąca do monitorowania infrastruktury IT oparta na popularnym i bogatym funkcjonalnie, cenionych przez profesjonalistów rozwiązaniu NAGIOS w wersji komercyjnej, rozbudowane o wsparcie dla urządzeń firmy Elpro (specjalny protokół umożliwiający monitorowanie zarówno urządzeń z Eth, jak i modemów szeregowych oraz transmitujących I/O). Dzięki zaimplementowaniu autorskiego protokołu monitorowania firmy Elpro uzyskujemy dodatkowe funkcjonalności takie jak automatyczne rozpoznawanie i dodawanie urządzeń sieciowych firmy Elpro, obniżenie poziomu przesyłania danych w ramach monitorowania urządzeń, które może mieć znaczenie przy niskich przepustowościach torów radiowych. Wykorzystanie komercyjnej wersji Nagiosa pozwala na monitorowanie również z jednego miejsca całej infrastruktury sieciowej i serwerowej, które jest kluczowe dla zachowania ciągłości procesów biznesowych w każdej firmie.

Zuzanna Wieczorek
Łukasz Kruszyński
Tekniska Polska Sp. z o.o.

www.tekniska.pl

Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Silniki i napędy
Serwohydrauliczny napęd Bosch Rexroth zwiększa sprawność energetyczną pras do głębokiego tłoczenia
Obudowy, złącza, komponenty
277 powodów, by wybrać przyszłość bez smarowania. NOWOŚCI igus na 2025 rok
PLC, HMI, Oprogramowanie
Bosch Rexroth oferuje usługę FOTA - aktualizowanie sterowników – także pochodzących od innych producentów
Pomiary
PL Flush – precyzyjny czujnik ciśnienia do aplikacji z ograniczoną przestrzenią montażową
Pomiary
Ekran dotykowy, wyjście HDMI, mała masa, kompaktowe wymiary - nowe oscyloskopy Voltcraft z serii DOV
Bezpieczeństwo
Obniżenie kosztów suwnic wewnętrznych nawet o 40% dzięki nowemu prowadnikowi ślizgowemu firmy igus
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Czerwiec 2025
Temat miesiąca
Wod-kan, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków
Technika
Ochrona przed korozją

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów