Transformacja cyfrowa przemysłu istotnie rozszerzyła zakres danych pozyskiwanych w procesach produkcyjnych. Współczesne systemy automatyki przemysłowej umożliwiają ciągły monitoring coraz większej liczby parametrów procesowych, które wykorzystywane są nie tylko do bieżącego sterowania, ale również do predykcyjnego utrzymania ruchu, analizy zużycia energii, optymalizacji pracy instalacji oraz oceny efektywności produkcji.
Rosnąca liczba punktów pomiarowych oraz ich rozproszenie przestrzenne powodują jednak, że szczególnym wyzwaniem staje się nie tyle sam proces pomiaru, ile efektywne dostarczenie danych do systemów nadrzędnych. Problem widoczny jest zwłaszcza w dużych zakładach produkcyjnych, magazynach wysokiego składowania, centrach logistycznych czy obiektach infrastrukturalnych, gdzie punkty pomiarowe rozmieszczone są na wielu kondygnacjach lub w znacznej odległości od siebie.
Rozbudowa tradycyjnej infrastruktury komunikacyjnej oznacza konieczność prowadzenia przewodów, wykonywania przepustów, ingerencji w istniejące instalacje oraz organizowania przestojów serwisowych. W przypadku modernizacji starszych obiektów koszty takich prac mogą znacząco przewyższyć koszt samych urządzeń pomiarowych.
LPWAN – technologia stworzona dla rozproszonych instalacji
W odpowiedzi na te wyzwania rozwijane są technologie LPWAN (Low Power Wide Area Network), które umożliwiają bezprzewodową transmisję danych na duże odległości przy zachowaniu wysokiej niezawodności komunikacji.
- Jednym z najbardziej interesujących rozwiązań jest technologia mioty, opracowana przez instytut Fraunhofer IIS. Jej działanie opiera się na mechanizmie Telegram Splitting, w którym pojedyncza wiadomość dzielona jest na wiele mniejszych fragmentów przesyłanych w różnych częstotliwościach i przedziałach czasowych. Dzięki temu komunikacja jest bardziej odporna na zakłócenia radiowe, a dane mogą być skutecznie przesyłane nawet w środowiskach pełnych konstrukcji stalowych, maszyn i innych źródeł interferencji - wskazuje Jakub Kawalec, inżynier automatyki w ifm electronic, dostawcy rozwiązań z zakresu automatyki przemysłowej. - To istotne w środowisku przemysłowym, gdzie niezawodność transmisji danych ma bezpośredni wpływ na jakość monitoringu i skuteczność podejmowanych decyzji operacyjnych.
Jak połączyć świat IO-Link z komunikacją bezprzewodową?
Mimo rosnącej popularności technologii bezprzewodowych wiele zakładów posiada już rozbudowaną bazę czujników wyposażonych w interfejs IO-Link. Wymiana całej infrastruktury pomiarowej tylko po to, aby uzyskać dostęp do danych, byłaby nieuzasadniona ekonomicznie. Z tego powodu coraz większego znaczenia nabierają rozwiązania umożliwiające wykorzystanie istniejących urządzeń w nowych architekturach komunikacyjnych.
Przykładem takiego podejścia jest bramka IIoT AW1100 firmy ifm, pracująca w technologii mioty, która umożliwia bezprzewodową transmisję danych z rozproszonych urządzeń pomiarowych do systemów nadrzędnych. W rozwiązaniu tym wykorzystywane są m.in. adaptery mioty IO-Link, pozwalające na retrofitowe podłączenie do istniejących czujników i przesyłanie danych bez konieczności prowadzenia przewodów komunikacyjnych. Dane mogą być następnie przekazywane do systemów IT lub chmurowych z wykorzystaniem protokołu MQTT.
Dane z czujników bez dodatkowej infrastruktury sieciowej
Kluczową rolę w całym rozwiązaniu pełni AW1100, który agreguje dane przesyłane przez urządzenia mioty i przekazuje je dalej za pomocą Ethernetu oraz protokołu MQTTs do systemów IT lub platform IIoT.
Dane z urządzeń są udostępniane w ustandaryzowanej formie, co umożliwia ich dalsze przetwarzanie w systemach nadrzędnych bez konieczności ręcznego dekodowania parametrów. Ma to szczególne znaczenie podczas wdrożeń obejmujących wiele punktów pomiarowych, gdzie szybki dostęp do danych wpływa na efektywność całego projektu.
Jedna bramka może obsłużyć do 150 urządzeń mioty, zapewniając zasięg do 250 metrów wewnątrz budynków oraz do 1500 metrów na otwartej przestrzeni. Pozwala to objąć monitoringiem rozległe obszary produkcyjne bez budowania skomplikowanej infrastruktury komunikacyjnej.
Modernizacja istniejących instalacji bez kosztownych przestojów
Jedną z największych trudności dla przedsiębiorstw produkcyjnych jest wdrażanie nowych technologii bez wpływu na ciągłość pracy zakładu. Właśnie dlatego popularne stają się rozwiązania typu retrofit, które umożliwiają rozbudowę istniejących instalacji bez ingerencji w pracę sterowników PLC i funkcjonujących systemów automatyki.
- W przypadku ekosystemu mioty adaptery mogą zostać zamontowane na czujnikach wykorzystywanych wcześniej w trybie SIO lub z wykorzystaniem sygnału analogowego, dzięki czemu przedsiębiorstwa mogą stopniowo budować system pozyskiwania danych bez konieczności wymiany sprawdzonych urządzeń - wyjaśnia Jakub Kawalec. - Dodatkowym ułatwieniem jest możliwość konfiguracji parametrów za pomocą aplikacji moneo|blue wykorzystującej komunikację Bluetooth. Ogranicza to konieczność fizycznego dostępu do urządzeń zamontowanych w trudno dostępnych lokalizacjach.
Przyszłość przemysłowego monitoringu należy do rozwiązań bezprzewodowych
Rosnąca liczba punktów pomiarowych, potrzeba szybkiego dostępu do danych oraz presja na ograniczanie kosztów wdrożeń sprawiają, że bezprzewodowe technologie komunikacyjne stają się naturalnym elementem nowoczesnych systemów automatyki.
Rozwiązania wykorzystujące mioty pokazują, że przedsiębiorstwa nie muszą wybierać pomiędzy niezawodnością transmisji a prostotą wdrożenia. Połączenie technologii LPWAN z ekosystemem IO-Link pozwala skutecznie zbierać dane z rozproszonych instalacji, ograniczać koszty okablowania i przyspieszać proces cyfryzacji zakładów produkcyjnych.
Źródło: ifm electronic
Więcej na www.ifm.com
