Przewodowe sieci przemysłowe

Rynek związany z przemysłowymi sieciami komunikacyjnymi przeżywa rozkwit. Jego źródłem jest postępująca cyfryzacja przemysłu oraz popularyzacja koncepcji Industry 4.0, które implikują potrzeby związane z pozyskiwaniem i transmisją coraz większych ilości danych. Wzrosty są szczególnie widoczne w przypadku sieci bazujących na Ethernecie przemysłowym, w przypadku których liczba nowoinstalowanych węzłów sieciowych prawdopodobnie przekroczyła liczbę tradycyjnych rozwiązań fieldbus.

Główni odbiorcy podzespołów sieciowych

W przemyśle i pokrewnych branżach najczęstszymi odbiorcami komponentów sieciowych są integratorzy systemów, a więc firmy tworzące i instalujące m.in. linie technologiczne, infrastrukturę sieciową w obiektach przemysłowych, uruchamiające maszyny, itd. Drugą główną grupą odbiorców są producenci maszyn, podobnie duży odsetek odpowiedzi dotyczył klientów końcowych z przemysłu, czyli zakładów produkcyjnych. Komunikacja sieciowa to również zastosowania w sektorze infrastrukturalnym oraz transporcie, a także wiele innych aplikacjach. Obserwowalnym trendem jest zwiększenie się pozycji producentów maszyn, w przypadku których liczba wskazań była wyższa o 10 p.p. niż w poprzednim badaniu (trzy lata temu).

Opisywany rynek to dla dostawców niezmiennie atrakcyjna i szeroka tematycznie branża. Jeżeli chodzi o jej wartość, to od respondentów otrzymaliśmy wiele odpowiedzi – dosyć rozbieżnych i wynoszących od 30 do ponad 500 mln zł. Po odrzuceniu wartości skrajnych i uśrednieniu pozostałych, jako wynik możemy podać przedział od 85 do 100 mln zł rocznie. Porównując z poprzednio publikowanymi szacunkami, można mówić o względnej stałości wskazań. W 2015 roku wartość rynku szacowana była na kwoty od 85 do 130 mln zł, dwa lata temu rozbieżność była większa (do 200 mln zł). Średnia wyniosła wtedy 100 mln zł, zaś mediana – 80 mln zł. W tym miejscu jednak robimy dwa zastrzeżenia. Po pierwsze, wymienione liczby to szacunki i traktować je można najwyżej jako zgrubne przybliżenia. Drugie dotyczy tempa wzrostu rynku, na które składa się kilka czynników. W szczególności, chociaż użycie sieci komunikacyjnych rośnie, spadają ceny samych urządzeń. W związku z tym oszacowania wartościowe rynku mogą nie odpowiadać realnemu wzrostowi podaży urządzeń sieciowych – i tak też prawdopodobnie się dzieje.

Wojciech Pawełczyk

ASTOR

Jakie sieci komunikacyjne stosuje się w przemyśle?

Komunikacja stanowi podstawę funkcjonowania systemów przemysłowych, bez niej zarządzający procesem czy całością produkcji nie mogą efektywnie realizować swoich zadań. Oczywiście najpopularniejszym sposobem na wymianę informacji jest standard Ethernet, tani, szybki i ogólnie dostępny. Połączenie sterowników, czujników z dyspozytornią i systemami IT to podstawowy scenariusz wydajnego systemu produkcyjnego.

Z kolei na poziomie urządzeń produkcyjnych, gdzie prędkość i jakość komunikacji jest ważniejsza, króluje ProfiNet, będący siecią dedykowaną do takich zastosowań. Doświadczenia, zwłaszcza Ethernetu przemysłowego, wykorzystywane są także w aplikacjach transportu publicznego czy monitoringu miejskiego, gdzie trudne warunki atmosferyczne wymagają stosowania produktów odpornych i dobrze zabezpieczonych.

Jakie cechy urządzeń komunikacyjnych są istotne dla odbiorców?

Poza podstawowymi parametrami urządzeń, takimi jak liczba portów miedzianych czy światłowodowych oraz ich przepustowość, coraz częściej wybierane są modele z podwyższonymi parametrami bezpieczeństwa. Dodatkowe zasilanie awaryjne, redundancja komunikacji czy wreszcie elementy cyberbezpieczeństwa, takie jak zabezpieczenia dostępu do urządzenia, obsługa bezpiecznych protokołów komunikacyjnych i zdalne zarządzanie, stanowią o jakości bezpiecznej sieci komunikacyjnej.

Jakie produkty i nowości?

Najważniejsze dla klientów cechy przemysłowych urządzeń sieciowych

Pytaniem, które regularnie zadajemy działającym w kraju dostawcom, jest to dotyczące najpopularniejszych, najczęściej sprzedawanych urządzeń sieciowych. W tym przypadku najwięcej odpowiedzi dotyczy przełączników sieciowych i routerów w wykonaniu przemysłowym – w przypadku ostatniego badania aż 3 na 4 respondentów wskazywało je jako urządzenia najczęściej dostarczane klientom. Przełączniki sieciowe występują w wersjach niezarządzalnych, zarządzalnych o dużych możliwościach konfiguracji, mogą też być wyposażone w porty pozwalające zasilać odbiorniki bezpośrednio przez sieć (technologia Power-over-Ethernet). Pod względem standardów medium dzielą się przede wszystkim na te z tradycyjnymi gniazdami RJ-45 do sieci miedzianych oraz z modułami światłowodowymi, które zapewniają duże odległości transmisji i odporność na zaburzenia elektromagnetyczne.

Popularności switchy sprzyja ich uniwersalność aplikacyjna. Dotyczy ona nie tylko zastosowań w przemyśle, w maszynach, ale też zastosowaniach infrastrukturalnych, aplikacjach związanych z kontrolą dostępu i ochroną mienia czy przykładowo budynkach (typowo komercyjnych i użytku publicznego). W tego typu zastosowaniach często ważna jest zwiększona odporność temperaturowa i inne cechy, które w standardzie ma wiele urządzeń przemysłowych.

Mariusz Pajkowski

Lapp Kabel

Jakie są cechy przewodów przemysłowych? Czym różnią się te produkty od typowego okablowania strukturalnego?

Przewody do okablowania strukturalnego w budynkach a przewody do Ethernetu przemysłowego znacznie się od siebie różnią. Wynika to z odmiennych warunków pracy obu produktów. Przewody w budynkach leżą nieruchomo w czystych korytach kablowych, w temperaturach pokojowych. Na przewody przemysłowe czyha w hali fabrycznej cała gama zagrożeń, np. oblanie olejem, nadepnięcie przez pracownika, wysoka temperatura od pieca czy wreszcie silne, zakłócające pola elektromagnetyczne. Dlatego do ich produkcji używa się specjalistycznych materiałów na izolacje zewnętrzne, aby były odporne na wspomniane zagrożenia. Dodatkowo, transmisję danych w Ethernecie przemysłowym zabezpiecza przed zakłóceniami podwójny ekran (folia aluminiowa i plecionka miedziana). Szczególnie skomplikowaną budowę mają przewody przeznaczone do pracy w ruchu np. w robotach czy obrabiarkach. Poszczególne żyły miedziane składają się wtedy z kilkunastu bardzo cienkich drucików, a izolacja żył musi być giętka, przy zachowaniu precyzyjnych parametrów transmisyjnych całej linii.

Za transmisję danych w halach produkcyjnych odpowiedzialni są zazwyczaj firmowi automatycy, a nie informatycy, dlatego nie spotyka się "budynkowych" kabli LAN na trasach przemysłowych. A nawet jeżeli ktoś takiego użyje, to życie szybko weryfikuje ten wybór.

Do popularnych wyrobów już od wielu lat należą mediakonwertery, które pozwalają na zmianę jednego standardu komunikacyjnego lub sygnału na inny. Tego typy produkty są stosowane m.in. w przypadku modernizacji maszyn i instalacji (np. do podłączania starszych maszyn do sieci Ethernet) lub jako bramy łączące sieci różnych standardów. Na rynku pojawiają się też bardziej wysublimowane urządzenia, np. służące do pozyskiwania danych z maszyn bez konieczności ingerencji w ich sterowanie czy oprogramowanie. Podczas pracy nasłuchują one transmisji w sieci ethernetowej, przetwarzając dane pochodzące z danej maszyny, zaś pozyskiwane informacje przykładowo przesyłają do systemu MES. W ten sposób przedsiębiorstwo może łatwo pozyskiwać dane z produkcji bez potrzeby nadmiernej ingerencji w posiadane instalacje.

Najpopularniejsze zdaniem dystrybutorów marki przemysłowych urządzeń sieciowych sprzedawanych w Polsce – wielkość napisu jest proporcjonalna do rozpoznawalności

Wyrobami, które należą do domeny komunikacji sieciowej, oraz występują jako elementy systemów sterowania i kontroli, są moduły wejść/wyjść. Mogą to być zarówno lokalne rozszerzenia PLC, jak też moduły zdalne, które są oddalone od systemów nadrzędnych i komunikują się z nimi z wykorzystaniem jednego ze standardów sieciowych. Pozwalają one na podłączanie m.in. elementów pomiarowych, sterujących oraz wykonawczych, zapewniając możliwość decentralizacji systemów automatyki i sterowania.

Omawiając rynek, warto też wskazać, jak sprzedają się urządzenia sieciowe – tj. czy dostarczane są w większych systemach i kompletacjach, czy może samodzielnie, jako pojedyncze wyroby. Ciągle dominuje tu sprzedaż samodzielna, a więc urządzenia są dobierane przez klientów do ich potrzeb i następnie przez nich aplikowane. Jednocześnie mało który producent działający w branży oferuje tylko jeden, wybrany rodzaj podzespołów. Tworząc asortyment produktów, stawia się zazwyczaj na jak największą kompleksowość, która pozwala na zaoferowanie odbiorcom różnych elementów do ich infrastruktury sieciowej i stworzenie jej w jak najbardziej optymalny sposób. Do tego dochodzi zapewnianie wsparcia technicznego dla klientów, co obejmuje zarówno pomoc w doborze produktów, ich konfiguracji, jak też w tworzeniu aplikacji.

Karol Kozłowski

igus

Okablowanie strukturalne a przemysłowe – czym różnią się te grupy produktów?

Okablowanie przemysłowe stosowane jest do cięższych warunków pracy. Na co dzień w zakładach produkcyjnych panują różne – ekstremalne warunki pracy, począwszy od różnych temperatur, wpływu różnych (często agresywnych) środków chemicznych, zmiennej dynamiki pracy maszyn czy małych przestrzeni, w których może być umieszczony przewód. Dlatego ważne jest, aby dopasować odpowiedni przewód do danej aplikacji. W tym zakresie oferujemy nawet siedem wariantów materiałowo-technicznych dla danego przekroju przewodu.

Ważna jest również struktura przewodu zależna od rodzaju wykonywanego ruchu. Dla ruchu liniowego, przy przewodach ekranowanych, najlepszy jest ekran o gęstym oplocie oraz wytłaczany płaszcz wewnętrzny, co byłoby zabójcze do ruchów skrętnych na robotach. Dla tego rodzaju pracy najodpowiedniejszą konstrukcją jest przewód z warstwami buforowymi (do przenoszenia momentów skrętnych) oraz ekran "na spiralę"

Jak dobierać przewody?

Dobierając przewód, skupiamy się na dwóch aspektach – elektrycznym i mechanicznym. Najprościej ujmując, zaczynamy od doboru pod kątem zastosowania: sterowanie, transmisja danych czy zasilanie, a następnie skupiamy się na warunkach pracy – prędkości przesuwu, zakresu ruchu, promieni gięcia, aspektów środowiskowych oraz wymaganej żywotności. Firma igus bazuje na trzech materiałach płaszczy zewnętrznych: polichlorku winylu (PVC), poliuretanie (PUR) oraz na elastomerze termoplastycznym (TPE). W uproszczeniu – do pracy w hali rekomendujemy PVC, a do najcięższych warunków (małe przestrzenie, niskie temperatury, wysoka dynamika czy zakres ruchu nawet na ponad 400 m) rekomendujemy TPE. Rodzaje wybieranych materiałów na polskim rynku raczej nie odbiegają od rynku europejskiego, mogą się natomiast różnić np. od rynków azjatyckich, np. ze względu na inne warunki klimatyczne.

Sytuacja na krajowym rynku dystrybucji przemysłowych urządzeń sieciowych

Respondentów zapytaliśmy też o ich zdaniem najważniejsze nowości technologiczne. W odpowiedziach często pojawiał się przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT), czyli zbiorcze określenie rozwiązań przetwarzania i transmisji oraz analizy danych. W przypadku przemysłu dotyczy to przede wszystkim wykorzystania różnorodnych sieci komunikacyjnych (typowo ethernetowych), które służą do tworzenia systemów komunikacji z maszynami i urządzeń z hali fabrycznej z systemami IT i innymi w przedsiębiorstwie.

Zdaniem dostawców popularyzującą się technologią jest PoE (obecnie w wersjach PoE+ i PoE++). Pozwala ona na zasilanie urządzeń wprost z interfejsu sieciowego, co jest nieraz wykorzystywane zarówno w przypadku modernizacji maszyn i instalacji automatyki, jak też tworzeniu nowych systemów – np. z czujnikami czy kamerami zasilanymi przez Ethernet. Do tego dochodzą nowości w zakresie cyberbezpieczeństwa – np. Deep Packet Inspection czy wbudowywane w urządzenia sieciowe algorytmy bezpieczeństwa. Respondenci wskazywali też na sieci z protokołem TSN, który pozwala na synchronizację pracy urządzeń, oraz rozwiązania chmurowe. Kilka wskazań dotyczyło monitoringu i diagnostyki sieci przemysłowych.

Jak zapewnić niezawodną transmisję danych i energii?

Co wpływa na rynek?

Wymogi klientów względem dostawców i oferowanych przez nich wyrobów są na omawianym rynku dosyć stałe. Kluczowe są tu jak najniższe ceny, odpowiednie parametry techniczne, ważna jest jakość urządzeń oraz, jako czwarty element listy, marka producenta. Trudno tu wskazać większe zmiany w stosunku do wyników poprzednio publikowanych badań.

Odpowiedzi na pytanie, czy urządzenia sieciowe sprzedają się samodzielnie czy raczej jako większe kompletacje?

Ocena wpływu rozwoju komunikacji bezprzewodowej w przemyśle na rynek
sieci przewodowych

W ankiecie zadaliśmy również pytanie otwarte o czynniki kształtujące omawiany rynek. Wymieniane tu były m.in. cena, jakość i niezawodność, ale też pojawiły się dodatkowe, ciekawe wskazania. Przede wszystkim kluczowa dla rozwoju branży jest cyfryzacja. Obejmuje to rozwój i implementację rozwiązań z obszaru (przemysłowego) Internetu Rzeczy, dalszą popularyzację koncepcji Industry 4.0, a także procesy digitalizacji przemysłu. Dzisiaj istotne są możliwości wymiany dużych ilości danych przy zachowaniu bezpieczeństwa i względnej łatwości konfiguracji urządzeń sieciowych.

Respondenci wskazywali również wzrost popularności sieci do instalacji rozproszonych, a więc przykładowo w sektorze chemicznym, wodociągowo- kanalizacyjnym i aplikacjach infrastrukturalnych. Ważne jest też zwiększanie kompatybilność międzysystemowej, czyli de facto rozwój w kierunku stosowania protokołów i standardów otwartych. Produkty do zastosowań przemysłowych muszą spełniać wysokie wymagania co do niezawodności, a więc też odporności środowiskowej, możliwości pracy w zwiększonym zakresie temperatur, występowania przepięć w sieci zasilającej, drgań i wibracji, itd. Dotyczy to w szczególności urządzeń stosowanych w maszynach, w transporcie szynowym oraz zastosowaniach infrastrukturalnych.

Po stronie czynników ekonomicznych wymieniane były m.in.: sytuacja gospodarcza, decyzje inwestorów i konieczność obniżania kosztów produkcji / zwiększania wydajności. Jeżeli zaś chodzi o perspektywy rynkowe, to działający w branży dostawcy najczęściej wskazywali tu "przemysł produkcyjny". Kolejnymi perspektywicznymi branżami są: sektor motoryzacyjny, energetyka, transport, produkcja maszyn oraz sektor infrastrukturalny. Oczywiście wiele z nich zaliczyć można de facto do przemysłu i cały podział należy traktować jako zgrubne przybliżenie, a nie precyzyjną ekstrapolację trendów