Print

Bezdrátová komunikace pro průmyslové použití

-- 14.03.16

K dispozici jsou rádiové technologie splňující nejnovější průmyslové standardy a poskytující funkce s přidanou hodnotou pro specifické použití v průmyslu.

V současnosti využívají sítě Wi-Fi v průmyslu především instalace pracující v pásmu 2,4 GHz. Tyto bezdrátové sítě byly navrženy ještě před masovým rozšířením čipových sad pro pásmo 5 GHz. Díky nízké ceně provedení s 2,4 GHz v nesčetných klientských zařízeních je toto řešení společným jmenovatelem stávajících sítí Wi-Fi.

Kromě Wi-Fi lze na průmyslových pracovištích najít i mnoho dalších technologií pracujících v pásmu 2,4 GHz. Aktivní identifikace s čipy RFID (Radio-Frequency Identification) u systémů pro výběr mýtného vozidel a identifikaci vozidel pracuje v pásmu 2,4 GHz. Standard IEEE 802.15.4 zahrnuje i technologii ZigBee, bezdrátovou síť typu mesh s malou šířkou pásma používanou pro monitorování aplikací, která také pracuje v pásmu ISM 2,4 GHz. Mnoho přístupových bodů IEEE 802.11b/g se využívá v nejrůznějších průmyslových aplikacích. Toto pásmo mohou sdílet i podnikové a hostované sítě a sítě pro průmyslové monitorování a řízení. IEEE 802.11 je celou sbírkou standardů pro bezdrátové sítě LAN.

Zvláště problematické jsou mnohé starší sítě průmyslového řízení, které využívaly standard IEEE 802.11b. Když tyto přístupové body a klienti vysílají na kanálech sdílených s jinými vysokorychlostními sítěmi, jako je IEEE 802.11n, mohou způsobovat zpomalení všeho, co sdílí tentýž kanál. Ve skutečnosti může výkon vysokorychlostní sítě sdílející tento kanál snížit na šnečí tempo pouhý jeden klient, který se často připojuje a přenáší data rychlostí 1 MB/s.

V pásmu 2,4 GHz existují jen tři nepřekrývající se kanály. Jestliže je jedna z těchto sítí IEEE 802.11b na překrývajícím sousedním kanále, nastanou značné problémy s výkonem způsobované kolizemi na překrývajících se kanálech. Může být také mimořádně obtížné řešit problémy u stávajících instalací, protože sítě mohou spravovat různé osoby nebo různá oddělení. To patří k důvodům, proč většina odborníků na bezdrátové sítě LAN (WLAN) nedoporučuje u nových instalací používat technologii 2,4 GHz.

IEEE 802.11n: Přenosová kapacita a produktivita

Ústup od pásma 2,4 GHz probíhá už nějakou dobu a začal přijetím standardu IEEE 802.11a, jenž se primárně využíval pro průmyslové instalace a příliš se nezaváděl v komerčním prostoru.

S rozšířením standardu IEEE 802.11n a levných čipových sad pro pásmo 5 GHz zaznamenává průmysl výrazný přechod ke kompletnímu zavádění technologie 5 GHz pro podnikové a průmyslové aplikace. Kanály 5 GHz jsou relativně čisté s malým rušením. Kanály jsou plánované, takže jsou zde nepřekrývající se kanály o šířce 20 MHz. Standard IEEE 802.11n zvýšil přenosovou kapacitu. Standard IEEE 802.11a dovoluje maximální přenos 54 Mb/s.

U standardu IEEE 802.11n může jeden kanál o šířce 20 MHz a jeden prostorový tok poskytovat přenosovou kapacitu až 72 Mb/s. To je jen mírné zlepšení. Standard IEEE 802.11n rovněž umožňuje aplikaci multianténních systémů (MIMO: multiple in, multiple out), vysílacích a přijímacích řetězců a použití kanálů o šířce 40 MHz, což dovoluje teoretickou maximální přenosovou kapacitu až 600 Mb/s, což už je úctyhodné zlepšení. Je nutno dbát, aby se tyto širší kanály nepřekrývaly, takže je nezbytné plánování, jelikož tak lze zamezit podobným problémům, které bylo možno pozorovat u dřívějších instalací v pásmu 2,4 GHz.

IEEE 802.11ac: Gigabit

Další velkou vlnou v oblasti Wi-Fi je standard IEEE 802.11ac, který přináší příslib gigabitového výkonu a další vylepšení. Aby se tato technologie mohla využívat co nejdříve, průmysl zavádí standard IEEE 802.11ac v postupných fázích. Zavádění první „vlny“ či generace technologií na bázi standardu IEEE 802.11ac bylo zahájeno v roce 2014.

Na rozdíl od standardu IEEE 802.11n, který podporoval pásmo 2,4 GHz i 5 GHz, standard IEEE 802.11ac pracuje pouze v pásmu 5 GHz. Podporuje kanály o šířce 20 MHz a 40 MHz, ale podporuje i mnohem vyšší přenosové kapacity s šířkou kanálu 80 MHz. Zatímco to dovoluje mnohem vyšší přenosové rychlosti, snižuje rovněž počet dostupných kanálů ve spektru, proto je nutné provést plánování kanálů, abyste se vyhnuli překrývání. Standard IEEE 802.11ac rovněž poskytuje metodu pro modulaci s vyšší hustotou s označením QAM-256, aby se tohoto vysokého výkonu dosáhlo. Protože je vyžadován značně vysoký poměr signálu k šumu, klient musí být velmi blízko k přístupovému bodu, aby mohl toto modulační schéma využívat, zejména za přítomnosti jakéhokoli rušení nebo jakkoli vysoké základní hladiny šumu.

Další generace (nebo „druhá vlna“) je k dispozici od letošního roku a zavádí šířku kanálu 160 MHz pro ještě větší přenosovou kapacitu a technologii víceuživatelských MIMO neboli MU-MIMO, která umožňuje obsluhovat několik klientů zároveň.

Průmyslové aplikace

Zvýšená přenosová kapacita, nabízená novými standardy, není vždy klíčovým faktorem pro zavedení v průmyslovém prostoru. Standard IEEE 802.11n by měl nadále nabízet velkou hodnotu pro průmyslové uživatele a stát se společným jmenovatelem díky své vhodnosti pro průmyslové aplikace. Bezdrátové technologie se často využívají v průmyslovém prostředí v aplikacích pro dohledové řízení a sběr dat (SCADA).

Objem dat odesílaných z klienta je relativně malý a může to být i méně než pár stovek bajtů. Tato data jsou rovněž dotazována s nízkou frekvencí. Podpora blokových přenosů za vysokých rychlostí, která by byla výhodou pro přenos velkých souborů, je u těchto typů aplikací v zásadě irelevantní. Pro průmyslové uživatele je významnější optimalizace dob přenosu dat po kanálu, aby se mohlo v rámci kanálu obsloužit více klientů.

Jednou z vlastností standardu IEEE 802.11n, která má rovněž velký význam pro průmyslové uživatele, je schopnost rekonstruovat signály v prostředích s velkou mírou rušení vícecestného šíření. V průmyslových prostředích mohou kovové konstrukce způsobovat významné rušení vícecestného šíření. Protože typická rádiová zařízení podporující IEEE 802.11n obsahují dvě antény v konfiguraci 2 × 2, mohou podporovat více prostorových toků a rekonstrukci signálu u odrazů při vícecestném šíření.

Redundance a prevence vzniku smyčky

Kromě základních technologií poskytovaných výrobci čipových sad vyžadují někdy průmyslové aplikace speciální funkce k zajištění optimálního a spolehlivého chování v různých aplikacích. U železničních aplikací, kde se vyžaduje komunikace vlaku s traťovými systémy, chtějí návrháři více než jedno aktivní bezdrátové spojení s tratí, aby zajistili redundanci. To vyžaduje několik rádiových zařízení a vytváří problematické síťové smyčky od vlaku k trati. Je nutno použít redundanci a protokol pro prevenci vzniku smyčky.

K řešení tohoto problému se v minulosti využívaly protokoly typu „spanning tree“, ale ty v tomto prostředí nefungují dobře z důvodu ztrátového charakteru bezdrátového spojení (tzn. že se zeslabuje nebo ztrácí) a neustálé rekonvergence probíhající během roamingu.

Vývoj v oblasti bezdrátových technologií pro průmyslové aplikace jde obecně nad rámec inovací čipových sad, které jsou dohodnuty organizacemi pro průmyslovou standardizaci. Rádiové technologie splňují nejnovější průmyslové standardy a poskytují funkce s přidanou hodnotou pro specifické použití v průmyslu. ce


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI