Безжични комуникационни мрежи в индустрията

Технологии за безжична комуникация в платформите на някои водещи производители от областта на индустриалната автоматизация

Въпреки сравнително кратката си история в сравнение с използваните в индустрията конвенционални комуникационни технологии, безжичните мрежи все по-успешно намират приложение при решаването на разнообразни автоматизационни задачи. През последните години първоначалната им специализация в предаването на неголеми пакети от данни се разшири с изпълнението на широк спектър от мониторингови, регулиращи и дори управляващи функции.

Двигател в развитието на сравнително новите безжични комуникационни технологии е всеобщият за света на автоматизацията стремеж към повишаване на производителността и понижаване енергоемкостта на предлаганите технически решения. Несъмнено, безжичните комуникационни технологии удовлетворяват тенденцията към по-висока икономическа ефективност, съкращавайки разходите за окабеляване, материали, тестване и верификация. Въпреки сериозните си предимства в сравнение с конвенционалните комуникационни платформи, безжичните решения все още са далеч от производителността, сигурността и надеждността им. На днешния етап от развитието на индустриалната автоматизация, засилената конкуренция от страна на безжичните технологии все още не застрашава водещата роля на конвенционалните системи.

Линк към продуктова информация.

Развитието на безжичните мрежи води до все по-широко навлизане на т.нар. хибридни платформи, в които предимствата на двата вида комуникационни технологии се обединяват за решаване на автоматизационни задачи в индустрията. Според експерти, нарасналото използване на автоматизирани системи с разпределена интелигентност на ниво управление допринася за навлизането на безжичните технологии в индустрията. Сред причините е по-малкият мрежов трафик между крайните точки на мрежата, обусловен от по-високата степен на автономност между отделните сегменти на системата, което улеснява практическото приложение на безжичните технологии. Друг фактор, способстващ за разширяване на пазарния им дял, е поддържане на безжичните технологии от утвърдени в областта на индустриалната автоматизация стандарти като DeviceNet, Ethernet и др.

• Немалка част от съществуващото разнообразие на безжични комуникационни технологии има индустриално приложение. Фактори, определящи приложимостта на определена безжична комуникационна технологии за решаване на специфична автоматизационна задача, са необходимата скорост на предаване на информацията, разстоянието между крайните точки от мрежата, изискванията по отношение съвместимостта и интерференцията в системата. Безжичните комуникационни технологии се характеризират с:

висока гъвкавост при изграждане на топологията на мрежата;липса на окабеляване, т.е. отсъствие на механично износване на преносната среда;възможност за мобилност и свободно движение на устройствата в мрежата;лесен и бърз пуск на включените в мрежата устройства и др.

По подобие с други комуникационни платформи, различните безжични протоколи и методи са възникнали и все още продължават да бъдат свързани с радиочестотните технологии. Значителната част от съвременните безжични методи за управление са развити на базата на т.нар. Spread-spectrum и Digital packet switching технологии. Сред спецификите на Spread-spectrum платформите е предаване на информационните пакети през различни канали, организирани върху работната зона от честотната лента, с което се предотвратява появата на интерференция, сблъсък и натрупване на масиви. Digital packet switching технологията също организира трафика на сигналите ефективно, осигурявайки високоскоростен пренос на големи обеми от данни. Някои безжични протоколи са дефинирани и поддържани от IEEE и представляват част от стандартите, обединени под номер 802. Редица от широко използваните днес стандарти за безжична комуникация, като Wireless DeviceNet, представляват разширение на традиционно използваните fieldbus стандарти.

Като основни недостатъци на безжичните комуникационни технологии се посочват невисоката сигурност и надеждност при предаването на информацията в мрежите. Обективно погледнато, както жичните, така и безжичните мрежи влошават пропускателната си способност във времето. При проектирането на безжичните мрежи следва да се отчете фактът, че стените, подвижните и стационарни обекти върху пода на работните помещения са препятствия по отношение на предаваните сигнали. Чест пример от практиката е прекъсване на комуникационните пътища в една безжична мрежа. Също така, от значение е и това, че средата на предаване при безжичните технологии е обществено достъпна и всички системи от един честотен обхват я поделят. Например, WLAN мрежите заемат широка част от честотния обхват, което означава, че само няколко WLAN системи могат да работят в тази ограничена зона. През последните години редица водещи в областта на индустриалната автоматизация компании инвестираха в разработването на решения за повишаване сигурността на работа на безжичните технологии, което доведе до появата на нови високонадеждни технологии.

Типове безжични мрежи

Сред най-добре познатите и широко разпространени безжични мрежи са т.нар. WLAN или Wireless Local Area Networks, които са развити и се подкрепят от IEEE. Изграждането и приложението им се базира на два основни стандарта - IEEE 802.11b и IEEE 802.11a. Първият и съответно по-старият IEEE 802.11b работи в честотната лента от 2.4 GHz и поддържа скорост на предаване на информацията от 11 Mbps при максимална дистанция между точките от мрежата 100 m. По-новият стандарт за WLAN мрежи IEEE 802.11a работи на 5 GHz при скорост 54 Mbps и същата максимална дистанция от 100 m. Използват се в приложения, където се изисква широка честотна лента, уверяват специалисти.

Безжичната технология Bluetooth е поддържана от организацията Bluetooth Special Interest Group и дефинирана от стандарта IEEE 802.15. Използва се за бързо и установено предаване на циклични управляващи сигнали, коментират приложението й специалисти. Стандартът Bluetooth първоначално е проектиран за комуникация между компютри, мобилни телефони и периферия. Пакетно е оптимизиран за гласов и файлов трансфер, заявяват експерти. Работният диапазон от честотната лента при Bluetooth мрежите е 2.4 GHz при скорост в диапазона от 722 до 784 kbps и максимална дистанция от 10 m. Други стандарти за безжични мрежи са ZigBee, регламентиран от IEEE 802.15.4; WI-FI (IEEE 802.11.х) и WIMax (IEEE 802.16.x).

Въпреки съществуващото разнообразие от стандарти за безжична комуникация, големите играчи на световния пазар базират платформите си за индустриална автоматизация върху определени безжични технологии, като правило неподдържани от останалите. В настоящия брой на сп. Инженеринг ревю ви представяме философията за развитие на безжичните технологии, залегнала в платформите за автоматизация на водещи компании, представени на българския пазар.