При проектировании промышленной системы принятие решения о связи между элементами управления и полевыми компонентами – это кропотливый процесс, который включает несколько факторов для определения наилучшего возможного варианта. Скорее всего, в результате получится сочетание технологий проводной и беспроводной связи.
Проводные сети появились раньше беспроводных. С момента их появления и до недавнего времени беспроводные сети рассматривались просто как своего рода модернизация проводных соединений. Однако до сих пор проводные сети преобладают над беспроводными с точки зрения необходимой базы в отрасли в целом. Это благодаря преимуществам уменьшения потребностей в инфраструктуре и повышенной гибкости.
С другой стороны, беспроводная связь все еще является новой технологией, и ее доля все более возрастает. Вопрос о том, полностью ли она возьмет верх над беспроводной сетью в долгосрочной перспективе, является предметом споров среди экспертов. Беспроводная связь имеет свои недостатки, но недавние улучшения и новые стандарты пытаются решить их, слегка склоняя чашу весов в пользу беспроводной связи.
Проводные сети состоят из устройств на базе Ethernet, а также устройств протокола Fieldbus, некоторые из которых являются устаревшими, по-прежнему широко используются. Хотя самые прямые сравнения с беспроводной связью проводятся в области Ethernet, важно отметить все существующие устройства Fieldbus. Из-за их средней долговечности, как правило, сложнее выполнить обновление или замену. Устройства Fieldbus могут быть последними, кто перейдет на какую-либо форму беспроводной связи.
Проводные сети Ethernet часто подходят для многих заводских систем управления. Если не брать во внимание первоначальные затраты на установку, проводные сети могут обеспечить надежную и безопасную высокоскоростную связь. Традиционно проводные сети считались более надежными, чем беспроводные, из-за их изоляции от внешних помех.
Провода Ethernet могут быть экранированы для изоляции и защиты в областях с сильными электромагнитными помехами. Это не редкость на многих производственных объектах, где толстые силовые кабели, зарядные устройства и электрические подстанции могут быть источниками помех для связи устройств.
Расширяемость – это критерий проектирования, который часто упускается из виду. Чаще всего системы управления подвергаются расширению и модернизации. Следовательно, сама сеть обычно требует расширения. В хорошо спроектированной проводной сети этого можно достичь с относительной гибкостью за счет интеграции большего количества промышленных коммутаторов, точек доступа и соответствующей проводки. Однако это остается недостатком по сравнению с гибкостью, обеспечиваемой беспроводной средой.
Еще одно важное соображение – расстояние. Один кабель Ethernet может иметь максимальную длину 100 метров. Дополнительное оборудование может увеличить рабочее расстояние. Например, повторители могут быть установлены в каждом сегменте Ethernet для увеличения длины этого сегмента. Волоконная оптика – еще одна среда, с помощью которой можно увеличить дальность действия до 2 километров. Но даже с оптимизированными повторителями и оптоволоконным кабелем в конечном итоге существует максимально достижимое расстояние, прежде чем потеря данных или задержки передачи данных будут значительными. Сложность системы – еще один фактор, который еще больше ограничивает длину кабеля. Это сильно затрудняет возможность удаленного мониторинга чисто проводной сети.
Затраты на инфраструктуру и замена кабеля больше не являются основными причинами использования беспроводной связи. Двумя наиболее распространенными приложениями беспроводных сетей являются удаленный мониторинг и управление активами. Некоторые из наиболее практических примеров такого применения находятся в нефтяной промышленности. В некоторых из наиболее опасных условий установка инфраструктуры выше и рискованнее, чем в большинстве отраслей. Беспроводные устройства, оснащенные аккумуляторным источником питания, обычно являются первым выбором конструкции для новых потребностей в удаленном мониторинге.
Еще одно важное применение беспроводных сетей – это логистика. В этой области широко распространены мобильные приложения. Например, операторы вилочных погрузчиков часто используют портативные сканеры для управления потоком данных о продуктах на складе или в распределительном центре и его выполнения. Мобильные автоматизированные системы, такие как автономные мобильные роботы (AMR) или транспортные средства с лазерным наведением (LGV), в основном используют беспроводные сети для связи с центральными контроллерами.
Беспроводные сети подвержены влиянию внешних помех. При проектировании новой беспроводной сети важно учитывать, откуда могут исходить эти помехи. Помимо электромагнитных помех, проблемы могут вызывать участки с высокой концентрацией металла и оборудования. Как только они будут идентифицированы, можно будет работать с улучшенным дизайном покрытия беспроводной сети с оптимальным распределением точек доступа.
Совсем недавно были разработаны такие технологии, как Wireless HART, для повышения масштабируемости и рентабельности этих сетей. Протокол HART (протокол удаленного датчика с адресацией по магистрали) характеризуется как самоорганизующаяся и самокорректирующаяся архитектура, повышающая надежность даже в зонах с высоким уровнем помех.
Вот и все. Проводные сети по-прежнему доминируют в этой области, но популярность беспроводных сетей растет. Однако некоторые крупные предприятия все еще могут не рассматривать беспроводные сети из-за их открытости для проблем безопасности.
© digitrode.ru