Электронный журнал «Электрорешения»

Сегодня беспроводные приложения являются само собой разумеющейся и неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Несмотря на это, в промышленной среде по-прежнему возникают вопросы в отношении беспроводных технологий.

Одна из основных причин, по которой предприятие решается на внедрение беспроводных технологий и интернета вещей, заключается в том, что руководители производства стремятся к оптимальной эксплуатации оборудования, а простои часто связаны с высокими затратами. Однако, в отличие от проводного решения, в случае с беспроводными приложениями достаточно сложно физически отследить связь с машиной, возможная ошибка быстро становится проблемой.

Две ведущие технологии (IO-Link Wireless и 5G) имеют свое обоснование и охватывают различные области применения. Как показывают пирамиды автоматизации, они также касаются самых разных участников технологического процесса.

Одним из неоспоримых плюсов современных беспроводных систем является относительная простота в устранении неполадок связи. Например, могут возникать коллизии пакетов с соответствующей информацией из других пакетов в той же полосе частот и экранирование / отражение участников соседними компонентами. В обоих случаях это приводит к обрыву связи, который всего через несколько миллисекунд приводит к сбою управления и, в конечном итоге, к отключению системы. В прошлом такие проблемы было трудно предотвратить с помощью существующих, часто запатентованных, беспроводных технологий, которые, в свою очередь, серьезно препятствовали появлению беспроводных компонентов в промышленной автоматизации.

На данный момент необходимость внедрения беспроводных приложений в промышленности становится все отчетливее. В этом случае требуются промышленные стандарты, которые предлагают пользователям гибкость, разнообразие и масштабируемость. Существующие беспроводные сети, однако, все еще не на все 100 процентов соответствуют требованиям, касающимся надежности, усилий по установке, а также физических размеров, поэтому они все еще используются довольно редко.

Новое поколение беспроводных сетей

Исследование, проведенное специалистами по коммуникациям HMS, выявило в ходе репрезентативного опроса 50 международных экспертов отрасли, что беспроводные приложения для удаленного мониторинга и дистанционного управления системами уже стали реальностью и уже используются более 54% опрошенных фирм. 48% опрошенных компаний также заявили, что они положительно оценивают технологию 5G и хотели бы использовать эту технологию вместо ненадежной сети Wi-Fi и различных ее производных. Однако в контексте 5G (сверхнадежная связь с низкой задержкой) следует назвать еще одну стандартизированную беспроводную технологию под названием IO-Link Wireless. Оба стандарта в сосуществовании создают дополнительную ценность и значительно расширяют области применения друг друга.

Беспроводная связь IO-Link была специально разработана для автоматизации производства и предлагает надежный, способный в реальном времени и детерминированный протокол для систем управления. Это позволяет расширяет традиционные проводные кабели и оснащать их беспроводными линиями передачи, делает их более мобильными и гибкими. В то же время компании начинают продавать различные продукты и услуги на основе технологии 5G в рамках промышленного скачка «Индустрии 4.0». Преобразование сети 5G рассчитано на несколько лет, потому что для расширения производства требуются стабильные спецификации, внедрение в качество продукции и поддерживающие экосистемы, прежде чем будет достигнута полная доступность.

Рекомендации по внедрению беспроводной сети

Для внедрения системы беспроводной связи необходимо учитывать следующие ключевые факторы :   производительность, латентность, приложение, физические размеры, диапазон, расходы, наличие частотного спектра.

Сосуществование между IO-Link Wireless и 5G

Обе технологии оправданы. Они охватывают различные области применения технологий промышленной автоматизации. Как показывают пирамиды автоматизации, они также касаются самых разных участников.

IO-Link Wireless в первую очередь предназначен для полевых устройств автоматизации производства, которые уже общаются через IO-Link. Это решение может быть пространственно ограничено, то есть использоваться и масштабироваться выборочно, для передачи сигналов от переключающих и измерительных датчиков, а также от более простых исполнительных механизмов. В основном обрабатываются и передаются данные размером менее 2 байтов.

Поскольку устройства, использующие данную технологию, зачастую дешевле и используются в больших количествах, общая стоимость системы часто определяет успех новой технологии.

Кроме того, устройства обмениваются данными непосредственно с контроллером через узел (ведущий IO-Link), чтообеспечивает стабильное и непрерывное соединение от одного ведущего устройства к другому, а также является основным требованием для срочных приложений.

IO-Link Wireless основана на стандартизированной технологии IO-Link (IEC 61131-9) и поэтому точно соответствует этим требованиям и обеспечивает такой же высокий уровень стабильности связи (частота ошибок пакетов 10-9), что и версия с кабельным управлением. Это также гибкое и экономически эффективное решение, которое может быть внедрено в существующую инфраструктуру с существующими датчиками и исполнительными механизмами без особых усилий.

Система 5G, с другой стороны, была разработана в качестве средства связи для участников полевых устройств с большей пропускной способностью. Это комплексная сетевая инфраструктура, которая была разработана для более высокого уровня связи. Из-за стоимости лицензий эта технология не предназначена для обслуживания конкретной области применения. Обычно она находится в пирамиде автоматизации на более высоком уровне поля, где все еще используются узлы на основе Ethernet.

Это включает в себя, например, связь между системами управления и камер, сервомоторами, модулями полевой шины или передачу данных от роботов к шлюзу. Эти устройства обычно устанавливаются в меньшем количестве и, в силу своей сложности, также находятся в другом ценовом диапазоне, поэтому дополнительные затраты на инфраструктуру 5G в полной производственной среде менее значительны.

Две сети, которые дополняют друг друга

Несмотря на то, что обе технологии служат различным приложениям, их можно использовать в одной системе. Аналогичным образом, из-за различных полос частот (зависящих от страны внедрения сети 5G) не следует ожидать взаимных искажений, даже если они не являются непосредственно совместимыми друг с другом. Модуль полевой шины мог бы служить центром обеих технологий.

Таким образом, IO-Link Wireless будет полностью сосуществовать с любой сетью 5G. Эти сети не противоречат друг другу и даже будут дополнять друг друга, поскольку 5G будет ориентироваться на высокопроизводительные приложения с более высокой пропускной способностью данных. Аналогичная картина возникает для беспроводных приложений в области конечных потребителей, где WLAN и Bluetooth действуют в сосуществовании друг с другом и имеют право на сосуществование.