Oczywiste korzyści z zastosowania bezprzewodowych technologii komunikacji w aplikacjach przemysłowych to redukcja połączeń kablowych i związanych z nimi kosztów instalacji, większa elastyczność w obszarze organizacji systemów sterowania i monitoringu procesów oraz poprawa wydajności i precyzji produkcji.
Oprócz implementacji jako jedno z mediów komunikacyjnych w klasycznych sieciowych systemach automatyki, technologia bezprzewodowa znajduje szerokie zastosowanie w wymianie danych z mobilnymi stacjami operatorskimi, umożliwiając ich komunikację bezpośrednio ze sterownikami procesów produkcyjnych oraz w komunikacji z działem biznesu/zarządzania produkcją. Dzięki temu np. pracownicy utrzymania ruchu, stojąc bezpośrednio przy urządzeniach i analizując ich pracę, mają dostęp do wszystkich niezbędnych danych systemowych, a także mogą wprowadzać na bieżąco nowe parametry, nastawy itp. Jednym słowem – technologie bezprzewodowe ułatwiają organizację i funkcjonowanie systemów sterowania i zarządzania produkcją we współczesnych zakładach przemysłowych najrozmaitszych branż.
Przetwórstwo ropy i gazu
Wzrost popytu i cen tych dwu najpopularniejszych obecnie surowców energetycznych powoduje, że firmy zajmujące się ich wydobyciem i przetwórstwem inwestują miliardy dolarów w rozwój swoich zakładów, tak by sprostać współczesnym wyzwaniom. W działaniach tych niebagatelną rolę odgrywają niezawodne, elastyczne i rozproszone systemy automatyki, szczególnie wziąwszy pod uwagę, że nowe miejsca eksploracji złóż powstają w coraz bardziej niedostępnych i odległych miejscach, na skutek czego sama struktura przedsiębiorstw ma charakter wysoce rozproszony, wymagający jednak pełnej integracji funkcjonalnej.
Dlatego też branża przetwórstwa ropy i gazu, obsługa platform wiertniczych i rafinerii, w znacznym stopniu wykorzystuje zdobycze technologii bezprzewodowych, które stają się integralnym elementem systemów obsługi sterowników PLC, modułów cyfrowych we/wy oraz systemów SCADA. Wnoszą one sporo udogodnień, takich jak: obsługa i monitoring z wykorzystaniem telefonów komórkowych i przenośnych tabletów, wyeliminowanie połączeń kablowych w obsłudze bardzo odległych obiektów – np. zbiorniki, pompy itp., szybsza instalacja i konfiguracja systemu sterowania/monitoringu, mobilność pracowników obsługi przy stałym dostępie do danych systemowych. Ponadto technologie bezprzewodowe mogą być wykorzystane do transmisji obrazów wideo z wybranych miejsc zakładu oraz realizowania komunikacji głosowej typu VOIP.
Wodociągi i oczyszczalnie
Strategie dla systemów sterowania w tej branży przemysłu ukierunkowane są w pierwszym rzędzie na redukcję kosztów zatrudnienia, poprawę jakości wody pitnej oraz spełnienie wszystkich, coraz bardziej rygorystycznych wymogów norm środowiskowych. Tu również coraz częściej wykorzystywane są technologie bezprzewodowe, gdyż podobnie jak w przemyśle przetwórstwa ropy i gazu, w aplikacjach wodociągowych, uzdatniania wody czy oczyszczalniach ścieków często niezbędny jest duży zasięg komunikacji bezprzewodowej, umożliwiający obsługę odległych stacji pomp, zbiorników, czujników ciśnienia, przepływu, poziomu itp. To doskonały obszar zastosowań nowoczesnych technologii bezprzewodowych, które pozwalają na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych, eliminując konieczność posiłkowania się w każdym przypadku komunikacją z wykorzystaniem infrastruktury telefonicznej. I choć wydatki inwestycyjne związane z zakupem, instalacją i integracją niezbędnych urządzeń sieciowych są dość znaczne, to jednak w dłuższej perspektywie użytkowania zwracają się, a nawet przynoszą zyski, wynikające z wysokiej niezawodności.
Dzięki komunikacji bezprzewodowej możliwe jest przyłączenie wszystkich modułów peryferyjnych do zintegrowanej sieci sterowania ze sterownikami PLC. Moduły te wykorzystuje się również jako repetery (w szczególności instalowane na wysokich zbiornikach, wieżach itp.), czyli układy pośredniczące w komunikacji z bardziej odległymi węzłami sieci. Istnieje również grupa produktów występująca pod nazwą zdalnych systemów SCADA czy mobilnych pulpitów operatorskich, które dzięki technologiom komunikacji bezprzewodowej w standardzie Ethernet mogą być z powodzeniem wykorzystywane w obsłudze całych procesów i poszczególnych urządzeń. Spotyka się również aplikacje z bezprzewodową transmisją sygnałów wideo z odległych obiektów.
Automatyzacja fabryk i zakładów przemysłowych
Technologia komunikacji bezprzewodowej odgrywa niebagatelną rolę również w automatyzacji fabryk i zakładów przemysłowych różnych branż, takich jak: przetwórstwo, hutnictwo, obróbka metali, przemysł samochodowy i spożywczy, farmacja, pakowanie i transport produktów i materiałów i inne. Jedną ze szczególnie popularnych aplikacji technologii bezprzewodowych jest obsługa wszelkiego typu dźwigów i suwnic, ruchomych platform i wózków, taśmociągów i innych urządzeń wykorzystywanych w przenoszeniu towarów i produktów. Współczesne systemy komunikacji bezprzewodowej zapewniają szybką transmisję danych sterujących i pomiarowych, przy jednoczesnym wyeliminowaniu połączeń przewodowych i kablowych, które ograniczają zakres ruchu maszyn transportowych lub przenoszących oraz są narażone na uszkodzenia mechaniczne (zerwanie, ukręcenie, przetarcie itp.) i przerwanie transmisji danych. Przewody są również czułe na zaburzenia elektromagnetyczne występujące w otaczającej je przestrzeni, co może powodować powstawanie zakłóceń transmisji, przekłamań w ciągach danych, przerw itp.
W zakładach przemysłowych coraz częściej wykorzystuje się technologię wideo, zarówno w zdalnych, rozproszonych systemach bezpieczeństwa (monitoring wybranych miejsc niebezpiecznych), jak i w monitoringu procesów produkcyjnych i kontroli jakości. Tu również systematycznie wkraczają technologie szybkiej komunikacji bezprzewodowej, umożliwiające budowę w pełni elastycznych i stosunkowo niedrogich systemów sterowania i monitoringu, przeznaczonych do przesyłu sygnałów wideo.
Technologie komunikacji bezprzewodowej zdobywają zatem coraz nowsze obszary zastosowań, poza tradycyjną już dziś aplikacją w sieci Internet i Ethernet w budynkach użyteczności publicznej czy domach prywatnych. Obecnie rozwiązania bezprzewodowe stają się integralną częścią popularnych systemów automatyki przemysłowej, takich jak Profibus czy HART, pozwalając na obsługę zdalnych czujników i elementów wykonawczych, zapewniając ich komunikację z wyższymi poziomami systemu sterowania – sterowniki PLC, moduły we/wy, bez użycia kabli i przewodów.
Artykuł pod redakcją dr. inż. Andrzeja Ożadowicza – AGH Kraków
Autor: Jim Ralston
