Įvadas į belaidžio pramoninio ryšio technologiją
Pramoninis belaidis ryšysturi didžiulį plėtros potencialą
Naujausi „HSM Networks“ tyrimai rodo, kad pramoninių tinklų rinka toliau plečiasi ir tikimasi, kad 2024 m. ji išaugs 7 %. Verta paminėti, kad pastaraisiais metais belaidės technologijos nuolat augo, nors, remiantis ataskaitomis, augimo tempas šiek tiek sulėtėjo. Pagal tinklo tipą belaidžiai sprendimai vis dar sudaro 7 % visos rinkos. Rinkoje ir toliau pristatoma daugiau pramoninių belaidžio ryšio produktų, o belaidžių sprendimų priėmimas gamyklų aplinkoje auga. Tipiniai naudojimo atvejai apima kabelių pakeitimo programas, belaidę prieigą prie mašinų ir ryšį su mobilia pramonine įranga.
Vokietijos „"Industry 4.0“ mokslinių tyrimų ir plėtros baltojoje knygoje „"“ ir „"Industry 4.0“ įgyvendinimo strategijoje ir etaloninėje architektūroje „"“ belaidės technologijos laikomos svarbia „Industry 4.0“ tinklo ryšio technologijų tyrimų ir inovacijų dalimi.
Amerikos pramoninio interneto konsorciumas (AIP) teikia didelę reikšmę belaidžių technologijų taikymui pramonėje. Aljansas specialiai įsteigė tinklo ryšio grupę, kuri atliks tinklo technologijų tyrimus.
Vokietijos „Pramonė 4.0“ ir Amerikos pramoninis internetas teikia didelę reikšmę belaidžių technologijų taikymui pramonėje, nes belaidžiai tinklai turi akivaizdžių pranašumų, palyginti su esamais pramoniniais laidiniais tinklais.
● Žymiai sumažinti tinklo statybos ir priežiūros išlaidas. Belaidžius tinklus galima greitai diegti, o kabelius ir susijusius apsaugos įrenginius galima belaidžiu būdu tiesti aikštelėse, dirbtuvėse, gamyklose ir kitoje aplinkoje. Sumažėja įrengimo ir priežiūros išlaidos.
● Pagerinkite gamybos linijos lankstumą. Belaidė technologija suteikia galimybę mobilizuoti lauko įrangą ir lanksčiai bei greitai rekonstruoti gamybos linijas, atsižvelgiant į pramoninės gamybos ir taikymo poreikius.
● Pasiekite platų diegimo aplinkų spektrą. Kadangi belaidė technologija įveikia kabelių diegimo apribojimus ir turi įvairias tinklo architektūras, tokias kaip tinklelio ir žvaigždės formos, ją galima greitai diegti įvairiose pramonės situacijose.
Belaidės technologijos, naudojamos pramoniniuose tinkluose
Pagal belaidžio ryšio atstumą belaidžio ryšio technologijas galima suskirstyti į trumpojo nuotolio belaidžio ryšio technologijas ir plačiajuosčio tinklo ryšio technologijas:
● Trumpojo nuotolio belaidžio ryšio technologijaįskaitant tradicines trumpųjų nuotolių ryšio technologijas, tokias kaip WLAN, „Bluetooth“, „ZigBee“ ir RFID, ir specializuotas trumpųjų nuotolių ryšio technologijas pramoninėms reikmėms, tokias kaip „WirelessHART“, ISA100.11a, WIA-PA ir kt.
● Plačiajuosčio tinklo ryšio technologija:Įskaitant 2G/3G/4G/5G korinio ryšio technologiją ir LPWA technologiją, NB-IOT ir eMTC yra licencijuotos spektro technologijos, o „LoRa“ ir „SigFox“ – nelicencijuotos spektro technologijos.
Belaidės technologijos savybės
Belaidžių tinklų taikymas pramonėje reikalauja skirtingų optimizavimo projektavimo lygių, atsižvelgiant į jų taikomąsias sąsajas ir teikiamas paslaugas. Pagal belaidžio ryšio greitį belaidis ryšys taip pat gali būti skirstomas į didelės spartos ir mažos spartos ryšį. Tipiniai belaidžio ryšio technologijų taikymo scenarijai pateikti lentelėje.
Kategorija | Ryšio atstumas | Ryšio greitis | Tipinis taikymas |
„Bluetooth“ | 10 m | 20 mln. | Trumpo nuotolio ryšys, garso transliacija, failų sinchronizavimas |
WiFi | 50 m | 200 mln. | Namų ar biuro tinklas, internetiniai vaizdo įrašai, dideli žaidimai ir failų atsisiuntimai ir kt. |
Zigbee
| 200 m | 250 kbps | 2.4G dažnių juosta, mažas greitis ir mažos energijos sąnaudos. Naudojama daiktų interneto įrenginiams, pvz., jutiklių duomenų perdavimui ir buitinių prietaisų nuotolinio valdymo pultams. |
Belaidis HART | 200 m | 250 kbps
| 2.4G dažnių juosta, mažas greitis, mažos energijos sąnaudos ir didelis patikimumas.Pramoninėms vietoms atlikta daug techninio optimizavimo, atsižvelgiant į patikimumą, apsaugą nuo trukdžių ir vėlavimo garantiją. |
LoRa
| 1–20 km
| 0,3–5 kbps
| SubG laisvai licencijuota dažnių juosta, išmanusis žemės ūkis, išmanieji pastatai,logistikos sekimas, reikia sukurti savo tinklą. |
NB-IoT
| 1–20 km
| <250 kbps
| SubG autorizuota dažnių juosta, vandens skaitiklis, automobilių stovėjimo aikštelė, naminių gyvūnėlių sekimas,dūmų detektorius, naudojant operatoriaus tinklą. |
5G
| 500 m
| 1 Gb/s
| Didelis greitis, mažas delsos laikas, didelis jungčių skaičius, didelis patikimumas,autonominis vairavimas, dronai, VR/AR, išmaniosios gamyklos ir išmanioji medicininė priežiūra. |
Belaidžių tinklų plėtros tendencija daugiausia bus superpozicija ir papildyta integracija
Pramoninės valdymo sistemos yra savarankiškos ir stabilumą bei patikimumą laiko pirmuoju kriterijumi, todėl pramonės įmonės labai atsargiai vertina jų modifikacijas. Tokios įmonės kaip pramoninė gamyba ir pramoninių paslaugų teikėjai turi skubiai reikalauti duomenų apie gamybos įrangą, aplinką, gamybos įrankius ir kt. Be to, laidinis diegimas yra per brangus ir sudėtingas, todėl jos pasirinko perdengimo metodą belaidžiams tinklams diegti.
Perdangos metodas reiškia belaidžio tinklo kūrimą už esamo gamyklos tinklo ribų, siekiant rinkti įrangos ir gaminių informaciją, o kai kuriais atvejais atlikti įrangos valdymą realiuoju ir nerealiuoju laiku. Kai kurios įmonės taip pat bando taikyti konvergencinį belaidžių tinklų diegimo metodą, t. y., naudodamos belaidžius tinklus, palaipsniui pakeisdamos kai kuriuos esamus pramoninio valdymo tinklo terminalus (pvz., lauko magistrales ir didelius tinklus), kad būtų pasiektas belaidžio informacijos rinkimas ir valdymas.
