Belden
Na początku roku opublikowałem nasz pierwszy artykuł o inteligentnej fabryce przyszłości. Opisywał wizję produkcji, gdzie systemy są bardziej inteligentne, elastyczne i dynamiczne. W przyszłości maszyny i sprzęt będą potrafiły ulepszać swoje działanie poprzez samo-optymalizację i autonomiczne podejmowanie decyzji. Jest to przeciwieństwo używania ustalonego programu operacji, tak jak to ma miejsce dzisiaj.
Struktura systemów
automatyki przemysłowej również ulegnie zmianie. Nadal będzie oddzielny
dedykowany poziom podstawowy z siłownikami i czujnikami, ale w dłuższej
perspektywie wiele funkcji znajdujących się ponad tym będzie prawdopodobnie
przenoszonych do wysokowydajnych serwerów zlokalizowanych w klastrze lub w
chmurze.
Ważne będą systemy
“cyber-fizyczne”, z pętlami zwrotnymi, gdzie procesy fizyczne wpływają na
programy operacyjne i vice versa. Przykładem
systemu cyber-fizycznego jest Smart Grid, którego celem jest poprawa
niezawodności i wydajności elektrycznego systemu sieciowego poprzez zbieranie
tysięcy punktów danych i działanie na nich, korzystając z narzędzi do
zarządzania oprogramowaniem.
Rozważmy teraz
produkcyjną sieć LAN i jej systemy komunikacyjne. Jak musi się zmienić, aby
zrealizować wizję inteligentnej fabryki.
Wysokie liczby połączonych urządzeń używających
przemysłowego protokołu Ethernet
Liczba urządzeń
połączonych w inteligentnej fabryce przyszłości LAN na pewno będzie większa niż
dzisiaj. Dzieje się tak, ponieważ istnieje potrzeba zbierania tak dużej ilości
danych czasu rzeczywistego (istotnych dla procesu), jak to tylko możliwe.
Oszacowano, że ilość urządzeń zostanie podwojona lub potrojona.
Wyzwaniem będzie
połączenie dużej liczby urządzeń na podstawowym poziomie w prosty i ekonomiczny
sposób. Oczywiście nadal będą musiały być spełnione wymagające warunki
dotyczące wydajności i niezawodności.
Znacznie zmniejszy się
użycie magistral fieldbus, by zrobić miejsce dla spójnej i ujednoliconej
komunikacji przez sieć Ethernet. Cała komunikacja bazowała bedzie na rodzinie
protokołów IP, a Ethernet będzie podstawowym protokołem komunikacyjnym,
niezależnie czy połączenie jest przewodowe czy bezprzewodowe.
Wzrost w wykorzystaniu gwiaździstej topologii
Zgodnie z najlepszą
obecnie praktyką, przyszłe sieci z dużą liczbą urządzeń powinny być
uporządkowane hierarchicznie, aby uprościć zarządzanie siecią oraz jej
działanie. Poziom podstawowy powinien być podzielony na komórki komunikacyjne,
takie jak jednostki produkcyjne czy inne logiczne bądź fizyczne dane. Różnica
będzie polegała na tym, że ilość danych generowanych w komórkach będzie
znacznie wyższa niż obecnie.
Sieć nadal będzie używać
topologii gwiaździstej, liniowej, pierścieniowej lub ich mieszaniny. Użycie
topologii gwiaździstej wzrośnie, jednak dlatego, że ma pewne zalety - bardzo
małe opóźnienie i duża niezawodność - w porównaniu do innych topologii.
Linie i pierścienie też
będą używane, ponieważ określone topologie mogą mieć zalety w okablowaniu.
Dodatkowo wzrośnie wykorzystanie bardziej złożonych struktur, takich jak
obszerne sieci topologii siatki. Wraz z przyjęciem nowych protokołów, te sieci
będą potrzebować mniej wysiłku w kwestii zarządzania.
Przewodowe czy bezprzewodowe?
Czy w przyszłości
wszystkie urządzenia będą połączone kablami i przewodami, czy wszystko będzie
bezprzewodowe? W zastosowaniach przemysłowych z przeszłości komunikacja była
prawie wyłącznie oparta na sieciach przewodowych.
Jednak w ostatnich latach
systemy bezprzewodowe znalazły coraz więcej zastosowań. Były adaptowane
najczęściej do niekrytycznych zastosowań przemysłowych, takich jak konfiguracja
i monitorowanie, transfer danych peryferyjnych i dla robotów mobilnych.
Wyzwaniem dla radia jest
fakt, iż jest to “medium współdzielone”, tj. wszystkie urządzenia współdzielą
pewien zakres częstotliwości. Jeśli urządzenie nadaje, kanał jest zajęty.
Komunikacja radiowa może być także podatna na błędy. Inne systemy radiowe, inne
wpływy elektromagnetyczne lub obiekty mogą wpływać na nadawanie i znacznie
pogorszyć jego jakość, przepustowość i opóźnienie.
Sporadyczna utrata
pakietów danych jest normą w niektórych systemach i zastosowania muszą sobie z
nią poradzić. Odbywa się to kosztem przepustowości i opóźnień. Podczas gdy może
być to dopuszczalne w korporacyjnych środowiskach wdrożeń bezprzewodowych,
przemysłowe produkty bezprzewodowe muszą być zaprojektowane od podstaw w celu
zapewnienia niezawodnej wydajności.
Dobrze zaprojektowane
przemysłowe punkty bezprzewodowe wykorzystują obecnie takie techniki, jak:
· Zwiększona ochrona
przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) w niebezpiecznych środowiskach
· Bezprzewodowa
technologia siatki do szybkiej rekonfiguracji i zapewnienia jakości usług
· Protokoły
redundancji, jak np. PRP do komunikacji bezprzewodowej.
Te inteligentne
technologie pomagają bezprzewodowym zastosowaniom dostosować się do problemów z
kanałami radiowymi i dostarczać o wiele więcej pewnych systemów.
Niemniej jednak,
wymagania niezawodności będą napędzały wybór technologii komunikacji
przewodowej bądź bezprzewodowej w inteligentnej fabryce. Można się spodziewać
znacznego wykorzystania komunikacji przewodowej, ale elastyczność wdrażania
bezprzewodowej łączności wpłynie na wzrost użytkowania pasujących przemysłowych
produktów bezprzewodowych.
Komunikacja w fabryce LAN
Mój następny artykuł z
tej serii będzie kontynuował analizę wymagań komunikacji od strony produkcyjnej
sieci LAN, by osiągnąć wizję fabryki przyszłości. Przyjrzę się szybkości
transmisji danych, cyber-bezpieczeństwu, niezawodności i innym aspektom
związanym z nadchodzącymi systemami przemysłowej komunikacji.
Co myślisz o inteligentnej fabryce? Czy podejmujesz
kroki, aby ją osiągnąć? Czekam na
wiadomość od Ciebie!
Komentarz edytora: Ten artykuł powstał dzięki wiedzy i doświadczeniu Andreasa Drehera, managera technologii strategicznej Automatyzacji i Kontroli Hirschmann.
Komentarz edytora: Ten artykuł powstał dzięki wiedzy i doświadczeniu Andreasa Drehera, managera technologii strategicznej Automatyzacji i Kontroli Hirschmann.
Jeśli masz jakiekolwiek
pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji
od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl
Komentarze
Prześlij komentarz