Belden
Podczas gdy inne artykuły
na tym blogu opisują niektóre z postępów w technologii i standardach, które
sprawiły, że przemysłowe zastosowania bezprzewodowe są bardzo niezawodne, w tym
artykule przyjrzymy się bliżej jednemu kluczowemu komponentowi. Ten komponent
to antena.
Aby połączyć budynki za
pomocą połączeń punkt-do-punktu w obszarach zewnętrznych, najbardziej
odpowiednie byłyby anteny kierunkowe. Anteny kierunkowe mają różne kąty
otwarcia, w których wiążą sygnał wysyłania/odbierania. W przypadku krótkich
odległości powszechne są szerokie kąty. W przypadku dłuższych odległości, np.
1000 m lub więcej, preferowany jest większy kąt ostry (30° lub mniej). Anteny
kierunkowe dodatkowo ograniczają te obszary poprzez wiązanie sygnału
wysyłania/odbierania w jednym kierunku, generując w ten sposób znacznie większy
zasięg (patrz rysunek 1).
Jako projektant sieci lub
inżynier, możesz unikać rozwiązań bezprzewodowych, ponieważ obawiasz się, że
zakłócenia transmisji spowodują niewiarygodność komunikacji sieciowej. Być może
słyszałeś o najnowszych ulepszeniach technicznych w technologii bezprzewodowych
urządzeń przemysłowych, ale nadal możesz się martwić o ich wykorzystanie w
procesach o znaczeniu krytycznym.
Ponadto, możesz się
zastanawiać, czy sprzęt do transmisji WLAN może zapewnić stabilność
mechaniczną, zakres temperatur, poziom wilgotności i odporność na korozję
potrzebne do efektywnego działania w twoim zakładzie.
Wybór odpowiedniej
technologii antenowej jest niezbędny do niezawodnych połączeń WLAN. Zbadajmy,
jak się do tego zabrać.
1. Wybierz odpowiednią technologię antenową do Twojego
zadania
Istnieją dwa podstawowe
typy anten używanych w sieciach bezprzewodowych - kierunkowe i dookolne
(powszechnie nazywane po prostu omni). Anteny kierunkowe wyznaczają
częstotliwość radiową (RF) w określonym kierunku dla koncentracji RF w
docelowym obszarze. Anteny omni zapewniają równe pokrycie we wszystkich
kierunkach, z wzorem pokrycia, który wygląda jak kula (sfera).
Rysunek 1 - Anteny kierunkowe są dobre dla połączeń
punkt-do-punktu. W przypadku odległości od brzegu odpowiedni jest szeroki kąt
transmisji.
W przypadku pomieszczeń i
otwartych przestrzeni we wnętrzu i na zewnątrz, najczęściej antena omni jest
lepszą technologią ze względu na zdolność pokrycia powierzchni kołowej. Szczegółowy
zakres zależy od wrażliwości anteny (patrz rysunek 2).
Rysunek 2 - Anteny dookolne nadają się do otwartych
obszarów wewnętrznych i zewnętrznych.
Nowsza fala technologii WLAN obsługuje anteny MiMo (Multiple In Multiple
Out). Anteny MiMo składają się
z pojedynczej struktury zawierającej do trzech pojedynczych elementów anteny
wewnątrz.
Anteny te aktywnie
wykorzystują odbicia i opóźnienia w rozchodzeniu się sygnału, aby połączyć
więcej niż jeden strumień. Umożliwia to większą szybkość transmisji danych i
lepszą jakość połączeń w "hałaśliwym" otoczeniu. Ta konstrukcja jest
dostępna dla anteny dookolnej i kierunkowej (kliknij tutaj, aby uzyskać
więcej informacji na temat użycia anteny MiMo).
2. Wybierz odpowiednią
częstotliwość anteny
Aby dalej skierować Cię w
stronę odpowiedniej anteny, zastanów się, jaki zakres częstotliwości najlepiej
pasuje do Twojego zastosowania. Poniższa tabela zawiera typowe zakresy anten
dla dwóch możliwych zakresów częstotliwości obsługiwanych przez specyfikację
IEEE 802.11 WLAN.
Sposobem na zawężenie
wyboru anteny jest skorzystanie z przewodnika antenowego Hirschmann w
połączeniu z kalkulatorem odległości WLAN firmy Hirschmann. Narzędzia te
pomagają wybrać kategorię anteny, a następnie wprowadzić określone obliczenia w
celu określenia najbardziej odpowiedniego produktu.
3. Zdefiniuj specyficzne wymagania zastosowania
Aby zawęzić wymagania,
rozważ następujące pytania:
· Czy komunikacja
została ustalona między różnymi obszarami, takimi jak połączenie punkt-do-punktu?
· Czy sygnał musi
obejmować duży obszar, na przykład halę fabryczną?
· Czy klienci
(urządzenia takie jak telefony, laptopy, tablety) są w ruchu i potrzebują
nieprzerwanego zasięgu w obrębie całego obszaru?
· Kiedy klienci się
przemieszczają, czy małe przerwy w komunikacji są akceptowalne?
· Jakie typy ruchu
danych będą wykorzystywane w tych zastosowaniach - prosta transmisja danych PLC
o niskiej przepustowości lub wideo HD o wysokiej przepustowości? Może nawet po
trochę z obu?
Dzięki tym informacjom
jesteś gotowy, aby wybrać odpowiednią antenę.
Przykład zastosowania: Urządzenia mobilne w dużym
obszarze produkcyjnym
W tym rzeczywistym
zastosowaniu mobilne urządzenia ładujące były początkowo połączone za pomocą ciągnącego
się kabla. Ten ciągnący się kabel trzeba regularnie naprawiać. Wymagane było
rozwiązanie bezobsługowe, wraz z możliwością zapewnienia połączenia dla
transmisji danych sterujących i pomiarowych. W związku z tym postanowiono
ocenić rozwiązanie WLAN jako opcję.
Z wymogiem dotarcia do
klientów WLAN w średnim zakresie odległości (od 109 jardów do 1 093 jardów lub
od 100 m do 1 km), anteny kierunkowe wskazujące na urządzenia do przenoszenia
piasku lub klientów oferują dobry punkt wyjścia.
Aby uzyskać pożądane
pokrycie radiowe dla obszaru aktywnego, wymagane były dwie anteny kierunkowe w
celu uzyskania kątów zasięgu. Anteny te zostały zamontowane na stałym miejscu
centralnym. Ponadto, w związku z wymaganiami przepustowości zakładu,
zastosowano również anteny kierunkowe.
Wybrane anteny kierunkowe
miały 9dBi (decybel izotropowy) i miały kąt otwarcia 60°. Anteny te wspierają,
na całym obszarze ruchu, stosunek sygnału do szumu (SNR) większy niż 20dB. Przy
tych rzeczywistych pomiarach wymagana minimalna przepustowość 12Mbit/s została nie
tylko spełniona, ale znacznie przekroczona. Wybrane anteny zapewniały równą
widoczność pomiędzy jednostkami ładunkowymi a stacją centralną na całej trasie.
Przemysłowe korzyści bezprzewodowe: oszczędność
kosztów, niezawodność i przewaga konkurencyjna
Jak pokazuje powyższy
przykład, przeniesienie zastosowania wymagającego częstej naprawy, takiego jak
ciągnący się kabel, do bezobsługowego połączenia radiowego, zmniejsza koszty.
Inne sposoby, w jakie przemysłowe urządzenia bezprzewodowe mogą oszczędzać pieniądze,
mogą pochodzić ze zmniejszenia personelu, wsparcia lub kosztów konfiguracji.
Ponadto dzisiejsze
technologie bezprzewodowe zapewniają niezawodność połączeń kablowych w 90% zastosowań.
Przemysłowe zastosowania
bezprzewodowe przyczyniają się do uzyskania przewagi konkurencyjnej dzięki
udoskonaleniu procesów, takich jak stan urządzeń mobilnych w czasie
rzeczywistym, krótszy czas uruchamiania i redukcja drobnych awarii.
Aby dowiedzieć się więcej
o wyborze odpowiedniej anteny do zastosowań przemysłowych, pobierz publikację
dostępną poniżej. Aby uzyskać więcej informacji na temat postępów w
technologiach bezprzewodowych i dodatkowych przykładach zastosowań, kliknij tutaj lub tutaj.
Czy korzystasz z bezprzewodowej sieci przemysłowej w zastosowaniach
mobilnych lub innych? Jeśli tak, daj mi znać o swoich doświadczeniach z nimi.
Jeśli masz jakiekolwiek
pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy dostępni 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