Przejdź do głównej zawartości

Projekt przemysłowej sieci bezprzewodowej dla kolei

Richard Weatherburn

Dokładnie jak systemy automatyki przemysłowej w zakładach migrują z sieci komputerowej do sieci Ethernet, tak robią też sieci kontrolujące nowoczesne systemy transportowe. Zastanówmy się przez chwilę nad systemami kolejowymi, które obejmują wszystko od systemów metra w miastach do lekkich sieci kolejowych w głównych obszarach miejskich po szybkie pociągi łączące stany lub kraje.

Nowe wymagania, takie jak zapotrzebowanie pasażerów na dostęp do Internetu, potrzeba elastycznych re-konfiguracji pociągów i stale rosnące wymagania produktywności, napędzają organizacje kolejowe, aby przyjąć przemysłową sieć Ethernet. Podczas gdy tradycyjna technologia fieldbus jest prosta i bardzo niezawodna, Ethernet oferuje zalety elastyczności, łatwości użycia i komunikacji w czasie rzeczywistym.


Nie trzeba dodawać, że bezpieczeństwo i niezawodność mają ogromne znaczenie dla systemów transportowych. Jak zatem systemy Ethernetowe, zwłaszcza gdy zawierają przemysłowe bezprzewodowe technologie, spełniają zarówno wymagania zastosowań, jak i wymagania wysokiej niezawodności?

3 trendy napędzające przemysłową bezprzewodową technologię dla kolei
Zdolność do zapewnienia pasażerom dostępu do Internetu na pokładach jest kluczowym trendem w kierunku zastosowania przemysłowych bezprzewodowych technologii Ethernet w kolejnictwie. Dzisiejsi pasażerowie chcą nie tylko WiFi, ale posiadanie go zwiększa liczbę pasażerów. Łączność Ethernet ułatwia również dostarczanie informacji o godzinach przybycia i połączeniach w czasie rzeczywistym.

Pociągi są często ponownie konfigurowane, aby zmaksymalizować zysk i obniżyć koszty. Na przykład grupy wagonów są dodawane razem w godzinach szczytu, a następnie usuwane podczas słabszych okresów. Łączenie i rozłączanie wagonów kolejowych może być trudne i czasochłonne, ale technologia bezprzewodowa sprawia, że ​​proces jest szybszy i bezpieczniejszy.

Aby pociągi pasażerskie działały zgodnie z oczekiwaniami, gromadzenie i monitorowanie danych musi odbywać się w wielu systemach pokładowych, magazynowych i scentralizowanych. Dzięki przemysłowej technologii bezprzewodowej jest to możliwe i zapewnia wzrost wydajności w zakresie oszczędności paliwa, niezawodności oraz obniżonych kosztów diagnostyki i konserwacji. Inne korzyści obejmują zwiększone bezpieczeństwo (za pomocą kamer monitorujących), krótsze czasy przebywania na peronach i zmniejszoną odległość między pociągami.

Podczas gdy bezprzewodowa technologia przemysłowa przynosi znaczne korzyści, wyzwaniem związanym z projektowaniem sieci jest zapewnienie bezkompromisowego bezpieczeństwa ruchu i sieci o wysokiej dostępności. Ponadto systemy komunikacyjne muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące specyfikacji i certyfikacji. Standardy różnią się w zależności od regionu; Ten dokument zawiera ich dobre podsumowanie.

Kiedy już wiesz, jakie standardy krajowe musi spełnić twój system, oto inne czynniki, które należy uwzględnić w projekcie sieci:

Trudne środowisko
Określ wartość IP, którą musi spełniać sprzęt bezprzewodowy i inny sprzęt sieciowy. Na przykład, jaki poziom odporności na wodę, jaki zakres temperatur i jaki poziom wyładowania elektrostatycznego musi być możliwy do spełnienia w rozważanym systemie kolei?

Miary redundancji
Niezawodność jest najważniejsza, a pociągi wymagają niezawodnych środków, aby utrzymać swoją sieć przemysłową w ruchu. W szczególności w przypadku urządzeń bezprzewodowych produkty z wbudowanym równoległym protokołem redundancji (PRP) znacznie zwiększają niezawodność i jakość połączeń bezprzewodowych. PRP jest kluczem do osiągnięcia wymagań przemysłu kolejowego w zakresie strat i opóźnień.

Jeśli nie znasz się na PRP, zapoznaj się z tym dokumentem oraz artykułami (1, 2), które poruszają ten temat.

Scentralizowane zarządzanie siecią
Rozważ znaczenie doboru urządzeń sieci bezprzewodowych, które umożliwią zdalne monitorowanie i zarządzanie z centralnej lokalizacji. Na przykład oprogramowanie do zarządzania siecią rozpoznaje topologię pokładowej sieci pociągu i wykorzystuje te informacje do przypisywania numerów do wagonów, a nawet konkretnych miejsc.

Czynniki bezpieczeństwa
Kamery oparte na IP na peronach lub z przodu pociągu odgrywają ważną rolę w poprawie bezpieczeństwa pasażerów i bezpieczeństwa sieci pociągu. Aby to zapewnić, określ punkty dostępu bezprzewodowego dla bezpiecznej transmisji informacji wideo i podłącz je do przełączników z obsługą Power over Ethernet, aby zapewnić prostotę instalacji i opłacalność.

Standardy technologii bezprzewodowej
Oprócz spełnienia krajowych certyfikatów dla obszaru operacyjnego kolei, upewnij się, że wybrana technologia bezprzewodowa spełnia standardy transmisji IEEE 802.11n. Ten standard znacznie poprawia niezawodność zastosowania.

Przyszła ekspansja
Dobrze zaplanowana i posegmentowana sieć Ethernet zapewnia korzyści związane z ekspansją i elastycznością. Wykorzystaj tutaj swoje umiejętności, aby upewnić się, że wraz ze wzrostem szybkości transmisji danych lub zmianą potrzeb programistycznych, infrastruktura komunikacyjna może łatwo się dostosować.

Zmodernizowana przemysłowa sieć bezprzewodowa dla pokładowego systemu kolejowego


Powyższy rysunek przedstawia typową konfigurację sieci bezprzewodowej w pokładowym systemie kolejowym. W tym scenariuszu operator kolei poszukiwał szybkiej i niezawodnej transmisji danych operacyjnych i informacji o pasażerach za pośrednictwem przemysłowej infrastruktury Ethernet, a także wzajemnego połączenia wielu systemów pokładowych za pomocą szybkich przełączników Ethernet.

Operator musiał stawić czoła wielu wyzwaniom związanym z tym zastosowaniem, w tym zapotrzebowaniu na połączenia danych między wagonami kolejowymi o prędkościach przekraczających 100 Mb/s i utrzymaniu instalacji na minimalnym poziomie z niewielkim lub zerowym wpływem na istniejące okablowanie.

Jak pokazano na rysunku, sieć została podzielona na kilka stref w oparciu o parametry fizyczne, a każda strefa jest obsługiwana przez jeden lub dwa bezprzewodowe punkty dostępowe (OpenBAT-R) i jeden przemysłowy przełącznik Gigabit zarządzany przez Ethernet (OCTOPUS OS32).
Wybrane punkty dostępu oferowały podwójne moduły bezprzewodowe, a w niektórych przypadkach można było je wykorzystać zarówno do wewnętrznych usług WiFi, jak i do komunikacji między wagonami. Ta podwójna funkcja pomogła zminimalizować potencjalne problemy z instalacją.

Wykorzystanie technologii bezprzewodowej do komunikacji między wagonami to idealne rozwiązanie do modernizacji usług Ethernet w pociągach. Ponieważ nie ma potrzeby modyfikowania istniejącego okablowania łączącego wagony, koszty mogą być niskie, a kolejne certyfikaty bezpieczeństwa łatwiejsze do uzyskania.

Zarządzane przełączniki Gigabit używane w tym zastosowaniu posiadały funkcje Power over Ethernet (PoE) i dlatego mogły zasilać urządzenia bezprzewodowe bezpośrednio przez Ethernet. Eliminowało to konieczność instalowania zasilaczy i okablowania dla urządzeń bezprzewodowych, co również upraszczało instalację i zmniejszało koszty.

Przełączniki zapewniały również lokalną łączność przewodową w każdym wagonie szynowym dla wszystkich innych usług i zastosowań opartych na sieci Ethernet. Dzięki możliwości obsługi do dwóch portów Gigabit, przełączniki będą w stanie dostosować przyszłe zwiększenie szybkości transmisji danych.

Ostatecznie połączenie przemyślanej konstrukcji sieci z odpowiednimi produktami pomogło zaktualizować tę sieć kolejową operatorowi i zapewnić jej bezpieczeństwo w przyszłości. Wykorzystanie najnowszej technologii bezprzewodowej umożliwiło pokonanie wyzwań i osiągnięcie zdefiniowanych celów sieci i łączności.

Wysoka niezawodność jest osiągalna
Przemysłowe systemy bezprzewodowe oparte na technologiach Ethernet oferują znaczne korzyści systemom kolejowym. Kluczem do osiągnięcia korzyści i spełnienia wysokich standardów niezawodności i bezpieczeństwa jest stosowanie sprzętu sieciowego z:
·    Oceną klasy ochrony niezbędnej do prawidłowego funkcjonowania w fizycznym środowisku kolei
·    Certyfikatami i zatwierdzeniami potrzebnymi w kraju działalności
·    Przełącznikami obsługującymi PRP i urządzenia bezprzewodowe
·    Zgodnością z IEEE 802.11n
·    Łatwą integracją z oprogramowaniem do zarządzania siecią

Ponadto upewnij się, że sieć jest dobrze zaprojektowana i podzielona na segmenty, aby umożliwić przyszły rozwój i elastyczność.

Czy wdrożyłeś bezprzewodowe urządzenia przemysłowe do systemów transportowych? Jeśli tak, jak się spisały? Czekam na wiadomość od Ciebie!

Artykuł ten powstał dzięki fachowej wiedzy Richarda Weatherburna, managera ds. marketingu wertykalnego w Belden, odpowiedzialnego za sektor transportu.

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

Popularne posty z tego bloga

Wskazówki dotyczące prawidłowego podłączenia kabla VFD

Peter Cox
Ilość napędów o zmiennej częstotliwości we współczesnych obiektach przemysłowych znacznie zwiększyła się w ostatnich latach. Nic dziwnego - regulując prędkość i napięcie silnika, aby sprostać zmieniającemu się w czasie rzeczywistym zapotrzebowaniu procesowemu, VFD pomagają zapewnić cenne korzyści, takie jak zwiększona energooszczędność, dokładniejsza kontrola procesu i mniejsze zużycie kosztownych urządzeń. Niestety, korzystanie z VFD nie zawsze jest tak proste, jak po prostu podłączenie urządzenia do sieci.
Aby dowiedzieć się więcej o zaletach kabla VFD, pobierz nasz bezpłatny raport "The Case for VFD Cable to Achieve System Reliability and Safety".

Podłączenie kabla VFD nie jest tym samym co podłączenie standardowego kabla. Istnieje wiele mylnych informacji i nieporozumień związanych z tym faktem i, świadomie lub nieświadomie, często użytkownicy idą na "skróty" w procesie instalacji. A to może spowodować poważne problemy w Twojej działalności. Oto kilka ws…

MPLS-TP: MPLS wychodzi naprzeciw Twoim oczekiwaniom

Howard Linton
W ostatnich latach wielu przemysłowych użytkowników sieci szkieletowej znalazło się w sytuacji bez wyjścia. Dobrze znane sieci SONET i SDH z komutacją łączy, z których korzystają od dziesięcioleci, gwałtownie przestają nadążać z zaspokajaniem rosnącego zapotrzebowania na wideo, dane i inne zastosowania wymagające dużej przepustowości. Jednak najczęstszą praktyczną alternatywą - dla wielu, IP/MPLS - jest protokół wyraźnie przeznaczony dla bardziej złożonych operatorów sieci. Okazuje się, że jest to zbyt kosztowne, skomplikowane i mało funkcjonalne dla konkretnych potrzeb przedsiębiorstw użyteczności publicznej, transportu, rurociągów i innych użytkowników przemysłowych działających we własnej sieci szkieletowej.

No cóż, są też dobre wieści, ponieważ na szczęście istnieje mniej znany aspekt MPLS, który jest faktycznie przeznaczony do zaspokojenia potrzeb tej dużej bazy użytkowników. Nazywa się MultiProtocol Label Switching-Transport Profile lub MPLS-TP i może pomóc użytkowni…

Power over Ethernet może zapewnić wiele korzyści na hali produkcyjnej - jeśli zrobisz to dobrze

Ron Tellas
Power over Ethernet (PoE) - technologia, która umożliwia operatorom sieci dostarczanie energii elektrycznej do wielu typów urządzeń za pomocą tego samego kabla, co przesyłane dane - stała się dość powszechna w biurowych środowiskach IT. Niestety, przemysłowe środowiska OT jeszcze nie przyjęły tego w takim samym stopniu. A szkoda, bo zalety PoE mogą mieć jeszcze większą wagę na hali produkcyjnej. Jednak PoE w obszarach OT niesie ze sobą także dodatkowe wyzwania - wyzwania, z których pracownicy IT mogą nie zdawać sobie sprawy. Oto, jak wprowadzić „moc” PoE do Twojego zakładu - zachowując jednocześnie optymalną niezawodność zarówno transferu danych, jak i przepływu mocy.


Elektryczność w dowolnym miejscu i czasie Jedną z kluczowych zalet PoE jest to, że prawie każdy może bezpiecznie ustanowić nowe połączenie zasilania bez konieczności wzywania licencjonowanego elektryka. Napięcie jest niskie i nie ma ciężkiego okablowania lub potrzeby dla gniazdka sieciowego. Jeśli na przykład mus…