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

TSN: Wielki krok naprzód w ewolucji Ethernetu ... i tu już dziś

Dr Oliver Kleineberg
Ethernet od prawie trzydziestu lat służy operatorom sieci i podczas gdy na przestrzeni lat bardzo się rozwinął, to najbardziej „rewolucyjny” skok ewolucyjny pojawia się dokładnie w tej chwili. Nowe ulepszenie technologii nosi nazwę "Time-Sensitive Networking (TSN)". Mimo że jego potężne funkcje zwiększające wartość są nadal sprawdzane (bardzo skutecznie!) w sieciach testowych i demonstracyjnych, operatorzy sieci w rzeczywistości mogą zacząć korzystać z tej technologii od razu.

Lubię myśleć o TSN jako "Ethernet Plus", ponieważ jest to nie tyle "nowy" protokół, co wzmocnienie Ethernetu. TSN stoi na barkach czegoś bardzo skutecznego i udanego, a czyni go jeszcze lepszym.
Połącz odmienne sieci w jedno - z gwarancjami dostawy i pełną interoperacyjnością Kluczową wartością - którą dodaje TSN do zastosowań przemysłowych, jest zdolność do ujednolicania sieci, które były z konieczności oddzielne w przeszłości, dzięki czemu użytkownicy mogą cieszyć…

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…

Pytania dotyczące wdrażania Industrial IoT? IIC ma odpowiedzi.

Jeff Lund
Industrial Internet Consortium (IIC) to globalna organizacja działająca na rzecz przyspieszenia pomyślnego wdrażania narzędzi Industrial Internet of Things (IIoT) w organizacjach wszelkiego rodzaju. Została założona w marcu 2014 r. na podstawie porozumienia między AT&T, Cisco, General Electric, IBM i Intel i obecnie ma ponad 260 członków zlokalizowanych w 30 krajach, a setki innych, nie będących członkami, korzysta z jego zasobów.
Według organizacji, jej misja polega na "dostarczaniu godnego zaufania IIoT, w którym systemy i urządzenia na świecie są bezpiecznie połączone i kontrolowane, aby zapewnić transformacyjne wyniki". Inny opis stwierdza, że ​​"IIC to otwarta, neutralna ‘piaskownica’, w której przemysł, środowisko akademickie i rząd spotykają się, by współpracować, wprowadzać innowacje i stwarzać odpowiednie warunki." Oba opisy są moim zdaniem bardzo trafne. Korzyści, które zapewnia IIC, są ogromne - organizacja zauważa, że ​​chociaż Internet przem…