sWave.NET: bezprzewodowa aparatura łączeniowa pracująca w sieci
Technologia radiowa na dobre zadomowiła się w przemyśle. Telemetria, monitoring, zdalne sterowanie maszynami czy całymi instalacjami przemysłowymi, wymiana danych pomiędzy maszynami (Machine-to-Machine) – coś, co jeszcze stosunkowo niedawno wydawało się technologiczną mrzonką, niepostrzeżenie stało się ważnym elementem składowym otaczającej nas rzeczywistości. Trudno byłoby sobie wyobrazić dzisiaj branże takie jak logistyka wraz z gospodarką magazynową, energetyka, automatyka budynkowa czy transport zbiorowy bez rozwiązań bezprzewodowych. Rynek podzielony jest przy tym na cztery główne segmenty, zależnie od wykorzystywanej technologii. Dominuje GSM, na dalszych miejscach lokuje się Wi-Fi , ISM i wreszcie technologia radiomodemowa.
Pojawiają się jednak dwa pytania: dlaczego niemal pomijany jest temat bezprzewodowych, samowystarczalnych czujników i łączników mechanicznych? I czy „bezprzewodowy” znaczy rzeczywiście „pozbawiony przewodów”? Szybki rzut oka na dowolny system radiowy pozbawia złudzeń – nadajniki, modemy, routery i szereg innych podzespołów nadal wymaga zewnętrznego zasilania. A to oznacza, że wciąż konieczne jest stosowanie linii kablowych, mimo iż nie znajdziemy już w nich przewodów sygnałowych. Ale i tutaj pojawiają się zmiany.
Blisko 10 lat temu na rynku pojawiły się pierwsze urządzenia radiowe czerpiące energię z otoczenia (energy harvesting) – czy to za pośrednictwem ogniw słonecznych, czy też miniaturowych generatorów, konwertujących energię kinetyczną na elektryczną, wykorzystywaną następnie do transmisji radiowej. Sama transmisja odbywała się dzięki technologii EnOcean®, która miała gwarantować bardzo niskie zapotrzebowaniem na energię i pewność przesyłu sygnałów. W praktyce firmy zaangażowane w projekt z czasem odchodziły od wykorzystania tego typu rozwiązań, lub wypracowały samodzielnie nowe, o znacznie lepszych parametrach i szerszych możliwościach wykorzystania w przemyśle.
Na chwilę obecną bezprzewodowe (w pełnym tego słowa znaczeniu) łączniki czy czujniki spotyka się coraz częściej w instalacjach przemysłowych, gdzie są chętnie wykorzystywane ze względu na łatwość i szybkość montażu, a także dość bezproblemową eksploatację. Pozwalają też one na wyeliminowanie często stosowanych w maszynach komponentów podatnych na zużycie, takich jak prowadniki kablowe czy pierścienie ślizgowe i szczotki. Obecnie radiowe produkty tego typu oferuje kilku producentów, przy czym nie są one w żaden sposób zunifikowane pod względem wykorzystywanej technologii przesyłu danych czy metody zasilania. Na czoło wysuwa się jednak coraz wyraźniej technologia sWave® 868/915 MHz firmy steute, która w połączeniu z innowacyjnym systemem sieciowym sWave.NET® oferuje bardzo dużą elastyczność aplikacyjną.
Jaka główna idea przyświecała w tym przypadku konstruktorom? Chodziło o stworzenie sieci bezprzewodowej, za pośrednictwem której przesyłane byłyby sygnały sterujące pochodzące z radiowej aparatury łączeniowej (łączników lub czujników zasilanych generatorami lub długowiecznymi bateriami) do jednego lub większej liczby serwerów aplikacji. Jednocześnie wyeliminowana miała zostać dotychczasowa, tradycyjna topologia sieci, oparta na połączeniach 'point-to-point' pomiędzy łącznikami czy czujnikami, a odbiornikami radiowymi. W sieci sWave.NET® wykorzystywane są obecnie nowo zaprojektowane punkty dostępowe. Są one instalowane na obszarze objętym zasięgiem transmisji radiowej aparatury łączeniowej, z którą mają się komunikować. Z poziomu jednego punktu dostępowego może być administrowanych około 100 urządzeń radiowych. Jeśli konieczne jest zastosowanie większej liczby czujników czy łączników, możliwe jest zastosowanie dodatkowych punktów dostępu. Sygnał z nadajnika dociera do odbiorników w określonym porządku. Jeśli transmisja do pierwszego punktu dostępowego nie powiedzie się, jest ona kierowana do kolejnego punktu i tak dalej. Gwarantuje to bardzo dużą niezawodność transmisji.
Nadrzędny serwer aplikacji zawiera dostarczaną przez steute bazę danych, w której zbierane są wszystkie informacje np. z hali produkcyjnej, zanim zostaną przesłane dalej, do platformy informatycznej klienta, a jeśli to potrzebne, także poprzez serwisy webowe do rozległych systemów IT. Gwarantuje to ciągłą komunikację od pojedynczego czujnika czy łącznika do systemów znajdujących się na samym szczycie firmowej hierarchii informatycznej.
Bardzo ciekawym zastosowaniem łączników bezprzewodowych powiązanych z siecią sWave.NET® jest ich wykorzystanie w systemie "wireless Kanban" do kontroli obecności na regałach lub automatycznych podajnikach zasobników z częściami wykorzystywanymi na linii montażowej, np. w przemyśle motoryzacyjnym. Łącznik pozycyjny ze specjalnie skonstruowanym napędem brak zasobnika i przesyła natychmiast sygnał radiowy uruchamiający procedurę dostarczenia brakujących do montażu elementów. Istotne jest, że informatyczny system zarządzania produkcją jest w stanie określić, na podstawie otrzymywanych sygnałów, jakich elementów i w jakim konkretnie miejscu w zakładzie zabrakło. W przypadku, gdy dane komponenty osiągają zbyt niski poziom w magazynie centralnym, system jest w stanie całkowicie automatycznie lub półautomatycznie wysłać zamówienie do poddostawcy – stąd już tylko krok do organizacji pracy w znanym z Japonii systemie dostaw just-in-time.
Urządzenia radiowe mogą być też z powodzeniem używane do komunikacji między pojazdami samobieżnymi (AGV) a otoczeniem (np. drzwiami i bramami automatycznymi), do uproszczonej komunikacji między pracownikami przy taśmie produkcyjnej a kierownikami produkcji (choćby do przesyłania informacji o awarii), czy też w bardziej rozbudowanych systemach sterowania liniami produkcyjnymi, z wykorzystaniem np. bezprzewodowych kaset sterowniczych.
Na samym dole hierarchii znajdują się elementy wykonawcze – piloty ręczne, czujniki magnetyczne bądź indukcyjne, kasety sterownicze, łączniki krańcowe, komunikujące się z routerami. Te z kolei, wykorzystując sieć Ethernet bądź połączenie Wi-Fi, komunikują się z serwerem aplikacji, wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie wraz bazą danych. Stąd informacje przesyłane są poprzez sieć lokalną do terminali obsługiwanych przez służby utrzymania ruchu i/lub magazynowe. Pracownicy mogą zdalnie lub osobiście usunąć usterkę, wysłać niezbędne części zamienne, czy też poinformować o zdarzeniu firmę zewnętrzną. Na szczycie hierarchii stoi serwer z oprogramowaniem IMS, sprawujący nadzór nad zamawianiem i przepływem części służących do produkcji, a także nadzorem nad produktami gotowymi. Jak widać, system sWave.NET® zapewnia realną i efektywną integrację aparatury łączeniowej z systemami IT przedsiębiorstwa, usprawniając tym samym procesy serwisowe i logistyczne.
sWave.NET stanowi logiczny krok w kierunku łatwej integracji coraz popularniejszej, w pełni bezprzewodowej aparatury łączeniowej z informatycznym środowiskiem przemysłowym. Customizowane rozwiązania sieciowe, z własnymi serwerami aplikacji oraz interfejsami łączącymi je z firmowymi strukturami IT, zapewniają nowe możliwości wymiany informacji i danych między różnymi aplikacjami i pracownikami, nie tylko na poziomie lokalnym. Nie ma tutaj szczególnie wysokich wymagań wdrożeniowych – system bardzo łatwo integruje się z istniejącą infrastrukturą IT.
Technologia sWave.NET pokazuje swoje nowe możliwości szczególnie w środowisku przemysłowym tworzonym w oparciu o założenia idei "Przemysł 4.0". Ciągły przepływ informacji jest wstępnym, i kluczowym zarazem, warunkiem efektywnego kosztowo, półautomatycznego wytwarzania skomplikowanych produktów.
