Globalny rynek Industrial Internet of Things (IIoT) prognozuje znaczący wzrost z 483 miliardów dolarów w 2024 roku do niemal 1,7 biliona dolarów w 2030 roku. Wraz z tym rozwojem, kluczowym wyzwaniem dla przedsiębiorstw staje się efektywne przesyłanie ogromnych ilości danych operacyjnych z poziomu hal produkcyjnych do systemów analitycznych. W odpowiedzi na te potrzeby, technologie takie jak LPWAN (Low Power Wide Area Network) stają się niezbędne do zapewnienia ciągłego monitoringu i optymalizacji procesów.
Współczesne systemy automatyki przemysłowej generują coraz więcej danych dotyczących parametrów procesowych. Informacje te są wykorzystywane do bieżącego sterowania, predykcyjnego utrzymania ruchu, analizy zużycia energii oraz optymalizacji produkcji. Jednakże, rosnąca liczba punktów pomiarowych i ich przestrzenne rozproszenie, zwłaszcza w dużych zakładach, magazynach czy centrach logistycznych, utrudnia skuteczne dostarczenie tych danych do systemów nadrzędnych.
Tradycyjna rozbudowa infrastruktury komunikacyjnej, wymagająca prowadzenia przewodów, wykonywania przepustów i ingerencji w istniejące instalacje, często wiąże się z wysokimi kosztami i koniecznością przestojów serwisowych. W przypadku modernizacji starszych obiektów, wydatki te mogą przewyższyć koszt samych urządzeń pomiarowych.
LPWAN odpowiedzią na wyzwania rozproszonych instalacji
W obliczu tych trudności rozwijane są technologie LPWAN, które umożliwiają bezprzewodową transmisję danych na duże odległości, zachowując przy tym wysoką niezawodność komunikacji. Jednym z innowacyjnych rozwiązań jest technologia mioty, opracowana przez instytut Fraunhofer IIS.
Jak wyjaśnia Jakub Kawalec, inżynier automatyki w ifm electronic, mioty opiera się na mechanizmie Telegram Splitting. Polega on na dzieleniu pojedynczej wiadomości na mniejsze fragmenty, przesyłane w różnych częstotliwościach i przedziałach czasowych. Dzięki temu komunikacja jest bardziej odporna na zakłócenia radiowe i może być skutecznie realizowana nawet w środowiskach przemysłowych z dużą ilością konstrukcji stalowych i maszyn. Niezawodność transmisji danych ma bezpośredni wpływ na jakość monitoringu i trafność decyzji operacyjnych.
Integracja istniejących czujników IO-Link
Mimo rozwoju technologii bezprzewodowych, wiele zakładów posiada już rozbudowaną infrastrukturę czujników z interfejsem IO-Link. Wymiana całej bazy pomiarowej w celu przejścia na komunikację bezprzewodową byłaby ekonomicznie nieuzasadniona. Dlatego coraz większego znaczenia nabierają rozwiązania umożliwiające integrację istniejących urządzeń z nowymi architekturami komunikacyjnymi.
Przykładem takiego podejścia jest bramka IIoT AW1100 firmy ifm, wykorzystująca technologię mioty. Umożliwia ona bezprzewodową transmisję danych z rozproszonych urządzeń pomiarowych do systemów nadrzędnych. Rozwiązanie to wykorzystuje adaptery mioty IO-Link, pozwalające na retrofitowe podłączenie do istniejących czujników bez potrzeby prowadzenia przewodów. Dane są następnie przekazywane do systemów IT lub chmurowych za pomocą protokołu MQTT.
Efektywne zbieranie danych z rozległych obszarów
Bramka AW1100 pełni kluczową rolę w całym systemie, agregując dane przesyłane przez urządzenia mioty i przekazując je dalej za pomocą Ethernetu oraz protokołu MQTTs. Dane z urządzeń są udostępniane w ustandaryzowanej formie, co eliminuje potrzebę ręcznego dekodowania parametrów i przyspiesza dalsze przetwarzanie w systemach nadrzędnych. Jest to szczególnie istotne w projektach obejmujących wiele punktów pomiarowych, gdzie szybki dostęp do danych wpływa na efektywność wdrożenia.
Jedna bramka AW1100 jest w stanie obsłużyć do 150 urządzeń mioty, zapewniając zasięg do 250 metrów wewnątrz budynków oraz do 1500 metrów na otwartej przestrzeni. Pozwala to na objęcie monitoringiem rozległych obszarów produkcyjnych bez konieczności budowania skomplikowanej i kosztownej infrastruktury kablowej.
Modernizacja bez przestojów produkcyjnych
Wdrażanie nowych technologii bez wpływu na ciągłość pracy zakładu jest jednym z największych wyzwań dla przedsiębiorstw produkcyjnych. Z tego powodu rozwiązania typu retrofit zyskują na popularności, umożliwiając rozbudowę istniejących instalacji bez ingerencji w sterowniki PLC i funkcjonujące systemy automatyki.
Jak podkreśla Jakub Kawalec, w ekosystemie mioty adaptery mogą być montowane na czujnikach wykorzystywanych wcześniej w trybie SIO lub z sygnałem analogowym. Pozwala to firmom na stopniowe budowanie systemu pozyskiwania danych bez wymiany sprawdzonych urządzeń. Dodatkowym ułatwieniem jest możliwość konfiguracji parametrów za pomocą aplikacji moneo|blue, wykorzystującej komunikację Bluetooth, co ogranicza potrzebę fizycznego dostępu do urządzeń zamontowanych w trudno dostępnych lokalizacjach.
Rosnąca liczba punktów pomiarowych, potrzeba szybkiego dostępu do danych oraz presja na ograniczanie kosztów wdrożeń wskazują, że bezprzewodowe technologie komunikacyjne stanowią naturalny element nowoczesnych systemów automatyki. Połączenie technologii LPWAN, takiej jak mioty, z ekosystemem IO-Link, umożliwia skuteczne zbieranie danych z rozproszonych instalacji, znacząco redukując koszty okablowania i przyspieszając proces cyfryzacji w zakładach produkcyjnych.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: HVAC / branża ogólna. Inspiracja źródłowa: Control Engineering Polska.
