مقدمهای بر فناوری ارتباطات صنعتی بیسیم
بیسیم صنعتیپتانسیل توسعه عظیمی دارد
آخرین تحقیقات اچ اس ام شبکهها نشان میدهد که بازار شبکههای صنعتی همچنان در حال گسترش است و انتظار میرود رشد آن در سال ۲۰۲۴ به ۷ درصد برسد. شایان ذکر است که فناوری بیسیم در سالهای اخیر به طور پیوسته رشد کرده است، اگرچه طبق گزارشها، سرعت رشد کمی کاهش یافته است. بر اساس نوع شبکه، راهکارهای بیسیم هنوز ۷ درصد از کل سهم را تشکیل میدهند. بازار همچنان به معرفی محصولات صنعتی بیسیم بیشتر ادامه میدهد و پذیرش راهکارهای بیسیم در محیطهای کارخانهای رو به افزایش است. موارد استفاده معمول شامل کاربردهای جایگزینی کابل، دسترسی بیسیم به ماشین و اتصال به تجهیزات صنعتی سیار است.
هر دو سند «ددد» و «ددد» آلمان در مورد تحقیق و توسعه صنعت ۴.۰، فناوری بیسیم را به عنوان یک جزء مهم از تحقیق و نوآوری در فناوری ارتباطات شبکهای صنعت ۴.۰ در نظر میگیرند.
کنسرسیوم اینترنت صنعتی آمریکا (آی سی) اهمیت زیادی برای کاربرد فناوری بیسیم در صنعت قائل است. این اتحاد به طور ویژه یک گروه اتصال شبکه برای انجام تحقیقات در مورد فناوری شبکه تأسیس کرده است.
دلیل اینکه صنعت چهارم آلمان و اینترنت صنعتی آمریکا اهمیت زیادی به کاربرد فناوری بیسیم در صنعت میدهند، این است که شبکههای بیسیم مزایای آشکاری نسبت به شبکههای سیمی صنعتی موجود دارند.
● کاهش قابل توجه هزینههای ساخت و نگهداری شبکه. شبکههای بیسیم را میتوان به سرعت مستقر کرد و کابلها و دستگاههای حفاظتی مرتبط را میتوان به صورت بیسیم در سایتها، کارگاهها، کارخانهها و سایر محیطها قرار داد. هزینههای نصب و نگهداری کاهش مییابد.
● افزایش انعطافپذیری خط تولید. فناوری بیسیم، امکان جابجایی تجهیزات میدانی را فراهم میکند و بازسازی انعطافپذیر و سریع خطوط تولید را بر اساس نیازهای تولید و کاربرد صنعتی امکانپذیر میسازد.
● دستیابی به طیف گستردهای از محیطهای استقرار. از آنجا که فناوری بیسیم محدودیتهای استقرار کابل را از بین میبرد و معماریهای شبکه متنوعی مانند مش و ستاره دارد، میتواند در سناریوهای صنعتی مختلف به سرعت استقرار یابد.
فناوریهای بیسیم مورد استفاده در شبکههای صنعتی
با توجه به فاصله ارتباط بیسیم، فناوری ارتباط بیسیم را میتوان به فناوری ارتباط بیسیم با برد کوتاه و فناوری ارتباط شبکه گسترده تقسیم کرد:
● فناوری ارتباط بیسیم کوتاهمدتشامل فناوریهای سنتی ارتباطات کوتاهبرد مانند بیسیم (WLAN)، بلوتوث، زیگبی و آر اف آی دی، و فناوریهای اختصاصی ارتباطات کوتاهبرد برای کاربردهای صنعتی که توسط بیسیم هارت، ISA100.11a، ویا-پی. ان. و غیره ارائه میشوند.
● فناوری ارتباطات شبکه گسترده:از جمله فناوری سلولی 2G/3G/4G/5G و فناوری LPWA، توجه-اینترنت اشیا و ایامتیسی فناوریهای طیف فرکانسی دارای مجوز و لورا و سیگفاکس فناوریهای طیف فرکانسی بدون مجوز هستند.
کاربرد شبکههای بیسیم در صنعت، بسته به پیوندهای کاربردی و خدماتی که ارائه میدهد، نیازمند سطوح مختلفی از طراحی بهینهسازی است. بر اساس سرعت ارتباط بیسیم، ارتباط بیسیم را میتوان به ارتباط پرسرعت و ارتباط کمسرعت نیز تقسیم کرد. سناریوهای معمول کاربرد فناوری بیسیم در جدول نشان داده شده است.
دسته بندی | فاصله ارتباطی | نرخ ارتباط | کاربرد معمول |
بلوتوث | ۱۰ متر | 20 میلیون | ارتباط از راه دور، پخش صدا، همگامسازی فایل |
وای فای | ۵۰ متر | ۲۰۰ میلیون | شبکه خانگی یا اداری، ویدیوهای آنلاین، بازیهای حجیم و دانلود فایلها و غیره. |
زیگبی
| ۲۰۰ متر | ۲۵۰ کیلوبیت بر ثانیه | باند فرکانسی 2.4G، سرعت پایین و مصرف توان پایین. مورد استفاده برای دستگاههای اینترنت اشیا، مانند ارتباط دادههای حسگر و کنترل از راه دور لوازم خانگی. |
بیسیم هارت | ۲۰۰ متر | ۲۵۰ کیلوبیت بر ثانیه
| باند فرکانسی 2.4G، سرعت پایین، مصرف برق پایین و قابلیت اطمینان بالا.بهینهسازی فنی زیادی برای سایتهای صنعتی از نظر قابلیت اطمینان، عدم تداخل و تضمین تأخیر انجام شده است. |
لورا
| ۱-۲۰ کیلومتر
| 0.3-5 کیلوبیت بر ثانیه
| سباند فرکانسی دارای مجوز رایگان یوبیجی، کشاورزی هوشمند، ساختمانهای هوشمند،ردیابی لجستیک، نیاز به ساخت شبکه خودتان دارید. |
اینترنت اشیا توجه
| ۱-۲۰ کیلومتر
| <250 کیلوبیت بر ثانیه
| باند فرکانسی مجاز زیرگروه، کنتور آب، پارکینگ، ردیابی حیوانات خانگی،دزدگیر دود، با استفاده از شبکه اپراتور. |
5G
| ۵۰۰ متر
| ۱ گیگابیت بر ثانیه
| سرعت بالا، تأخیر کم، تعداد زیاد اتصالات، قابلیت اطمینان بالا،رانندگی خودکار، پهپادها، واقعیت مجازی/افزوده، کارخانههای هوشمند و مراقبتهای پزشکی هوشمند. |
روند توسعه شبکههای بیسیم عمدتاً مبتنی بر برهمنهی و تکمیل آن با ادغام خواهد بود.
سیستمهای کنترل صنعتی مستقل هستند و پایداری و قابلیت اطمینان را به عنوان اولین معیار در نظر میگیرند، بنابراین شرکتهای صنعتی در مورد تغییرات خود بسیار محتاط هستند. شرکتهایی مانند تولید صنعتی و خدمات صنعتی نیاز مبرمی به دادههای مربوط به تجهیزات تولید، محیط زیست، ابزارهای تولید و غیره دارند. علاوه بر این، استقرار سیمی بسیار گران و دشوار است، بنابراین آنها یک روش همپوشانی برای استقرار شبکههای بیسیم اتخاذ کردهاند.
روش همپوشانی به ساخت یک شبکه بیسیم خارج از شبکه موجود کارخانه برای جمعآوری اطلاعات تجهیزات و محصول و انجام کنترل تجهیزات به صورت غیر بلادرنگ و بلادرنگ در برخی سناریوها اشاره دارد. برخی از شرکتها همچنین در تلاشند تا رویکردی همگرا را برای استقرار شبکههای بیسیم اتخاذ کنند، یعنی استفاده از شبکههای بیسیم برای جایگزینی تدریجی برخی از ترمینالهای شبکه کنترل صنعتی موجود (مانند گذرگاههای میدانی و شبکههای بزرگ) برای دستیابی به جمعآوری و کنترل اطلاعات بیسیم.
