Беспроводные приложения: меньшая стоимость, более высокая производительность и универсальность

Последние внедрения промышленных беспроводных решений в Western Refining и Toyota Motor Manufacturing Kentucky позволили добиться около 90% экономии средств при создании инфраструктуры, увеличение производительности, безопасности, обеспечения защиты данных и высокого показателя возврата инвестиций ROI.
Прогнозируется, что к 2015 году продажи беспроводных промышленных компонентов возрастут с 1,2 миллиона в 2009 году до свыше 3 миллионов, позволяя получить среднегодовой показатель возврата инвестиций на уровне 18%. Исследовательский институт IMS Research объясняет:
Многие пользователи видят ценность беспроводных систем.
Многие из них оценивают, что вложенные средства окупятся уже в первый год.
Будущему росту будет способствовать расширение сферы применения беспроводных сетей (внимательно оглядитесь вокруг).
Прежде чем конечные пользователи решаться выбрать беспроводную инфраструктуру, расширение ее сферы применения сделает ее более привлекательной.
Отсутствие стандартов будет иметь существенное значение в случае инвестиций с длительным сроком окупаемости.
Чтобы долгосрочные инвестиции были привлекательными, конечные пользователи будут требовать надежного поставщика запасных частей.

Результаты этих исследований должны заставить задуматься о внедрении промышленных беспроводных решений – вместо того, чтобы проверять ROI, подумайте, почему вы до сих пор не используете их преимущества.

 

Промышленные беспроводные сети, такие как Honeywell One Wireless System могут взаимодействовать с беспроводными датчиками, а также с компьютерами и другими устройствами.

 

 

Меньшая стоимость прокладки кабеля, более высокая производительность

На принадлежащем Western Refining нефтеперерабатывающем  заводе, расположенном в окрестностях города Гэллапа в штате Нью-Мексико (США), производственный процесс, а также операции с топливными резервуарами, контролируются с помощью беспроводной сети. Опыт Western Refining показывает, что беспроводные системы во многих случаях являются отличной альтернативой традиционным кабельным сетям, которые слишком дороги, требуют обслуживания и могут быть ненадежны. Беспроводная технология позволяет ограничить размер инвестиций в инфраструктуру предприятия при одновременно высоком показателе ROI. К проектам, которые ранее не имели экономического обоснования, теперь стоит присмотреться.
   

Грандиозные проекты

Объект расположен на высоте свыше 2100 метров, в горной местности. Производственный процесс и склады занимают значительную площадь, поэтому стоимость системы мониторинга может быть высокой.
При экспертизе системы особое внимание было обращено на расстояния между отдельными фрагментами процесса, существующие источники питания и сетевую инфраструктуру. Были также определены кратко- и долгосрочные цели. Экспертиза была бы неполной, если бы не замерялись электромагнитные поля и анализировались вопросы безопасности всей системы и потенциальных угроз.
Нефтеперерабатывающий завод в окрестностях города Гэллапа использует систему DCS TDC 3000 компании Honeywell. Управляющие предприятием искали возможности расширить систему контроля на децентрализованный склад продукции. Стоимость традиционной прокладки кабеля с необходимыми аксессуарами для каждой из многочисленных емкостей оценивался в 15 000–22 000 долларов.
До 90% стоимости системы контроля может приходиться на кабельные лотки, аксессуары и крепящие конструкции. Беспроводным устройствам не нужны такие конструкции. Беспроводная технология значительно удешевляет мониторинг и позволяет подключать точки, которые труднодоступны или недоступны по экономическим соображениям. Более того, беспроводную инфраструктуру можно легко модернизировать и включать в нее новые точки. Безопасность гарантируется, управление энергопотреблением и многоскоростной контроль делают сеть предсказуемой, а дополнительным преимуществом является радиус действия Wi-Fi.

Польза от беспроводных технологий

     Промышленные беспроводные технологии:

  • революционизируют мониторинг и контроль процесса,
  • предоставляют новые возможности оптимизации производительности, надежности и безопасности процесса, предлагая при этом более низкую стоимость внедрения;
  • предоставляют с помощью беспроводных передатчиков дешевую и точную альтернативу для приложений, включая систему дистанционного контроля и управления, мониторинг, индикацию и тревожную сигнализацию,
  • функционируют на предприятиях с наиболее сложными и неблагоприятными условиями с использованием новейшего радиоустройств и протоколов передачи данных,
  • имеют механизмы автоматического изменений конфигурации ячеистой сети в случае аварии одного (и более) узлов, благодаря чему значительно отличаются от домашних беспроводных сетей.

В 2008 году на нефтеперерабатывающем заводе в окрестностях Гэллапа началось внедрение беспроводной системы, обменивающейся данными с промышленными устройствами  I/O, совместимой с многочисленными протоколами и стандартами, в том числе с Wi-Fi. Система также использует дополнительные синхронизированные между собой шлюзы, которые объединяют беспроводную сеть с сетью управления процессом.
Беспроводная сеть с ячеистой архитектурой объединяет полевой уровень и производственный уровень в одну унифицированную сеть. Вся зона действия сети была покрыта точками доступа с внешним питанием. Эти устройства поддерживают промышленные беспроводные стандарты и взаимодействуют с приложениями для управления процессами, a также обеспечивают дублирование обмена данными с измерительными устройствами.
Точки доступа обмениваются данными между собой, a их сложные механизмы маршрутизации отслеживают, чтобы пакеты доставлялись до главного шлюза, через который они попадают в более крупную беспроводную сеть управления процессом. Маршрутизация осуществляется на уровне обмена данными между точками доступа, a не между точкой доступа и измерительным устройством. Данные с измерительного устройства поступают по крайней мере на две точки доступа – это гарантирует безопасность и надежность работы.

Шлюз, 38 устройств

Многофункциональная беспроводная сеть ячеистой архитектуры, внедренная на  нефтеперерабатывающем заводе в Гэллапе, обеспечивает доступ для множества приложений. Первоначально система использовалась для мониторинга уровня в емкостях, а теперь используется для многочисленных высококачественных аналоговых и цифровых измерений. Данные, пересылаемые по беспроводной сети, попадают непосредственно в систему DCS и другие приложения.
Беспроводные передатчики заменили устаревшие пневматические устройства, используемые для позиционирования клапанов и исследования процесса. Оптимизированная инфраструктура, использующая автоматическую перестройку частоты, обеспечивает максимальную производительность. Беспроводные датчики пересылают данные на базовую станцию, подключенную к системе управления процессом.
Система на Western Refinings включает один беспроводной шлюз и четыре дублирующие точки доступа, обслуживающие 38 измерительных устройств. Полевые беспроводные измерительные устройства отправляют данные в точки доступа, образующие ячеистую архитектуру, что обеспечивает максимальную долговечность и безопасность данных.
Беспроводная измерительная инфраструктура на нефтеперерабатывающем заводе в окрестностях Гэллопа позволяет выполнять измерения там, где прежде это было слишком дорого, сложно и долго с использованием проводных решений. Устройства спроектированы для приложений, в которых доступ к питанию ограничен или отсутствует, для объектов, в которых измерения в настоящее время производятся вручную, а также для систем,  требующих частого изменения конфигурации.
Располагая удаленными передатчиками, инженеры нефтеперерабатывающего завода могут с легкостью увеличить число измерений, а также изменить их периодичность и тип. Они также могут увеличить точность и повторяемость измерений процесса, заменяя измерения вручную автоматизированной беспроводной системой. Беспроводной, постоянный обмен данными с системой облегчает также поиск проблем – все данные, собранные системой, синхронизированы и имеют временную метку.

Результаты проекта

Для Western Refining беспроводная технология стала отличной альтернативой традиционной системой с медными кабелями, которая дороже, требует обслуживания и, к сожалению, не всегда надежна. Беспроводные передатчики, соответствующие стандарту ISA100 DSSS, могу использоваться для мониторинга различных процессов и выполнения измерений в труднодоступных и опасных местах. Собранные данные доступны для многих приложений и могут обрабатываться любым способом.
Технология изменения спектра скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) увеличивает безопасность, гарантируя при этом повышенную устойчивость к интерференции, а также то, что ни одна частота не нарушит передачу данных.
Внедрение беспроводной сети было быстрым, недорогим и простым. Теперь операторы, инженеры и техники могут работать в одной системе. Используя беспроводную технологию, персонал может быстро реагировать на меняющиеся условия и собирать данные, которые необходимы в данный момент. Поскольку инвестиции в инфраструктуру предприятия небольшие, можно ожидать высокого значения показателя ROI. Стоимость каждой точки I/O значительно снижена – проекты, которые ранее откладывались из-за финансовых причин и логистики, необходимо рассмотреть вновь.
До конца 2011 года Western Refining планирует установить на своем нефтеперерабатывающем заводе в окрестностях Гэллапа свыше 100 беспроводных передатчиков, которые будут использоваться для различных задач мониторинга работы системы, а также в некритических приложениях. Было решено также использовать беспроводную технологию для мониторинга других процессов и управления ними. Первым процессом с беспроводным управлением будет процесс перемешивания. Беспроводная технология помогла Western Refining оптимизировать производственный процесс предприятия, увеличив надежность и безопасность процесса, а также выполнив требования законодательства. Удалось не только сэкономить на кабеле – главное преимущество беспроводных сетей – это возможность легко передать данные как в системы управления, так и в другие системы, функционирующие в сети.

Беспроводной мониторинг, соответствие требованиям

Сьюзан Шнелбах, разработчик из отдела беспроводных устройств Banner Engineering, объясняет, каким образом беспроводной мониторинг уровень воды в дождеприемных емкостях помогает Toyota Motor Manufacturing Kentucky соблюдать закон и выполнять содержащиеся в нем требования.
Дождеприемные емкости, используемые для контроля воды после сильных осадков, часто также используются для очистки загрязнений от паркингов и крыш зданий. Беспроводная система мониторинга уровня в емкостях позволяет отказаться от измерения уровня в каждой емкости вручную.
Положения, касающиеся контроля воды, стекающей во время дождя, регулируют американские законы 1972 года. Они были введены с целью восстановления прежней чистоты рек, необходимой для жизни водным и сухопутным животным. В 1987 году правила ужесточились, был введен контроль дождевой воды, поступающей от промышленных предприятий. В настоящее время предприятия несут ответственность за качество и количество поступающей дождевой воды.
Toyota Motor Kentucky, крупный производитель автомобильной отрасли в Джорджтаун, штат Кентукки (США), имеет четыре дождеприемные емкости, расположенные в радиусе почти двух километров. Между ними находятся большие здания.
Дождевая вода должна исследоваться после первого дождя каждый месяц. Если она соответствует требованиям, отверстие в емкости открывается, и вода попадает в местные ручьи и реки. В конце месяца отверстие перекрывается – до следующего дождя, когда цикл повторяется. Если дождь пойдет раньше, чем будут взяты пробы воды, сотрудники Toyoty должны следить за уровнем дождевой воды в емкости.

Без прямой видимости

Поскольку емкости находятся на значительном расстоянии друг от друга, а между ними расположены другие здания, Toyota Motor Manufacturing Kentucky приняла решение – по согласованию с производителем беспроводного оборудования – применить радиоустройства, которые, взаимодействуя между собой, передают информацию на центральный контроллер, управляемый компьютером PC. При использовании радиосвязи отпадает необходимость прямой видимости между емкостями и зданием, в котором находится система управления.
Беспроводная сеть состоит из одного главного радиоустройства и множества повторителей или зависимых устройств. Устройства оснащены функцией автоматической настройки и автоматического исправления ошибок.
Когда сеть запускается первый раз, главное радиоустройство обнаруживает все зависимые устройства, находящиеся в радиусе ее действия. Повторители и зависимые устройства, которые не находятся в радиусе ее действия, сами ищут другие повторители, устанавливая с ними обмен данными, создавая таким образом максимально эффективную сеть, в которой радиосигнал между отдельными устройствами настолько сильный, чтобы обеспечить обмен данными без ошибок.
Сеть может не только сама создать свою архитектуру, но и сама устранить неисправности. Если зависимое устройство потеряет связь с одним из повторителей, оно автоматически начнет искать другой повторитель.
В каждой емкости, предохраняющей от наводнений, установлен аналоговый датчик уровня. Контур датчика и его передатчик питаются от аккумулятора, заряжаемого солнечной батареей. Измерение давления осуществляется через каждые пять минут.
Результаты измерения уровня в емкости пересылаются на главное радиоустройство в сети, расположенное на крыше одного из зданий и запитанное от доступного там источника постоянного напряжения. Все приемо-передающие устройства сети используют антенны с большим радиусом действия, чтобы обеспечить стабильную передачу данных на большие расстояние во всех направлениях.
Главное радиоустройство подключено к системе сбора данных, которая в случае необходимости информирует сотрудников Toyota об увеличивающемся уровне воды.

Автоматическая настройка, автоматическое устранение неисправностей

Система беспроводного мониторинга уровня была запущена во всех четырех дождеприемных емкостях.

Компактное и функциональное решение Banner SureCross Wireless обеспечивает точное измерение уровня в емкости и предотвращает
случайное открытие спускного клапана, если пробы воды еще не исследованы.

Toyota Motor Manufacturing Kentucky и сотрудники, отвечающие за выполнение измерения уровня в емкостях вручную, получили точную и надежную систему мониторинга. Благодаря автоматической настройке и исправлению ошибок сети, а также большому радиусу действия устройств она проста в установке и эксплуатации. Прежде чем система была внедрена, сотрудникам приходилось многократно измерять уровень во всех емкостях – часто во время дождя. Им на помощь пришли датчики уровня и беспроводная сеть. Проблема измерения уровня в емкостях была решена.
Система мониторинга емкостей пополнилась новыми измерениями, которые используются для более эффективного контроля стока из емкостей.

Беспроводная технология для системы SCADA? Изучите эти пункты

Добавление к возможностям системы диспетчерского управления и сбора данных беспроводной технологии может позволить собирать ценные дополнительные данные. Полученные относительно недорого данные позволяют лучше осуществлять мониторинг работы системы и принимать более взвешенные решения.

FreeWave Technologies предлагает:

1)    Выясните, какого типа сети необходимы системе SCADA, определите потребности, цели и ограничения.
2)    Сокращайте расходы. Это значительное преимущество всех беспроводных технологий.
3)    Рассмотрите гибридные решения, при этом отвергайте устаревшие взгляды.
4)    Извлекайте максимум пользы из системы SCADA.
5)    Не используйте запатентованные системы SCADA.
6)    Ищите в системе гибкость в применении.
7)    Система SCADA может управлять процессом катодной защиты и другими процессами.
8)    SCADA может быть одним из элементов систем Smart Grid.
9)    Ищете простое в использовании программное обеспечение SCADA.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *