Industrial Wireless Communication Introduktion Trends Udfordringer Muligheder 2
Hvem er jeg
Trådløse teknologier der opfylder alle branchespecifikke behov WirelessHART Industrial Wireless-LAN Process Automation Factory Automation
Fabriksautomation og procesautomation stiller forskellige krav Forskellige krav inden for fabriksautomation... På grund af højere cyklushastigheder og hurtigere bevægelser er korte opdateringstider en nødvendighed Lille repetitionsvariation (jitter) Høje datahastigheder er nødvendige for SCADA-systemer, databaseforbindelser, videotransmission og overførsel af filer Industrial Wireless-LAN Factory Automation... og inden for procesautomation Procesværdier (temperatur og tryk...) ændrer sig relativt langsomt, og langsommere opdateringstider er derfor tilstrækkeligt Repetitionsvariation (jitter) har kun sekundær betydning Rene procesdata er kun nogle få byte lange WirelessHART Process Automation
WirelessHART kontra Industrial Wireless-LAN WirelessHART Mål: At spørge på proces- og diagnosedata fra sensorer i procesindustrien Lave datahastigheder 250 Kbps brutto Lange opdateringstider, ned til adskillige sekunder Stor modstandsdygtighed over for interferens med FHSS Feltenheder optimeret til batteridrift Høj sikkerhed kan ikke vælges fra Industrial Wireless LAN Mål: Gennemsigtig data-overførsel (PNIO, TCP/ IP,...). Høje datahastigheder aktuelt op til 56 Mbps brutto Meget korte opdateringstider ned til 16 ms PNIO er muligt Stor modstandsdygtighed over for interferens med DSSS Ikke fokus på energiforbrug, udviklet til netværksdrift Høj datasikkerhed kan vælges
Industrial wireless LAN
Industrial Wireless LAN udvikles fortsat Performance Wireless LAN IEEE 802.11 Industrial Wireless LAN IWLAN med RR IWLAN med RR og safety Intelligent IWLAN med adaptive egenskaber 2001 2004 2005 2007 2010
Industrial Communication Introduktion Trends Udfordringer Muligheder 2
Trends Trends Realtids-IO via IWLAN Safety via IWLAN Mere og enklere diagnose Redundante netværk Wireless til procesindustrien Industrial Wireless LAN fra Siemens er svaret på alle trends
Industrial Communication Introduktion Trends Udfordringer Muligheder 2
Test før projektet startes.!!! Tjek for frie frekvenser og frie kanaler Tjek det omgivende miljø Tjek 2,4GHz og 5GHz Er der frie, ikkeoverlappende kanaler? Anvend en anden trådløs teknologi Evt. ihop Nej Ja Skal der anvendes IEEE802.11h? Ja Nej Tjek for radar ved hjælp af loggen i SCALANCE W AP Fortsæt projektet
Er der frie frekvenser og frie kanaler? Tjek både 2,4GHz og 5GHz
Kanaler i 2,4 GHz området til PROFINET og PROFISafety 2412 MHz 2472 MHz 5 MHz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 22 MHz Kanalfordeling: For at sikre en interferensfri kommunikation (ingen overlapning) med de 13 frit valgbare kanaler inden for frekvensen ved 2,4 GHz, skal mindst 22 MHz (5 kanaler på hver 5 MHz) forblive ubrugte mellem 2 radioceller, der ligger i nærheden af hinanden => der kan maks. bruges 3 kanaler. Optimeret radioplanlægning sikrer maksimal båndbredde!
Kanaler i 2.4GHz området til TCP/IP 2412 MHz 2472 MHz 5 MHz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 22 MHz Kanalfordeling: Fire kanaler kan presses ind hvis man kun anvender TCP/IP baseret kommunikation hvor retransmissioner kan accepteres. Typisk anvendelse er wireless adgang til Internettet, kommunikation til webklienter og lignende Optimeret radioplanlægning sikrer maksimal båndbredde!
Krav til PROFINET IO eller anden realtidskommunikation signalstyrke, CRC-fejl, overlappende AP Ingen overlappende AP er Maks. 3% CRC-fejl Min. signalstyrke = 60%
Industrial W-LAN og i særdeleshed Wireless Safety SKAL planlægges! Planlægning og design kræver planlægningssoftware Siemens kan tilbyde SINEMA E..!
Vigtige design spørgsmål! Hvad er der i området? Frie kanaler? Skal man anvende 2,4 eller 5GHz? Kan det lade sig gøre? Simulering Applikationsplanlægning Auto Placement
Industrial Communication Introduktion Trends Udfordringer Muligheder 2
Muligheder 2 wireless realtids-io Trends Vedligeholdelsesfri løsninger W786-1 W788-1 S7 400/300 Ingen slæberinge Ingen hængekabler m.m. Enkelt forbindelse til svært tilgængelige områder Solution W784-1RR W744-1 + ET 200 SCALANCE W Standardantenner eller Rcoax-kabel IWLAN/PB Link PN IO + ET 200
Industrial Wireless-LAN, standardapplikationer: Kraner... Krav Realtidskommunikation Safety Redundans (specielt i havneområder) Robusthed (-40 til +70 C og saltvandsresistens) Fordele Forøget tilgængelighed gennem vedligeholdelsesfri teknologi (ingen hængekabler eller slæbekontakt) Fleksibel idriftsættelse Tilbagebetaling < 1 år
Industrial Wireless-LAN, standardapplikationer: Højreollager... Krav Realtidskommunikation Safety Høj tilgængelighed Fordele Forøget tilgængelighed gennem vedligeholdelsesfri teknologi (ingen hængekabler eller slæbekontakt) Fleksibel idriftsættelse Tilbagebetaling < 1 år
Industrial Wireless-LAN, standardapplikationer: Automatisk styrede køretøjer (AGV s)... Krav Realtidskommunikation Roaming i realtid Safety Redundans Modstandsdygtighed overfor vibrationer, især for klient på AGV Fordele Nemt at udvide og vedligeholdelsesfri Tilbagebetaling < 1 år
Industrial Wireless-LAN, standardapplikationer: Mono Rail systemer Krav Realtidskommunikation Roaming i realtid Safety Modstandsdygtighed overfor vibrationer Fordele Forøget tilgængelighed gennem vedligeholdelsesfri teknologi Det wireless signal er begrænset til det lokale område Tilbagebetaling < 1 år
Båndbredden SKAL sikres! DCF ( Distributed Coordination Function ) Med DCF er alle noder ansvarlige for sig selv. DCF garanterer ikke, at en specifik datamængde overføres inden for et maksimalt tidsinterval. Af den grund er DFC især velegnet til en asynkron datatransmission (som f.eks. e-mail eller web- browsing).
ipcf = protokollen til PROFINET IO Deterministisk kommunikation Overholder ikke IEEE802.11 SCALANCE W garanterer deterministisk kommunikation KUN SCALANCE W 78x-xRR produkter kan anvendes
Less is more - Afsindigt hurtig roaming via Rapid Roaming og ipcf-protokol De forskellige roaming-principper Wireless LAN Wireless LAN optimized Industrial Wireless LAN med rapid roaming (RR)/iPCF Kilde: ComConsult 2005 Rapid roaming er en udvidelse af IEEE 802.11-standarden. ipcf er en tidsoptimeret protokol => Roamingtider < 20ms
Hvad er muligt Safety via IWLAN? SIMATIC PP17
Hvilke standarder overholder vi? Fejlsikre komponenter overholder det højeste sikkerhedsniveau Fabriksautomation IEC 61508 op til SIL 3 EN 62061 op til SIL 3 EN 954-1 op til kategori 4 EN ISO 13849-1 op til PL e NFPA 79-2002 og NFPA 85 UL 1998, UL 508 og UL 991 Procesautomation IEC 61508 (til SIL 3) og IEC 61511 EN 954-1 (til kategori 4) NFPA 79-2002 og er certificeret af det tyske prøvningsinstitut TÜV
Mobile Panel 277F IWLAN Safety-kommunikation og positionering W786-2RR F-PLC PROFINET Transponder Fuld mobilitet Interface tilknyttes fysisk placering ved hjælp af transpondere Safety-teknologi certificeret til SIL 3 Batteriskift under drift Roaming er muligt
Trends høj tilgængelighed, wireless redundans Trends Ekstremt høj tilgængelighed W786-2 W788-2 S7 400/300 Absolut minimalt antal stop Udskiftning af komponenter under drift Løsning Frekvensredundans Konventionel redundans Link Aggregation W788-2 + ET 200 Forced Roaming C-plug
Wireless redundans Forced Roaming W786-2 W788-2 S7 400/300 W788-2 + ET 200 Her skal blot indsættes CPU ens IP-adresse
Wireless redundans frekvensredundans 2,4GHz 5GHz Her skal blot indsættes systemnavnet på den anden SCALANCE W78x-2
Wireless redundans Konventionel redundans via Rapid Spanning Tree Aktiv Her aktiveres RSTP Aktiv Rapid Spanning Tree Blokeret Aktiv
Wireless redundans Dual Clients W786-2 W788-2 S7 400/300 W788-2 + ET 200 Her skal blot sættes et hak
Adaptivt Industrial Wireless-LAN: ihop God stabilitet også under ukendte forhold
Adaptivt Industrial Wireless-LAN: ihop AP måler datakvaliteten i alle konfigurerede kanaler, og dårlige kanaler bliver blacklisted (inaktive kanalers kvalitet bliver testet periodevis) Ikke egnet til PN IO-brug, kun TCP/IP, UDP God stabilitet også under ukendte forhold
Hvorfor adaptivt Industrial Wireless-LAN? Sikring af netværkets kvalitet og robusthed: I ikke-kendte miljøer I dynamiske miljøer (havne, lufthavne, m.m.) Øget båndbrede Proaktiv roaming Fremragende stabilitet også under vanskelige forhold
Muligheder 2 mere og enklere diagnose Trends Mere overblik Konsistent og integreret diagnosekoncept Standard ITdiagnosekoncept W786-1 W786-1 S7 400/300 Løsning SIMATIC STEP7 SNMP OPC-server E-mail Syslog-server 3. parts managementsoftware Diagnose, overvågning m.m. W744-1 + ET 200
PROFINET/Industrial Ethernet/Industrial WLAN voldsomt meget diagnose PROFINET - kabling, installation og fejlsøgning Sikrer hurtig og sikker fejlfinding Minimerer produktionsstop Topology View SINEMA Server (en del af SIMATIC STEP 7)
Mere og enklere diagnose PROFINET-diagnose via HW Config og..
Mere og enklere diagnose PROFINET diagnose via Topology View
Diagnose via CPU ernes webinterface Topologien bliver vist i webinterfacet inklusiv IWLAN Ingen engineering og ingen software
Mere og enklere diagnose PROFINET diagnose via SINEMA Server
Mere og enklere diagnose PROFINET diagnose via SINEMA Server
Tips & tricks Basic setup of an Industrial Wireless LAN Access Point/Client (Example): http://www.automation.siemens.com/net/quickstart012003/html_76/iwlan/iwlan.htm Setup of an Industrial Wireless LAN (theory): http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/22681042 Redundancy and Access Control: http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/30805917 Monitoring of Industrial Wireless LAN connections via SNMP OPC Server and Excel: http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/23577797 IWLAN Configuration Using RCoax Cable in a PROFINET IO Environment (Configuration 6): http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/23488061 More Areas of Operation for Industrial Wireless LANs in a PROFINET IO Environment: http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/31938420
WirelessHART
Situationen indtil for nylig: WirelessHART 30 mio. HART-enheder installeret på verdensplan HART anvendes kun på 10 % I 27 mio. enheder anvendes diagnosedataene ikke Informationer, der er akut brug for, hentes ofte manuelt!
Mesh-netværk Selvopbyggende Mesh Forenklet idriftsættelse Automatiske egenskaber Tildeling af time-slots Udvælgelse af sti Selvhelende Mesh Hvis en kommunikationssti afbrydes, vil netværket omgående omdirigere transmissionen Optimeret og redundant Mesh-topologi for hele netværket Redundant, skalerbart og optimalt til procesindustrien
Mesh-netværk hvordan virker det? Mulige kommunikationsforbindelser Aktive kommunikationsforbindelser
Sameksistens mellem WirelessHART, WLAN og andre trådløse teknologier WirelessHART Kanalvurdering Vurder en kanal før brug Meget brugte kanaler Blacklists 802.15.4 radio WirelessHART Undgår interferens Hop til andre kanaler for at undgå travle kanaler Optimal sendeeffekt Reducer effekten for at begrænse signalområdet 802.15.4 radio Andet netværk 802.11 WiFi CH-1 2.405 GHz CH-15 2.475 GHz CH-1 2.412 GHz
Sameksistens mellem trådløse teknologier m.m. se her! http://www.zvei.org/index.php?id=4885
Hvad kan det bruges til? WirelessHART på et eksisterende system Værdifulde diagnoseinformationer til disposition på vedligeholdelsesstationen Diagnosedata er nødvendige for at Forøge produktiviteten Forøge tilgængeligheden Forbedre kvaliteten Reducere nedetider i anlægget Undgå utilsigtede driftsafbrydelser Ingen ændring, ingen risiko for et eksisterende system i drift WirelessHART frigiv strandede informationer!
Hvad kan det bruges til? WirelessHART på et nyt system Reducerer omkostningerne til fortrådning, idriftsættelse og vedligeholdelse Nem installation, fleksibel montage Enkel integration i eksisterende SIMATIC systemer eller ikke-siemens systemer Bedst mulig brug af fortrådede og trådløse enheder i ét system WirelessHART i stedet for fortrådet kommunikation!
Mere information www.siemens.com/industrial-communication
Gigabit@Control Tak for Level opmærksomheden