Wi-fi przemysłowe to bezprzewodowa technologia ethernet, którą stosuje się w magazynach i centrach produkcyjnych

Wi-fi przemysłowe — jeden z filarów magazynu

26 lipca 2022

Wi-fi przemysłowe odgrywa niezwykle istotną rolę w magazynach i centrach produkcyjnych. Dzięki sieci bezprzewodowej komunikują się między sobą systemy sterowania, oprogramowania zarządzające oraz urządzenia, jak np. terminale radiowe.

Coraz więcej firm decyduje się na robotyzację magazynu poprzez wdrożenie automatycznych systemów składowania lub transportu, takich jak układnice, roboty mobilne czy samojezdne urządzenia transportowe. W przeciwieństwie do sieci domowej wi-fi przemysłowe powstało, aby koordynować programowalne sterowniki logiczne (PLC), systemy sterowania, a także komputery obsługujące operacje prowadzone w magazynie 4.0.

Czym jest wi-fi przemysłowe?

Wi-fi przemysłowe, w skrócie IWC ― industrial wireless communication ― to bezprzewodowa technika ethernet wykorzystywana w magazynach i centrach produkcyjnych, w których wdrożono system WMS do zarządzania magazynem i systemy sterowania maszynami przemysłowymi lub innymi zautomatyzowanymi urządzeniami.

Ethernet określa standardowe cechy i wymagania dotyczące wzajemnych połączeń pomiędzy wieloma komputerami i urządzeniami włączonymi do tej samej lokalnej sieci komputerowej (LAN). Bezprzewodowa sieć ethernet emituje fale radiowe, które umożliwiają wysyłanie oraz odbiór danych. Router przemysłowy z dostępem do internetu i wi-fi wymienia dane z innymi urządzeniami podłączonymi do sieci bezprzewodowej, np. komputerami, telewizorami czy telefonami komórkowymi.

Sieć bezprzewodowa w przemyśle posługuje się tą samą technologią co domowe wi-fi, ale dostosowuje się do specyfiki funkcjonowania centrów logistycznych i produkcyjnych. Punkt dostępu – zainstalowany w szafach przemysłowych, na komputerze lub innych urządzeniach – może pracować w znacznie szerszym zakresie temperatur. Cechuje się też większą wytrzymałością na uderzenia, wibracje i zakłócenia.

Wdrażanie w magazynie nowych technologii, takich jak przemysłowy internet rzeczy (IIoT) lub rzeczywistość rozszerzona, podnosi znaczenie wi-fi przemysłowego. „Zastosowanie inteligentnych kamer bezprzewodowych oraz technologii wizyjnej umożliwia prowadzenie procesów, takich jak zdalna kontrola wizualna, inteligentne monitorowanie produktów oraz wykrywanie błędów", wyjaśnia prof. Michael Cheffena z Wydziału Budownictwa i Inżynierii Norweskiego Uniwersytetu Naukowo-Technicznego w artykule Industrial wireless communications over the millimeter wave spectrum: opportunities and challenges. Według autora „możliwości wizualne w znacznym stopniu pozwalają robotom, urządzeniom oraz innym systemom automatyki przemysłowej wchodzić w interakcje z obiektami oraz bezpiecznie przemieszczać się w swoim otoczeniu”.

Wi-fi przemysłowe umożliwia trwałe połączenie z siecią terminalom radiowym i innym urządzeniom wykorzystywanym w magazynie
Wi-fi przemysłowe umożliwia trwałe połączenie z siecią terminalom radiowym i innym urządzeniom wykorzystywanym w magazynie

Jakie są różnice pomiędzy siecią domową a wi-fi przemysłowym?

Domową i przemysłową sieć ethernet łączy zastosowana technologia i działanie. Mimo to obie sieci różnią się od siebie pod wieloma aspektami, jak np.:

  • Ilość przesyłanych danych: sieć wi-fi stosowana w domach, miejscach publicznych czy w biurach to połączenie domyślne, które przesyła dużą ilość danych pomiędzy niewielką liczbą urządzeń. Wi-fi przemysłowe z kolei jest skonfigurowane w taki sposób, aby szybko i bez przerwy przesyłało małe pakiety danych.
  • Zużycie baterii: sprzęt komputerowy i oprogramowanie, które korzystają z sieci przemysłowej, są zaprojektowane tak, by działały długo, bez konieczności ładowania baterii. Jest to spowodowane tym, że systemy sterujące często znajdują się w miejscach trudno dostępnych, dlatego ich naładowanie nie jest tak łatwe, jak w przypadku np. smartfona.
  • Niezawodność: w przypadku sieci przemysłowej cechy takie jak niezawodność czy precyzja są kluczowe, aby zapewnić dobre i skoordynowane działanie instalacji.

Zasadnicza różnica polega więc na tym, że wi-fi przemysłowe nie służy do przesyłania dużych ilości danych, czyli np. zdjęć czy plików video. Sieć bezprzewodowa w przemyśle pozwala na przesyłanie mniejszej ilości danych, ale umożliwia sprawniejszą interakcję pomiędzy urządzeniami oraz mniejsze opóźnienia, co zapobiega przerwom w połączeniu sieciowym, które mogłyby zakłócić działanie instalacji.

Zalety wi-fi przemysłowego

Głównym zadaniem wi-fi przemysłowego w instalacji jest trwale i szybko połączyć oprogramowanie sterujące, zarządzające i produkcyjne z czujnikami i urządzeniami, aby zwiększyć wydajność procesów logistycznych i produkcyjnych przedsiębiorstwa.

Wzrost wydajności nie jest jednak jedyną zaletą zastosowania sieci bezprzewodowej:

  • Bezbłędne zarządzanie: zainstalowanie czujników i oprogramowania połączonych za pomocą wi-fi przemysłowego umożliwia wykrycie nadmiernych kosztów oraz błędów w procesach logistycznych i produkcyjnych. Zastosowanie sieci bezprzewodowej gwarantuje szybką i niezawodną transmisję danych, które są nieustannie przetwarzane przez podłączone do sieci systemy.
  • Wydajność urządzeń: dzięki połączeniu zautomatyzowanych urządzeń danego centrum oprogramowanie może starannie mierzyć wydajność, maksymalnie zwiększając efektywność pracy każdego urządzenia.
  • Konserwacja i zapobieganie usterkom: czujniki wbudowane w urządzenia nieustannie przesyłają informacje na temat ich stanu i wydajności. Zadaniem oprogramowania podłączonego do sieci przemysłowej jest powiadomienie osoby odpowiedzialnej o stanie sprzętu.

Oznacza to, że sieć bezprzewodowa w przemyśle zapewnia trwałe łącze i roaming ze zautomatyzowanymi urządzeniami, jak i połączenia z kolektorami danych i komputerami znajdującymi się w magazynie.

Wi-fi przemysłowe musi mieć jak największy zasięg, żeby zapewnić ruch i koordynację wszystkich urządzeń zautomatyzowanych
Wi-fi przemysłowe musi mieć jak największy zasięg, żeby zapewnić ruch i koordynację wszystkich urządzeń zautomatyzowanych

Jak wzmocnić sygnał bezprzewodowej sieci przemysłowej w magazynie?

Wi-fi przemysłowe o silnym sygnale jest niezbędne, aby dostosować się do nowych technologii, a w efekcie dysponować skoordynowanym i wydajnym magazynem. Słabe połączenie bezprzewodowe w niektórych punktach instalacji może zaburzyć koordynację urządzeń automatycznych lub doprowadzić do zerwania połączenia z czujnikami, co może skutkować zmniejszeniem produktywności i poziomu bezpieczeństwa.

Aby zapewnić maksymalną wydajność magazynu należy odpowiednio dostosować siłę sygnału wi-fi przemysłowego oraz jego zasięg. Sygnał bezprzewodowy musi być wystarczająco mocny, aby dotarł do wszystkich stref, w których pracują urządzenia podłączone do sieci wireless, takie jak czujniki tlenu i temperatury na halach produkcyjnych, a w przypadku magazynów – kolektory danych i wózki AGV.

W raporcie Guide to industrial wireless systems deployments, sporządzonym przez amerykański Narodowy Instytut Norm i Techniki (NIST), autorzy wymieniają zalety wykorzystania połączeń bezprzewodowych w przemyśle: „Technologia bezprzewodowa ma wiele zalet w porównaniu z siecią kablową. Nie jest ona jednak wolna od wad. Zastosowanie połączeń bezprzewodowych w fabrykach może obejmować monitorowanie procesów, powiadamianie o stanie urządzeń, śledzenie produktów, a także nadzorowanie zautomatyzowanych systemów”. W raporcie podkreślono również aspekty, które należy wziąć pod uwagę, decydując się na wdrożenie wi-fi przemysłowego: „Wybór między technologią bezprzewodową a przewodową zależy od prognozowanych kosztów i wymogów technicznych w danej instalacji. Wymagania techniczne zazwyczaj dotyczą mobilności, opóźnień czy ewentualnego zerwania połączenia”.

Należy zatem przeanalizować i rozplanować rozmieszczenie sieci bezprzewodowej w instalacji. Przy wdrażaniu wi-fi przemysłowego w magazynie lub hali produkcyjnej należy oszacować złożoność prowadzonych tam operacji. Zazwyczaj są to duże, otwarte przestrzenie, co utrudnia zapewnienie dobrego łącza internetowego na całej powierzchni. Z tego względu trzeba wziąć pod uwagę instalację bezprzewodowej sieci przemysłowej już podczas projektowania magazynu i planowania logistyki, aby wyznaczyć lokalizację punktów dostępu w zależności od realizowanych operacji, stanowisk roboczych czy automatycznych urządzeń transportu wewnętrznego.

Pomiar zasięgu sygnału radiowego poprzedzający rozmieszczenie routerów przemysłowych pozwoli określić odpowiednią liczbę punktów dostępu i ich optymalną lokalizację.

Lokalizacja punktów dostępu jest istotna, aby zapewnić maksymalną koordynację pracy urządzeń automatycznych w magazynie
Lokalizacja punktów dostępu jest istotna, aby zapewnić maksymalną koordynację pracy urządzeń automatycznych w magazynie

Wi-fi przemysłowe – kluczowy element wydajnego magazynu

Najważniejszymi cechami dobrego wi-fi przemysłowego jest siła sygnału, niezawodność oraz zasięg, który umożliwi połączenie ze wszystkimi urządzeniami działającymi na terenie obiektu logistycznego. Dlatego też konieczne jest wcześniejsze rozplanowanie instalacji bezprzewodowej sieci przemysłowej na hali produkcyjnej lub w magazynie, biorąc pod uwagę czynniki takie jak stopień automatyzacji, wdrożenie oprogramowania zarządzającego lub liczba stanowisk roboczych.

Mimo że instalacja wi-fi przemysłowego to złożony proces, rozwiązanie to pozwoli osiągnąć maksymalną wydajność urządzeń, bezpieczne środowisko pracy, a także wyeliminować błędy i zwiększyć konkurencyjność firmy.