Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Решения, технологии, стандарты - статьи Ua.Automation.com

Radioline - новая система беспроводной связи


Июль 2013 

Йорг Брасас, Phoenix Contact

В 2012 году, на торгово-промышленной выставке в Ганновере компания Phoenix Contact представила свою новую систему беспроводной связи Radioline. Данное техническое решение, основанное на технологии Trusted Wireless 2.0, было разработано специально для беспроводной передачи сигнала в пределах больших предприятий и систем. С системой Radioline можно осуществлять обмен входными/выходными сигналами, а также выполнять последовательную передачу данных. Адресация модулей ввода/вывода осуществляется поворотом колесика и позволяет распределять сигналы для максимум 250 радиостанций программирования. 

 
 
Беспроводная передача сигнала поворотом колесика
 
Система Radioline соответствует специфическим требованиям, предъявляемым к оборудованию связи, которое используется в промышленной инфраструктуре. Эта система заполняет пробел между Wireless Hart - решением для сбора данных с датчиков в технологических процессах, и стандартами Bluetooth или беспроводных локальных сетей (WLAN), используемых в средствах промышленной автоматизации. В зависимости от требований, предъявляемых к конкретной системе автоматизации, имеются самые разнообразные опции настройки.
 
Radioline особенно удобна при беспроводной передаче информации от датчиков и исполнительных устройств, а также для передачи малых и средних объемов данных в системах, имеющих устройства, распределенные на большой площади. Система передачи данных состоит из модуля приема/передачи данных и пяти различных модулей ввода/вывода, которые могут быть расположены последовательно друг за другом. Станции ввода/вывода могут быть расширены и включать в свой состав до 32 модулей ввода/вывода на один приемо-передатчик. Модули ввода/вывода можно устанавливать или заменять в процессе эксплуатации системы. В дополнение к возможности горячей замены, эти модули настраиваются отдельно благодаря высококачественному электрическому разделению каналов. 
 
Индивидуально настраиваемая скорость передачи данных
 
Ключевым элементом системы Radioline является модуль беспроводной связи, который для обмена данными использует полосу нелицензируемых частот 2.4 ГГц. Этот модуль имеет исключительно прочную и надежную конструкцию. Среди его прочих конструктивных особенностей следует отметить способность обеспечивать связь на больших расстояниях, хорошие функции диагностики, а также способность параллельной работы с другими системами беспроводной связи в одной и той же полосе частот, что делает это устройство весьма удобным в эксплуатации.
 
Еще одной особенностью данного модуля беспроводной связи, который может использоваться во всех странах мира, является то, что скорость передачи данных может регулироваться в пределах от 16 до 500 кбит/с, за счет чего повышается чувствительность приема. Например, при низких скоростях передачи данных связь обеспечивается на гораздо более значительных расстояниях по сравнению с высокими скоростями передачи данных. Благодаря такой индивидуальной настройке пользователи могут выбрать оптимальные параметры работы для конкретной системы с учетом расстояний, на которые требуется осуществить передачу. Пределы видимости для двух устройств могут изменяться от нескольких сот метров до 5 километров. Эти дистанции превышают радиус действия систем на основе Bluetooth и WLAN в несколько раз.
  
Интуитивно-понятный ввод в эксплуатацию «одним поворотом колесика»
 
Для последовательной передачи пакетов данных, например, между системами управления, работающими по протоколу Modbus (Рис. 1), модуль беспроводной связи оснащен одним интерфейсом RS232 и одним двухпроводным интерфейсом RS485.
 
 
Рис. 1: Системы управления с последовательной передачей данных
 
Беспроводная сеть может включать в свой состав до 250 станций. Может быть реализована любая структура сети, от простого подключения «точка-точка» до самовосстанавливающихся многоузловых сетей (Рис. 2).
 
Рис. 2: Конфигурирование сети со сложной многоузловой структурой
 
Каждый приемо-передатчик может действовать в качестве ведущего устройства, повторителя или ведомого устройства. Ведущее устройство обеспечивает настройку сети, повторители передают данные, а ведомые устройства образуют конечные точки сети. Приемо-передатчики конфигурируются на предприятии-изготовителе, и могут быть введены в эксплуатацию без использования программного обеспечения, простым выполнением настройки поворотом колесика желтого цвета. Колесико определяет радиоидентификатор (RAD-ID). Каждый модуль беспроводной связи, находящийся в составе сети, должен иметь свою индивидуальную настройку. Ведущее устройство определяется радиоидентификатором (RAD-ID) «01», настройки от «02» до «99» автоматически конфигурируют модули как повторители или ведомые устройства.
  
Параллельная работа сетей без взаимных помех с модулем Confstick
 
Предварительно сконфигурированные модули беспроводной связи имеют одинаковые сетевые настройки. Это позволяет мгновенно вводить в работу отдельные беспроводные сети. Однако, в случае наличия нескольких беспроводных сетей, действующих одновременно, для того, чтобы они не создавали помех друг другу, следует создать уникальную сеть. Для решения этой задачи, пользователи могут настраивать модули беспроводной связи при помощи специального конфигурационного модуля памяти Confstick, без необходимости использования программного обеспечения (Рис. 3).
 
 
Рис. 3: Использование устройства Confstick обеспечивает надежную
и безопасную параллельную работу нескольких сетей
 
Для этого применяется модуль памяти, который вставляется в интерфейс конфигурирования модуля беспроводной связи (S-порт), и считывается после нажатия кнопки SET, расположенной на модуле. Преимуществом такого модуля памяти является простота его применения в среде промышленного оборудования. Параметры модуля включают в себя одну из восьми используемых групп частот системы Radioline, а также индивидуальный идентификатор сети (NET ID), который используется для определения модулей, относящихся к одной сети. Между собой могут связываться только те модули, которые имеют одинаковый идентификатор сети (NET-ID). Уникальные идентификаторы сети могут быть записаны в модули только при помощи устройства Confstick, и не могут быть скопированы. Такой порядок работы позволяет надежно конфигурировать параллельно действующие сети.
 
Многочисленные механизмы безопасности связи
 
В технологии Trusted Wireless 2.0 используется несколько механизмов обеспечения безопасности, которые препятствуют несанкционированному доступу к данным, подлежащим обмену. С одной стороны, безопасность данных повышена сама по себе, за счет использования протокола собственной разработки, который не является открытым, вследствие чего его структура неизвестна. Кроме того, в среду Trusted Wireless 2.0 интегрированы два проверенных механизма обеспечения безопасности: шифрование данных и проверка идентичности. Шифрование данных гарантирует, что пакеты данных, которые теоретически могут быть перехвачены, не удастся прочитать. В зависимости от конкретных требований, пользователи могут активировать или деактивировать функцию шифрования в своих модулях беспроводной связи Radioline.
 
В рамках проверки идентичности проводится аутентификация отправителя данных. Это означает, что подделанное сообщение будет распознано, как недействительное, и отклонено. Для реализации этого механизма передаваемое сообщение дополняется непрерывно генерируемым кодом, который не повторяется. Этот механизм обеспечивает защиту беспроводного соединения таким образом, что перехваченные или подложные сообщения не могут быть возвращены обратно в систему беспроводной связи. Регулируемая скорость повторения данных позволяет отправлять данные несколько раз без какого-либо негативного влияния на безопасность передачи.
 
Простота распределения сигналов посредством адресации модулей ввода/вывода
 
Одной из отличительных особенностей системы Radioline является то, что ее входные/выходные сигналы могут быть легко распределены в беспроводной сети. В рамках применения карты адресов ввода/вывода, дискретные и аналоговые входы и выходы могут быть выстроены в соответствии с потребностями каждой рабочей станции, а затем просто интегрированы в систему (Рис. 4).
 
 
Рис. 4: Адресация модулей входа/выхода посредством поворота колесика, благодаря
чему распределение входных/выходных сигналов в системе выполняется очень просто
 
Адресация модулей ввода/вывода устанавливается поворотом белого колесика. В этом случае пользователь должен присвоить идентичный адрес модулю входа и модулю выхода. Если входному модулю присвоен адрес «23», то соответствующему выходному модулю при помощи поворотного колесика также должен быть присвоен адрес «23». Пользователи могут определять адреса ввода/вывода в пределах от 01 до 99.
 
Сигналы автоматически распределяются согласно  карте адресов ввода/вывода. Входному модулю в сети могут быть присвоены несколько одинаковых выходных модулей. Входные и выходные модули аналоговых и дискретных сигналов могут иметь четыре отдельных канала, кроме того, имеются комбинированные модули с шестью каналами. Все компоненты беспроводной сети имеют электрически разделенные каналы. Дискретные каналы с широкополосными входами и релейными выходами позволяют практически без ограничений использовать сигналы с напряжением до 250 В.
  
Бесплатное программное обеспечение: Расширенные функции настройки и диагностики
 
В дополнение к базовым функциям ввода в эксплуатацию, пользователи могут выполнять индивидуальную настройку и диагностику беспроводной сети, используя соответствующее программное обеспечение. Если модуль беспроводной связи, являющийся ведущим устройством, подключен к компьютеру при помощи переходника (S-порт/USB), то используя программное обеспечение можно проверить структуру всей сети на предмет ошибок. Кроме того, может быть отображено и записано фактическое состояние модулей ввода/вывода каждой станции. Данное программное обеспечение позволяет выполнять специальные настройки, такие как активация шифрования данных, изменение мощности передачи, а также настройка последовательных интерфейсов.
 
В целом, система Radioline компании Phoenix Contact является простым, гибким и надежным техническим решением по беспроводной передаче сигналов в установках с обширной инфраструктурой. Такие характеристики были достигнуты за счет использования карты распределения входных/выходных сигналов, а также возможности ввода в эксплуатацию, добавления или замены модулей беспроводной сети без использования программного обеспечения.
 
Подключение радиосигнала при помощи протокола Modbus RTU
 
 
Для этого ведущее беспроводное радиоустройство собирает входные/выходные сигналы от 250 радиостанций и распределяет их в централизованном реестре Modbus. Это означает, что вся радиосеть может адресоваться через один ведомый адрес Modbus. Связь с блоком управления осуществляется с помощью интерфейсов RS-232 или RS-485.

Удаленные периферийные станции могут быть расширены модульным способом и сгруппированы индивидуально для облегчения практической реализации любого сценария работы. Для этого предлагается определенный ассортимент цифровых и аналоговых модулей ввода/вывода, которые позволяют обрабатывать сигналы напряжением до 230 В. Собственно радиосвязь осуществляется с помощью технологии  Trusted Wireless 2.0, разработанной компанией Phoenix Contact, которая обеспечивает надежную передачу данных даже в трудных условиях промышленной среды. Вся система может быть легко настроена с помощью поворотных переключателей, за исключением параметров последовательного порта ведущего радиоустройства, которые настраиваются с помощью бесплатного программного обеспечения. 

Защита от импульсных перенапряжений для радиосистем с антенными разъемами SMA
 
 
Новый переходник со встроенной защитой модели CSMA-LAMBDA/4-2.0-BS-SET от компании Phoenix Contact обеспечивает защиту антенных разъемов радиосистем с узкополосными сигналами, частота которых находится в диапазоне от 1,7 ГГц до 2,3 ГГц. Переходник пригоден для установки в местах подключения антенн в системах мобильной телефонной связи, системах Trusted Wireless и радиосистемах ввода/вывода. 
 
Защитный элемент выполнен по четвертьволновой технологии (λ/4), что позволяет устранять импульсы перенапряжения, частота которых  лежит в пределах ±15% от номинальной частоты в 2 ГГц. Данная технология обеспечивает достаточный уровень защиты без создания помех для полезного сигнала. Комплект защиты состоит из модуля защиты от перенапряжений и переходников для разъема типа  SMA. Опционально, защитное устройство может быть установлено непосредственно в линии антенны или в оконечном устройстве без использования дополнительного переходного кабеля. Наличие монтажной пластины CN-UB/MP облегчает установку защитного устройства в шкафах управления автоматикой.  

 

Об авторе:

Дипл.–инж. Йорг Брасас, руководитель направления продуктов для беспроводной связи, компания Phoenix Contact Electronics GmbH, Бад-Пирмонт, Германия