Andrzej Dziedzic Krzysztof Samson 15 10 2013 Przegld

Andrzej Dziedzic Krzysztof Samson 15. 10. 2013 Przegląd i porównanie technologii telemetrycznych w automatyce procesów przemysłowych

Plan �Definicja telemetrii �RFID �Zig. Bee �Z-wave �Lon. Works �Rozproszony system pomiarowy �Technologia GSM �Technologia radiomodemowa �Podsumowanie

Definicja telemetrii � Telemetria – dziedzina telekomunikacji zajmująca się technikami przesyłu wartości pomiarowych na odległość.

Główne zadania telemetrii �Rejestracja wyników �Obliczanie wartości średniej �Opracowanie wyników �Generacja sygnałów np. ostrzegawczych �Dostarczają dane o aktualnej wartości

Systemy telemetryczne �Jednokanałowe �Wielokanałowe �Selektywne

Telemetria dwustronna

RFID � RFID, czyli Radio-Frequency Identyfication, to technika umożliwiająca bezprzewodową identyfikację różnego rodzaju obiektów z użyciem fal radiowych.

Zasada działania System RFID składa się z czytnika oraz tagów.

Rodzaje tagów �pasywne �aktywne �Read Only �Write Once Read Many Times �Read/Write

Standardy �Tiris – jeden z pierwszych systemów; �Unique – najprostszy i najpowszechniejszy, �Q 5 – programowalne znaczki, reagujące na hasło; �Hitag – stosowany w przemyśle, odczyt i zapis danych, znaczniki pasywne; �Mifare – proste i skomplikowane znaczniki, zawierające procesory szyfrujące, firmy Philips; �Icode – bardzo płaskie znaczniki, możliwy odczyt do 30 na sekundę.

Zakres częstotliwości

RFID w przemyśle

Opakowania zwrotne i odpady komunalne

Winiarnia

Bezpieczeństwo �Skimming �Eavesdropping �Kill signal

Zig. Bee �Specyfikacja protokołów transmisji danych w sieciach bezprzewodowych typu mesh.

Urządzenia � koordynator (Zig. Bee Coordinator – ZC): dla każdej sieci może występować tylko jedno takie urządzenie, służy jako węzeł początkowy do którego mogą się przyłączać pozostałe urządzenia, zazwyczaj pełni rolę urządzenia zbierającego dane. � router (Zig. Bee Router – ZR): przekazuje pakiety dalej, umożliwia wiele przeskoków (multihop routing). � urządzenie końcowe (Zig. Bee End Device – ZED): przesyła dane do routera do którego jest przyłączone, może być czasowo usypiane w celu zmniejszenia zużycia energii.

Charakterystyka �Pasmo 2, 4 GHz, �Zasilanie 2, 1 -3, 6 V �Maks prąd 40 m. A, �Min prąd 1 m. A.

Sprzęt �Układ PIC 18 LF 4620 �Chipcon CC 2420 EM �czujnika temperatury TMP 12

Lab. Windows CVI

Porównanie z Bluetooth Zigbee Zasięg 10 m 100 m Maks przepustowość 720 Kb/s – 868 MHz (Europa) 40 Kb/s – 915 MHz (USA) 250 Kb/s – 2, 4 GHz (świat) Pasma 2, 4 GHz 3 zakresy Ilość urządzeń 6 64 k Połączenia między sieciami nie tak Architektura 2 -warstwowa 3 -warstwowa Częstość uzupełniania Co kilka dni zasilania Co 2 lub 3 lata Szybkość aktywacji 15 ms >3 s

Z-wave �Protokół bezprzewodowy służący do połączenia w jedną, zdalnie sterowaną sieć wykorzystywany w systemach inteligentnego zarządzania budynkiem.

Specyfikacja �Topologia typu mesh �Sygnał przebiega wyznaczoną trasę �Automatyczne omijanie uszkodzonych węzłów �Możliwość podłączenia do 232 urządzeń

Parametry �Przepustowość 9, 6 kb/s �Zasięg do 100 m �Modulacja GFSK �Częstotliwość 868, 42 MHz (UE), 908, 42 (USA)

Z-wave i Zig. Bee

Lon. Works �System umożliwiający sterowanie i monitorowanie dowolnych procesów technologicznych w takich obszarach jak automatyka budynków, systemy transportowe, energetyka oraz przemysł.

Zasada działania �Podstawową jednostką jest węzeł �„Sercem” węzła jest Neuron Chip �Komunikację między węzłami zapewnia Lon. Talk. Protocol �Rywalizację o kanał rozwiązuje reservation protocol �Aplikacje napisane w Neuron C

Lon. Talk �Zapisany w pamieci Neuron Chipa �Możliwe 3 rodzaje transmisji (unicast, multicast, broadcast) �Zgodny z ISO/OSI

Rozproszony system pomiarowy Rozproszenie bloków: �Pomiarowych �Sterujących �Przetwarzania �Baz danych �Wizualizacji

Rozproszony system pomiarowy

Technologia GSM �Transmisja na dalekie odległości �Gotowa infrastruktura �Popularyzacja sieci komórkowych oznacza malejące koszty �Krótki czas wdrożenia

Rozwój technologii przesyłania danych GSM GPRS EDGE UMTS HSPA+ LTE advanced 10 kbit/s 80 kbit/s 240 kbit/s 384 kbit/s 14 Mbit/s pobieranie, 42 Mbit/s pobieranie, 300 Mbit/s pobieranie, 1 Gb/s pobieranie, 6 Mbit/s wysylanie 11 Mbit/s wysylanie 50 Mbit/s wysylanie 0, 5 Gb/s wysylanie

GSM – używane częstotliwości GSM 400 Uplink [MHz] GSM 850 GSM 900 GSM 1800 GSM 1900 450. 4 -457. 6 824 - 849 880 - 915 1710 -1785 1850 -1910 Downlink 460. 4 -467. 6 869 - 894 925 - 960 1805 -1880 1930 -1990 [MHz] Liczba częstotliw ości 35 124 174 374 299

GPRS – techniki transmisji

GPRS - infrastruktura

GSM – zastosowanie w pomiarach �Pomiar zużycia mediów ◦ Liczniki zużycia energii ◦ Liczniki zużycia wody ◦ Ciepłownictwo �Lokalizacja pojazdów �Monitorowanie pracy wind �Pomiar poziomu wód (studnie, ujęcia wody, rzeki) �Temperatura i wilgotność w silosach �Pomiary zanieczyszczenia powietrza �Stacje meteo

Najpopularniejsze marki urządzeń GSM w Polsce

Inventia MT-331 • • modem GSM/GPRS/EDGE 850/900/1800/1900 4 konfigurowalne wejścia/wyjścia binarne 2 dedykowane wejścia binarne 2 konfigurowalne wejścia binarne / analogowe 4 -20 m. A / analogowe 0 -10 V 1 port 1 -Wire, USB Zasilanie zewnętrznych czujników Rejestrator danych (do 28 000 rekordów)

Inventia MT-102 • • • modem GSM/GPRS 850/900/1800/1900 Programowany sterownik PLC Wejścia i wyjścia binarne (8) Wejścia analogowe 4 -20 m. A (6) port komunikacyjny (RS 232/422/485) Standardowe protokoły transmisyjne (MODBUS RTU, GAZMODEM, M-BUS)

System X-way

Telit GT 863 -PY �Modem GPRS �Wbudowany interpreter Python �Wbudowany klient FTP i SMTP � 4 porty wejścia/wyjścia �Port szeregowy

Air. Link FXT 009 �Modem EDGE �ARM 946 – 104 MHz �Wejście i wyjście audio �UART, USB, SPI, ADC, DAC, Ethernet

Airlink GX 400 �UMTS: HSPA+ (do 21 Mbps przy ściąganiu), HSPA, HSDPA �GSM: EDGE, GPRS �Ethernet, RS 232, USB, I/O, złącza SMA �Wbudowany odbiornik GPS �Możliwość Wi. Fi �IP 64

RB 865 io. U - Teleorigin �Modem GSM/GPRS/EDGE/UMTS � 7 portów wejścia/wyjścia �Intepreter Python �Wbudowane protokoły: TCP/IP, UDP/IP, SMTP, POP 3

LR 77 – Conel �Modem LTE klasy 4 G �download-100 Mb/s �upload - 50 Mb/s �Ethernet, USB � 1 port I/O

Wavecom 3 G Modem �Modem HSPA/UMTS, GSM/GPRS/EDGE �RS 232, USB

System zdalnego nadzoru przepompowni �Synoptyka stanu pompowni w ramach zainstalowanych urządzeń pomiarowych i czujników �Rejestrację wartości �Wysyłanie ważnych komunikatów alarmowych i ostrzeżeń

System zdalnego nadzoru przepompowni

System zdalnego nadzoru przepompowni

Monitorowanie gazociągu �Monitorowanie 27 000 km w standardowy sposób – 5, 1 mln $ rocznie � 900 modemów Air. Link Raven – 630 tys. $ �Oszczędność oszacowana na 4, 8 mln $ rocznie

Technologia radiowa �Odległość od 100 m – 100 km �Przepustowość ponad 100 kb/s �Niezależność od infrastruktury �Nie ujawnia częstotliwości nośnej, protokołu transmisji, kodów szyfrujących �Spore zapotrzebowanie energetyczne

Budowa radiomodemu

Pasma częstotliwości � 868 -870 MHz – bezpłatne ◦ Maksymalna moc - 500 m. W ◦ zasięg do 10 km � 400 -470 MHz – licencjonowane ◦ Bez limitu mocy, zasięg ok. 80 km � 140 -170 MHz ◦ 169, 400 – 169, 425 MHz – bezpłatne, max. moc – 500 m. W, zasięg 30 km ◦ Pozostała część – licencjonowana, zasięg 100 km

Radiomodemy SATEL

SATELLINE-3 AS(d) 869 �Pasmo 869. 400. . . 869. 650 MHz �Prędkość 19200 bit/s �RS 232, RS 485 �Moc 10… 500 m. W �Opcjonalnie ◦ LCD ◦ klawiatura

SATELLINE-3 AS(d) VHF NMS �Prędkość transmisji: 19200 bit/s �RS 232, RS 485 �częstotliwości: 135. . . 174 MHz �Moc wyjściowa: 100 m. W, 500 m. W, 1 W, 5 W (radiator) �Wyświetlacz LCD i klawiatura 4 przyciskowa

Conel CDX 800 �Częstotliwość 869 MHz �Prędkość transmisji 24 kbit/s �RS 232, RS 485

Rip. EX � 83 kbit/s przy paśmie 25 k. Hz �Maksymalna moc 10 W � 160, 300, 400, 900 MHz �Ethernet � 2 x COM �USB

Racom - Stacje pogodowe we włoskich Alpach �Obszar 7500 km 2 �Temperatura zewn. -30 °C, wysokość 3400 m �Częstotliwość 400 Mhz � 10. 8 kbit/s w paśmie 12. 5 k. Hz �System MORSE � 70 punktów pomiarowych

Racom - Stacja pogodowa

Fabryka samochodów �Komunikacja między linią produkcyjną a wózkami widłowymi

Obecność technologii w polskich przedsiębiorstwach

Technologie bezprzewodowe na rynku światowym

Najpopularniejsze zastosowania urządzeń do komunikacji bezprzewodowej

Istotne cechy przy instalacji systemu bezprzewodowego

Dziękujemy za uwagę