Przegląd i porównanie technologii telemetrycznych w automatyce procesów przemysłowych

1. Przegląd i porównanie technologii telemetrycznych w automatyce procesów przemysłowych Andrzej Dziedzic 15.10.2013 Krzysztof Samson

2. Plan • Definicja telemetrii • RFID • ZigBee • Z-wave • LonWorks • Rozproszony system pomiarowy • Technologia GSM • Technologia radiomodemowa • Podsumowanie

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

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

5. Systemy telemetryczne • Jednokanałowe • Wielokanałowe • Selektywne

6. Telemetria dwustronna

8. RFID • RFID, czyli Radio-FrequencyIdentyfication, to technika umożliwiająca bezprzewodową identyfikację różnego rodzaju obiektów z użyciem fal radiowych.

9. Zasada działania System RFID składa się z czytnika oraz tagów.

10. Rodzaje tagów • pasywne • aktywne • ReadOnly • WriteOnceRead Many Times • Read/Write

11. Standardy • Tiris – jeden z pierwszych systemów; • Unique – najprostszy i najpowszechniejszy, • Q5 – 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.

12. Zakres częstotliwości

13. RFID w przemyśle

14. Opakowania zwrotne i odpady komunalne

15. Winiarnia

16. Bezpieczeństwo • Skimming • Eavesdropping • Killsignal

17. ZigBee • Specyfikacja protokołów transmisji danych w sieciach bezprzewodowych typu mesh.

18. Urządzenia • koordynator (ZigBeeCoordinator – 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 (ZigBee Router – ZR): przekazuje pakiety dalej, umożliwia wiele przeskoków (multihoprouting). • urządzeniekońcowe (ZigBeeEndDevice – ZED): przesyła dane do routera do którego jest przyłączone, może być czasowo usypiane w celu zmniejszenia zużycia energii.

20. Charakterystyka • Pasmo 2,4 GHz, • Zasilanie 2,1-3,6V • Maks prąd 40 mA, • Min prąd1 mA.

21. Sprzęt • Układ PIC18LF4620 • Chipcon CC2420EM • czujnika temperatury TMP 12

22. LabWindows CVI

23. Porównanie z Bluetooth

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

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

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

27. Z-wave i ZigBee

28. LonWorks • System umożliwiający sterowanie i monitorowanie dowolnych procesów technologicznych w takich obszarach jak automatyka budynków, systemy transportowe, energetyka oraz przemysł.

29. Zasada działania • Podstawową jednostką jest węzeł • „Sercem” węzła jest Neuron Chip • Komunikację między węzłami zapewnia LonTalkProtocol • Rywalizację o kanał rozwiązuje reservationprotocol • Aplikacje napisane w Neuron C

30. LonTalk • Zapisany w pamieci Neuron Chipa • Możliwe 3 rodzaje transmisji (unicast, multicast, broadcast) • Zgodny z ISO/OSI

31. Rozproszony system pomiarowy Rozproszenie bloków: • Pomiarowych • Sterujących • Przetwarzania • Baz danych • Wizualizacji

32. Rozproszony system pomiarowy

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

34. Rozwój technologii przesyłania danych GSM 10 kbit/s GPRS 80 kbit/s EDGE 240 kbit/s UMTS 384 kbit/s HSPA 14 Mbit/s pobieranie, 6 Mbit/s wysylanie HSPA+ 42 Mbit/s pobieranie, 11 Mbit/s wysylanie LTE 300 Mbit/s pobieranie, 50 Mbit/s wysylanie LTE advanced1Gb/s pobieranie, 0,5 Gb/swysylanie

35. GSM – używane częstotliwości

36. GPRS – techniki transmisji

37. GPRS - infrastruktura

38. 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

39. Najpopularniejsze marki urządzeń GSM w Polsce

40. 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 mA / analogowe 0-10 V • 1 port 1-Wire, USB • Zasilanie zewnętrznych czujników • Rejestrator danych (do 28 000 rekordów)

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

42. System X-way

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

44. AirLink FXT009 • Modem EDGE • ARM946 – 104 MHz • Wejście i wyjście audio • UART, USB, SPI, ADC, DAC, Ethernet

45. Airlink GX400 • UMTS: HSPA+ (do 21Mbps przy ściąganiu), HSPA, HSDPA • GSM: EDGE, GPRS • Ethernet, RS232, USB, I/O, złącza SMA • Wbudowany odbiornik GPS • Możliwość WiFi • IP 64

46. RB865ioU - Teleorigin • Modem GSM/GPRS/EDGE/UMTS • 7 portów wejścia/wyjścia • IntepreterPython • Wbudowane protokoły: TCP/IP, UDP/IP, SMTP, POP3

47. LR77 – Conel • Modem LTE klasy 4G • download-100 Mb/s • upload - 50 Mb/s • Ethernet, USB • 1 port I/O

48. Wavecom 3G Modem • Modem HSPA/UMTS, GSM/GPRS/EDGE • RS232, USB

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

50. System zdalnego nadzoru przepompowni