Немного истории
Когда Джон О’Салливан в 1998 году в лаборатории радиоастрономии CSIRO создавал WiFi или "The Standard for Wireless Fidelity", никто особо не предполагал его использование в промышленности. Хотя именно в середине 1990-х другая новинка Ethernet на витой паре начал постепенно заходить в промышленность, появились структурированные кабельные сети. Но основные протоколы, на тот момент, в промышленности были далеки от Ethernet. И именно в этот период я как раз начал работать с новыми ЧПУ SINUMERIK 840D (первые ЧПУ с цифровыми интерфейсами приводов от SIEMENS) и вот, работая с SINUMERIK, первый раз и столкнулся с промышленным применением Ethernet в проектах с объединением станков в сеть с централизованной передачей управляющих программ, сбором информации о выполнении работы и т.п. На одном из совещаний, кто-то рассказал о новинке - доступном беспроводном соединении в сеть WiFi. Беспроводные сети WLAN были и раньше, но это были весьма дорогие решения, а тут вроде стандартизированное и вполне приемлемое по цене и весьма перспективное. Это сейчас WiFi общемировой стандарт для коммуникации и дома, и в офисе и на производствах, и в других сферах, но тогда это было нечто невообразимое.
Как успех WiFi стал его главной проблемой.
Сегодня, протоколы WiFi получили сильное развитие, дополнительный диапазон 5ГГц в дополнение к 2,4ГГц, возросли скорости передачи до поистине фантастических значений... И вот уже большая часть домашней автоматизации на WiFi, вся домашняя сеть на WiFi. Подключение простое и быстрое настоящий Plug and Play.
Но у WiFi - есть одна важная составляющая это так называемые каналы, и чем больше сетей WiFi разворачиваются в одном месте, чем больше плотность устройств в этом месте, тем сильнее борьба за свободные каналы и их пропускную способность. И вот уже WiFi еле справляется, скорость падает, нервное напряжение нарастает. Простота и доступность беспроводных сетей начинает становится их главной проблемой, чтобы увидеть это достаточно посмотреть список WiFi сетей в своей квартире, их будет в лучшем случае с десяток, а в худшем и того больше. В результате мы наблюдаем обратную тенденцию возвращения на медь и оптоволокно. Как тут не вспомнить проложенные 500 метров витой пары в квартире ко всем блокам розеток, под косые взгляды рабочих и фразу: "...зачем вот это всё? У всех давно WiFi есть". А тут ещё и этот коронавирус и все сидят дома и загрузка на полную.
В общем хотели как лучше, а получилось как всегда. Феерический успех WiFi, начал создавать проблему сам себе.
А что же в промышленности?
Беспроводные сети, получили не меньший успех и в промышленности. Сегодня нам вполне доступна безопасная передача данных с гарантированными тайм-аутами, скоростями передачи, защищённостью от помех и интерференций. И это все за счет избыточных протоколов и избыточных аппаратных средств, дополнительных антенн и усилителей. Также можно наблюдать примеры пересечение сетей, когда промышленная сеть управления может работать совместно с сетью беспроводного видеонаблюдения, сетью офиса и т.д.
По сути нет никакой разницы между спектром каналов домашних сетей и промышленным спектром каналов и совершенно понятно, что постепенно ситуация с домашним WiFi будет перенесена и на промышленный WiFi.
Опять же промышленные беспроводные сети WiFi требуют более сложного конфигурирования и не могут быть установлены также просто как домашние сети. Это конечно затрудняет процесс настройки, но даёт шанс на адекватное конфигурирование сети, проверку пропускной способности, безопасности и оптимизации подключений.
Пять основных шагов, которые нужно выполнить при использовании беспроводных сетей в промышленности.
Важно помнить: что беспроводная сеть может быть ненадежной или перестать работать в самый неподходящий момент, поэтому краткая инструкция на 5 шагов, которая поможет свести возможные проблемы к минимуму.
1. Правильное понимание рисков
Конечно применение беспроводных сетей весьма заманчиво, а прокладка лишних кабелей всегда напрягает. Но обязательно нужно полное понимание что применение сети WiFi будет эффективным решением именно в том месте, где вы хотите её применить и риски, связанные с применением беспроводной сети действительно оправданные. Поверьте, часто проводное решение может оказаться более простым выбором.
2. Правильный выбор партнёров и обследование места развёртывания сети
Важно, чтобы расчёт беспроводных сетей делали специалисты у которых есть опыт именно во внедрение промышленных беспроводных сетей. Казалось бы в чем разница между IT специалистами, которые разворачивают сети WiFi в офисах, по сравнению с производством, технология и основные принципы одинаковые. Как говорится, это конечно одно и тоже, но есть нюансы. Обязательно должно быть проведено обследование конкретного места развертывания беспроводной сети на наличие помех, ЭМС, экранирующих областей, высокочастотных полей. Был случай когда, использовавшаяся на территории предприятии, старая "Волга" своей системой зажигания глушила диапазон беспроводной сети (как это выявили, отдельная история). А есть ещё электросварка, мощные электродвигатели с преобразователями частоты и много чего другого. И конечно, нужно чётко разграничить каналы и диапазоны оперативной сети и IT сетей предприятия, они не должны пересекаться.
3. План беспроводной сети
Здесь идея состоит в том, чтобы гарантировать, что беспроводная сеть полностью функциональна и была полностью проверена, что всё будет работать должным образом и восстанавливать свою работоспособность гарантировать, что сеть будет работать и восстанавливается как ожидается. Во всех моментах нужно достигать минимально возможного уровня рисков и связанных с ними проблем в сети.
После проведенного обследования места развертывания у нас должен быть план беспроводной сети состоящий.
- Список материалов и оборудования
- План места с указанием проблемных зон, особенно если есть мобильные системы, использующие беспроводные сети
- План распределения каналов в диапазоне беспроводной сети и их загрузки
- План установки существующей беспроводной инфраструктуры, карты покрытия
Планирование сети должно также предусматривать типы антенн, включая молниезащиту, действия по запуску оборудования, системам питания и резервированию, системам охлаждения.
4. Монтаж
В отличие от домашних сетей WiFi, где можно просто сесть поближе к роутеру, или переставить роутер повыше для лучшей зоны покрытия, в промышленных сетях WiFi такими способами уже не решить проблем. Поэтому так важно не только обследование места развертывания и планирование, но и сам монтаж оборудования. Залог успеха при монтаже - чёткое следование предписаниям по установке и размещению, иначе система не сможет работать правильно. Но как показывает практика всегда будут изменения, которые необходимо тщательно документировать. Необходимо соблюдать все правила расположения беспроводного оборудования и его антенн с учётом диаграмм направленности, внесённые коррективы, должны быть задокументированы. Тут много тонкостей, например, скручивание или изгиб кабеля антенны может привести к их выходу из строя.
После монтажа должны быть проведены всесторонние и тщательные испытания с максимальной загрузкой сети.
5.Поддержка
После того как монтаж закончен, выполнено необходимое тестирование и проверено соответствие изначальному техническому заданию. Все данные тестирования вносятся в финальные карты покрытия (ох как помогает на этапе эксплуатации).
Остаётся обеспечить поддержку работоспособности сети и текущее техническое обслуживание.
Существует два способа, которыми это может быть достигнуто:
- Регулярный контроль зоны покрытия и загрузки – особенно, если имеют место физические изменения инфраструктуры или окружающей среды.
- Сетевое программное обеспечение управления (NMS) для предоставления возможности обнаружения неисправностей в режиме реального времени, в том числе превентивное предотвращение ошибок.
Правда, старался рассказать простыми словами, буду признателен за комментарии и не претендую на полноту.
<-