Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 11
коллеги, если вы изучите рынок и почитайте что такое realtime network (PROFINET, CC-Link, EtherNet/IP и др.), safety IO-Link, почитаете что такое Ethernet APL, Ethernet SPE, и поймете что безопасность IT/OT инфраструктуру важна часть стабильности работы предприятия - то поймете что у wireless network очень маленький и узкий сегмент. Рекомендую почитать как движется развитие рынка ЕС, США, Японии в области датчиков. IIoT - это история когда ваш прибор не влазит в процесс производства, история про predictive maintenance, и т.п. Никто из вендеров датчиков массово не переходит на wireless network, т.к. интеграция с PLC ( или новая веха virtual PLC) требует industrial network realtime PROFINET, EtherNet/IP, CC-Link. Вам датчик питать нужно для wireless network, нужно. А Ethernet APL, Ethernet SPE вы и питаете датчик и можете использовать wired networks + realtime сети (только 2 провода). Мой опыт коммуникации с компаниями уровня Eaton говорят что сейчас все идут в Ethernet APL, Ethernet SPE перевод датчиков и создание свичей APL, SPE. У siemens из 100500 устройство только одно с термином IIoT, и это IIoT gateway, поэтому верное название для статьи wirelss IIoT-датчиков - это мертворожденная история, и термин придуманный маркетингом, а не лидерами рынка. Рынок есть, но маленький рынок. Для Hazardous Area есть APL, для других задач SPE. Есть стандарты PI групп, CLPA, ODVA и др. Есть драйверы рынка https://www.ethernet-apl.org/ смотрите туда, и вы поймете о чем я пишу.
Рассуждая на тему проводов в беспроводных датчиках автор просто объяснил почему в датчиках есть провода, но ответа на поставленный вопрос не видно
Пережиток старого как раз таки наличие провода - по причине того что данная технология проста и её сложно чем-то заменить, но это не единственный вариант. А раз вариант не единственный, то возможно есть что-то наиболее продвинутое?
И да, технологии такие есть, но не видел чтобы они где-то применялись, например:
Есть у нас измерительный преобразователь (ИП) - сама передающая коробочка, а есть первичное сенсоры (ПС) связанные с ИП беспроводным интерфейсом передачи данных. Так Можно было бы иметь один ИП, и целый зверинец ПС которые просто раскидал в зоне видимости - вот это эволюционное преимущество - а не провод. Но тогда встаёт много вопросов по реализации - как питать ПС? как передавать данные до ИП? как реализовать конструктивно сохранив компактность? Как научить ИП "дружить" с любыми ПС?
За таким решением будущее, это и будет эволюция! А пока имеем - что имеем, по принципу - это хорошо? не очень, но лучше пока не придумали 🙂
Чуть выше написали, что ПС нужно чем-то питать, и почему бы не передавать данные по этим же двум проводам. Поэтому в индустриальных применениях SPE/APL рулит.
Коллега, вы, наверное, упустили из внимания, что датчик, с точки зрения внешнего мира, полностью "беспроводной". Питание уже есть автономное, на борту устройства, ничего кабелем к нему тянуть не нужно. Статья о том нужно ли в беспроводных датчиках вовсе отказаться от проводов или в них (проводах), на коротких расстояниях (1-5 метров) есть смысл. "Проводные" решения в промышленности были, есть и будут, но при стоимости кабеля примерно 1 метр=1 у.е., получаем существенную разницу в цене кабеля при трех метрах, в датчике, или трех километрах для обеспечения связи и питания "проводного" устройства, а если датчиков тысячи.
Падает один ИП - остаетесь без куста ПС.
Снимается один ИП на поверку - остаетесь без куста ПС.
При нынешних ценах на электронику проще к любому первичному преобразователю прикрутить АЦП, микропроцессор и приемо-передатчик нужного интерфейса.
Мы не стремимся заменить «проводной» КИПиА и вообще не говорим об этом, у «беспроводного» мониторинга свои задачи. «Упасть» может все, в том числе и «проводная» система, нет систем которые не ломаются. У нас есть реальный, «живой» пример, когда при аварии на заводе «легла» вся проводная система, а беспроводные датчики не просто выжили в этой аварии, а еще и стабильно и регулярно данные передавали. И, на время ликвидации последствий аварии, производственники приходили к «цифровизаторам» за беспроводными датчиками, что бы закрыть потребности в измерениях и контроле. Все потому что система мониторинга на «беспроводке» разворачивалась быстро и дешево, не нужно было ждать пока будет восстановлена инфраструктура.
По поводу «прикручивания» чего-либо к первичному сенсору, это уже многократно пройденный этап. Как говорится «гладко было на бумаге» - у вас «чужая» система измерения должна управляться вашим микропроцессором и не только с точки зрения измерения, но еще и питания, а так же передачи данных, что совсем не тривиальная задача. К этому добавим не свою систему питания и стороннюю систему передачи данных и сразу возникает вопрос как этим всем управлять. Да, возможно, хороший электронщик сможет сделать десяток, ну сотню таких систем собранных из лоскутов, но когда речь идет о тысячах эта стратегия не выглядит работоспособной. Самое страшное начнется, когда эти «кадавры» будут внедрены на производстве и начнут ломаться, тут вы всю «экономию», даже если она и будет на первом этапе, и похороните, а еще и загрузите свой отдел поддержки и сервиса, который вынужден будет разбираться со сторонними поставщиками частей вашей «простой» системы. Мы приходим на площадки с такими устройствами и реально видим сколько они создают проблем, после чего клиент зовет нас с серийными датчиками, которые к слову сказать имеют не высокую цену. Смысл «изобретать велосипед» когда есть устройства, которые уже тысячами и не первый год работают в условиях реальных производств.
Как правило, для контроля производств применяются датчики, которые передают данные в режиме реального времени, датчики IoT это событийные устройства или интервальные. Есть событие - они передадут или же передача данных в длинных временных интервалах. Считал данные, передал и спит. Причём спит гораздо дольше чем передаёт. При этом датчик не заботится о том, получили информацию или нет. Такой подход применимо для пассивного контроля, а не активного и в режиме реального времени. А теперь представьте, что вы контролирует горячий цех и у вас данные должны приходить 100 раз в секунду. Так ни одной батарейки не хватит. Это будет режим передачи постоянный, а это высокие энергозатраты. Да, есть моменты, где это можно применить. Несомненно IIoT стоит рассматривать как нишу, но не замену автоматизации производства. Это очень узкая ниша, особенно на производстве. Так же хочу отметить что применение беспроводных технологий на производстве - явление редкое. Не хочется рисковать потерей процесса из за отказа (помех) в каком-либо радиодиапазоне. Потери могут стоить дороже прокладки проводов.
Полностью согласны с вашей точкой зрения. Мы и не пытаемся заменить существующую «проводную» автоматизацию производства, тем более в части противоаварийной защиты (ПАЗ) и в любых технологических цепочках где процессы развиваются стремительно, даже взрывообразно и требуется непрерывный контроль с постоянным съёмом информации. У IIoT есть своя и не маленькая ниша. Не согласимся с вашим постулатом, что «применение беспроводных технологий на производстве - явление редкое», уже не редкое, можем судить по реальным реализованным нами и нашими партнерами проектам. На теле любого предприятия есть большое число «белых пятен», которые не покрываются контролем или контролируются эпизодически, например операторами-обходчиками. Основная причина этого дороговизна и сложность развертывания «проводных» решений, что включает в себя чаще всего платную разработку проектного решения, подготовка и прокладка эстакад под кабельные линии и собственно закупка системы и ее интеграция. IIoT избавляет от этих хлопот – проекты дешевле, отсутствие одного только кабеля удешевляет систему, как минимум, в два раза, это без учета эстакад под кабельные линии, интеграция, запуск системы составляет минуты, простейшее расширение системы – если базовая станция накрывает связью нужный вам участок, вы просто ставите туда датчик и все, легкая смена объекта контроля или локации – у вас идет реконструкция предприятия или более нет нужды мониторить этот объект, вы легко демонтируете систему и переносите ее на новую точку и длится перенос этот не недели и месяцы, а часы и дни.
Ранее люди не видели альтернатив домашнему или офисному телефону с проводной надежной связью, а сейчас беспроводной телефон у каждого в кармане. Причины тому две: 1. Уровень развития технологий позволил сделать относительно недорогое беспроводное средство связи доступное каждому. 2. Применение такого средства связи дает столько удобства, что некоторые его недостатки полностью этим удобством нивелируются. Полная аналогия с тем, что происходит с IIoT в промышленности, условно, еще вчера, в фаворе были только «провода», а сегодня уже «беспроводка» завоевала свою устойчивую нишу и будет расти, т. к. дешевизна решения и удобство развертывания, содержания и применения очевидны.
Да, применение беспроводных технологий в производстве несомненно есть и IoT устройства - тоже есть. С этим согласен, но они как правило участвуют в процессе посредственно и не являются управляющими или контролирующими (я имею ввиду в прямом участии процесса). Даже в самом процессе присутствуют беспроводной Wi-Fi, с резервированием и так далее, удаленные объекты мониторятся и управляются, так-же используют радиоканалы 433 и 900 МГц. Но это только каналы передачи данных и как правило на удаленной стороне тоже стоит свой ПЛК или МК, который локально управляет удаленным объектом. Да это тоже есть. Лично запускал такие проекты на площадях более 100км2. Мы же здесь говорим про IIoT, а это немного другое. Согласен с тем, что IoT можно устанавливать на системы мониторинга, управления какими-либо объектами (удаленными) но не связанными с участием в процессе управления. Та-же LoRA имеет место быть или 4G устройства, да, согласен. Но вы говорите про промышленные датчики, которые ставятся в процесс, или я неправильно понял суть вашей идеи? Для меня, в частности, Industrial - это непременно участие в процессе оборудования, для которого применены специализированные элементы передачи данных, степень устойчивости, а не только исполнение корпуса в части защиты датчика. Все оборудование, которое помечается припиской Industrial ориентировано на работу в процессе производства с непосредственным участием в контроле и управлении им. То что IoT - это удобно, да несомненно, ни забот ни хлопот, установил - подключил и получаешь данные.
Что касается телефонов, то согласен и не согласен одновременно. На предприятии используют проводные телефоны. Для этого есть несколько аспектов: Безопасность и возможность восстановить картину событий после аварии. Все телефонные разговоры на предприятии записываются. А еще бывает так, что предприятия разворачивают собственные системы телефонной радиосвязи, потому что сотовые телефоны просто не работают в некоторых цехах. В принципе таких аспектов очень много. Взять например те же шахты (подземные горные выработки), там достаточно дорого использовать беспроводные телефоны или сотовые, а тек-же там достаточно дорого использовать и IoT. Возможно вы еще не знаете особенности многих предприятий, поэтому так уверены в том, что эта технология - топ. У нее есть потенциал, с этим никто не спорит. Не стоит думать, что решения без проводов - это решение проблем на предприятии.
Грамотный технический руководитель, который много раз материл свой Wi-Fi роутер, который тупо отключался в самый неподходящий момент не будет рассчитывать на качество передаваемых данных от беспроводного устройства. По себе знаю, лучше потратить больше денег, проложить кабель и не переживать что беспроводной датчик, после зависания и передачи некорректной температуры (например: подшипника шаровой мельницы), станет причиной ее аварийной остановки. А это уже потеря продукции, ремонт оборудования, простои и так далее. Это стоит намного дороже куска кабеля. Да и целостность кабеля проще контролировать чем потерю канала связи.
На теле любого предприятия есть большое число «белых пятен», которые не покрываются контролем или контролируются эпизодически, например операторами-обходчиками.
Ну это особенности предприятия. И каждый ищет варианты перекрытия таких белых пятен по своему. Даже операторы-обходчики, если делают обход в целях съема какой-либо информации, то это как правило не настолько критичные процессы для предприятия, а если они просто осматривают оборудование, то дайте им сканер и навешайте QR или BAR коды на оборудование. Пусть сканируют.
Спасибо, за столь подробный ответ. Вы подняли вопросы, которые действительно волнуют любого инженера, знакомого с реальным производством. Позвольте изложить нашу позицию, которая, уверен, во многом с вами сходится.
Вы правы: всё упирается в экономику и критичность процесса. И здесь мы видим не противоречие, а скорее определение разных ниш для разных технологий.
Об «Industrial» и участии в процессе. Вы точно подметили разницу. «Industrial» — это в первую очередь функциональная безопасность и детерминированность работы в реальном времени. Оборудование, непосредственно управляющее процессом (ПЛК, приводы, реле безопасности), должно быть максимально предсказуемым и надёжным. Здесь проводные решения — безальтернативный золотой стандарт, и с этим никто не спорит.
Наша статья и наш продукт ориентированы на другую, не менее важную задачу в рамках IIoT — мониторинг и оптимизацию, а не на прямое управление аварийными остановками. Представьте себе тот же подшипник шаровой мельницы. Его вибрацию и температуру можно и нужно мониторить постоянно, чтобы спрогнозировать износ и запланировать ремонт за недели до того, как он станет причиной остановки. Это не защита от аварии (что является задачей ПАЗ и штатных систем АСУ ТП), а предотвращение возможной аварии через прогнозную аналитику. И для этой задачи прокладка кабеля к сотням таких точек часто экономически нецелесообразна.
О надёжности: провод vs радиоканал. Ваша история с Wi-Fi-роутером — это классика, и с вами солидарен любой, кто хоть раз с этим сталкивался. Но современные промышленные беспроводные протоколы — это совсем не то же самое, что Wi-Fi или Bluetooth. Их философия построена иначе:
Самовосстанавливающиеся сети- Если один узел выходит из строя, данные идут другим путём;
Промышленная степень надёжности (>>99.9%)- Достигается за счёт помехоустойчивого кодирования, частотного разнообразия (FHSS) и малой длины пакета;
Детерминированность- Время доставки пакета хоть и не такое жёсткое, как у PROFIBUS, но предсказуемо и гарантировано в рамках своей архитектуры.
Ключевой момент: беспроводной датчик не заменяет проводной в критическом контуре. Он добавляет данные там, где их раньше не было вообще. Сравнивать нужно не с идеальным проводным каналом, а с такими альтернативами как:
Вообще не иметь данных- то самое «белое пятно»;
Снимать данные вручную- обходчиком раз в смену/неделю, что исключает возможность поймать момент начала развития дефекта;
Прокладывать кабель- и вот здесь мы возвращаемся к экономике.
Главный аргумент: экономика. Вы правы — кусок кабеля стоит недорого. Но его прокладка на действующем производстве — это:
Проектные работы, согласования;
Остановка производства на время монтажа (если точка находится в зоне работающего оборудования);
Работа квалифицированных монтажников, КИПовцев;
Бурение фундаментов, прокладка в кабельных каналах, которые могут быть уже переполнены.
Стоимость одной такой точки легко может достигать десятков и даже сотен тысяч рублей. Когда таких точек нужно сотни, проект становится астрономически дорогим и часто неокупаемым.
Беспроводной датчик с вынесенным чувствительным элементом, как в нашей статье, - это компромисс, позволяющий резко снизить CAPEX (капитальные затраты) на развёртывание системы мониторинга. Мы экономим на прокладке кабеля, жертвуя при этом некоторой (но не абсолютной!) надёжностью канала связи, что приемлемо для задач мониторинга второго-третьего эшелона.
О «белых пятнах» и обходчиках. Вы точно описали ситуацию. Наша идея в том, что IIoT — это не увольнение обходчиков, а выдача им «суперспособностей». Вместо того чтобы раз в смену прикладывать термометр к подшипнику, он видит на планшете историю его температуры за последнюю неделю и тренд на рост. Это переход от реактивного к проактивному обслуживанию.
Итог: Мы с вами смотрим на одну проблему с разных сторон инженерного цикла. Вы (и это правильно) - со стороны обеспечения 100% надёжности критических систем. Здесь провода царствуют. Мы - со стороны сбора данных для цифровизации, прогнозной аналитики и оптимизации процессов на периферии. Здесь беспроводные технологии, с их дешевизной и компромиссами, открывают новые возможности, которых раньше не было. Ваш комментарий — это прекрасное дополнение к статье, которое расставляет важнейшие акценты. Не «провода vs беспроводное», а «провода для управления + беспроводное для мониторинга». Вместе они образуют полноценную цифровую экосистему предприятия.
Ещё раз спасибо за профессиональный комментарий. Такая дискуссия крайне полезна для всех читателей.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Провода у беспроводных IIOT-датчиков: пережиток старого или эволюционное преимущество?