スプレッドスペクトラム技術は、産業オートメーションにおける信頼性の高いワイヤレス通信の礎になっています。 幅広い周波数帯域にわたって信号を拡散することにより、周波数ホッピングスプレッドスペクトラム(FHSS)や直流スプレッドスペクトラム(DSSS)などの技術は、重機からの干渉を抵抗し、セキュリティを向上させ、過酷な環境での堅牢な接続を有効にします。 IEEE 802.15.4、WirelessHART、およびZigbeeなどの産業基準は、これらの原則に基づいてセンサーネットワークをサポートし、ループを制御する、記事を追跡する、システムを構築します。 このケーススタディは、この問題が解決できるかどうかを検証します。

事例1:製造プラント自動化

背景と課題

主要な自動車メーカーは、ロボットアーム、コンベアシステム、品質検査カメラのハードワイヤー接続を交換することによって、アセンブリラインを近代化しようとしました。 既存のケーブルは、生産レイアウトが変更されたときに再構成し難し、一定の動作から摩耗する傾向が困難であった。 さらに、植物床はアーク溶接機、誘導モーター、および従来の無線プロトコルを破壊した可変周波数ドライブから強い電磁妨害(EMI)を発生させました。 エンジニアは、電気的および低負荷の処理を保証し、電気的かつ高負荷を要求しました。

ソリューションの実装

製造業者は、2.4 GHz産業、科学、医療(ISM) バンドで動作する FHSS ベースのプライベートネットワークを展開しました。各ロボットアームには、混雑した周波数やパケットを落とすことなく、79 チャンネルを飛び越えたワイヤレス ノードが装備されています。ネットワークはメッシュトポロジーを使用しており、データが金属エンクロージャのような障害を回避することができます。安全な伝送には、FHSS スプレッド ゲートウェイの上に AES-128 暗号化を採用したシステムが、既存のドライブを切断する必要がない (Tmd ) 既存のインフラストラクチャを使用して、Tmd を切断する インフラストラクチャは、 t t t t t t を t t t t t t に統合します。

結果と利点

6ヶ月の運用を経て、ワイヤレスネットワークは99.99%のパケット配信信頼性を達成し、有線性能にマッチします。ケーブルが交換したり、コネクタを清掃したりしないように、メンテナンスコストは45%減少しました。 ロボットセルを一晩に並べ替える能力は、日から時間まで変化を起こさずに回復します。 少数のケーブルがハザードを生成したため、従業員の安全が向上しました。 製造業者はまた、()EMI[FLT]スプレッドスペクトラムの抵抗をEMI[FLT]に転送しました。 今後、再構成されたパケットが完全に排除されました。

事例2:化学加工施設

安全・安心の要求

原子炉モニタリングシステムを近代化するために必要なアンモニアおよび硝酸を生成する化学プラント。ワイヤードセンサーは、防爆水路と頻繁な検査を必要とし、点火を防ぐことができます。この施設の既存のツイストペア配線は、腐食性ガスによる劣化、断続的な信号損失を引き起こしました。任意のワイヤレスソリューションは、ゾーン1危険な領域で動作し、最大85°Cに耐え、電力変動中にフェイルセーフな動作を維持しなければなりません。さらに、隣接するモーターからデジタルパワーポンプに電力を誘導する騒音が強い。

ワイヤレスセンサーネットワークデザイン

設備は、2.4 GHzで動作するDSSSベースのワイヤレスHARTネットワークを展開しました。各センサーノードは、32チップのスプレッドコードを使用して、各データビットを拡大し、ノイズパワーが10 dBで信号を上回った場合でも、受信機が信号を回復できるように処理ゲインを提供します。ノードは、侵入安全バリアを備えた耐圧防爆ハウジング内に設置されました。ネットワークコオルデネータは、DSSSとデテルミンを組み合わせたタイム同期チャネルホッピング(TSCH)を実施し、振動速度を低下させ、振動速度を3 km、振動速度を調節します。

運用改善

18か月以上、ワイヤレスシステムは、前回の有線インフラで97%と比較して99.95%の可用性を維持しました。 []リアルタイムデータの精度は30%で改善しました。 センサーの漂流がケーブルによって引き起こされたため。 安全インジケーターが改善されました。 プラントの担当者は、最初の年における配線に関連するゼロアークの事故を報告しました。 メンテナンスの乗組員は、毎年ワイヤレスノードバッテリーのみを検査し、コンフィニッシュスペースを80%削減します。 成功する 同社は、将来の計画を全面的に採用するために、すべてのグリーンフィールド機器を削減するために、コストを削減しました。

事例3:倉庫管理システム

RFIDとスプレッドスペクトラムで在庫追跡

グローバルな物流事業者は、100,000 m2 の物流センターでリアルタイムの場所システム(RTLS)を必要としていました。 以前のバーコードスキャンにより、ドックドアにボトルネックを作成し、3% の在庫不正確につながりました。 パッシブ超高周波(UHF) RFIDタグは、隣接するドックリフトに干渉し、金属ラック近くの null から損傷を受けました。 同社は、915 MHz (US ISMバンド) でDSSS 変調を使用してアクティブな RFIDシステムを選択しました。 スプレッドタグは、それぞれに 15 dB のタグを埋め込むことができます。

システム統合

倉庫は、15m離れたスペースで、冗長なイーサネットバックボーンを介して接続された60の天井に取り付けられた読者を取り付けました。各読者は、信号のフェーディングを処理するために適応性の高いしきい値を持つDS-SS受信機を使用しました。タグは、5秒ごとに1mWで送信され、3年間のバッテリー寿命を提供します。このシステムは、倉庫管理ソフトウェアと統合され、在庫数を2秒未満で更新します。フォークリフトオペレータは、固定された読者との衝突を避けるためにFHSSを使用していました。

効率の利益

在庫精度は99.98%に上昇し、在庫状況と在庫状況を排除します。リアルタイムの可視性は、ゾーンごとに4時間から20分までサイクルカウントに必要な時間を短縮します。 フォークリフトはRTLSによって最適化されたルートを25%削減しました。 また、この施設は、(70%)誤差分削減])を報告しました。 ピックャはパレットIDを即座に確認できるからです。 トータルシステムは、11か月に投資を支払いました。 物流プロバイダは、同じ施設を12か国に展開します。

ケーススタディ4:オイルとガスリモートパイプラインの監視

アークティック条件におけるリモートパイプライン監視

ツリーレス・トゥンドラを交差する200キロの原油パイプラインに沿って圧力、フロー、腐食を監視するために必要なオイルおよびガスオペレータ。従来の有線テレメトリーは、高価な埋葬ケーブルがヒーブや野生動物の損傷を霜にくために脆弱に動く。衛星リンクは、幅広いカバレッジを提供しましたが、レイテンシと高バイトのコストを導入しました。極端な低温(-40°C未満)と電力の不足は、低電力、堅牢なハードウェアを要求しました。スプレッドは、答えを提供しました:900MHzのFアンブランバーシステムでカスタム長距離無線システムが動作する。

環境騒音の軽減

選択したソリューションは、フォワードエラー補正(FEC)とダイナミック周波数選択(DFS)エンジンでFHSSを組み合わせました。 ラジオは、毎秒50ホップで128チャンネルをホップし、遠いレーダーやオーロラ誘発静的から断続的なノイズを回避しました。 各リモートターミナルユニット(RTU)は、ソーラー充電されたバッテリーシステムを使用して3 Wだけを回転させました。 ネットワークは、各星星星占有地を使用して、丘の上に置いた7つのリピーターステーションが、30dBの信号を信号にまで移動する信号をロックすることを可能にします。

長距離通信の利点

パイプライン演算子は、24か月の試験期間にわたって[セブンイン信頼性[(99.9999%)を達成しました。 腐食監視用のデータパケットは、単一の損失なしで15分ごとに到着しました。 センサーごとの動作コストは、衛星代替の1〜10分の低下に低下しました。 リモートサイトへのメンテナンス訪問は、毎月から半年ごとに低下しました。 キロ 142の近くにバルブで遅い漏れが発生したとき、システムは30秒以内に圧力低下を検出し、自動運転停止を妨げ、主要なファームの自動化されたすべての主要なアプリケーションを防止します。

コンテンツ

これらの4つのスケーラビリティ・ケーススタディは、FHSS、DSSS、またはハイブリッドのどちらでも、産業オートメーションにおける基本的な通信問題の解決方法を示しています。 EMIによって槌で打たれた製造フロアから、危険な化学地帯への侵入、耐震性のある倉庫から密な金属障害物からアークティック・パイプラインまで、極端な信頼性のニーズを柔軟に解決し、スペクトルは、干渉レジリエンス、セキュリティ、および近代的な業界の要求範囲を提供します。 一般的な成功要因には、適切な周波数計画、冗長性メッシュ、またはインターネットの拡張機能、およびワイヤレス・ネットワークの調整、およびワイヤレス・システムなどの機能が不可欠です。