Campo sem fio

Novo conceito "Wireless Anywhere" (sem fio em qualquer lugar)

Conceito "Wireless Anywhere" para expandir o uso de sistemas sem fio de campo baseados no padrão ISA100.11a

Yokogawa Electric Corporation anuncia a introdução de um novo conceito de negócios "Wireless Anywhere" (sem fio em qualquer lugar) sobre o uso em toda a fábrica de tecnologias de comunicação sem fio compatíveis com ISA100.11a para aplicações de monitoramento e controle.

Para processos contínuos que precisam de tecnologias sofisticadas de controle sem fio, a Yokogawa lançou os primeiros dispositivos e transmissores de sistema compatíveis com ISA100.11a em julho de 2010, oferecendo aos clientes uma gama maior de opções de dispositivos.

Com base no conceito "Grow" (Crescer), em 2012, a Yokogawa lançou três novos dispositivos de sistema sem fio de campo e aprimorou os transmissores de pressão e temperatura sem fio existentes para permitir que seus clientes expandam suas redes sem fio de fábrica e façam uso total dos ativos existentes. Esses produtos sem fio em conformidade com a norma ISA100.11a podem ser usados para construir redes altamente confiáveis de plantas em larga escala e também podem ser incorporados a outros produtos da Yokogawa em redes de pequeno e médio porte, expandindo substancialmente seus recursos.

O padrão ISA100.11a garante alta confiabilidade, flexibilidade de aplicativos, capacidade de expansão da rede e compatibilidade com uma variedade de padrões de comunicação com fio, como FOUNDATIONTM fieldbus, HART® e PROFIBUS. Os sistemas e dispositivos de rede sem fio de campo "ISA100.11a full functional" utilizam tecnologias de redundância dupla de última geração que possibilitam um nível muito mais alto de confiabilidade e permitem escalabilidade maciça e comunicações de longo alcance.

Yokogawa promoverá agressivamente esse novo conceito "Wireless Anywhere" para ampliar o uso de produtos compatíveis com ISA100.11a e serviços relacionados. Isso amplia nosso conceito "Grow" (Crescer), que incentiva a introdução de tecnologias de comunicação sem fio, defendendo sua confiabilidade, flexibilidade e abertura inerentes.

Recursos do sistema sem fio de campo totalmente funcional ISA100.11a

Esses sistemas garantem respostas em tempo real usando tecnologias de redundância dupla de última geração e podem ser de grande porte, suportando conexões com até 20 pontos de acesso e 500 dispositivos sem fio de campo. O tempo de atualização de dados é de 5 segundos quando o sistema consiste em um sistema host e 500 dispositivos sem fio de campo, e de 1 segundo com um sistema host e 200 dispositivos sem fio de campo. Os dispositivos sem fio de campo são comprovadamente capazes de se comunicar em distâncias de até 10 km*1, 20 vezes o alcance dos sistemas convencionais.

Nossa camada física sem fio (Reliable Radio) e as tecnologias de redundância do sistema garantem um alto nível de confiabilidade. Com a nossa tecnologia Duocast, cada dispositivo de campo envia simultaneamente os mesmos dados para dois pontos de acesso designados, garantindo uma comunicação ininterrupta no caso de um dos pontos apresentar problemas. A duplicação de gateways e sistemas reforça ainda mais a confiabilidade de nossos sistemas sem fio. Os dispositivos sem fio de campo são comprovadamente capazes de se comunicar em distâncias de até 10 km*1, 20 vezes o alcance dos sistemas convencionais.

*1 Com uma antena de alto ganho. Os regulamentos locais podem restringir o uso de tais antenas com dispositivos sem fio de campo.

O conceito Wireless Anywhere (sem fio em qualquer lugar)

Ao dar continuidade ao conceito Grow com este anúncio do conceito Wireless Anywhere, o site Yokogawa está defendendo o uso de sistemas sem fio de campo "ISA100.11a totalmente funcionais" em todas as fábricas. Para isso, o Yokogawa buscará as três iniciativas a seguir:

1. modularização de componentes sem fio para acelerar o desenvolvimento de produtos
Yokogawa A ISA100.11a desenvolverá componentes sem fio modularizados que incorporam as várias tecnologias em seus dispositivos sem fio de campo. Isso facilitará para os fornecedores a implementação da tecnologia ISA100.11a em novos produtos de sensores e acelerará o tempo de lançamento no mercado. Até o final de 2013, a Yokogawa planeja começar a lançar novos dispositivos sem fio de campo com esses componentes e expandir a linha de produtos.

2) Promover a adoção do padrão ISA100.11a
Yokogawa A trabalhará com outros membros do ISA100 Wireless Compliance Institute (ISA100WCI) para aumentar o número de empresas associadas ao WCI e promover a aceitação do padrão ISA100.11a, expandindo, assim, o mercado de produtos sem fio em campo. Para disponibilizar ao mercado uma variedade maior de produtos em conformidade com o ISA100.11a, o site Yokogawa poderá fornecer componentes modularizados a outros fornecedores.

3. facilitando a conectividade do host para redes de campo com e sem fio
Para incentivar o uso de sistemas de campo sem fio em aplicações de monitoramento e controle, o site Yokogawa buscará melhorar a eficácia das redes digitais de campo em toda a planta, possibilitando que dispositivos e sistemas de campo com e sem fio se conectem aos sistemas de monitoramento e controle do host. Isso exigirá o desenvolvimento de tecnologias que garantam que os sistemas host e os dispositivos de campo possam se comunicar entre si usando uma variedade de protocolos. Por exemplo, um adaptador compatível com ISA100.11a permitiria que um dispositivo de campo com fio se conectasse a uma rede sem fio.

Conclusão

Yokogawa está defendendo o novo conceito Wireless Anywhere para soluções que funcionem perfeitamente com os diversos dispositivos e as tecnologias de informação avançadas usadas nos locais de produção. A Yokogawa continuará a desenvolver dispositivos sem fio de campo para aplicações de monitoramento e controle e fará parcerias com seus clientes para garantir o crescimento de longo prazo por meio da realização de operações ideais na fábrica.

Sistema sem fio de campo em larga escala, confiável e de última geração em toda a fábrica

Uma nova arquitetura para nosso conceito "Grow

Yokogawa A lançou os primeiros produtos de campo sem fio do mundo em conformidade com o padrão ISA100.11a em 2010 e tem liderado o negócio desde então. Agora, a Yokogawa lançou um novo sistema sem fio de campo em larga escala, confiável e de última geração para toda a fábrica.
Ao desenvolver esse sistema, que forma o núcleo das soluções digitais de campo, a Yokogawa concentrou-se nos três principais recursos a seguir.

1. Confiabilidade: tecnologias redundantes e sem fio de campo confiáveis e de alto desempenho
2. Flexibilidade: arquitetura flexível que suporta toda a gama de produtos, desde plantas pequenas até plantas de grande escala
3. Abertura: padrão ISA100.11a aberto que permite a conexão de dispositivos sem fio de campo de terceiros

Esse novo sistema foi desenvolvido de acordo com o conceito "Grow" da Yokogawa de ajudar os clientes a crescer e nos permitir evoluir e continuar a oferecer soluções oportunas.

Vantagens do sistema sem fio de campo de última geração

Embora a maioria dos sistemas sem fio de campo esteja atualmente instalada em áreas relativamente pequenas, as demandas estão aumentando para aumentar o número de pontos de monitoramento, cobrindo áreas mais amplas e expandindo para o controle de processos, bem como para diagnóstico, monitoramento e medição.
Para atender a essas demandas, a Yokogawa desenvolveu um sistema sem fio de campo em larga escala, confiável e de última geração para toda a fábrica, que gerenciará até 500* dispositivos de campo sem fio.
*O número de dispositivos de campo sem fio que podem ser gerenciados depende da versão do software do YFGW410.

Os sistemas sem fio convencionais de campo pequeno são instalados principalmente como ferramentas de monitoramento adicionais em áreas com uma linha de visão clara, como pátios de tanques e instalações de tratamento de águas residuais. Esses sistemas oferecem apenas vantagens limitadas, como melhor gerenciamento de inventário, redução da verificação visual regular, medição ambiental automatizada e custos reduzidos de fiação.
Por outro lado, os sistemas sem fio de campo em toda a fábrica podem cobrir tanto um grande número de pontos de medição em uma pequena área repleta de equipamentos de produção, onde é difícil instalar dispositivos sem fio, quanto toda a fábrica. Isso permite que os clientes configurem dispositivos sem fio em qualquer lugar de suas fábricas e gerenciem os dados desses dispositivos para melhorar a eficiência da produção em toda a fábrica.

Arquitetura do sistema sem fio de campo flexível e de larga escala

Yokogawa desenvolveu os seguintes novos produtos para o novo sistema sem fio de campo:

• Estação de gerenciamento sem fio de campo YFGW410
• Ponto de acesso sem fio de campo YFGW510
• Conversor de mídia sem fio de campo YFGW610

Nosso YFGW710, o atual gateway integrado sem fio de campo do tipo tudo em um, combina todas as funções de pontos de acesso e gerenciamento sem fio, permitindo que pequenos sistemas sem fio sejam facilmente instalados.
Na nova arquitetura, o YFGW510 funciona como um ponto de acesso e forma a rede de backbone sem fio com a estação de gerenciamento sem fio de campo YFGW410.
Portanto, ao instalar vários pontos de acesso sem fio de campo YFGW510 em toda a fábrica, é possível construir sub-redes sem fio e conectá-las umas às outras para criar um sistema sem fio de campo em larga escala e em toda a fábrica.
O YFGW510 e o YFGW410 podem se comunicar via Ethernet, Ethernet óptica, LAN sem fio, comunicação por cabo de instrumentação* e assim por diante, permitindo uma instalação flexível nas fábricas.
*A comunicação por cabo de instrumentação será suportada na próxima fase.
Um exemplo da configuração do sistema é mostrado abaixo.

Tecnologias para dar suporte a um sistema sem fio de campo altamente confiável

YOKOGAWA O Field Wireless tem excelente eficiência de recepção e o recurso é a alta confiabilidade das camadas físicas sem fio (rádio confiável). A tecnologia permitiu a comunicação de longa distância de 600 m com antena padrão se não houver obstáculos. A baixa taxa de erro de pacote é obtida no ambiente de vários caminhos em "Pipe Jungle".

A confiabilidade da camada de rede é aprimorada com a importação de novas tecnologias. As propostas do YOKOGAWA são as duas próximas tecnologias.

1. Duocast

Duocast é uma tecnologia de redundância para o caminho sem fio especificado no padrão ISA100.11a. Na rede de topologia de malha convencional, se a comunicação não for estabelecida em um caminho, os dados serão enviados por outro caminho. No entanto, isso pode afetar o desempenho em tempo real porque os dados não são enviados no mesmo intervalo de tempo, mas em um intervalo de tempo posterior, mesmo no mesmo superframe.
Por outro lado, o Duocast envia simultaneamente dois dados idênticos no mesmo intervalo de tempo e, desde que qualquer um dos dados seja transmitido com êxito, o desempenho em tempo real é mantido. Portanto, o Duocast é ideal para garantir a redundância de caminhos sem fio de missão crítica e ajuda a aumentar a confiabilidade e, ao mesmo tempo, garantir a baixa latência (veja a figura abaixo).

A Duocast pode superar falhas de qualquer ponto de acesso, bem como erros em um caminho sem fio.

2. Rede de backbone sem fio dupla

A rede entre o YFGW510 e o YFGW410 é chamada de rede de backbone sem fio. Sua redundância é especificada pelo padrão ISA100.11a para melhorar a confiabilidade da rede e é obtida pelas estações YFGW410 redundantes. Qualquer uma das estações duplas do YFGW410 pode lidar com desconexões e erros da rede de backbone sem fio e com o mau funcionamento do outro YFGW410 (veja a figura abaixo).

As estações YFGW410, uma configurada como Active (ativa) e a outra como Standby (em espera), são conectadas entre si por meio de um cabo de comunicação síncrona. Se for detectado algum problema no YFGW410 ativo, as funções e os dados serão rapidamente transferidos para o YFGW410 em espera para que a comunicação continue sem problemas.

Versão aprimorada de transmissores sem fio

O transmissor de pressão diferencial/pressão sem fio e o transmissor de temperatura sem fio foram aprimorados com o lançamento do sistema sem fio Plant Wide Field.

O aprimoramento da qualidade da comunicação com antena destacável

O modelo do tipo antena destacável foi lançado. O cabo de extensão da antena e a antena de alto ganho* podem ser usados com esse modelo. O posicionamento da antena pode ser ajustado com o cabo de extensão da antena sem alterar a instalação dos transmissores.

E a expansão da distância de comunicação torna-se possível com a antena de alto ganho*.
*Sujeito à regulamentação da lei de rádio de cada país.

A extensão da vida útil da bateria com baixo consumo de energia

A duração da bateria do modelo do tipo antena destacável é maior do que a do produto convencional com baixo consumo de energia. Dependendo da condição, a vida útil da bateria é de 1,5 a 2 vezes maior. Os exemplos da duração da bateria são mostrados abaixo.

Transmissor de pressão diferencial/pressão sem fio da série EJX B (código de compartimento do amplificador 8 ou 9)

Tempo de atualização de 10 anos a 30 segundos
Tempo de atualização de 5 anos a 10 segundos

Transmissor de temperatura sem fio YTA510 (código de caixa do amplificador 8 ou 9 e modo de baixa potência)

Tempo de atualização de 10 anos a 10 segundos
Tempo de atualização de 8 anos a 5 segundos

Resumo

Yokogawa A empresa tem pesquisado e desenvolvido tecnologias industriais sem fio há dez anos e comparou diversos padrões, chegando à seguinte conclusão: ao adotar sistemas sem fio nas áreas de medição e controle industrial, as camadas físicas sem fio devem eliminar a instabilidade o máximo possível (Rádio Confiável) e o sistema deve reforçá-la.

Entre os vários padrões de comunicação industrial sem fio, os padrões ISA100 foram os mais adequados para atingir a política da Yokogawa. Portanto, a Yokogawa adotou esse padrão e lançou os primeiros produtos compatíveis com o ISA100 no mercado em 2010.

Yokogawa desde então, lançou vários aplicativos sem fio, enquanto seus engenheiros de desenvolvimento visitaram mais de 100 locais em todo o mundo para pesquisa.

O acúmulo dessa experiência e as informações obtidas de muitos clientes foram refletidos no desenvolvimento para aproveitar ao máximo as vantagens dos padrões ISA100 (ISA100 Full Functional) e para tornar o papel da comunicação sem fio mais claro e seguro em direção à inovação digital de campo.

Confiabilidade da comunicação sem fio

A percepção geral de que a comunicação sem fio é facilmente desconectada parece ser atribuída à nossa experiência diária com telefones celulares e LANs sem fio. O rápido progresso da tecnologia de telefonia móvel significou que a mais recente tecnologia de comunicação digital sem fio poderia ser usada para resolver o difícil desafio de garantir que as taxas de transmissão de dados em alta velocidade e a confiabilidade fossem mantidas enquanto os usuários estivessem caminhando ou se movendo em alta velocidade em carros e trens.
No entanto, o fato de o usuário se movimentar a uma determinada velocidade e de o local de uso não ser fixo impõe condições difíceis à comunicação sem fio, pois o ambiente de ondas de rádio muda dinamicamente, resultando na instabilidade típica da comunicação sem fio.
Enquanto isso, em muitas aplicações de medição industrial, o local de medição é considerado e, em seguida, fixado no ponto de instalação e, mesmo que o usuário se mova, a velocidade do movimento é muito moderada e o alcance do movimento também é limitado, e a taxa de transferência de dados necessária também é relativamente baixa, de modo que o ambiente é tal que a confiabilidade pode ser facilmente mantida para a comunicação sem fio. Em outras palavras, é possível definir antecipadamente as condições para garantir estabilidade suficiente para a comunicação sem fio.
Ao introduzir a mais recente tecnologia digital sem fio em um ambiente relativamente privilegiado, é possível garantir uma confiabilidade comparável à da comunicação com fio.

Segurança por tecnologia de comunicação digital

Mesmo no caso da comunicação sem fio fixa, há algumas preocupações, como interferência e cross-talk de outras comunicações sem fio e interferência usando a mesma frequência para fins maliciosos.
Além disso, os sinais de comunicação sem fio viajam pelo ar e alcançam as áreas ao redor, portanto, há preocupações como interceptação e espionagem por terceiros ou penetração na rede sem fio a partir do exterior.
Uma resposta a essas preocupações é a evolução da tecnologia analógica para a digital na comunicação sem fio.
A comunicação sem fio na era analógica era vulnerável em termos de segurança, pois podia ser interceptada por qualquer pessoa que usasse um receptor com a mesma frequência, e a interrupção e a interferência intencionais eram fáceis.
Entretanto, a introdução da tecnologia digital na comunicação sem fio reduziu significativamente essas preocupações. A seguir, apresentamos uma visão geral da tecnologia digital.

Condições ambientais e comunicação sem fio

Há alguns mal-entendidos com relação às preocupações sobre o impacto ambiental da comunicação sem fio.
Por exemplo, não é verdade que a comunicação sem fio de campo seja vulnerável a campos magnéticos fortes ou que a comunicação seja interrompida por chuvas. Em alguns casos, a comunicação sem fio é mais vantajosa do que a comunicação com fio. A seguir, resumimos as relações entre as condições ambientais e a comunicação sem fio.

• Danos causados por surtos de raios
  O surto de raio é um fenômeno em que uma corrente de surto gerada por um raio flui pelo cabo de alimentação e pelos cabos de comunicação e danifica os dispositivos eletrônicos conectados. Portanto, o risco de surto de raio para transmissores sem fio é bastante pequeno, pois eles não são conectados por cabos. No entanto, é necessária uma medida de proteção contra raios no local para evitar a incidência direta de raios.
• Interferência nas comunicações causada por raios
  Diz-se que a frequência das ondas eletromagnéticas geradas por uma descarga elétrica produzida por um raio tem uma ampla faixa entre alguns hertz e 1 gigahertz. Entretanto, quanto maior a frequência, menor a potência, e o problema só ocorre quando a descarga elétrica e a comunicação intermitente acontecem ao mesmo tempo. Mesmo que isso aconteça, o problema pode ser resolvido pelo controle de retransmissão.
• Impacto da chuva, neve e neblina
  A faixa de 2,4 GHz usada para comunicação sem fio em campo sofre pouco impacto da chuva e da neve. Em geral, diz-se que a comunicação começa a ser afetada a partir de 10 GHz ou mais.
• Risco de desconexão
  A comunicação sem fio está livre do problema de desconexão de cabos típico da comunicação com fio, que ocorre quando um cabo é rompido em decorrência de um desastre ou deterioração em um ambiente ruim, quando um cabo é danificado por animais selvagens ou quando um cabo é cortado intencionalmente por uma pessoa mal-intencionada.
• Impacto de um campo magnético forte
  Um campo magnético que causa problemas geralmente não está na faixa de alta frequência da comunicação sem fio, mas na faixa de baixa frequência. A comunicação sem fio é vantajosa nesse aspecto, pois uma corrente de indução gerada por um campo magnético é produzida em relação ao condutor (fio).

Tecnologia exclusiva de bateria

A substituição eficiente da bateria é possível graças à nossa tecnologia exclusiva de pacote de baterias.

O compartimento do compartimento da bateria e o conjunto de baterias com design exclusivo em nossos transmissores sem fio permitem que eles sejam trocados em campo, mesmo em uma área de risco. Além disso, o pacote de baterias permite o acesso conveniente às baterias internas, de modo que elas possam ser substituídas conforme necessário e reabastecidas. Isso minimiza o desperdício e o custo, além de tornar o processo de substituição da bateria o mais eficiente possível. As baterias usadas no conjunto de baterias são baterias de lítio/cloreto de tionila de célula 'D' padrão. Elas têm excelentes características de potência em relação à temperatura, além de uma longa vida útil que as torna adequadas para uso em ambientes.

ISA100 e DPharp para o mundo digital

Uma combinação de duas tecnologias exclusivas possibilitou um verdadeiro sensoriamento digital de ponta a ponta, através do ar. A combinação dos renomados benefícios do sensoriamento digital DPharp com o ISA100.11a, o novo padrão industrial para redes de sensores sem fio, trouxe uma proposta realmente exclusiva. Sensoriamento digital avançado de alta precisão com todos os benefícios da implantação sem fio; redução de engenharia e comissionamento com a flexibilidade de expandir a rede de sensores sem fio para atender à demanda futura.

A união do DPharp com o ISA100.11a representa o compromisso da Yokogawa em continuar fornecendo soluções de ponta insuperáveis para o setor de automação industrial. Confiável, segura, flexível e intuitiva, a nova série de transmissores sem fio simplifica todos os aspectos da implantação, do gerenciamento e da operação sem fio, oferecendo excelência como padrão.

Independentemente de serem instalados a montante em tubulações remotas e cabeças de poço ou a jusante em fazendas de tanques, colunas de vácuo ou cais de carga, nossos transmissores sem fio continuarão a fornecer medições de processo seguras, precisas, confiáveis e de alta integridade que atendem à sua demanda.

Nossos transmissores sem fio aumentarão a visibilidade do seu processo, reduzindo os pontos cegos operacionais, o que, por sua vez, reduzirá a variabilidade do processo, aumentará o rendimento e melhorará a reprodutibilidade do produto, reduzindo custos e aumentando a flexibilidade.

A ISA100 oferece benefícios reais de ciclo de vida sustentável para atender às suas necessidades agora e no futuro.

O padrão de comunicação sem fio ISA100.11a

A tecnologia sem fio, como telefones celulares e redes sem fio, tornou-se uma parte indispensável de nossas vidas. Agora, há uma demanda maior por compatibilidade com a instrumentação dessa tecnologia sem fio. Então, qual é a melhor tecnologia sem fio a ser usada?

Diversos fornecedores, incluindo a Yokogawa Electric, têm fornecido implementações simples por meio de comunicação sem fio, mas elas não têm sido amplamente aceitas por motivos como

• A maioria usa protocolos de comunicação proprietários, o que limita os possíveis aplicativos.
• Não é possível que um conjunto de instrumentos sem fio manipule várias marcas de produtos.
• Os engenheiros não puderam ignorar as preocupações com a segurança e a confiabilidade do canal de comunicação.

Mas agora, a Yokogawa adotou o padrão de comunicação sem fio ISA100.11a, voltado para a automação industrial, e trabalhou para criar dispositivos sem fio fáceis de usar que atendam aos padrões internacionais.

O ISA100.11a tem os seguintes recursos dignos de nota:

Eles são baseados em solicitações de usuários para redes de sensores industriais sem fio; o padrão industrial sem fio ISA100.11a atende a todas essas solicitações de uma só vez.

Com a adoção da tecnologia sem fio industrial baseada no padrão ISA100.11A, poderemos criar novos estilos de instrumentação altamente confiáveis e promissores, que, acreditamos, resolverão muitos problemas.

Demonstração do uso da tecnologia sem fio ISA100 para aplicativos de controle

Abrindo caminho para a integração tranquila de aplicativos de monitoramento e controle de plantas usando uma única infraestrutura sem fio

O sistema projetado para essa demonstração foi composto de um protótipo sem fio D3 posicionador de válvula da Flowserve Corporation e do principal sistema de controle de produção integrado da Yokogawa "CENTUM ® VP", dispositivos de gateway sem fio e o transmissor de pressão diferencial/pressão sem fio DPharp EJX série B. Todos os dispositivos sem fio de campo estavam em conformidade com o ISA100 WirelessTM do ISA100 Wireless Compliance Institute e apresentavam um rápido tempo de atualização de dados de 1 segundo. Foram empregados caminhos de comunicação sem fio redundantes para garantir alta confiabilidade.

Yokogawa produtos nesse sistema de demonstração:

• CENTUM Sistema de controle de produção integrado VP
• DPharp Transmissor de pressão diferencial/pressão da série EJX B
• Estação de gerenciamento sem fio de campo YFGW410
• Ponto de acesso sem fio de campo YFGW510

O recurso da demonstração de controle sem fio do nível de água

1. Dispositivos sem fio de campo controlados pelo controle PID do DCS
2. Atualização rápida de dados: 1 segundo
3. tecnologias redundantes de última geração Duocast e a estação de gerenciamento sem fio de campo redundante
   YFGW410
4. O protótipo do produto D3 sem fio posicionador de válvula da Flowserve Corporation

A demonstração detalhada do controle sem fio do nível da água

Objetivo: Yokogawa garante que o controle sem fio apropriado seja atualizado a cada 1 segundo.

Método: Um controlador de distribuição se comunica com o site posicionador de válvula sem fio e com um transmissor de pressão/pressão diferencial sem fio e controla o nível de água em quatro níveis-alvo.

Constituição: "CENTUM VP" sistema de controle distribuído comunica-se com a infraestrutura do sistema sem fio ISA100.11a e controla o nível de água por meio do controle PID.