Giải phápmạngtrườngkhôngdây
Bài báo này nói về chủ đề mạngkhôngdây ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa
và những thách thức trong quá trình phát triển, đồng thời giới thiệu sơ lược về tiêu
chuẩn mạngkhôngdây ISA100 (Wireless System for Automation) và giải pháp
không dây của hãng Yokogawa.
Mạng trườngkhôngdây là gì?
Nói một cách đơn giản thì mạngtrường
không dây là mạng được sử dụng trong
các nhà máy, xưởng sản xuất tự động hóa
dựa trên các cảm biến có chức năng giao
tiếp không dây. Nó có khả năng thu thập dữ liệu từ xa mà không cần đến dây nối
và nguồn cấp.
Do đó mạngtrườngkhôngdây có rất nhiều ưu điểm như: giảm chi phí thiết bị phụ
kiện, giảm khối lượng công việc tại hiện trường, linh hoạt trong lắp đặt, có khả
năng mở rộng, nâng cao hiệu suất sử dụng và tính an toàn cao.
Nhìn chung, các ứng dụng khôngdây được chia thành 3 nhóm sau:
a. Nhóm thứ nhất là nâng cấp các thiết bị có dây đang được sử dụng để thu thập
các thông tin bổ trợ như phát hiện lỗi thông qua giao tiếp không dây.
b. Nhóm thứ hai là định vị và lắp đặt các cảm biến mới để có thể tận dụng việc truy
cập khôngdây trực tuyến (online) tới các biến quá trình mà tại đó không thể quan
sát được trước do khó khăn trong việc truy cập hoặc chi phí đi dây.
c. Nhóm cuối cùng là các ứng dụng thay thế các thiết bị có dây bằng các thiết bị
không dây.
Thách thức đối với mạngtrường không dây
Công nghệ khôngdây đã được phát triển với mục đích mang lại những lợi ích tốt
hơn cho người sử dụng so với các thiết bị có dây. Tuy nhiên, công nghệ trường
không dây cũng gặp phải một số thách thức sau đây:
Trước hết phải kể đến độ tin cậy của mạngkhông dây, nó phải đảm bảo thời gian
đáp ứng của thiết bị trường, hay nói một cách khác, việc khôi phục lỗi và dung sai
trong truyền thông phải được xem xét. Giảipháp bảo mật cũng là một yếu tố quan
trọng, vì những kẻ tấn công có thể thâm nhập vào hệ thống mà không cần nối dây
trực tiếp đến thiết bị. Thêm vào đó, nhiễu cũng là một vấn đề không thể bỏ qua khi
tín hiệu khôngdây có thể bị ảnh hưởng bởi các sóng có tần số cao như sóng Radio,
nhiễu điện từ EM, các vật cản và các mạngkhôngdây khác như WiFi.
Thách thức tiếp theo đó là tuổi thọ của pin sử dụng trong thiết bị trườngkhông dây.
Trên thực tế các yêu tố như việc bảo trì, khả năng có thể bảo trì và khả năng lắp lẫn
rất được quan tâm.
Cuối cùng là thách thức về việc đảm bảo đầu tư vào công nghệ trườngkhôngdây
để hỗ trợ cho các giao thức kế thừa của mạngtrườngkhôngdây và nâng cấp hệ
thống khôngdây một cách đồng nhất và kinh tế.
Tiêu chuẩn khôngdây ISA 100
Hiện nay trên thị trường có rất nhiểu hệ
thống mạngkhôngdây được phát triển
chủ yếu bởi các nhà sản xuất. Do đó, một
tiêu chuẩn đồng nhất là điều kiện cần để
đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, khả năng hoạt động đồng bộ và đơn giản trong
việc nâng cấp hệ thống. Dưới sự lãnh đạo của Hiệp Hội thiết bị đo của Mỹ
(Instrument Society of America), tiêu chuẩn quốc tế ISA cho công nghệ khôngdây
đã được hình thành và phát triển. Thành viên của Ủy ban tiêu chuẩn này bao gồm
các lãnh đạo trong ngành công nghiệp như Shell, Exxon, Mobil, Petronas, Lilly và
các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu như Yokogawa, Honeywell, Masonelian,
Magnetrol.
Tiêu chuẩn này được công bố và ứng dụng bởi những người sử dụng trực tiếp như
Shell, vì họ chiếm hơn 42% trong ủy ban tiêu chuẩn ISA 100.
Cho nên có thể nói tiêu chuẩn khôngdây ISA 100 là một tiêu chuẩn mở và được
quản lý bởi người sử dụng trực tiếp dựa trên công nghệ IP V6, do vậy nó có thể
ứng dụng cho các mạng lớn hơn hệ thống mạng hiện hành. ISA 100 bao gồm nhiều
giao thức, nghĩa là nó có khả năng tương thích tốt với các hệ thống thiết bị hiện
hành mà không sử dụng giao thức khôngdây như FOUNDATION Fieldbus,
HART, PROFIBUS và MODBUS. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng rộng rãi cho các
ứng dụng từ giám sát đến điều khiển.
Giải phápkhôngdây của Yokogawa
Yokogawa thông qua trung tâm R & D (Research & Development) tại Nhật Bản
đang phát triển một giảiphápmạng kĩ thuật số khôngdây với mục tiêu là nâng cao
năng suất cho khách hàng bằng biến thiết bị trường mới.
Hệ thống khôngdây là ISA 100 Wireless với các tính năng và lợi ích rất phù hợp
cho người sử dụng:
Thứ nhất, ISA 100 Wireless cập nhật với tốc độ cao với khoảng thời gian nhanh tới
1s, thích hợp cho các mạch vòng điều khiển.
Thứ hai, khả năng truyền thông ở khoảng cách xa, với ISA 100 Wireless khoảng
cách truyền thông lên đến 600m gấp 3 lần mạngkhôngdây WiHart.
Thứ ba, hệ thống mạng khôngdây của Yokogawa là một hệ thống an toàn với khả
năng bảo mật từ đầu tới cuối với kiến trúc dự phòng toàn phần.
Thứ tư, mạngkhôngdây Yokogawa sử dụng cấu trúc mạng hình sao có sử dụng
đường truyền cố định rất thích hợp cho các mạch vòng điều khiển và các nút không
định tuyến tiết kiệm năng lượng.
Thứ năm, ISA 100 Wireless sử dụng công nghệ pin mới cho phép vòng đời của pin
có thể lên đến 10 năm tùy thuộc vào số lần quét, hơn thế nữa với thiết kế pin độc
đáo các pin có thể thay thế trực tuyến trong điều kiện khắc nghiệt với chi phí phải
chăng.
Cuối cùng, hệ thống khôngdây tại hiện trường của Yokogawa có khả năng tránh
giao thoa sóng Radio rất tốt, ngoài ra tín hiệu của hệ thống khôngdây có phổ song
hẹp và khả năng chống nhiễu sóng đối với tín hiệu khôngdây từ hệ thống không
dây khác để cùng tồn tại. Tỉ lệ lỗi của ISA 100 Wireless ít hơn 1/5 so với hệ thống
không dây khác, đặc biệt nó có khả năng tự kiểm tra lỗi của mình.
Cấu hình của hệ thống khôngdây Yokogawa bao gồm một Gateway tích hợp
không dây, các thiết bị trườngkhôngdây ở lớp dưới, lớp trên là PC được kết nối
thông qua bus Ethernet. PC ở lớp trên được sử dụng để cài đặt và quản lý các thiết
bị khôngdây tại hiện trường. Truyền thông Mosbus/TCP được sử dụng để tạo kết
nối với hệ thống chủ. OPC server trườngkhôngdây và PC server có thể được kết
nối thông qua 1 giao diện OPC.
Điều gì đang đến trong tương lai? Yokogawa đã và đang đầu tư cho R & D để phát
triển công nghệ khôngdây và Yokogawa tin rằng công nghệ này sẽ thúc đẩy công
nghệ cảm biến trường đến một tầm cao mới. Trong vài năm tới, Yokogawa sẽ triển
khai nhiều sản phẩm mới bao gồm các bộ cảm biến môi trườngkhông dây, tích
hợp nhiều hệ thống dự phòng gateways, đường trục mạng tốc độ cao sử dụng cáp
quang và công nghệ khôngdây mới UWB để truyền thông tốc độ cao dựa trên
chuẩn IEEE 802.15.3a và cùng WiMAX cho truyền thông với khoảng cách lớn lên
đến 50 km dựa trên chuẩn IEEE 802.16.
Hiện nay, Yokogawa đã sẵn sàng để cung cấp công nghệ trườngkhôngdây cho
khách hàng tại Việt Nam. Yokogawa tin tưởng rằng chìa khóa cho sự thành công
của hệ thống khôngdây là chuẩn khôngdây ISA 100 Wireless, đó là tiêu chuẩn có
khả năng tương tác giữa các hệ thống máy chủ lưu trữ với nhau và các thiết bị hiện
trường. Yokogawa tin rằng công nghệ trườngkhôngdây trong tương lai sẽ là một
trong những ứng dụng chủ đạo để nâng cao hiệu quả và an toàn cho các dự án
. lược về tiêu
chuẩn mạng không dây ISA100 (Wireless System for Automation) và giải pháp
không dây của hãng Yokogawa.
Mạng trường không dây là gì?
Nói một.
Giải pháp mạng trường không dây
Bài báo này nói về chủ đề mạng không dây ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa