Обзор разработок ООО Черметавтоматика Мариуполь в области беспроводных технологий.

Введение

Беспроводные технологии сбора и передачи данных прочно вошли автоматизации промышленности. С каждым годом все больше разработчиков используют специальные системы на базе беспроводных сетей GSM, WiFi и других интерфейсов обмена данными. В последнее время стоимость предлагаемых на рынке устройств упала до приемлемого уровня, поэтому, средства контроля с беспроводным интерфейсом передачи данных уже могут конкурировать с традиционными проводными системами, причем, как в надежности, так и в стоимости внедрения. Для беспроводных систем не требуется монтаж линий связи, а иногда и питания.
Компанией ООО Черметавтоматика Мариуполь предлагается ряд модулей для сбора данных и управления систем на базе беспроводных технологий.

Построение систем

Структура предлагаемых систем представляет собой сеть топологии «Mesh». Это значит, что радиомодули, находящиеся в зоне радиосвязи, имеют возможность передавать свои данные адресату не только через заведомо настроенные маршруты следования данных, но и создавать новые. Образуемая модулями сеть становится высоконадежной, так как каждый работающий радиомодуль не подчинен какому-либо конкретному устройству, а может использовать все доступные в зоне радиосвязи для передачи данных.

Пример такой сети показан на рисунке:

Устройства, образующие сеть, подразделяются на три типа устройств:

	Координатор беспроводной сети (КБС). Главное устройство, однозначно идентифицирующее и создающее сеть. В обычных применениях данное устройство используется для централизованного сбора данных и подключено к компьютеру, хотя, это не единственно возможная конфигурация сети. Координатор может также передавать через себя данные радиомодулей.
	Роутер беспроводной сети (РБС). Может выполнять как функции сбора данных, так и передачи данных других радиомодулей через себя (ретрансляции по выбранному маршруту).
	Беспроводный измерительный модуль (БИМ). Выполняет функции измерения и отправки данных адресату. Не может выполнять функции передачи данных других модулей, но обладает функцией «сна», то есть периодического отключения от сети с целью экономии емкости источника питания.

Создание сети производится в автоматическом режиме. При потере цепочки связи модули сети автоматически производят поиск нового пути для данных, что сводит потери к минимуму.

Координатор и роутеры беспроводной сети должны быть включены постоянно, когда как конечные устройства могут использовать режим «сна». В таком режиме устройство практически не потребляет энергии, что позволяет экономить емкость источника питания. При этом, устройство отключено от сети и не может принимать или передавать данные.  Для такого режима использования конечные устройства снабжены автономными источниками питания, что позволяет полностью отказаться от линий связи и питания. Емкости элементов питания может хватить от 1 до 10 лет, в зависимости от интенсивности опроса данных, условий эксплуатации и емкости используемых батарей питания.

Особенностью предлагаемых радиомодулей является возможность изменения режимов работы модулей, когда беспроводный измерительный модуль БИМ может становиться роутером беспроводной сети, и наоборот. При этом сеть получает дополнительную точку для ретрансляции данных, что позволяет восстановить связь в труднодоступных местах, если один или несколько беспроводных роутеров были отключены, и была потеряна связь с измерительным модулем.

Другой особенностью радиомодулей является уникальная используемая топология построения сети, которая позволяет работать сразу с несколькими источниками и приемниками данных, без централизованного управления.

Еще одной особенностью является возможность радиомодулей выполнять самодиагностику, например, контролировать заряд батареи питания, измерять уровень сигнала связи.

Другими отличительными свойствами являются:

• Быстрое подключение измерительных модулей к сети. Впервые включенный измерительный модуль настраивает связь с сетью за менее, чем 30 секунд и запоминает свои данные. Повторное подключение к сети (например, после режима сна) выполняется менее, чем за 2 секунды.
• Радиомодули могут иметь один или несколько доступных радиоканалов для создания сети. Каждая создаваемая сеть имеет свой индивидуальный идентификатор, что позволяет разделять друг с другом множество сетей, находящихся территориально в одном и том же месте.
• Сеть может иметь возможность кодирования данных, что позволяет защитить модули от несанкционированного доступа к данным и управления.

Программное обеспечение

Программное обеспечение автоматической системы беспроводного контроля и управления включает в себя сервер управления и настроечные средства для конфигурирования модулей связи. Программное обеспечение позволяет легко настраивать работающие модули и подключать новые модули к сети. Конфигурирование и диагностика могут выполняться как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Сервер управления имеет все современные средства связи со SCADA-системами, такие как OPC, DDE. Имеются также интерфейсы для хранения данных в таблицах СУБД MySQL, Interbase/Firebird и в формате DBase.

Практическое применение

В 2011 году была установлена экспериментальная система контролятемпературы кожуха прямого участка воздухопровода ГД в условиях рабочей доменной печи, на ПАО «МК «Азовсталь». Подробнее см. новость.