Στο βιομηχανικό Διαδίκτυο, τόσο η ενσύρματη επικοινωνία (π.χ. βιομηχανικό Ethernet, fieldbus) όσο και η ασύρματη επικοινωνία (π.χ. Wi-Fi, 5G, αποκλειστική βιομηχανική ασύρματη τεχνολογία) χρησιμοποιούνται ευρέως, αλλά η συγκεκριμένη επιλογή εξαρτάται από τις ανάγκες της σκηνής. Ακολουθεί μια ανάλυση των τεχνικών χαρακτηριστικών, των σεναρίων εφαρμογής και των τάσεων ανάπτυξης:
I. Ενσύρματη επικοινωνία: σταθερή και αξιόπιστη, εξακολουθεί να είναι ο πυρήνας της βιομηχανίας
Τεχνικά χαρακτηριστικά
Υψηλός πραγματικός-χρόνος και αξιοπιστία:Το βιομηχανικό Ethernet (π.χ. PROFINET, EtherCAT) πραγματοποιεί καθυστέρηση μικροδευτερόλεπτου μέσω λειτουργικού συστήματος σκληρού-σε πραγματικό χρόνο και αποκλειστικής κάρτας δικτύου για να καλύψει τη ζήτηση για έλεγχο ακριβείας.
Ισχυρή αντι-ικανότητα παρεμβολών:Η μετάδοση μεταλλικών καλωδίων ή οπτικών ινών δεν υπόκειται σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, κατάλληλη για ισχυρά βιομηχανικά περιβάλλοντα (π.χ. τήξη μετάλλων, εξοπλισμός ισχύος).
Υψηλή ασφάλεια:Η φυσική απομόνωση μειώνει τον κίνδυνο διαρροής δεδομένων και πληροί τα πρότυπα βιομηχανικής ασφάλειας.
Τυπικά σενάρια εφαρμογής
Επίπεδο ελέγχου παραγωγής:αλληλεπίδραση δεδομένων πραγματικού χρόνου μεταξύ PLC (προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής) και αισθητήρων και ενεργοποιητών.
Διασύνδεση επιπέδου εξοπλισμού:σταθερή επικοινωνία βασικού εξοπλισμού όπως βιομηχανικά ρομπότ και εργαλειομηχανές CNC.
Ντετερμινιστικά δίκτυα:π.χ. χρονικά-ευαίσθητα δίκτυα (TSN) στην αυτοκινητοβιομηχανία, παραγωγή ημιαγωγών.
Μερίδιο αγοράς
Το μερίδιο αγοράς του βιομηχανικού Ethernet στον τομέα της συλλογής βιομηχανικών δεδομένων αυξάνεται σταδιακά λόγω του υψηλού ρυθμού μετάδοσης (Gigabit / 10 Gigabit), της εύκολης δικτύωσης και της συμβατότητας με συνδεσιμότητα στο Διαδίκτυο.
II. Ασύρματη επικοινωνία: Ευέλικτη ανάπτυξη, που γίνεται σημαντικό συμπλήρωμα
Τεχνικά χαρακτηριστικά
Ευελιξία και επεκτασιμότητα:δεν απαιτείται καλωδίωση, υποστηρίζοντας ταχεία ανάπτυξη και αναδιαμόρφωση γραμμής παραγωγής, προσαρμοσμένη στις ανάγκες της ευέλικτης κατασκευής.
Πλεονέκτημα κόστους:Μειώστε το κόστος καλωδίωσης (ειδικά για την ανακατασκευή παλαιών εγκαταστάσεων), μειώστε το χρόνο διακοπής λειτουργίας για συντήρηση.
Γρήγορη επανάληψη τεχνολογίας:Το 5G, το Wi{1}}Fi 6/7 και άλλες νέες τεχνολογίες παρέχουν υψηλότερο εύρος ζώνης και χαμηλότερο λανθάνοντα χρόνο.
Τυπικά σενάρια εφαρμογής
Επικοινωνία φορητών συσκευών:μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό-χρόνο για AGV (Αυτόματα καθοδηγούμενα οχήματα), επιθεωρήσεις drone και τερματικά χειρός εργαζομένων.
Απομακρυσμένη παρακολούθηση και προγνωστική συντήρηση:Παρακολούθηση κατάστασης εξοπλισμού ευρείας-περιοχής μέσω LoRa, NB-IoT και άλλων τεχνολογιών.
Λειτουργία σε επικίνδυνο περιβάλλον:όπως σε σενάρια εξόρυξης και χημικών, η ασύρματη τεχνολογία αντικαθιστά τη χειροκίνητη επιθεώρηση και βελτιώνει την ασφάλεια.
Βασική Κατεύθυνση Τεχνολογίας
Βιομηχανικό ιδιωτικό δίκτυο 5G:υποστηρίζει το uRLLC (εξαιρετικά-αξιόπιστη επικοινωνία χαμηλής-υπερβολικής καθυστέρησης) και το mMTC (μαζική επικοινωνία μηχανών) για την πραγματοποίηση ακραίων σεναρίων όπως η απομακρυσμένη χειρουργική επέμβαση και η αυτόνομη οδήγηση.
Δίκτυο{0}}ευαίσθητου χρόνου (TSN) και ασύρματη σύγκλιση:Εξισορροπήστε την ασύρματη ευελιξία και την ενσύρματη ασφάλεια μέσω TSN μέσω 5G/Wi-Fi.
Ειδικά βιομηχανικά ασύρματα πρωτόκολλα: όπως WirelessHART, WIA-PA, βελτιστοποιημένα για τη βιομηχανία διεργασιών, με ισχυρή ικανότητα κατά-εμπλοκής.
III. η συνέργεια ενσύρματης και ασύρματης: υβριδική δικτύωση στο mainstream
Λειτουργία επικάλυψης:επικάλυψη ασύρματου δικτύου πάνω από το υπάρχον ενσύρματο δίκτυο για συλλογή δεδομένων μη-πραγματικού-χρόνου (π.χ. περιβαλλοντική παρακολούθηση, διαχείριση αποθεμάτων).
Λειτουργία σύγκλισης:ασύρματη αντικατάσταση σταδιακά μέρος του ενσύρματου δικτύου ελέγχου, όπως μέσω 5G + υπολογιστών άκρων για να επιτευχθεί ασύρματο PLC.
Τυπική περίπτωση:
Κατασκευή αυτοκινήτων:Το βιομηχανικό Ethernet συνδέει τον βασικό εξοπλισμό, το Wi{0}}Το Wi{0}}Fi 6 υποστηρίζει τον προγραμματισμό AGV, το 5G χρησιμοποιείται για απομακρυσμένο έλεγχο ποιότητας.
Έξυπνη γεωργία:LoRa παρακολούθηση της υγρασίας του εδάφους, μετάδοση 4G/5G στο σύννεφο, ενσύρματο δίκτυο για τον έλεγχο του συστήματος άρδευσης.
IV. η μελλοντική τάση: η αναλογία ασύρματης σύνδεσης συνεχίζει να αυξάνεται, αλλά η ενσύρματη σύνδεση εξακολουθεί να είναι αναντικατάστατη
Αύξηση ρυθμού διείσδυσης ασύρματης τεχνολογίας:
Αναμένεται ότι μέχρι το 2027, το μέγεθος της αγοράς βιομηχανικών ασύρματων επικοινωνιών θα ξεπεράσει αυτό των ενσύρματων, ειδικά στον τομέα της εφοδιαστικής, της ενέργειας και της έξυπνης κατασκευής.
Το κόστος των βιομηχανικών μονάδων 5G μειώνεται (από 1000 $ σε 100 $), γεγονός που προάγει την κλίμακα εφαρμογής.
Η ενσύρματη τεχνολογία συνεχίζει να καινοτομεί:
Το Ethernet ενός-ζεύγους (SPE) απλοποιεί την καλωδίωση, υποστηρίζει PoE (Power over Ethernet) και μειώνει το συνολικό κόστος.
Η τεχνολογία βιομηχανικού οπτικού διαύλου ξεπερνά τον περιορισμό της απόστασης μετάδοσης, κατάλληλη για-εργοστάσια μεγάλης κλίμακας.
Η εναρμόνιση προτύπων επιταχύνει:
Το OPC UA μέσω TSN, 5G LAN και άλλα πρωτόκολλα συγκλίνουν για την επίλυση προβλημάτων συμβατότητας πολλαπλών-πρωτόκολλων.
Οι μεγάλες βιομηχανικές χώρες σε όλο τον κόσμο (π.χ. Γερμανία, Ηνωμένες Πολιτείες, Κίνα) έχουν ενσωματώσει την ασύρματη τεχνολογία στις βιομηχανικές στρατηγικές τους στο Διαδίκτυο.