Era Internetu Rzeczy jeszcze na dobre się nie rozpoczęła, ale coraz więcej znaków na niebie i ziemi wskazuje, że stoimy obecnie u jej progu. Już teraz wiele przedsiębiorstw z różnych branż odważnie wdraża pierwsze projekty IoT. Jak wynika z raportu „Internet of Things 2019” przygotowanego przez grupę przedsiębiorstw pod wodzą IDG Research Services, aż 51% spośród 500 ankietowanych firm reprezentujących cały przekrój wielkości i branż uznaje dziś Internet Rzeczy za ważny lub bardzo ważny aspekt ich działalności i zamierza dalej inwestować w jego rozwój. Projekty tego typu do tej pory koncentrowały się w większości w obszarze produkcji (28% wskazań). W przyszłości zostaną one jednak rozszerzone o kontrolę jakości (39%), inteligentne produkty (35%) i logistykę (32%). Nie oznacza to jednak, że przedsiębiorstwa przestaną inwestować w usieciowienie procesów wytwórczych: chęć
realizacji tego typu inicjatyw deklaruje 33% firm – o 5 punktów procentowych więcej niż obecnie [1].

Wielopoziomowa komunikacja

Usieciowienie produkcji oznacza nie tylko możliwość pełnej koordynacji wszystkich jej etapów: to swoista rewolucja całego procesu produkcyjnego. W inteligentnej fabryce maszyny, magistrale i detale będą się aktywnie ze sobą porozumiewały, a cyfrowe bliźniaki umożliwią tworzenie symulacji każdego urządzenia, narzędzia i produktu, zanim jeszcze zejdzie on z taśmy produkcyjnej. Dzięki temu zakład będzie mógł elastycznie dostosowywać swoje moce wytwórcze do potrzeb bieżących zamówień. Co więcej, redukcja przestojów i pełne wykorzystanie zasobów przyczynią się do obniżenia kosztów produkcji. Warunek jest jeden: budowa sprawnej infrastruktury Internetu Rzeczy. To ona pozwoli bowiem na sprawne sterowanie maszynami, systemami magazynowania oraz środkami produkcji, zapewniając możliwość ich wzajemnego komunikowania się bez udziału człowieka.

Od miedzi do włókna szklanego

Podczas gdy typowe sieci przemysłowe bazują na miedzi, w fabrykach przyszłości królować będzie włókno szklane w formie światłowodów. Te ostatnie mają bowiem sporo zalet w porównaniu z kablami miedzianymi: nie tylko umożliwiają transfer danych na duże odległości, ale są także niewrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne. A to znacznie upraszcza budowę bazującej na nich infrastruktury: można je bowiem z powodzeniem kłaść w kanałach i korytach wykorzystywanych do prowadzenia przewodów miedzianych i zasilających. Światłowodom nie zagraża nawet woda: ponieważ nie płynie w nich prąd, nie mogą ulec zwarciu na skutek kontaktu z wilgocią. A to powoduje, że idealnie sprawdzą się w środowiskach pracy uznawanych za trudne czy wymagające, a także w aplikacjach wrażliwych, w których istotne znaczenie ma bezpieczeństwo przesyłu danych. W przeciwieństwie do przewodów elektrycznych uniemożliwiają bowiem one przechwycenie transportowanych informacji. Trudno się więc dziwić, że wielu ekspertów uznaje je za fundament Internetu Rzeczy.

Niemal nieograniczony transfer danych

Światłowód wsławił się już na rynku konsumenckim niezrównaną prędkością przesyłu danych. Z punktu widzenia przemysłu nie jest to jednak jedyna cecha predestynująca go do roli sieci przyszłości: równie istotna jest wysoka niezawodność zabezpieczająca ciągłość procesów produkcyjnych oraz możliwość utrzymania odpowiedniej jakości usług (Qaulity of Service), zwłaszcza w przypadku transakcji realizowanych w czasie zbliżonym do rzeczywistego (near Real-Time). Szerokopasmowe łącza światłowodowe umożliwiają niezawodny przesył danych produkcyjnych i sterowania (CAM/CIM) między poszczególnymi zakładami produkcyjnymi i uczestnikami łańcucha dostaw. Zakres ich wykorzystania jest niemal nieograniczony i obejmuje zarówno typowe aplikacje internetowe i chmurowe, jak i wideokonferencje oraz przesył kopii zapasowych całych dysków na serwery zlokalizowane w różnych częściach globu – i to bez jakichkolwiek strat czy zakłóceń transferu.

Światłowód można także wykorzystać do połączenia ze sobą poszczególnych maszyn produkcyjnych. W roli tej sprawdzi się np. system TML (Modular Link System) firmy Trans Data Elektronik (TDE). Dzięki adapterom poszczególne moduły można łatwo zintegrować z szyną montażową, a szeroki wybór dostępnych portów i adapterów (wymiennie: 6 adapterów SC Duplex, 6 LC Quad, 6 LC Duplex, 12 E2000, 12 ST lub 6 portów RJ45) umożliwia ich zastosowanie w szeregu aplikacji przemysłowych.

Sieć do zadań specjalnych

Modułowe systemy światłowodowe umożliwiają szybką i efektywną budowę inteligentnych sieci przemysłowych. Są bowiem na tyle elastyczne, że można je dostosować do potrzeb każdej linii produkcyjnej, a dodatkowo zużywają niewiele energii. Zaś w przypadku konieczności przebudowy lub rozbudowy o kolejne komponenty nie muszą być rozkładane na czynniki pierwsze.

A jak radzą sobie w trudnych warunkach pracy? Tu sprawdzą się izolowane złącza (np. IP-MPO firmy TDE) o stopniu ochrony IP68, nieprzepuszczające wody, brudu ani kurzu. Tego typu produkty z powodzeniem wytrzymują temperatury rzędu -40 do 70°C, a dodatkowo są odporne na oddziaływanie substancji chemicznych, dzięki czemu mogą być z powodzeniem stosowane w całym szeregu wymagających aplikacji przemysłowych.

Zbudowane na nich sieci są jednak nie tylko odporne na ekstremalne warunki pracy, ale także niezwykle wydajne: umożliwiają przesył danych produkcyjnych i pomiarowych w czasie rzeczywistym, co z kolei pozwala efektywnie sterować maszynami, optymalizować cykle produkcji i perfekcyjnie zharmonizować ze sobą poszczególne procesy.

Sprawdzone w praktyce

O tym, że sieć światłowodowa rzeczywiście przynosi deklarowane korzyści, przekonuje przykład firmy Coko – przetwórcy tworzyw sztucznych z niemieckiego Bad Salzuflen. Przedsiębiorstwu udało się z sukcesem zintegrować ze sobą dwa światy: realny i wirtualny – a wszystko dzięki połączeniu wtryskarek z siecią zakładową. Każda maszyna wyposażona została w magistralę i 4 lub więcej przyłączy wykonanych w technologii światłowodowej i połączonych redundantnie dla zabezpieczenia ciągłości pracy. Wymogiem producenta była przy tym szybka instalacja systemu, tak by zminimalizować jej wpływ na pracę poszczególnych urządzeń.

Gotowa sieć światłowodowa bazuje na systemie TML firmy TDE. Jego przewagą okazały się niewielkie średnice kabli oraz uniwersalne przyłącza typu plug&play. Możliwość swobodnego łączenia i kompilowania ze sobą przewodów pozwoliła w tym przypadku nie tylko szybko zainstalować światłowód, ale także znacznie ograniczyć długość okablowania i oszczędzić miejsce w szafie sterowniczej. Ponieważ poszczególne komponenty zostały wcześniej przetestowane i dopasowane do potrzeb aplikacji, nie trzeba już było mierzyć i dostosowywać ich na miejscu. Mimo że instalacja obejmuje łącznie 336 złączy CU i 24 porty światłowodowe, do jej podłączenia wystarczyło 28 przewodów miedzianych i 2 światłowody.
Pierwsze z nich obsługują transfer danych na mniejsze odległości (10-65 m); drugie przesyłają je na większych dystansach rzędu 120 m.

Przykład ten dowodzi, że Internet Rzeczy ma wszelkie predyspozycje ku temu, by przyczynić się do zrównoważonego rozwoju całej światowej gospodarki [2]. A droga ku temu biegnie światłowodem, który z powodzeniem łączy świat realny i wirtualny w jedną, inteligentną sieć.

LITERATURA:
[1] Raport “Internet of Things 2019”, IDG Research Services
[2] GSMA Intelligence: The contribution of IoT to economic growth: Modelling the impact on business productivity, kwiecień 2019

André Engel i Sariana Kunze
+ + +
André Engel jest prezesem firmy Trans Data Elektronik (TDE).