Presentación Wireless Phoenix Contact
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Wireless Industrial Wireless Local Area Network 2 Agenda Agenda Introducción Introducción Fundamentos Soluciones Fundamentos Soluciones Características de sistemas inalámbricos 3 Industrial Wireless Telecontrol Agenda Cobertura de larga distancia Introducción Habitualmente el ancho de banda no es importante Fundamentos Transmisión de datos: Soluciones Industrial Wireless Telecontrol Industrial Wireless LAN Control remoto: esporádicos Mantenimiento remoto: continua Industrial Wireless LAN Industrial Wireless LAN Comunicación entre nodos estáticos Comunicación entre nodos móviles Supervisión y control móvil Alta velocidad de datos Gran número de nodos Comunicación en tiempo real determinista WirelessHART Opción de conectarse a otras redes (pasarelas) Automatización de Proceso: Actualización de valores lenta y con pocos datos WirelessHART WLAN – los tres pilares 4 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Características de sistemas inalámbricos 5 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones En general los sistemas wireless: • Aportan una enorme flexibilidad a la hora de diseñar soluciones de automatización, permitiendo solucionar de forma sencilla aplicaciones de gran complejidad. • Aportan un ahorro de costes de mantenimiento en aplicaciones móviles, en comparación con soluciones convencionales de anillos rozantes o escobillas. • Elimina la necesidad de soterramiento de cableados cuando esta es compleja. Son la mejor opción en renovaciones o ampliaciones de instalación, aplicaciones móviles, etc. Wireless en la industria 6 Controlador Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Adquisición de datos de proceso Conexiones móviles Conexión de buses anteriores Periferia móvil (sensor/actuador) Aplicaciones industriales de control de lazo abierto y cerrado en instalaciones que requieren determinismo, comunicación cíclica y reacciones rápidas Frecuencias empleadas en sistemas industriales 7 Agenda Introducción Fundamentos • Son bandas de utilización libre • Tuvieron su origen en aplicaciones militares Soluciones • En los 80 la FCC estableció las tres bandas ISM ( Industrial Scientific and Medical ) de utilización libre: BANDA ISM Ancho de banda Ámbito USA Ámbito Europa ( FCC 15 ) ( ETS 300 ) 902-928 MHz 26 MHz SI NO 2,4…2,4835 GHz 83,5 MHz SI SI 5,725…5,850 GHZ 125 MHz SI SI Diferentes tecnologías inalámbricas 8 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Características de WLAN 9 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Estandarizado según IEEE 802.11…. Bandas de 2.4 GHz y 5 GHz Pueden usarse globalmente gratuitamente y sin licencia Tecnología de transmisión DSSS, OFDM y HT-OFDM 24 canales libres en 5Ghz, y 3 canales en 2,4GHz en los estandates 802.11a/b/g/h/n Muy alto grado de seguridad de datos, gracias a los mecanismos de encriptación y autentificación Control de potencia TPC, frecuencia dinámica DFS, multiple antena MIMO Transmisión transparente de protocolos IP Gran ancho de banda, hasta 450 Mbps (aprox. 217 Mbps neto) Características de Bluetooth 10 Agenda Introducción Estandarizado según IEEE 802.15.1 Estable, estándar bien establecido Fundamentos Soluciones Banda de 2.4 GHz Pueden usarse globalmente gratuitamente y sin licencia Tecnología de transmisión rápida FHSS 79 canales, 1600 saltos de frecuencia por segundo Comunicación muy fiable en entornos industriales Seguridad de información: Encriptación de 128-bit, autentificación, aparatos ocultos Regulación automática de potencia de transmisión Correción de errores integrada (FEC) Entorno a un 1.2% BER (tasa de error de bits), la necesidad de repetición de paquetes está virtualmente eliminada Coexistencias de Bluetooth y WLAN 11 Agenda Introducción 1 Fundamentos ...................................... Bluetooth ............................... 79 - Mecanismo automático: AFH (Adaptive Frequency Hopping) - Mecanismo manual: WLAN Channel Skipping Soluciones 83,5 MHz 22MHz WLAN 1 2400 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2412 2417 2422 2427 2432 2437 2442 2447 2452 2457 2462 2467 2472 MHz 2483.5 Funcionamiento WLAN 12 Agenda Introducción Fundamentos 1. Descubrimiento La estación ha de conocer la existencia del PA al que conectarse. Descubrimiento Pasivo: Espera recibir la señal de PA Descubrimiento Activo: La estación lanza tramas a un PA determinado y espera una respuesta Soluciones 2. Autenticación La estación ha de autenticarse para conectarse a la red 3. Asociación La estación ha de asociarse para poder intercambiar datos con otras. 4. Cifrado Protección de los datos que se envían a través de la red. Basado en el estándar IEEE 802.11 13 Estándar de la IEEE: Opera en frecuencias de 2.4 a 5 GHz Agenda Introducción Fundamentos Soluciones 802.11: 1 a 2 Mbps a 2.4GHz 802.11a: 54 Mbps a 5GHz 802.11b: 11Mbps a 2.4GHz 802.11g: 54 Mbps a 2.4GHz Otros: h (DFS), d (Cambios de MAC), e (QoS), j (Japón), n (x4, x8), i (WPA2) ... IEEE 802.11n 14 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Multiple In Multiple Out (MIMO) usa varias antenas activas, funcionando a la vez, lo que permite un mayor ancho de banda y mayor fiabilidad que Single In Single Out (SISO). IEEE 802.11n vs. IEEE 802.11abg 15 Agenda Introducción Fundamentos Mbps Ancho de banda 600 Soluciones 500 450 400 300 300 200 100 54 0 802.11a (año de publicación) (1999) Estándar WLAN 54 54 802.11g (2003) 802.11h (2004) 11 802.11b (1999) 802.11n 2x3:2 (2009) 802.11n 3x3:3 (2009) 802.11n 4x4:4* (2009) Atenuación 16 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Sólo es cero en vacío. Todas las partículas producen una atenuación (Gases, líquidos o sólidos) Los obstáculos también producen atenuación Varia con la frecuencia. El alcance es una combinación de potencia, tipo de antena y posición. Seguridad 17 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones WEP (Wired Equivalent Privacy) Usa un algoritmo RC4 de cifrado con claves de 40-bit o 104bit La seguridad mediante WEP no es válida para el entorno industrial. WPA y WPA2: Autenticación Datos muy sensibles 802.1X sobre 802.11 El resto PSK (Pre-Shared Key) Cifrado e Integridad de Datos WPA: TKIP (Temporary Key Integrity Protocol) WPA2: AES (Advanced Encryption Standard) PROFINET y Profisafe inalámbricas Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Especificación de los requisitos de transmisión transparente de Profinet via Bluetooth y WLAN Inclusión en los estándares IEC 61158-2 IEC 61784-2 Aprobación de transmisión inalámbrica Profinet & Profisafe mediante Bluetooth y WLAN por TüV y BGIA, especificación de los requisitos de seguridad (Profisafe profile V 2.4) 18 Mayor seguridad IWLAN y PROFIsafe 19 Agenda La Tecnología wireless hace posible la comunicación donde el cable no sería rentable! Introducción Fundamentos Instalación de los puntos de acceso en Atex zona 2. Soluciones Servidor SIMATIC PCS 7 Switch SCALANCE X208 Industrial Ethernet Zona 2 AP SCALANCE W786-2PRO Operadores móviles SIMATIC PCS 7 Mayor seguridad Bluetooth y PROFIsafe 20 Agenda SDI Introducción Fundamentos Soluciones & La Tecnología wireless hace posible la comunicación donde el cable no sería rentable! Sistema Safety Bridge, basado en Profisafe LPSDO Protección de la inversión 21 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Para proteger la inversión de sistemas PROFIBUS existentes y en explotación, que necesitan conectarse por wifi, se puede usar pasarelas Estas pasarelas pueden operar con antenas o con cable radiante SCALANCE W 22 La solución adecuada a cada aplicación. Agenda Introducción Fundamentos Soluciones SCALANCE W 23 La solución adecuada a cada aplicación. Agenda Introducción Fundamentos Soluciones iFeatures 24 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Funciones adicionales para su uso en entornos industriales especiales iPCF & Rapid Roaming (RR) 25 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Alcanza transmisiones de datos deterministicas en una rede WLAN Particularmente recomendado para PROFINET IO sobre WLAN Comunicación wireless en real-time Alcanza transmisiones de datos deterministicas durante los roaming (usando tanto Rcoax como antenas) Rcoax - Cable radiante 26 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Cuando hay zonas que son problemáticas para los sistemas inalámbricos normales, el RCoax funciona como una antena especial para la SCALANCE W Las aplicaciones típicas dónde aporta mayores ventajas son sistemas de transporte autopilotado, transportadores monorraíl, almacenes, etc. Configuración típica con RCoax 27 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Controlador IWLAN IEEE 802.11abgn 28 WLC711 Consola de gestión (PC con explorador Web) Agenda Introducción Fundamentos Soluciones WAN ERP SCADA SAP VoIP Red corporativa Industrial Ethernet 16 x W78xC | W786-2HPW (32 APs como máximo ) SCALANCE XR-300 Puntos de acceso SCALANCE inteligentes, para su uso con controlador (APs FIT) Si el controlador WLC falla – la WLAN seguirá funcionando HMI + WLAN + SAFETY 29 Panel móvil para supervisión y control de operador... Agenda Seguridad integrada (opcional), Certificado por TÜV y BIA hasta SIL3, con Introducción transpondedor de identificación y medida de distancia, e inicio seguro de sesión Fundamentos Soluciones Wireless IO 30 Max. 3 dispositivos E/S Agenda Introducción Fundamentos Soluciones RTT < 50ms Estación base Wireless I/O Estación Fieldline modular IEEE 802.11 n + Alta Potencia 31 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Mayor robustez Más velocidad Mayor fiabilidad Configuración estándar 32 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Gestión de cluster integrada 33 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Red WLAN completa 34 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Adaptador industrial WLAN 35 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Conecta dispositivos Ethernet con WLAN WLAN EPA 36 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Diseñado para automatización industrial Priorización de trama Profinet Roaming transparente (2x EPA) Configuración mediante botón Mode, Interface Web o comandos AT Control mediante SNMP Arranque rápido en menos de 3 s Válido para Profisafe y SafetyBridge El adaptador WLAN industrial 37 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Conecta dispositivos Ethernet con WLAN Básculas Cámaras de seguridad Terminales Pantallas PLCs Estaciones E/S Shuttles de almacenes PCs industriales Bluetooth EPA 38 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Hasta 400 m SafetyBridge Bluetooth EPA 39 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Comunicación priorizada Válido para PROFIsafe & Safety Bridge Tiempo de actualización min. 8 ms Ventajas de usar comunicaciones inalámbricas 40 Agenda Introducción Fundamentos Soluciones Sistemas mucho más flexibles Transmisión de datos a socios de comunicaciones móviles es sin contacto y por lo tanto no sujeto al desgaste Ahorro de costes Sustitución de anillos rozantes y los cables Emisiones de RF bajo control con cable radiante Cobertura fiable en zonas donde de otro modo sería difícil la comunicación inalámbrica con antenas Protección de la inversión Integración de dispositivos de campo PROFIBUS en una red inalámbrica mediante pasarelas Tecnología inalámbrica industrial: fiable, robusta y segura!
