Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager – Instrumenter hos KLINGER Danmark
De trådløse instrument-netværk kan være lige så stabile og sikre som fastfortrådede systemer – i nogle tilfælde kan de endda mere. I dag er spørgsmålet ikke om trådløse transmittere kan erstatte de fastfortrådede anlæg, men snarere om hvordan de trådløse systemer kan udvide netværksmulighederne.
Både begejstring og skepsis har lydt siden introduktionen af trådløse netværk til industrielle formål, især indenfor den kemiske procesindustri har diskussionen været markant. Modstandere tvivler på pålidelighed og sikkerhed i de trådløse netværker, hvor tilhængerne fremhæver besparelser på installation, øget lønsomhed og anvendelighed af de trådløse instrument netværk.
Samlet set er trådløse netværk velegnet til det industrielle miljø, dog er de mindre egnet, hvor store datamængder eller kort responstid er nødvendig.
I anlæg med ”asset management” styring vil de trådløse netværk kunne levere flere procesdata, forøge viden om vareflow, samt forbedre processtyringens pålidelighed og funktionalitet.
Om trådløse netværk
Grænsen imellem succes og fiasko for trådløse instrument-netværk hænger nøje sammen med brugerens viden. Situationen kan sammenlignes med andre måleteknologier som f.eks. flowmåling, hvor der vel er mellem 10 og 20 teknologier og metoder til rådighed. Her er kendskabet til fordele og ulemper vigtigt for at kunne vælge det rigtige princip - det samme gør sig gældende for den trådløse teknologi.
Den største begrænsning i trådløse instrumenter er hvor langt signalet kan sendes mellem bygninger og stålkonstruktioner og stadig modtages i ”læsbar” form. Overskrides grænsen vil signalet være følsomt for elektrisk støj og ydre påvirkninger og i værste fald blive afbrudt.
Frekvens og afstand
Der er tre gængse licensfri radio sendefrekvenser: 900 MHz, 2,4 GHz og 5GHz. Alle bånd benytter bredspektret teknologi, dvs. at frekvensen konstant flyttes indenfor sendebåndet.
De mest udbredte sendebånd er 2,4 GHz, der er kendetegnet ved:
I de fleste datablade er der en angivelse af netværkets rækkevidde, men man skal huske på at afstanden skal forstås som en lige uhindret sigtelinje dvs. uden bygninger og konstruktioner, uden elektrisk støj og uden regnvejr, tåge eller sne.
Et 2,4 GHz system kan sende over 30 km under idealforhold men kan i praksis kun sende 30 – 100 meter under industrielle forhold.
Det lavfrekvente 900 MHz bånd er kendetegnet ved bedre signal udbredelse i industrielt miljø p.gr.a. den lavere sendefrekvens. Under industrielle forhold sender et 900 MHz net således 10 gange bedre end et 2,4 GHz netværk.
Som middelværdi kan et 900 MHz netværk sende 900 m, hvilket vil sige at 50 % af alle signalgivere vil fungere i en afstand af 900 m fra modtageren, mere realistisk er nok at 85% fungerer i en afstand på 300 m
Hvordan sikrer jeg mig at der er dækning?
Den manglende forståelse hos brugerne for radiosignalets begrænsede rækkevidde under industrielle forhold er den egentlige årsag til næsten alle de konstaterede problemer disse trådløse instrument-netværk. 
Et mindre dækningsområde vil naturligvis gøre det muligt for et enklere trådløst design, medmindre dækningsområdet har en meget tæt labyrintagtig struktur af bygninger og rør, der næsten ikke tillader dagslys at trænge igennem. Som en god håndregel kan man sige at trådløst udstyr ikke vil fungere optimalt hvis man ikke fysisk kan se gennem et område, selvom radiobølger kan have en vis succes med selv at oprette kommunikationsveje ved at lade refleksioner ”hoppe” mellem objekterne.
Derfor anbefales det at få testet og kortlagt dækningen – og evt. implementere forskellige antenne valg og / eller montagesteder for at gøre systemet opfylder funktionalitet optimal.
Et trådløst instrument netværk opbygges i princippet som et fastfortrådet anlæg, dog erstattes de fleste kabler og samlekasser af specielle moduler - idet:
Selv i mindre anlæg løber udgifterne til kabler, samlekasser og fordelingsskabe hurtigt op – og ofte kan der spares en del penge i forbindelse med installationen – også selvom udgiften til den avancerede kommunikation gør at det enkelte måleinstrument i mange tilfælde vil blive dyrere end den konventionelle løsning.
Feltsignalerne kan komme både fra diskrete signaler (motor start/stop og ventil tilbagemeldinger) og analoge signaler (temperatur, tryk, flow, niveau osv), og selvom ikke alt udstyr kan leveres med trådløs I/O er der i dag mulighed for at benytte interface moduler, så eksempelvis traditionelle instrumenter kan kobles på det trådløse netværk via en wireless HART kommunikation – en metode der gør, at det forsat er muligt at fokusere på at vælge det bedste måleprincip til opgaven, og samtidig drage fordel af den trådløse teknologi.
Anvendelsesområder
Da megen af kommunikationen i et trådløst netværk foregår som punkt-til-punkt kommunikation, hvor et signal aflæses ad gangen er reaktionshastigheden et spørgsmål der bør tages op inden systemet designes. I reguleringssløjfer, hvor reaktionstiden skal være hurtigere end 3 sekunder, vil den trådløse transmission være ofte være for langsom. Ønsker man således at styre en dampkedel, kan det give problemer, mens tidskonstanten i en ovn, hvor temperaturen ikke ændrer sig ret hurtigt, gør at den trådløse teknologi vil være velegnet.
Selv om den trådløse teknologi hele tiden forbedres er det dog ikke sandsynligt at kortvarige signaludfald på instrument-netværk helt kan undgås. I takt med udbredelsen og anvendelsen af nye teknologier vil risicien selvfølgelig formindskes, men det er forsat en nyttig ting at overveje hvad der sker hvis der f.eke.s forekommer en afbrydelse på et par 2 sekunders afbrydelse i kommunikationen.
Hvad med sikkerheden?
Tanken om en konkurrent eller en terrorist, der stjæler eller hacker sig ind i de trådløse systemer kan forståeligt nok gøre enhver industrimand usikker. Sandheden er imidlertid at selv om trådløse signaler skulle gå udenfor ejendommens grænse, så man stadig mere sikker med trådløse signaler.
Som følge af mulighederne for kryptering af data i fastfortrådede systemer benytter også producenter af de trådløse netværk kryptering, samtidig med at de trådløse systemer på grund af den basale teknologi skifter frekvens indenfor det fastlagte frekvens- og sendebånd.
Alle der vil koble sig på signalet må skifte frekvens på samme måde som det trådløse netværk. Sikkerheden i det trådløse netværk er derfor større end på Internettet.
Det er også vigtigt at huske, at trådløse transmittere, som Honeywell´s XYR 6000 serie, kun sender et datapunkt ad gangen. Skulle nogen aflæse signalet f.eks. en temperatur, så vil det ikke fortælle meget om den aktuelle proces. Selv hvis en hacker skulle komme ind igennem sikkerhedsforanstaltningerne, og dermed få adgang til alle anlæggets data, så vil det være et yderst vanskeligt puslespil, at samle de store mængder af information i den rigtige orden.
