Introducción a la tecnología de comunicación industrial inalámbrica
La tecnología inalámbrica industrial tiene un enorme potencial de desarrollo
Las últimas investigaciones de HSM Networks muestran que el mercado de redes industriales continúa expandiéndose, con un crecimiento previsto del 7 % en 2024. Cabe destacar que la tecnología inalámbrica ha crecido de forma constante en los últimos años, aunque según informes, el ritmo se ha ralentizado ligeramente. Por tipo de red, las soluciones inalámbricas aún representan el 7 % de la cuota total. El mercado continúa introduciendo más productos inalámbricos industriales, y la aceptación de estas soluciones en entornos de fabricación está en aumento. Los casos de uso típicos incluyen aplicaciones de sustitución de cables, acceso inalámbrico a máquinas y conectividad con equipos industriales móviles.
El "Libro Blanco de I+D de la Industria 4.0" y la "Estrategia de implementación y arquitectura de referencia de la Industria 4.0" consideran la tecnología inalámbrica como un componente importante de la investigación y la innovación en tecnología de comunicación en red de la Industria 4.0.
La razón por la que la Industria 4.0 alemana y la Internet industrial americana conceden gran importancia a la aplicación de la tecnología inalámbrica en la industria es porque las redes inalámbricas tienen ventajas obvias sobre las redes industriales cableadas existentes.
● Reducción significativa de los costos de construcción y mantenimiento de la red. Las redes inalámbricas se pueden implementar rápidamente, y los cables y dispositivos de protección relacionados se pueden instalar de forma inalámbrica en sitios, talleres, fábricas y otros entornos. Se reducen los costos de instalación y mantenimiento.
● Mejorar la flexibilidad de la línea de producción. La tecnología inalámbrica permite la movilidad de los equipos de campo y la reconstrucción flexible y rápida de las líneas de producción según las necesidades de la producción industrial y las aplicaciones.
● Admite una amplia gama de entornos de implementación. Dado que la tecnología inalámbrica supera las limitaciones de la implementación por cable y cuenta con diversas arquitecturas de red, como malla y estrella, permite una rápida implementación en diversos escenarios industriales.
Tecnologías inalámbricas implicadas en redes industriales
Según la distancia de comunicación inalámbrica, la tecnología de comunicación inalámbrica se puede dividir en tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance y tecnología de comunicación de red de área amplia:
● Tecnología de comunicación inalámbrica de corta distancia: incluye tecnologías de comunicación de corta distancia tradicionales como WLAN, Bluetooth, ZigBee y RFID, y tecnologías de comunicación de corta distancia dedicadas para aplicaciones industriales representadas por WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA, etc.
● Tecnología de comunicación de red de área amplia: incluye tecnología celular 2G/3G/4G/5G y tecnología LPWA, NB-IOT y eMTC son tecnologías de espectro con licencia, y LoRa y SigFox son tecnologías de espectro sin licencia.
Características de la tecnología inalámbrica
La aplicación de redes inalámbricas en la industria requiere diferentes niveles de optimización en función de sus enlaces y los servicios que ofrece. Según la velocidad de la comunicación inalámbrica, esta puede dividirse en alta y baja velocidad. La tabla muestra los escenarios típicos de aplicación de la tecnología inalámbrica.
Categoría | Distancia de comunicación | Comunicación Tasa | Aplicación típica |
Bluetooth | 10 metros | 20 millones | Comunicación a corta distancia, transmisión de audio, sincronización de archivos |
Wi-Fi | 50 metros | 200 millones | Red doméstica o de oficina, vídeos en línea, juegos grandes y descargas de archivos, etc. |
Zigbee
| 200 metros | 250 kbps | Banda de frecuencia de 2.4G, baja velocidad y bajo consumo. Se utiliza para dispositivos IoT. como la comunicación de datos de sensores y el control remoto de electrodomésticos. |
WirelessHART | 200 metros | 250 kbps
| Banda de frecuencia 2.4G, baja velocidad, bajo consumo de energía y alta confiabilidad. Se han realizado muchas optimizaciones técnicas para los sitios industriales en términos de confiabilidad, Garantía antiinterferencias y retrasos. |
LoRa
| 1-20 km
| 0,3-5 kbps
| Banda de frecuencia libre con licencia SubG, agricultura inteligente, edificios inteligentes, Seguimiento logístico, necesidad de construir su propia red. |
NB-IoT
| 1-20 km
| <250 kbps
| Banda de frecuencia autorizada SubG, medidor de agua, estacionamiento, rastreo de mascotas, Alarma de humo, utilizando la red del operador. |
5G
| 500 metros
| 1 Gbps
| Alta velocidad, baja latencia, gran cantidad de conexiones, alta confiabilidad, Conducción autónoma, drones, VR/AR, fábricas inteligentes y atención médica inteligente. |
La tendencia de desarrollo de las redes inalámbricas será principalmente de superposición y complementada con integración.
Los sistemas de control industrial son autónomos y priorizan la estabilidad y la fiabilidad, por lo que las empresas industriales son muy cautelosas con sus modificaciones. Empresas como la fabricación y los servicios industriales necesitan urgentemente datos sobre equipos de producción, entorno, herramientas de producción, etc. Además, la implementación de redes cableadas es demasiado costosa y compleja, por lo que han adoptado un método de superposición para implementar redes inalámbricas.
El método de superposición consiste en construir una red inalámbrica fuera de la red existente de la fábrica para recopilar información de equipos y productos, y controlar los equipos en tiempo real y no real en determinados escenarios. Algunas empresas también están intentando adoptar un enfoque convergente para implementar redes inalámbricas, es decir, usarlas para reemplazar gradualmente algunos de los terminales de red de control industrial existentes (como buses de campo y grandes redes) y así lograr la recopilación y el control inalámbricos de información.
