من الواضح أن التقنيات اللاسلكية حظيت باعتراف واسع النطاق وإتقان في الصناعة. وتثبت المعايير الجديدة والمتقدمة، وإمكانية الوصول إلى مجموعة واسعة من الأجهزة، والأداء الذي أظهرته قاعدة واسعة من الأجهزة المثبتة، مدى ملاءمتها.
ومع ذلك، على الرغم من وجود مجموعة متنوعة من الأجهزة التي يمكنها مراقبة المعلمات المتغيرة باستمرار (على سبيل المثال، التدفق، درجة الحرارة، الضغط، إلخ)، ونقلها، واستقبالها، ومعالجتها، إلا أن هناك طرقًا قليلة جدًا يمكن من خلالها استخدام الأجهزة اللاسلكية لتوليد واستقبال بيانات بسيطة. إشارات "التشغيل والإيقاف" للتحكم في بدء/إيقاف تشغيل الماكينة، واستشعار الوجود/الموقع، والعد، وإشارات الإنذار، والتحكم في العملية، والمدخلات الرقمية الأخرى المطلوبة.
يتغير هذا الآن مع تحسين وإظهار مجموعة واسعة من مفاتيح الاتصال وعدم الاتصال الرقمية القوية والموثوقة والمستشعرات والملحقات ذات الصلة.
تتضمن مكونات التحكم التي يمكن الوصول إليها والتي هي قيد التطوير ما يلي:
- مفاتيح الحد الميكانيكية
- مفاتيح استشعار وجود الاتصال
- أجهزة استشعار مغناطيسية غير تلامسية
- أجهزة استشعار حثية غير تلامسية
- أجهزة الاستشعار الكهروضوئية
- مفاتيح سحب الأسلاك
- مفاتيح الضغط
- مفاتيح الاختيار اللحظية والمستمرة
- مفاتيح التشغيل
- مفاتيح القدم
- أنظمة مقابض الأبواب مع عناصر تحكم مدمجة بالضغط على الزر
إن الاعتراف بهذه المدخلات الجديدة للتحكم الرقمي اللاسلكي هو نتيجة لمجموعة متنوعة من التحسينات المهنية الهامة. ومن بينها:
- تصميم وإنتاج آليات حصاد طاقة قوية (مولدات طاقة) قادرة على تلبية متطلبات دورة العمل ومتوسط العمر المتوقع التي تواجهها التطبيقات الصناعية عادةً. لنفترض أن مغناطيسًا دائمًا يتحرك عبر ملف كهربائي نتيجة لحركة محرك تبديل. هذا يولد طاقة كهربائية كافية لنقل البرقيات اللاسلكية المشفرة إلى أجهزة استقبال "مقترنة" ضمن نطاق الإشارة. تم تصميم هذه المولدات لعمر ميكانيكي متوقع يتجاوز مليون عملية، مما يلغي الحاجة إلى طاقة البطارية لمجموعة متنوعة من المفاتيح التي يتم تشغيلها ميكانيكيًا (على سبيل المثال، مفاتيح الحد، ومفاتيح سحب الأسلاك، ومفاتيح الضغط، ومفاتيح التحديد، والمفاتيح التي يتم تشغيلها بالمفتاح، ومفاتيح القدم).
- تصميم إلكترونيات الإرسال التي تتطلب طاقة قليلة وتسمح بالاتصال ثنائي الاتجاه بين المرسل والمستقبل. تتميز بروتوكولات الإرسال بالبرقيات القصيرة لتحقيق أقصر مدة للإرسال.
- استخدام الطاقة الشمسية أو البطاريات ذات الكثافة العالية للطاقة وطويلة العمر (مولدات الطاقة الميكانيكية ليست خيارًا).
- تطبيق واستخدام الترددات الراديوية المقاومة للضوضاء (على سبيل المثال، 868 ميجا هرتز، و915 ميجا هرتز، و2.4 جيجا هرتز) التي تعد معايير مقبولة على المستوى الوطني أو العالمي في تطبيقات التحكم الصناعي.
- تصميم أجهزة مراقبة قوة المجال التي تساهم في التثبيت والصيانة الفعالة لروابط الاتصالات.
الفوائد المحتملة
تتضمن الفوائد المحتملة التي توفرها حلول التحكم هذه ما يلي:
انخفاض تكاليف التركيب - حيث يمكن أن يؤدي التخلص من المواد (الكابلات والموصلات والقنوات وصواني الكابلات وصناديق التوصيل وتخفيف الضغط وما إلى ذلك) والعمالة المرتبطة بالتركيب إلى توفير كبير في التكاليف. وقد يكون هذا الاقتصاد أكثر أهمية بالنسبة للمفاتيح وأجهزة الاستشعار البعيدة نسبيًا عن نقاط النهاية أو التي تتطلب كابلات مدرعة أو محمية أو كابلات أخرى باهظة الثمن.
تقليل تكاليف الصيانة - يؤدي التخلص من الكابلات أيضًا إلى تقليل احتمالية تلف الكابل وتكاليف الإصلاح أو الصيانة المرتبطة به.
زيادة وقت تشغيل النظام - مع تقليل متطلبات الصيانة، يمكن زيادة وقت تشغيل النظام والإنتاجية.
"طوبولوجيا" نظام التحكم المرن - يتيح توافر المفاتيح والمستشعرات اللاسلكية لمصممي أنظمة التحكم وضع المدخلات الرقمية في أماكن بعيدة يصعب الوصول إليها عبر الكابل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إضافة المفاتيح بسهولة إلى الآلات أو خلايا العمل الموجودة.
حلول محتملة جديدة لتطبيقات EX المختارة تسمح خصائص التشغيل منخفضة الطاقة بطبيعتها لـ ...... باستخدام مفاتيح/مستشعرات لاسلكية معتمدة من ATEX-IECEx في مناطق خطرة من الانفجار مختارة دون الحاجة إلى حواجز آمنة جوهريًا أو تغليف أو طرق حماية مكلفة أخرى.
حلول محتملة جديدة للتطبيقات حيث يُعتبر تركيب الكابلات أو صيانتها غير عملي أو غير مجدٍ اقتصاديًا ...... على سبيل المثال:
- المناطق النائية حيث لا تتوفر الطاقة الموزعة بسهولة.
- المعدات الدوارة حيث تكون الكابلات المرنة مهترئة أو تالفة.
- المعدات الدوارة التي تتطلب حلقات الانزلاق.
- المواقع التي بها كابلات طويلة للغاية أو حيث تكون تكاليف التركيب باهظة.
تقليل تكاليف الموظفين ...... يمكن أن يؤدي استخدام المفاتيح اللاسلكية إلى تقليل تكاليف الموظفين في التطبيقات حيث يتم الآن جمع المعلومات الرقمية محليًا بواسطة البشر. تشمل الأمثلة إحصاءات الإنتاج الميداني المحلي وحالة مخزون محطة التجميع.
التطبيقات النموذجية والمحتملة
نظرًا لأن هذه الأجهزة جديدة نسبيًا، فلم يتم تحديد العديد من التطبيقات المحتملة وتحقيقها بعد. وتشمل التطبيقات التي شهدت بالفعل واحدة أو أكثر من هذه الفوائد ما يلي:
- مراقبة موضع الصمام
- التحكم عن بعد في الرافعة
- استشعار وجود نقطة بعيدة أو موضع
- نظام إدارة مخزون محطة التجميع
- مراقبة موضع فتحة الحريق
- مراقبة مستوى الخزان
- مراقبة الحضانة ومنفذ الوصول
- مراقبة حاجز القادوس/المحول
- مراقبة إنذار محطة الاستحمام الآمنة/غسل العين
- الآلات الدوارة
- التحكم التلقائي في الباب
- مراقبة التحكم في الوصول
- البيئات المتفجرة
التطبيق: نظام إدارة مخزون خطوط تجميع السيارات
في هذا التطبيق، يحتاج عمال خط التجميع في هذا الموقع إلى عدة مكونات مختلفة لإكمال كل عملية تجميع. في الماضي، عندما كانت هناك حاجة إلى أجزاء إضافية، كانوا يضعون بطاقة "طلب جرد" في موقع الاستلام. ومن وقت لآخر، كان "الرسل" يسترجعون هذه البطاقات ويحملونها إلى المخزن، حيث يتم إرسال التجديد إلى خلية التجميع.
يتم التخلص من "الرسول" عن طريق وضع مفاتيح حد لاسلكية أسفل موقع "سلة المهملات" الثانية على كل مسار، والتي تحتوي على عدة علب قمامة لمكون التجميع. عندما تكون سلة المهملات فارغة على كل مسار، يتم إزالتها فعليًا للسماح للسلالة التالية في المسار بالانزلاق إلى موضع السلة الأولى.
عندما تنزلق سلة المهملات الأخيرة في كل مسار إلى الموضع الأول، يصبح الموضع الثاني في المسار خاليًا. يؤدي غياب صناديق القمامة في مسار التغذية إلى تغيير حالة مفتاح الحد اللاسلكي، مما يؤدي إلى إرسال إشارة مشفرة إلى موقع المخزن المركزي. تنبه هذه الإشارة المخزن إلى الحاجة إلى كمية إضافية من الجزء المحدد المرتبط بالإشارة المستلمة.
ويتم بعد ذلك إرسال الأجزاء المطلوبة إلى خلية التجميع.
تشمل الفوائد المحققة ما يلي:
- تكاليف التركيب منخفضة.
- التوفير في تكاليف الموظفين......التخلص من "الرسل".
- تجديد المخزون بشكل أسرع.
- تم تقليل وقت تعطل خلية التجميع.
- زيادة الإنتاجية.
التطبيق: مراقبة موضع الصمام
هنا، من المتوقع أن يتم الكشف عن المواضع المفتوحة والمغلقة للصمامات التي يتم تشغيلها يدويًا وإرسال إشارات التحكم المقابلة إلى مركز التحكم في محطة ضخ الغاز الطبيعي.
مركز التحكم في محطة ضخ الغاز.
ولتحقيق هذه الغاية، يتم تثبيت مفتاحين حديين كهروميكانيكيين لاسلكيين على رأس الصمام.
يتم تشغيل كل منها بواسطة "علم/كام" مثبت على رأس الصمام.
من خلال التصميم، تعمل مفاتيح الوضع المصنفة بـ ATEX-IECEx هذه عند مستويات جهد وتيار منخفضة للغاية.
من خلال التصميم، تعمل مفاتيح الوضع المصنفة بـ ATEX-IECEx هذه عند مستويات جهد وتيار منخفضة للغاية ...... أقل بكثير من أي مستويات طاقة قادرة على إنتاج شرارات.
يقوم كل واحد منهم بإرسال إشارة "آمنة" إلى جهاز استقبال لاسلكي مثبت خارج منطقة خطر الانفجار.
تشمل الفوائد المحققة ما يلي:
- صيانة مخفضة بشكل كبير - لا حاجة لاستبدال البطاريات أو الكابلات.
- انخفاض تكاليف التركيب - لا حاجة إلى وضع وحماية الكابلات من المفتاح إلى خزانة التحكم.
- انخفاض تكاليف المكونات - بسبب التخلص من الكابلات والموصلات باهظة الثمن ذات التصنيف Ex.
- الإشارات "الراديوية" - تسمح بوضع خزانة التحكم خارج منطقة الخطر الانفجاري.
- التشغيل الآمن في المناطق الخطرة القابلة للانفجار في المنطقة 1 والمنطقة 2.
التطبيق: مراقبة موضع "خط الوقود" لشاحنة الصهريج
لقد أثبتت مفاتيح لاسلكية مماثلة قيمتها في مرافق تعبئة شاحنات الصهاريج في المصافي. والهدف هنا
هو التأكد من أن عنق أنبوب تعبئة الوقود موضوع بشكل صحيح في فتحة شاحنة الصهريج التي يتم تحميلها.
فوق فتحة الناقلة التي يتم تحميلها...... قبل بدء عملية التعبئة.
في البداية، كان يتم مراقبة موضع أنبوب التعبئة باستخدام مفاتيح حد الكابلات المعتادة. ورغم فعالية هذا الحل، إلا أن الكابل من المفتاح إلى لوحة التحكم كان يتآكل بسرعة أو يتلف بسبب الحركة المستمرة و/أو تآكل خط الوقود. وقد أدى استبدال المفتاح "السلكي" بمكافئ وظيفي لاسلكي إلى القضاء على هذه المشكلة، مما أدى إلى حل موثوق وقوي على المدى الطويل.
تشمل المزايا المستحقة ما يلي:
- تم تقليل الصيانة بشكل كبير؛ لا حاجة إلى استبدال البطاريات أو الكابلات.
- تكاليف التركيب منخفضة؛ لا حاجة إلى توصيل أي أسلاك أو كابلات وقائية من المفتاح إلى خزانة التحكم.
- التشغيل الآمن والموثوق به في المناطق المعرضة للانفجار