Jste zde

Bezdrátové řízení světelných majáků Banner TL70

Antonín Vojáček, 22. Leden 2019 - 11:16

Řízení průmyslových signalizačních majáků bezdrátově není obecně moc běžná funkce. Majáky Banner navíc ještě mohou současně fungovat jako vzdálené bezdrátové jednotky vstupů a ke komunikaci se používá standardní protokol Modbus.

V nabídce společnosti Banner Instruments lze nalézt jedno neobvyklé řešení ovládání signalizačních majáků. Jejím bezdrátové řízení prostřednictvím bezdrátového přenosu ve volném ISM pásmu okolo frekvence 2,4 GHz, konkrétně s pomocí speciálního bezdrátového komunikačního segmentu Wireless Communication Segment“. Ten se zapojuje do běžných nabízených majáků řady TL70 jako běžný svítící segment, ale uvnitř obsahuje komunikační rozhraní Banner SureCross.

Jeho prostřednictvím lze navázat bezdrátovou komunikaci vysílacími jednotkami / uzly „SureCross wireless node“ a pak vzdáleně bezdrátově řídit funkcí svícení jednotlivých barevných segmentů majáků podobně, jako by to bylo prováděno prostřednictvím napěťových signálů. Pak stačí každému takto bezdrátovým modulem vybavenému majáku jen připojení na napájení 24 VDC a dále již nic. Toto řešení se může dobře hodit i pro různé pohyblivé aplikace, kde maják může být napájen z baterie a řízen operativně bezdrátově.

Bezdrátová komunikace Banner SureCross

SureCross je označení pro obousměrnou rádiovou komunikaci společnosti Banner mezi jednotkami vzdálených vstupů/výstupů či senzorů (tzv. uzly "Node") s jednotkami bran (Gateway) na vzdálenost až mnoha stovek metrů. Bezdrátový přenos dat tedy probíhá ve volných frekvenčních pásmech označovaných jako pásmo ISM 2.4 GHz (pásmo 2,400 až 2,4835 GHz).

Komunikace mezi bránou a uzlem či uzly probíhá digitálně paketově, což umožňuje současně v jednom frekvenčním pásmu obousměrně přenášet informace o binárních stavech, analogových hodnotách i tunelovat datový přenos (např. Modbus protokol) z mnoha uzlů v mnoha paralelně provozovaných sítích. K samotnému přenosu paketů se využívá technologií FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) a TDMA (Time Division Multiple Access). Zatímco FHSS provádí náhodné přeskakování z frekvence na frekvenci, čímž se eliminuje vliv okolního rušení na přenos dat v jednotlivých komunikačních kanálech a sítích, TDMA provádí časovou multiplexaci, aby na jedné frekvenci mohlo "zároveň" vysílat více modulů. Banner SureCross Wireless Network byla vyvinuta jako topologie typu hvězda (Star). Může však používaná i jen jako vícenásobná komunikace bod-bod (point-to-point), tedy v jednom místě pracuje více dvojic brána-uzel. Vzájemné odlišení více sítí hvězda nebo bod-bod je realizováno identifikačním číslem sítě ID.

Bezdrátový přenos/komunikace Banner SureCross je založen na přenosu informací mezi uzly "Node" (představující Slave jednotky) a bránami "Gateway" (představující Master jednotky).

Jednotky uzlů a bran SureCross

Z praktického pohledu ke komunikaci a přenosu signálů slouží přenosové moduly Banner SureCross DX, které realizují v komunikační topologii moduly uzlů (Node), které realizují vzdálené I/O jednotky, a moduly brány (Gateway), které slouží pro připojení k nadřazenému systému (např. PLC). Uzly s bránami pak komunikující prostřednictvím vytvořeného komunikačního kanálu s identifikačním číslem ID, který se během inicializace návázání spojení mezi bránou a uzlem zaznamená do paměti uzlu. Tím je jednoznačně určen komunikační kanál, tedy "svázána" dvojce konkrétních modulů Gateway a Node.

Uzly "Node" tak tvoří jednotky buď v podobě krabiček DX80N s binárními (dvoustavovými) nebo analogovými (0-10V/4-20mA) vstupy a výstupy, případně jednotky NX85M s komunikací Modbus Slave. Lze je tak libovolně kabelem připojit k libovolným senzorům či zařízením libovolných výrobců. Dále jsou v nabídce přímo senzory a měřící jednotky Banner s již integrovanou anténou bezdrátové komunikace.

Brány "Gateway" pak tvoří jednotky DX80DR, které fungují jako takové převodníky mezi průmyslovou komunikací Modbus či EtherNet/IP a bezdrátovou komunikací SureCross. Na jedné straně tak vytvářejí bezdrátový přenos s uzly "Node" a na druhé straně poskytují RS485/Modbus-RTU, Modbus-TCP a EtherNet/IP rozhraní pro připojení k nadřazenému systému / PLC. Řízení jednotlivých vzdálených uzlů tak z pohledu PLC probíhá prostřednictvím vysílání hodnot prostřednictvím Modbus či EtherNet/IP komunikace do jednotky brány. Modbus komunikace je tvořena 16 Holding registry pro každou ovládanou vzdálenou jednotku uzlu (8 registrů pro čtení vstupů uzlu a 8 registrů pro řízení výstupů uzlu). Každá brána "Gateway" může být připojena a ovládat / číst až 47 jednotek uzlů "Node".

Případně jsou nabízeny i kompletní Banner programovatelné kompaktní programovatelné automaty "DXM Wireless Controller" (DXM100), které již v sobě mají přímo implementovaný anténní výstup pro přímou bezdrátovou komunikaci s SureCross Note jednotkami bez potřeby použití bran DX80.

TL70 Wireless Communication Base / Segment

Pro SureCross bezdrátovou komunikaci Banner nabízí i dvě možnosti / dva uzly přímo integrované do majáků TL 70:

Připojovací sokl majáku "TL70 Wireless Communication Base" s již integrovanou komunikací SureCross.
Vestavný modul "TL70 Wireless Communication Segment", který je možný vložit i do stávajících majáků.

V obou případech se jednotka chová jako uzel "Node" (tedy Slave) a připojuje se na některou Gateway jednotku nebo přímo na "Wireless Controller". Komunikace je opět obousměrná, to znamená, že nejen lze z nadřazeného systému (PLC) maják dálkově ovládat / řídit, co se má rozsvítit, ale také monitorovat stav majáku na jeho vodičových pinech (konektoru M12). Každý maják tedy lze současně i využít jako takovou vzdálenou jednotku vstupů.

"TL70 Wireless Communication Base" (vlevo) a "TL70 Wireless Communication Segment" (vpravo).

Maják se vestavěnou bezdrátovou komunikací SureCross může pracovat v následujících režimech:

Řízení světel / houkačky majáku pomocí signálů připojených vodičů (klasicky) a bezdrátovou komunikací lze monitorovat změny stavů, počítat počet či dobu rozsvícení každé barvy a tím monitorovat stav linky (např. kolikrát byla indikován nějaký Error).
Řízení světel / houkačky majáku bezdrátovou komunikací a současně snímat stav signál z připojených vodičů do majáku (maják současně využít jako vzdálené vstupy například ze snímačů).

Hlavní rozdíl v použití varianty soklu majáku a vestavěného segmentu je, že vestavný segment poskytuje možnost přepnutí vodičových pinů konektoru majáku na typ vstupů PNP i NPN a hlavně maják může být napájen i napětím 230VAC, zatímco provedení v soklu je možné napájet jen napětím 12/24 VDC. Na druhou stranu provedení v soklu je prakticky neviditelné a nezabírá žádné místo pro světelný segment majáku.

Čtení stavů, ovládání jeho světelných segmentů / houkačky (až 5 segmentů) a připojovacích pinů konektoru majáku se provádí přes SureCross Gateway DX80DR jednotku prostřednictvím 16 Holding registrů protokolu Modbus. Z toho 8 registrů slouží k čtení stavu konektoru majáku používaných jako dvoustavové vstupy a 8 registrů slouží k řízení svícení světel/houkačky majáku nebo k řízení pinů konektoru majáku jako výstupy.

Bezdrátová komunikace s majáky umožňuje řídit rozsvěcení majáků a současně využít připojovací konektor majáku jako vzdálené vstupy například pro přenos stavu senzorů.

Závěr

Možnost přímo bezdrátově ovládat opticko-akustickou signalizaci majáku je zajímavé a zatím poměrně neobvyklé řešení. Zvláště, když dříve zakoupený klasický maják Banner TL70 ovládaný 24VDC signály pro připojených vodičích lze zpětně později kdykoliv doplnit o uvedený modul "TL70 Wireless Communication Segment" a tak s pomocí gateway jednotky DX80G vytvořit rádiové ovládání z PLC pomocí Modbus protokolu.

V ČR výrobky Banner dodává společnost Turck (www.turck.cz).