LE SANS FIL S’INSCRIT SANS PEINE DANS LES APPLICATIONS IOT

PAS DE CABLAGE COUTEUX, MAIS UNE INSTALLATION FLEXIBLE

Cela fait à peu près vingt ans que la plupart de nos communications téléphoniques s’effectuent sans fil. En général, l’utilisation d’Internet à domicile passe aussi par le wi-fi. Mais l’industrie est plus réticente à utiliser des applications sans fil, car l’incertitude du signal constitue un facteur critique. Pourtant, les capteurs sans fil peuvent offrir d’excellentes performances en tant que canal d’information ‘in the field’. De plus, le sans fil est bon marché et flexible.

FLEXIBILITE

Nous sommes en plein dans l’ère de la communication sans fil. Cette technologie évolue et s’améliore. Les nouvelles technologies se dépassent mutuellement au niveau de la vitesse, de la puissance et de la fiabilité. En outre, les prix ont tellement diminué qu’une installation sans fil est presque toujours moins chère qu’un nouvelle connexion câblée. De plus, il y a des applications où le câblage présente des inconvénients par rapport à la connexion sans fil. Pensons par exemple aux applications rotatives ou aux chariots de machine mobiles, où le câblage est rapidement soumis à l’usure. La flexibilité de reconfiguration plaide aussi en faveur du sans fil. Dans d’autres cas, la pose de câblage est presque impossible à cause, par exemple, de la présence d’un bâtiment d’exploitation entre l’émetteur et le récepteur. Un argument supplémentaire pour le sans fil est l’Internet des Objets, dont l’un des piliers est la collecte de données. L’affichage flexible de diverses données provenant du parc de machines s’inscrit donc parfaitement dans une conception sans fil.

Généralement à 2,4 GHz

En général, en Europe, la communication sans fil entre capteurs et passerelles se fait à 2,4 GHz. Aux Etats-Unis, la bande de fréquence la plus souvent utilisée est 900 MHz. Une plus haute fréquence est moins appropriée pour les longues distances, mais a une meilleure puissance de pénétration. La bande de fréquence européenne de 2,4 GHz est la même que celle du wi-fi, lequel se caractérise par l’envoi de gros paquets de données sur une distance limitée. Toutefois, comparé au wi-fi, le signal émis est beaucoup plus faible. Et la connexion n’est pas constamment maintenue comme avec le wi-fi. Les informations ne sont transmises qu’à des moments réguliers. Cela permet de prévoir une alimentation par batteries. Il existe plusieurs protocoles: Zigbee, WirelessHART, wi-fi, Bluetooth, … .

Antennes

En général, on distingue quatre catégories d’antennes: omnidirectionnelles, directionnelles, Yagi et paraboliques. Les antennes omnidirectionnelles offrent une distribution diffuse. On les utilise donc par exemple dans des applications avec un seul émetteur et plusieurs récepteurs. A l’autre bout du spectre, il y a les antennes Yagi et paraboliques, qui assurent une communication point à point vraiment ciblée. Mais leurs puissances en watts sont trop élevées pour le législateur. Alors, on utilise surtout des antennes omnidirectionnelles pour la communication entre capteur et contrôleur. Avec les antennes omnidirectionnelles, le rayonnement du signal n’est pas circulaire. Il a plutôt la forme d’un ballon de rugby. L’idée est donc d’établir en bon contact entre cette zone et la zone de réception de la passerelle.

LIGNE DE VUE

A cet égard, on utilise souvent le terme de ‘ligne de vue’, qui signifie que l’émetteur et le récepteur peuvent se ‘voir’. C’est la situation idéale, mais ce n’est pas une condition indispensable pour une bonne réception. Ce qu’il faut, c’est effectuer des tests au préalable. Mais soyez conscient que l’éther est un facteur que vous ne maîtrisez pas. Des conditions changeantes peuvent entraîner des résultats inégaux. Réfléchissez aussi à long terme: une nouvelle machine que l’on place entre un émetteur et un récepteur, un nouveau mur, … En général, ces obstacles peuvent être contournés en utilisant des répéteurs par exemple.

ZONE DE FRESNEL

Hélas, les ondes radio n’ont pas l’habitude d’aller en ligne droite entre l’émetteur et le récepteur. Elles seront envoyées partout à la ronde sous la forme d’un ballon de rugby. C’est pourquoi il ne faut pas seulement une ‘ligne de vue’, mais aussi un certain espace autour de cette ligne directe pour garantir une bonne connexion. L’implantation des antennes doit donc tenir compte de la zone de Fresnel. Attention: il ne suffit pas de tenir compte de la zone de Fresnel. Des obstacles en chemin auront aussi un impact négatif. En règle générale, les basses fréquences peuvent également mieux contourner les obstacles.

TOPOLOGIE

Un système sans fil peut être utilisé dans plusieurs configurations.

Une topologie point à point

C’est la plus simple. Ici, il y a juste une passerelle (le récepteur) et un seul noeud dans le champ (l’émetteur). Cette structure peut aussi être élargie avec un répéteur intermédiaire afin de pouvoir prolonger le signal. S’il n’y a qu’une seule passerelle qui commande plusieurs noeuds séparément, on parle d’une topologie point à multipoint.

Topologie en étoile

Cette topologie se compose toujours d’une seule passerelle qui est reliée à plusieurs noeuds. Entre la passerelle et chaque noeud, il y a une connexion sans fil distincte. Si elle est interrompue, cela n’impacte pas le reste du réseau.

Topologie hiérarchique

Avec une topologie hiérarchique, on utilise des répéteurs qui prolongent les signaux des noeuds vers le maître. Le gros avantage de cette technologie spécifique est qu’elle permet d’augmenter considérablement la distance, mais, en contrepartie, le traitement est plus lent. En effet, le signal n’est plus envoyé directement, mais via le répéteur, ce qui entraîne un ralentissement.

Réseau maillé

Un réseau maillé est une topologie où chaque élément communique avec chaque autre élément. Le trajet du signal peut également emprunter différentes voies. Via les passerelles, il est toujours possible de communiquer avec le PLC grâce à une connexion Ethernet ou une connexion de bus.

EXEMPLES D’APPLICATION

Maintenance prédictive

Bij deze motor wordt draadloze technologie ingezet in een predictivemaintenancesysteem. De sensor meet de trillingen en de temperatuur van deze motor. De gemeten waarden worden via de node draadloos verstuurd naar de gateway, die het signaal verder verwerkt. Bij een te hoge meetwaarde kan er een alarmsignaal gegenereerd worden om zo een onderhoudsactie in te plannen.

Tour de signalisation sans fil

Sur les gros sites de production, cela peut durer longtemps avant que l’on remarque un témoin lumineux rouge ou orange. Pour y remédier, il est également possible de dédoubler le signal d’erreur depuis la machine vers un émetteur sans fil, qui peut envoyer le signal immédiatement vers l’opérateur ou le système de commande. Ainsi, le signal d’erreur ne doit plus être perçu visuellement.

Pick-to-light

Avec les installations de préparation de commande, éviter les pickings erronés constitue un point d’attention permanent. Les erreurs humaines sont vite arrivées, surtout si le travail est monotone et incite à relâcher son attention. Afin de réduire le pourcentage d’erreur, on peut travailler avec des systèmes pickto- light, où un signal lumineux indique le bac dans lequel doit être effectué le picking suivant. Comme chaque bac doit recevoir une lumière d’indication, les frais de câblage montent rapidement. Après le picking, l’opérateur appuie sur un bouton afin que le système sache que la mission s’est déroulée correctement. Ensuite, le picking suivant est indiqué.

FACTEURS D’INSTALLATION

• Utilisez des câbles de qualité pour relier les antennes d’émission et de réception avec le reste de l’installation, car les hautes fréquences utilisées dans la communication sans fil ne font pas bon ménage avec le câblage et des connecteurs. De plus, la connexion entre les deux doit être de qualité supérieure afin qu’il n’y ait aucun risque de perturbation.
• Il faut aussi accorder une grande attention aux prescriptions d’installation strictes pour le câblage data. Une erreur typique lors de l’installation est que l’on ne tient pas compte du rayon de flexion, ce qui réduit rapidement la qualité du signal.
• En règle générale, le câblage d’antenne doit aussi être le plus court possible afin de limiter les pertes de câble.
• Faites aussi attention avec les détourneurs d’application. Lorsque c’est nécessaire, il faut prendre les précautions nécessaires
• Enfin, lors de l’installation, tenez compte de l’environnement. Veillez à ce que le dispositif ne puisse pas être heurté par du personnel ou ne puisse pas tourner sous l’effet du vent ou d’un courant d’air. Le moindre changement de direction peut avoir des conséquences néfastes sur le signal. Veillez à ce qu’il n’y ait pas d’objets métalliques ou d’autres antennes dans l’environnement direct.