Tecnologia wireless industriale​

Il wireless industriale è fondamentale per l'Industria 4.0 perché consente di digitalizzare le misure che influiscono su ogni altro componente dell'impianto connesso. I sensori wireless rilevano i dati da asset che in precedenza erano manuali, non monitorati o troppo costosi da cablare, fornendo informazioni in tempo reale a sistemi di controllo, piattaforme di analisi e applicazioni cloud. Il risultato è la possibilità di agire su ciò che sta accadendo ora, non su ciò che è stato registrato ieri.

Il wireless industriale offre il massimo valore in settori con risorse remote, pericolose o difficili da raggiungere. I maggiori utilizzatori oggi sono i seguenti settori:

• Petrolio e gas: livelli dei serbatoi, monitoraggio delle teste di pozzo, integrità delle tubazioni
• Chimica e raffinazione: valvole limitatrici di pressione, corrosione, docce di sicurezza
• Produzione di energia: scaricatori di condensa, apparecchiature rotative, emissioni
• Biotecnologie: servizi puliti, monitoraggio ambientale, qualità del vapore
• Metalli, estrazione mineraria, acqua e acque reflue: stazioni di pompaggio remote, scorie, livelli
• Produzione discreta e food & beverage: tracciabilità dell'energia, monitoraggio delle condizioni, scaricatori di condensa

I dispositivi da campo wireless inviano i dati a un gateway su una rete mesh auto-organizzante sicura, che li traduce in protocolli già compresi da DCS, PLC o SCADA, quali HART-IP, OPC UA e Modbus TCP. Non è necessaria alcuna sostituzione dei sistemi host esistenti. Scopri di più sui gateway wireless industriali.

WirelessHART® è lo standard industriale globale (IEC 62591) per l'automazione di processo wireless. Utilizza una rete mesh auto-organizzante e auto-rigenerante in cui ogni dispositivo può instradare i dati su più percorsi, offrendo un'affidabilità dei dati superiore al 99% anche in ambienti con interferenze, temperature estreme o ostacoli fisici. Per gli impianti di processo, è il protocollo wireless industriale più diffuso e collaudato sul campo.

A vantaggio dei team di manutenzione e affidabilità, i sensori wireless monitorano continuamente le condizioni che segnalano un problema in evoluzione, tra cui vibrazioni, temperatura, pressione, emissioni acustiche e corrosione. Confrontando l'andamento di questi dati rispetto alle costanti operative, i team possono identificare i problemi settimane o mesi prima del guasto, pianificare le riparazioni durante le interruzioni pianificate e ridurre i tempi di inattività non pianificati. Le applicazioni Plantweb™ Insight di Emerson trasformano i dati dei sensori in consigli di manutenzione prioritari e di utilità pratica.

Il wireless industriale migliora la sicurezza dei lavoratori riducendo il tempo che questi trascorrono in aree pericolose. La tecnologia wireless automatizza le misure che in precedenza richiedevano rilevamenti manuali, in modo che il personale effettui un minor numero di visite in zone pericolose e gli operatori ottengano una visibilità continua sui livelli di gas tossici, sugli eventi di riduzione della pressione e sulle condizioni dei serbatoi. Emerson offre dispositivi certificati per l'uso in aree a sicurezza intrinseca e a prova di esplosione secondo gli standard FM, CSA, ATEX e IECEx.

Per l'uso in remoto e all'aperto, i trasmettitori wireless Rosemount™ di Emerson sono certificati per temperature estreme, atmosfere corrosive e ambienti con forti vibrazioni. Le implementazioni più comuni sono il Rosemount 3051S Wireless per la pressione, il Rosemount 648 Wireless per la temperatura e il Rosemount 5300 Wireless per il monitoraggio del livello. Tutti sono alimentati dai moduli SmartPower™ Emerson di lunga durata e comunicano su reti mesh WirelessHART auto-organizzanti per dati affidabili anche ai margini della copertura.

Una tipica implementazione a livello wireless comprende:

• Trasmettitore di livello wireless Rosemount™ (5300 o 3408)
• Modulo SmartPower™ Emerson per garantire una durata della batteria di diversi anni
• Gateway wireless Emerson per aggregare dati e connettersi al sistema host (1410S1 o 1410S2)

Non sono necessari scavi, condutture o nuovi penetrazioni del processo. Per siti molto remoti, il gateway può reindirizzare i dati su rete cellulare, satellitare o sull'infrastruttura IT esistente.

Ogni rete wireless industriale è dotata di tre componenti principali:

Dispositivi da campo: trasmettitori, adattatori o attuatori che raccolgono le misure

Gateway wireless: aggrega i dati, gestisce la rete, si collega ai sistemi host

Moduli di alimentazione: batterie a lunga durata che mantengono i dispositivi in funzione per anni

La sicurezza è stratificata a ogni livello con crittografia AES-128, autenticazione dei dispositivi e chiavi di rete gestite dal gateway.

Per gli ingegneri dell'automazione e i responsabili di progetto, il miglior punto di partenza è riuscire a identificare le lacune del monitoraggio ad alto valore nella struttura. Lo strumento di pianificazione della rete wireless di Emerson consente di caricare un'immagine aerea del sito e progettare una rete utilizzando le migliori pratiche del settore per densità dei dispositivi, posizionamento dei gateway e copertura. Le reti si possono facilmente ampliare da un progetto pilota di pochi dispositivi a implementazioni a livello di impianto di centinaia di punti senza riprogettare l'architettura. È possibile aggiungere facilmente altri dispositivi wireless alle reti mesh WirelessHART esistenti.

I gateway wireless di Emerson supportano più protocolli di uscita, tra cui HART-IP, OPC UA e Modbus TCP, il che significa che si collegano a sistemi di gestione delle risorse e DCS di terze parti DeltaV™, Ovation™, SCADA e di gestione delle risorse esistenti senza necessità di eliminare e sostituire. AMS Device Manager di Emerson garantisce diagnostica e configurazione complete per i dispositivi da campo wireless insieme alla strumentazione cablata esistente, offrendo ai team di manutenzione la possibilità di adottare un unico flusso di lavoro per entrambi.

Le reti wireless industriali basate su WirelessHART utilizzano una sicurezza di difesa in profondità, che comprende:

• Crittografia AES-128 su ogni messaggio
• Autenticazione a livello di dispositivo con chiavi di sessione che ruotano
• Salti di canale per evitare jamming
• Segmenti di rete isolati per contenere le potenziali minacce

Anche se un singolo dispositivo viene compromesso, il resto della rete continua a funzionare in sicurezza. I gateway wireless di Emerson aggiungono controlli degli accessi basati sui ruoli, registrazione di audit e protocolli host sicuri.

La maggior parte delle implementazioni wireless industriali offre un ritorno dell'investimento entro 12-24 mesi. I fattori di valore tipici sono:

• Costi di installazione inferiori fino al 60% rispetto alla strumentazione cablata tradizionale
• Riduzione dei tempi di fermo non pianificati grazie al rilevamento anticipato dei problemi
• Messa in opera più rapida senza cablaggio, condutture o penetrazioni del processo con i dispositivi wireless non intrusivi
• Recupero delle ore di produzione e riduzione delle ispezioni manuali

Il ROI aumenta quando i dati wireless sono abbinati alle analisi Plantweb™ Insight, per una manutenzione definita dalle priorità e le azioni di risparmio energetico.

Si inizia identificando le lacune di monitoraggio di maggior valore nella struttura. Quindi si utilizza lo strumento di pianificazione della rete wireless di Emerson per progettare una rete utilizzando le migliori pratiche del settore per densità dei dispositivi, posizionamento dei gateway e copertura. Una prima implementazione tipica include un gateway wireless, dispositivi da campo, moduli di alimentazione e l'integrazione con il sistema host esistente. Il partner Emerson Impact locale può supportare i sopralluoghi, la pianificazione e la messa in opera.

Emerson offre supporto tecnico, formazione certificata tramite servizi di formazione, download del firmware e una rete globale di Impact Partner per la vendita e l'assistenza.