Рішення зі створення надійних з’єднань

 Усе стає бездротовим, чи не так? 

Псевдо дискусія, що розжарює емоції: Так звані експерти пророкують кінець епохи використання кабелів. Вони кажуть, що на підприємствах майбутнього дані — а колись і енергія — будуть передаватися лише бездротовими каналами. Звичайно, це — абсолютна нісенітниця. Між цими двома технологіями немає суперництва. Обидві вони мають свої «за» та «проти». І обидві будуть активно розвиватися найближчими роками.

Автор: Георг Ставови (Georg Stawowy), член правління компанії Lapp Holding AG, відповідальний за впровадження нових технологій та інновацій

Коли я говорю про майбутнє ринку кабелів з оптимізмом, деякі люди дивляться на мене з недовірою. Форуми майбутнього (Future Forums) створюють враження, наче завтрашній світ буде зовсім іншим: тут вам і повітряне таксі в будь-яку точку світу, і високоінтелектуальні роботи, і регулярні рейси на Марс. Але в першу чергу наш світ стане повністю бездротовим. Мені здається, останній пункт — це нечувана дурниця; про інше я вже й мовчу. Багато технологій існують лише в теорії, і назавжди залишаться науковою фантастикою, а деякі все ще перебувають у зародковому стані. Завжди існувала величезна прірва між заголовками, натхненними мріями футурологів, і реальними досягненнями, реалізованими на практиці. Дехто може мені не вірити, але нові технології не обов’язково витісняють старі, перевірені часом рішення.

Жодних заперечень

Кабелі — це стара технологія, якою користуються вже понад 100 років. Не дивлячись на це, вони все ще відповідають технологічним потребам, не вийшли з моди і, тим паче, не застаріли. Бездротові технології новіші, це дійсно так. Але вони не можуть повністю замінити кабельні лінії, бо обидві технології мають свої сильні сторони, а отже, підходять для різних галузей застосування. Новіша технологія — це не обов’язково молодий ковбой, що пристрілює літнього шерифа. Ринкова економіка — не Дикий захід. У компанії LAPP ми вважаємо, що обидві технології відкривають величезні перспективи для зростання, і тому ми пропонуємо вам і ту, й іншу. Ми переконані, що навіть у далекому майбутньому кабельним рішенням будуть віддавати перевагу в абсолютній більшості галузей застосування. Щоби це усвідомити, не досить просто порівняти технології. Потрібно розглянути ситуацію в цілому та врахувати глобальні мегатенденції.

Мегатенденції передбачають більш активну мережеву взаємодію 

Що ж то за мегатенденції, що позначаються на збільшенні кількості підключень? По-перше, це постійний неконтрольований зріст населення планети та прагнення до добробуту, зокрема в країнах, що розвиваються, і країнах третього світу. Це зумовлює збільшення попиту на електричну енергію. Для систем електроживлення, сучасної побутової техніки, користувацьких пристроїв і мобільної телефонії великої долі населення планети, наразі не підключеної до електромережі або мережі передавання даних, знадобиться ще більша кількість підключень.

Крім того, не зовсім зрозуміло, як само тенденція до децентралізації систем електропостачання позначиться на потребі в силових електричних кабелях. Якщо вироблення та споживання енергії зійдуться в одній точці, наприклад, через те, що більше домівок будуть генерувати напругу на власних фотоелектричних модулях або невеликих теплоелектростанціях у підвалі, розподільна мережа стане компактнішою. З іншого боку, люди будуть використовувати більше підключень у межах домівок.

Інша мегатенденція — це перехід на цифровий формат даних; зокрема це стосується інтернету речей та четвертої промислової революції. Якщо, наприклад, усі механізми та датчики на підприємствах об’єднуються в мережу з іншими об'єктами та підключаються до мережі Інтернет, кількість підключень збільшується експоненційно. Величезний зріст маршрутів підключень буде позначатися на зростанні дротових і бездротових ліній.

То що ж за переваги пропонують бездротові рішення? Якщо важлива мобільність, або до компонентів важко отримувати фізичний доступ, бездротові технології мають очевидні плюси. На підприємствах, наприклад, буде використовуватися все більше й більше автоматичних транспортних систем, на великих заводах та у важкодоступних місцях датчики будуть всюди, і взагалі збільшиться кількість переміщень. Отже бездротові технології будуть і надалі інтенсивно розвиватися.

Безліч обмежень

З іншого боку, існує низка обмежень для використання мережі Wi-Fi та спілкування з друзями, що є інтуїтивно незрозумілими під час роботи в багатьох промислових застосунках. Латентність — затримка між дією, ініційованою в пункті A, та її виконанням у пункті B — завжди відіграє важливу роль у процесі бездротового передавання даних. Це дуже актуальне питання під час сполучання датчиків і виконавчих механізмів у виробничому процесі, де синхронізація відбувається з точністю до мілісекунд, якщо не мікросекунд. Якщо дані вчасно не надійшли, це може негативно позначитися на безпеці. Наприклад, якщо хтось натискає кнопку аварійної зупинки, механізм має зупинитися миттєво. Бездротові технології все ще не можуть гарантувати такий зв’язок у режимі реального часу. Прийдешній стандарт 5G обіцяє латентність 1 мс, але поки що її було отримано лише в лабораторних умовах. Наразі не зрозуміло, чи буде його досить для задоволення суворих промислових вимог.

Інший момент, який потрібно брати до уваги — це стійкість до негативного впливу завад. Радіосигнали можуть порушувати роботу чутливої електроніки, або навіть накладатися на інші сигнали. Через це облаштування, наприклад, бездротової мережі з достатнім покриттям і належною завадостійкістю на підприємстві з чисельними джерелами завад часто є надзвичайно витратним. Також необхідно враховувати питання захисту даних. Хакери можуть вдертися до бездротової мережі та вкрасти конфіденційну інформацію. Для комерційних підприємств це може бути критичним, оскільки ці зловмисники можуть отримати дані про товарні знаки або розсекретити процес виробництва. Інформація — це паливо смарт-промисловості, і тому вкрай необхідно надійно їх захищати.

Передавання електричної енергії повітрям

Усе частіше й частіше акцент робиться на бездротове передавання не тільки даних, але й енергії. Але люди часто не звертають уваги на деякі обмеження. Індуктивне передавання енергії має фінансовий та технічний сенс тільки на коротких відстанях — наприклад, заряджання електричної зубної щітки або смартфона. Електромобілі також можна підключати до індуктивних зарядних пристроїв через магнітні котушки в землі. Але це — не надто гнучкий підхід. Пристрій, що потребує заряджання, має бути дуже точно розташований у конкретному місці. Наразі економічно та технічно обґрунтована можливість передавання потужності лише на ті пристрої, що розташовані в безпосередній близькості від індукційної петлі. У промисловості, де переміщуються та зварюються кузови автомобілів, де на двигуни, зварювальне обладнання, лазери тощо надходить величезний струм, бездротове передавання великої потужності, яка тут необхідна, буде призводити до виникнення великих втрат — отже, така технологія є фінансово нежиттєздатною. Питання біологічної сумісності наразі також не до кінця вирішено. Яким буде вплив сильних електричних полів, сформованих під час індуктивного передавання потужності, на людей та тварин? Вам досить лише згадати суперечливі дискусії про вплив випромінювання мобільних телефонів — а тут мова йде про потужність лише у кілька ват — щоб отримати уявлення про те, які підводні камені на нас очікують. Тому масштабне бездротове передавання потужності буде ще довго залишатися науковою фантастикою. Акумулятори — це також не найкращий варіант. Вони придатні лише для живлення малопотужних споживачів і потребують регулярної заміни. Або їх потрібно заряджати, чого не зробиш без кабелю. Навіть за умови використання бездротового зарядного пристрою, який, знов таки, може працювати лише на коротких відстанях, електрична енергія має ще якось знайти свій шлях до котушки передавача.

«Старі» технології продовжують розвиватися

Бездротові технології передавання даних укорінилися на заводах через свої переваги для мобільних застосунків. Вони щорічно зростають на понад 30%, але їхня частка на ринку складає лише 6%, що все ще дуже мало. У «старих» технологіях є деякі зміни, але показник їхнього зростання залишається постійним. Промисловий Ethernet сам по собі випередив традиційні шини локального управління автоматизованим процесом виробництва. Підключення, побудовані на базі Ethernet, тепер охоплюють понад 50% ринку та наразі щорічно зростають на 22%. Основною рушійною силою, що лежить в основі промислового Ethernet, є потреба в забезпеченні високої продуктивності обладнання, загальній інтеграції промислових потужностей та систем IT/інтернету речей та промислового інтернету речей.

Основні причини постійного розвитку старих технологій — безпека та надійність. Тут кабелі мають переваги, і тому вони в жодному разі не втрачають своєї актуальності. Багатожильні мідні проводи з пластиковим зовнішнім обплетенням — це геніально простий та економічно ефективний спосіб передавання даних або електричної енергії з пункту A до пункту B. Латентність можна легко розрахувати за натуральною сталою швидкості світла. Якщо кабель екранований, він переважно захищений від зовнішніх електромагнітних перешкод, і не буде піддаватися негативному впливу інших чинників.

Ефективність використовуваних рішень має більш важливе значення, ніж ведення технологічної позиційної війни

Між кабелями та бездротовими технологіями немає запеклої конкуренції — обидві технології мають свої «за» та «проти», ідеально доповнюючи одна іншу. Безкабельне підприємство ще довго залишатиметься мрією та утопією. Залежності від нагальних потреб, користувачі будуть вирішувати, що саме їм використовувати. Для надзвичайно складної, усе більше автоматизованої інфраструктури підприємств потрібні рішення для забезпечення надійних з’єднань. І тут життєво важливе значення мають гнучкість, надійність і продуктивність, яких можна досягти лише завдяки оптимальному поєднанню різних технологій.