Introduction à la technologie de communication industrielle sans fil
Les communications sans fil industrielles ont un énorme potentiel de développement
Selon une étude récente de HSM Networks, le marché des réseaux industriels poursuit son expansion, avec une croissance attendue de 7 % en 2024. Il convient de noter que la technologie sans fil a connu une croissance régulière ces dernières années, bien que son rythme ait légèrement ralenti d'après les rapports. Par type de réseau, les solutions sans fil représentent toujours 7 % du marché total. Le marché continue de proposer de nouveaux produits industriels compatibles sans fil, et l'adoption de ces solutions en milieu industriel progresse. Parmi les cas d'utilisation typiques, citons le remplacement des câbles, l'accès sans fil aux machines et la connectivité aux équipements industriels mobiles.
Le livre blanc allemand sur la R&D dans l'industrie 4.0 et la stratégie de mise en œuvre et l'architecture de référence de l'industrie 4.0 considèrent tous deux la technologie sans fil comme une composante importante de la recherche et de l'innovation en matière de technologie de communication réseau de l'industrie 4.0.
Si l'industrie allemande 4.0 et l'Internet industriel américain accordent une grande importance à l'application de la technologie sans fil dans l'industrie, c'est parce que les réseaux sans fil présentent des avantages évidents par rapport aux réseaux câblés industriels existants.
• Réduction significative des coûts de construction et de maintenance des réseaux. Les réseaux sans fil se déploient rapidement et les câbles ainsi que les dispositifs de protection associés peuvent être installés sans fil sur les chantiers, dans les ateliers, les usines et autres environnements. Les coûts d'installation et de maintenance sont ainsi réduits.
● Améliorer la flexibilité de la ligne de production. La technologie sans fil permet la mobilité des équipements de terrain et une reconstruction flexible et rapide des lignes de production en fonction des besoins de production et d'application industriels.
● Déploiement dans une large gamme d'environnements. Grâce à sa capacité à s'affranchir des contraintes du câblage et à ses diverses architectures réseau (maillées, en étoile, etc.), la technologie sans fil permet un déploiement rapide dans de nombreux contextes industriels.
Les technologies sans fil impliquées dans les réseaux industriels
En fonction de la distance de communication sans fil, la technologie de communication sans fil peut être divisée en technologie de communication sans fil à courte portée et en technologie de communication réseau à grande échelle :
● Technologie de communication sans fil à courte portée : y compris les technologies de communication à courte portée traditionnelles telles que WLAN, Bluetooth, ZigBee et RFID, et les technologies de communication à courte portée dédiées aux applications industrielles représentées par WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA, etc.
● Technologie de communication de réseau étendu : y compris la technologie cellulaire 2G/3G/4G/5G et la technologie LPWA, NB-IOT et eMTC sont des technologies de spectre sous licence, et LoRa et SigFox sont des technologies de spectre sans licence.
fonctionnalités de la technologie sans fil
L'utilisation des réseaux sans fil dans l'industrie requiert différents niveaux d'optimisation en fonction des liaisons et des services fournis. Selon la vitesse de communication, on distingue les communications à haut débit et les communications à bas débit. Le tableau présente des exemples d'applications typiques de la technologie sans fil.
Catégorie | Distance de communication | Communication Taux | Application typique |
Bluetooth | 10 m | 20M | Communication à courte portée, diffusion audio en continu, synchronisation de fichiers |
Wi-Fi | 50 m | 200 m | Réseau domestique ou professionnel, vidéos en ligne, jeux volumineux et téléchargements de fichiers, etc. |
Zigbee
| 200 m | 250 kbps | Bande de fréquence 2,4 GHz, faible débit et faible consommation d'énergie. Utilisée pour les objets connectés. comme la communication de données de capteurs et la télécommande des appareils électroménagers. |
WirelessHART | 200 m | 250 kbps
| Bande de fréquence 2,4 GHz, faible vitesse, faible consommation d'énergie et haute fiabilité. De nombreuses optimisations techniques ont été réalisées pour les sites industriels en termes de fiabilité, Garantie anti-interférences et anti-retard. |
LoRa
| 1-20 km
| 0,3-5 kbps
| Bande de fréquences SubG libre de licence, agriculture intelligente, bâtiments intelligents, Suivi logistique, il faut construire son propre réseau. |
NB-IoT
| 1-20 km
| <250 kbps
| Bande de fréquences autorisée SubG, compteur d'eau, parking, suivi des animaux domestiques, Détecteur de fumée, utilisant le réseau de l'opérateur. |
5G
| 500 m
| 1 Gbit/s
| Haute vitesse, faible latence, grand nombre de connexions, haute fiabilité. Conduite autonome, drones, réalité virtuelle/augmentée, usines intelligentes et soins médicaux intelligents. |
L'évolution des réseaux sans fil reposera principalement sur la superposition, complétée par l'intégration.
Les systèmes de contrôle industriels sont autonomes et privilégient la stabilité et la fiabilité ; les entreprises industrielles sont donc très prudentes quant à leurs modifications. Les entreprises de production et de services industriels ont un besoin urgent de données sur leurs équipements, leur environnement, leurs outils de production, etc. De plus, le déploiement filaire étant trop coûteux et complexe, elles ont opté pour une méthode de superposition afin de déployer des réseaux sans fil.
La méthode de superposition consiste à construire un réseau sans fil en dehors du réseau d'usine existant afin de collecter les informations relatives aux équipements et aux produits, et d'assurer, dans certains cas, le contrôle des équipements en temps réel ou différé. Certaines entreprises privilégient également une approche convergente pour le déploiement des réseaux sans fil : elles remplacent progressivement certains terminaux des réseaux de contrôle industriels existants (tels que les bus de terrain et les grands réseaux) par des réseaux sans fil, permettant ainsi la collecte et le contrôle des informations sans fil.
