SIMATIC RTLS - система промышленного позиционирования.

Промышленные системы позиционирования SIMATIC RTLS предназначены для обнаружения (выборочного обнаружения) объектов в реальном времени в зоне покрытия. Что позволяет решать большой комплекс задач по управлению активами и задач логистики эффективно и безопасно.

Обзор радио-технологий 2.4 ГГц и Ultra-Wide Band (UWB)

Для начала рассмотрим технические аспекты работы системы.Система позиционирования SIMATIC RTLS используют 2 стандарта связи: IEEE 802.15.4 (2.4 ГГц) и IEEE 802.15.4-2011 (Ultra Wide Band, или кратко UWB). Технология 2.4 ГГЦ поддерживает 2 различных типа работы – использование линейной частотной модуляции (CHIRP) и фазовой модуляции (PHASE), поддерживается дальность передачи сигналов позиционирования до 200 метров (максимально) и точность позиционирования до 1 метра. Технология Ultra Wide Band работает в диапазонах частот от 3,1 до 4,8 ГГц и от 6,0 до 7,0 ГГц. Данная технология обеспечивает более точное позиционирование (до 20 см), но имеет меньшее расстояние передачи данных (до 30 м).

Различия технологии 2.4 ГГЦ и Ultra-Wide Band

Технологии 2.4 ГГЦ и Ultra-Wide Band имеют целый ряд различий: точность позиционирования, расстояния передачи данных, скорость передачи данных, степень проникновения сигнала в материалы, разные методы позиционирования. Также необходимо отметить, что технология 2.4 ГГц работает в диапазоне, аналогичном системам с технологией WiFi, поэтому возможно некоторое, хотя и небольшое взаимное влияние беспроводных сетей друг на друга, этот момент необходимо учитывать при организации беспроводных сетей передачи данных и позиционирования. Технологи Ultra-Wide Band не оказывает влияние на WiFi сети.

Методы позиционированияTwo Way Ranging(TWR) и Time Difference of Arrival (TDOA)

Системы позиционирования поддерживают 2 метода - TwoWay Ranging (TWR) и Time Difference of Arrival (TDOA).

Технология TWR использует двухстороннее измерение для расчета местоположения.

Метка “запрашивает” какие устройства инфраструктуры доступны. Если нет ответа, метка ищет ближайшие устройства инфраструктуры (Шлюзы) (количество настраивается, обычно до 6-ти устройств). Метка отвечает на запросы Шлюзов, Шлюзы получают ответы от метки и передают их к Серверу Позиционирования (Locating Manager). Сервер Позиционирования рассчитывает местоположение метки.

Технология TDOA использует различие времени получения сигнала для расчета местоположения.

Метка посылает сигнал пинг. Этот сигнал принимается несколькими устройствами инфраструктуры (Шлюзами). Замеренные моменты времени получения сигнала передаются Шлюзами к Серверу позиционирования (Locating Manager). Сервер позиционирования рассчитывает местоположение метки на основании разницы времени получения одного и того же сигнала разными шлюзами.

Из чего состоит система SIMATIC RTLS

Метки

Метки устанавливаются на объекты, например, контейнеры, оборудование, транспорт, персонал.

Шлюзы

Шлюзы - передают данные меток в сервер местоположения для позиционирования объектов. Поддерживают работу в полнофункциональном режиме (шлюз) и в режиме промежуточного устройства (якорь).

Сервер местоположения

Сервер местоположения - программное обеспечение которое рассчитывает местоположение меток в реальном времени и передает данные в системы более высокого уровня.

Архитектура SIMATIC RTLS

Аппаратная инфраструктура
- Активные метки монтируются на объекты и отправляю сигналы с определенным интервалами
- Минимум 4 шлюза собирают сигнал и передают его на сервер позиционирования
Сервер определения положения
- Сервер рассчитывает положение транспондеров в режиме реального времени (XYZ)
- Дополнительно определяет настраиваемые события с помощью механизма правил
Интеграция с IT системами
- Информация расположения и событий передаются системам менеджмента (ERP, MES)
- Системам AR или VR при их использовании.
- Системам технологической безопасности.

Пример конфигурации сетевой инфраструктуры с SIMATIC RTLS

Интеграция SIMATIC RTLS

Протоколы

ISO/IEC 24730+
Фирменные протоколы / HTTPS (web клиенты)
Фирменные протоколы
ODBC

Компоненты системы SIMATIC RTLS

Метки

SIMATIC RTLS4030T (6GT2700-3DA03)

Недорогая метка с батарейным питанием и компактными внешними размерами особенно универсален и подходит, например, для размещения поддонов, держателей заготовок и контейнеров. Сменный аккумулятор позволяет работать до 12 месяцев.

Сменная батарея CR123A
Светодиод состояния
Исполнение IP 54
Габариты: 89 x 29 x 30 мм
Вес 90 г включая батарею

SIMATIC RTLS4083T (6GT2700-5DC03)

Метка SIMATIC RTLS4083T можно применять на поддонах и контейнерах. Он оснащен 3-дюймовым черно-белым e-ink дисплеем, на котором могут отображаться тексты, изображения и коды. Одна кнопка и светодиод позволяют взаимодействовать с пользователем. Компактные размеры предлагают универсальные приложения для определения местоположения. В зависимости от режима заряда аккумулятора хватает на время до 6 месяцев.

Дисплей e-ink 2,7“
Перезаряжаемый аккумулятор
Двух-цветный светодиод состояния, функциональная кнопка
Исполнение IP 54
Габариты: 91 x 58 x 14 мм
Вес около 85 г.

SIMATIC RTLS4084T (6GT2700-7DC03)

Метка SIMATIC RTLS4084T со сменными батареями подходит для применения на поддонах и больших контейнерах. Он оснащен 4-дюймовым черно-белым e-ink дисплеем, на котором могут отображаться тексты, изображения и коды. Две кнопки и два светодиода обеспечивают взаимодействие с пользователем. Сменная батарея (4хАА или 1х3,6 литиевая) обеспечивает работу от 18 месяцев до 8 лет, в зависимости от режима работы.

20 строк текста и использованием 20-ти шрифтов, баркоды
2 х Двух-цветных светодиода состояния, 2 функциональные кнопки
Исполнение IP 64
Габариты: 119 x 97 x 24 мм
Вес около 350 г, включая батареи

SIMATIC RTLS4060T (6GT2700-6DE03)

Метка SIMATIC RTLS4060T особенно подходит для позиционирования погрузчиков и тележек роботов. Внешний источник питания обеспечивает непрерывную работу без замены батарей. Метка подключается к CAN-шине транспортного средства, что дополнительные возможности интеграции, например и передача информации о заряде аккумулятора.

8-контактный разъём для датчиков (напр. концевых выключателей) и исполнительных устройств (напр. индикатора)
Внешний источник питания
IP 65
Габариты: 151 x 66 x 43 мм
Вес 180 г.

SIMATIC RTLS OEM PCB AC (6GT2700-8DF00-0AX1)

Метка PCB AC предназначена для разработки индивидуальных решений. Компактная конструкция обеспечивает гибкую установку в корпусах оборудования и грузовых систем, а геометрия антенны обеспечивает наилучшую возможную точность определения местоположения в сложных условиях. Источник питания внешний - метка работает от напряжения 3,3 В.

Исполнение IP00
Габариты 25 x 25 x 18 мм
Вес 6 г

SIMATIC RTLS PCB OEM PULSE (6GT2700-8AF03)

Метка PCB PULSE также предназначена для разработки индивидуальных решений. Компактная конструкция с отдельной антенной обеспечивает гибкую установку практически в любом корпусе, а геометрия антенны обеспечивает наилучшую возможную точность определения местоположения в сложных условиях. Источник питания внешний - метка работает от 3,3 В.

Исполнение IP00
Габариты 25 x 25 x 18 мм
Вес 10 г

Использование меток для OEM решения

OEM – Прослеживание инструмента

Идентификация с 3D-отображением в реальном времени
Интеллектуальное управление производственным процессом
Автоматический контроль качества

OEM – Каски

Идентификация персонала в реальном времени
Управление зоной безопасности / зоны доступа
Кнопка SOS и автоматическое предупреждение о опасности
Аудио коммуникация
Обнаружение газа, шума...

Отслеживание инструмента

Пример интеграции системы позиционирования в инструмент. Такая интеграция позволяет отслеживать местоположение инструмента на основе геолокаций или оценивать точное местоположение инструмента во время производственного процесса. Это позволяет контролировать и оптимизировать производственные процессы, а также автоматизировать документооборот и логистические системы предприятия. Использовать полученные данные для AR ассистентов и VR тренажёров (например, как лучшие практики).

Шлюз

SIMATIC RTLS4030G (6GT2701-5DB03)

Шлюз SIMATIC RTLS4030G является частью инфраструктуры платформы позиционирования SIMATIC RTLS и устанавливается в зданиях или помещениях, где должно осуществляться позиционирование меток. При помощи Ethernet данные передаются компьютеру с п.о. Locating Manager. RTLS4030G можно питать при помощи Power over Ethernet (PoE).

Гибридная технология: объединяет высокую точность (технология UWB) с большой дальностью покрытия (технология 2,4 ГГц-PHASE)

Встроенная антенна для простой и быстрой установки
Корпус из Luran® S KR (ASA+PC), устойчивый к УФ
3х диагностических светодиода
Исполнение IP 65
Габариты: 180 x 180 x 48 мм

Программный продукт SIMATIC RTLS Locating Manager

SIMATIC RTLS Locating Manager необходим для работы и настройки системы позиционирования SIMATIC RTLS. Это программное обеспечение для Microsoft Windows® можно расширять для конкретного решения с помощью вариантов лицензии и других параметров. Например, ПО может работать на локальном компьютере или размещаться в центре обработки данных. Поддерживает широкую интеграцию со сторонними приложениями и системами.

Поддержка до 10 000 меток (в зависимости от лицензии)
Имеются варианты SIMATIC RTLS Locating Manager Basic или Professional для различных потребностей
Возможность индивидуального добавления модулей от SIMATIC RTLS Locating Manager Professional в вариант Basic

Сравнение лицензий