SCALANCE W RCoax
Visão Geral
SCALANCE W RCoax
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Siemens
Industry
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Informações Legais
Este documento é oriundo do Siemens Industry Online Support ao qual se aplicam os termos
gerais de uso http://www.siemens.com/terms_of_use.
Aviso Geral
Este documento apresenta dicas e exemplos sobre o produto e supõe que o leitor possua
conhecimento básico prévio sobre o mesmo. Para informações completas e atualizadas, deve-se
consultar o manual do produto. O intuito deste texto é meramente didático, sem pretensão de
aplicação direta em casos reais, podendo ser alterado pela Siemens sem aviso prévio. Os
exemplos devem ser adaptados ao uso final e exaustivamente testados antes de utilizados em
projetos reais.
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Uso de exemplos de aplicação
Exemplos de aplicação ilustram a solução de tarefas de automação através de uma interação de
vários componentes na forma de texto, gráficos e / ou pacotes de software. Os exemplos de
aplicação são um serviço gratuito da Siemens AG e / ou uma subsidiária da Siemens AG
(“Siemens”). Eles não são vinculativos e não reivindicam integridade ou funcionalidade em
relação à configuração e ao equipamento. Os exemplos de aplicativos apenas oferecem ajuda
para tarefas típicas; eles não constituem soluções específicas do cliente. O leitor é responsável
pela operação adequada e segura dos produtos, de acordo com os regulamentos aplicáveis, e
também deve verificar a função do respectivo exemplo de aplicação e personalizá-lo para o seu
sistema.
A Siemens concede ao leitor o direito não exclusivo, não sublicenciável e intransferível de ter os
exemplos de aplicação usados por pessoal tecnicamente treinado. Qualquer alteração nos
exemplos de aplicação é de responsabilidade do leitor. Compartilhar os exemplos de aplicação
com terceiros ou copiar os exemplos de aplicação ou trechos deles é permitido somente em
combinação com seus próprios produtos. Os exemplos de aplicação não são obrigados a passar
pelos testes habituais e inspeções de qualidade de um produto tributável; eles podem ter defeitos
funcionais e de desempenho, bem como erros. É da responsabilidade do leitor utilizá-los de tal
maneira que quaisquer avarias que possam ocorrer não resultem em danos materiais ou
ferimentos em pessoas.
Isenção de responsabilidade
A Siemens não assumirá qualquer responsabilidade, por qualquer motivo legal, incluindo, sem
limitação, responsabilidade pela usabilidade, disponibilidade, integridade e ausência de defeitos
dos exemplos de aplicativos, bem como por informações relacionadas, configuração e dados de
desempenho e qualquer dano causado por elas. Isto não se aplica em casos de responsabilidade
obrigatória, por exemplo, sob o Ato de Responsabilidade de Produto da Alemanha, ou em casos
de intenção, negligência grosseira ou culposa, danos corporais ou danos à saúde, não
cumprimento de uma garantia, não fraudulenta divulgação de um defeito ou violação culposa de
obrigações contratuais relevantes. As reclamações por danos decorrentes de uma violação de
obrigações contratuais materiais deverão, no entanto, ser limitadas ao dano previsível típico do
tipo de acordo, a menos que a responsabilidade resulte de intenção ou negligência grave ou seja
baseada na perda de vida, lesões corporais ou danos à saúde. As disposições precedentes não
implicam qualquer alteração no ónus da prova em seu detrimento. Você deverá indenizar a
Siemens contra reclamações existentes ou futuras de terceiros nesta conexão, exceto quando a
Siemens for obrigatoriamente responsável.
Ao usar os exemplos de aplicação, você reconhece que a Siemens não pode ser
responsabilizada por qualquer dano além das disposições de responsabilidade descritas
Outras informações
A Siemens reserva-se o direito de fazer alterações nos exemplos de aplicativos a qualquer
momento, sem aviso prévio. Em caso de discrepâncias entre as sugestões nos exemplos de
aplicação e outras publicações da Siemens, como catálogos, o conteúdo da outra documentação
deve ter precedência.
Os termos de uso da Siemens (https://support.industry.siemens.com) também se aplicam.
Informações de segurança
Siemens prove produtos e soluções com funções de segurança industrial que dão suporte à
operação segura de plantas, sistemas, máquinas e redes. A fim de proteger plantas, sistemas,
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0 Informações Legais
maquinas e redes contra cyber ataques, é necessário implantar – e manter continuamente – um
conceito de segurança industrial holístico no estado da arte. Os produtos e soluções Siemens
são apenas um elemento deste conceito.
O leitor é responsável por impedir o acesso não autorizado à suas fábricas, sistemas, máquinas
e redes. Sistemas, máquinas e componentes só devem ser conectados à rede da empresa ou à
Internet se e na medida necessária e com medidas de segurança apropriadas (por exemplo, uso
de firewalls e segmentação de rede) em vigor.
Sistema de Indicações
Este artigo contém indicações que devem ser observadas a fim de garantir a segurança pessoal,
assim como prevenir dados a propriedades. Seguem exemplos das simbologias usadas:
Este tipo de indicação representa uma situação eminentemente perigosa, que
se não evitada, resultará em morte ou ferimentos sérios.
DANGER
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Este tipo de indicação representa uma situação eminentemente perigosa, que
se não evitada, poderá resultar em morte ou ferimentos sérios.
WARNING
Este tipo de indicação representa uma situação potencialmente perigosa, que se
não evitada, poderá resultar em ferimentos moderados ou leves.
CAUTION
NOTICE
NOTE
Este tipo de indicação representa uma situação potencialmente perigosa, que se
não evitada poderá resultar danos à propriedade.
Indica uma possível vantagem. Tem caráter de dica.
Se mais de uma indicação estiver presente, a maior grau de perigo deverá ser levado em conta.
Indicações relativas a danos ou morte a pessoas também incluem, implicitamente, danos à
propriedade.
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0 Índice
Índice
Informações Legais ..................................................................................................... 2
Índice ............................................................................................................................. 4
1
Objetivo............................................................................................................... 5
2
Introdução .......................................................................................................... 6
2.1
2.2
3
Descrição dos componentes do RCoax SCALANCE W .............................. 10
3.1.1
3.1.2
4
© Siemens AG 2019 All rights reserved
Histórico.............................................................................................. 17
Referências ...................................................................................................... 18
6.1
6.2
7
Valores práticos .................................................................................. 13
Cálculo de valores .............................................................................. 14
Exemplo de cálculo ............................................................................ 15
Exemplo de cálculo com splitter ......................................................... 16
Informações adicionais ................................................................................... 17
5.1
6
RCoax e Antenas ............................................................................... 10
Acessórios .......................................................................................... 11
Dimensionamento ............................................................................................ 13
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
5
Princípio de funcionamento .................................................................. 6
Cenários de aplicação .......................................................................... 8
SIOS (Siemens Industry online Support) ........................................... 18
Exemplos de Aplicação ...................................................................... 18
FAQ (respostas às perguntas frequentes) ......................................... 19
Ferramentas online ............................................................................ 19
Suporte técnico e treinamento ....................................................................... 20
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1 Objetivo
1
Objetivo
Este artigo tem como objetivo descrever o uso de antenas RCoax junto a família
de produtos SCALANCE W e dar dicas quanto a seleção destes produtos e seus
respectivos acessórios.
Uma vez que as tecnologias estão em constante desenvolvimento, não é
função deste documento apresentar dados técnicos dos equipamentos,
mas sim apresentar conceitos qualitativos. Para obter informações
técnicas sobre equipamentos específicos, vide capítulo “Referências”.
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NOTICE
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5
2 Introdução
2
Introdução
Redes ethernet sem fio (wireless) estão presentes no nossos dia-a-dia em
aplicações domésticas e industriais. As aplicações industriais, porém, requerem
cuidados especiais tanto quanto ao ambiente no qual os equipamentos são
instalados como nas funções que devem exercer.
Entre estas demandas específicas da indústria, existem casos onde partes moveis
passam por percursos especialmente peculiares (em geral, guiados por trilhos em
percursos complexos), onde o uso de antenas comuns seria inviável.
A fim de suprir estas necessidades a Siemens disponibiliza a família de produtos,
SCALANCE W, com um sistema próprio de antenas (RCoax), aqui descrita.
2.1
Princípio de funcionamento
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As comunicações via redes sem fio são realizadas através de ondas
eletromagnéticas. Estas ondas são geradas através de variações de tensão /
corrente em um condutor.
A antena RCoax é um cabo coaxial (isto é, um par de condutores concêntricos)
que têm pequenos rasgos no condutor externo em intervalos regulares. O campo
eletromagnético gerado entre estes dois condutores se irradia por estes rasgos e o
efeito final é um campo que se irradia uniformemente por todo o condutor.
Figura 2-1 Princípio de funcionamento do cabo RCoax, onde as ondas eletromagnéticas se
emanam através dos pequenos rasgos do condutor externo.
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6
2 Introdução
Figura 2-2 As fendas no condutor externo geram um campo irradiante que se propaga
uniformemente ao longo do cabo.
Como a potência enviada ao RCoax é distribuída uniformemente ao logo do seu
comprimento temos uma “área de cobertura” que engloba todo o comprimento do
cabo, mas que, por outro lado, não se distancia muito dele.
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Figura 2-3 O raio de propagação (R) de um RCoax é menor quando comparado com uma
antena omnidirecional, mas seu campo de irradiação se propaga
uniformemente ao longo de toda sua extensão (l)
r
l
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2 Introdução
2.2
Cenários de aplicação
O RCoax permite criar uma área de cobertura que permeia seu trajeto. Como o
cabo é dobrável é possível criar trajetos complexo, contornando obstáculos.
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Figura 2-4 Uma das vantagens do RCoax é a capacidade de contornar obstáculos.
A aplicação principal para RCoax é prover uma alternativa sem fio para aplicações
moveis com trajetos fixo, que anteriormente seriam resolvidas através de cabos
retráteis ou conjunto trilhos/escovas.
As vantagens do RCoax neste caso são:
•
Transferência de dados sem contato e, portanto, sem desgaste e com baixa
manutenção.
•
Economia de custos através da substituição de trilhos de contato e cabos
flexíveis.
•
Confiabilidade superior através de rede sem fio controlada e definida.
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2 Introdução
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Figura 2-5 Exemplo de aplicação com antena apontando diretamente para o RCoax
Exemplos do uso de cabos RCoax são os seguintes:
● Transportadores aéreos de monotrilho
● Veículos guiados automatizados (AGV)
● Guindastes
● Sistemas de armazenamento vertical
● Linhas de transferência
● Carros para troca de ferramentas
● Túneis
● Elevadores
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9
3 Descrição dos componentes do RCoax SCALANCE W
3
Descrição dos componentes do RCoax
SCALANCE W
Aplicações com RCoax contemplam vários componentes:
3.1.1
•
Rádios (SCALANCE W, maiores detalhes, vide Referências, FAQ, /1/ e
Exemplos de Aplicação, /3/).
•
RCoax e Antenas
•
Cabos e conectores
•
Terminadores
•
Distribuidores
•
Acessórios de fixação.
RCoax e Antenas
Existem duas versões de RCoax, para operação em 2.4 GHz e em 5 GHz.
O RCoax é vendido por metro.
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Tabela 3-1 A escolha do RCoax depende da frequência de operação.
Frequência de operação
Código de encomenda do RCoax
2.4 GHz
6XV1875-2A
5 GHz
6XV1875-2D
Antenas de uso geral podem ser usadas com RCoax, mas normalmente as
aplicações onde se aplicam o RCoax demandam antenas específicas, que operam
apontando diretamente para o RCoax, a curta distância.
Figura 3-1 Exemplo de aplicação com antena apontando diretamente para o RCoax a curta
distância.
Tabela 3-2 Antenas normalmente usadas com RCoax.
Frequência de operação
Código de encomenda
2.4 GHz
6GK5792-4DN00-0AA6
5 GHz
6GK5793-4MN00-0AA6
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3 Descrição dos componentes do RCoax SCALANCE W
3.1.2
Acessórios
Cabos e conectores
Existem cabos e conectores próprios para a conexão dos SCALANCE W ao
RCoax e às antenas. A figura abaixo demonstra estes itens.
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Figura 3-2 Descrição de cabos e conectores para uso com RCoax.
Terminadores
Os cabos RCoax não podem ter suas pontas deixadas soltas. Assim a ponta não
conectada ao rádio deverá ter um resistor de terminação.
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3 Descrição dos componentes do RCoax SCALANCE W
Distribuidores (splitter)
Através de distribuidores (splitter) um mesmo SCALANCE pode se conectar a dois
segmentos de rede (dois RCoax). Apesar da potência do rádio ser dividida entre
estas duas antenas, o comprimento total (soma dos dois segmentos) do RCoax
pode ser aumentado através desta técnica (maiores detalhes, vide Exemplo de
cálculo com splitter).
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Figura 3-3
Suportes
As antenas RCoax devem ser fixadas mantendo uma distância mínima do corpo
onde se prende. Existem suportes de fixação específicos para tal. O suporte é
composto de uma base e uma presilha.
Figura 3-4
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4 Dimensionamento
Dimensionamento
4
Uma vez que nas aplicações RCoax as distancias entre antenas costuma ser
curtas (centímetros), o foco dos cálculos está em determinar o comprimento
máximo que o RCoax pode ter.
NOTE
Pode haver diferenças significativas entre os valores práticos / calculados e os
reais em função da influência do ambiente. Para maiores informações sobre o
cálculo de enlace, vide Referências, Manuais, /2/ e FAQ /2/).
NOTE
Para cálculo de distâncias entre antenas não muito próximas (≥1 m) recomendase usar a ferramenta de configuração Referências, Ferramentas online /1/, e
FAQ, /1/.
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4.1
Valores práticos
A tabela abaixo mostra valores práticos para uso de RCoax para fins de primeira
aproximação.
Tabela 4-1 Valores típicos de referência para cabos RCoax
Faixa de
operação
NOTE
Distância para
a antena
Comprimento máximo
do RCoax
Distância mínima para
outros AP usando o
mesmo canal
5 GHz
10 cm
100 m
30 m
2.4 GHz
5 cm
200 m
60 m
Os valores práticos apresentados acima são apenas orientativos. Dependendo
dos detalhes, valores calculados podem apresentar comprimento máximo do
RCoax / distâncias entre antenas maiores. Por outro lado, valores práticos
podem diferenciar significativamente (a menor) conforme influência do ambiente.
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4 Dimensionamento
4.2
Cálculo de valores
Em termos conceituais, o enlace entre dois rádios depende da potência do sinal
enviado, da sensibilidade do aparelho receptor e de uma reserva relativa à relação
sinal / ruído que pode ser recebida sem que comprometa a comunicação.
No caso específico do RCoax, o comprimento (l) do RCoax influencia seu ganho e,
portanto, deve ser considerado.
Uma equação genérica que expressa estes conceitos é:
Pe = P0 - αrc*l - afe - cd - aps + GANT - ΔSys > Pe min
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Onde:
•
Pe: Potência de recepção
•
P0: Potência transmitida (depende do equipamento, canal de operação, e
legislação do país onde vai operar).
•
arc: Coeficiente de atenuação longitudinal da antena (RCoax) (valor
disponível no manual do RCoax - Referências, Manuais, /2/, capítulo 7 –
Technical data)
•
l: comprimento do RCoax
•
afe: Atenuação do cabo de conexão à antena.
•
cd: Perdas de acoplamento entre RCoax e antena de recepção.
o
o
Para distâncias < 0,5m
▪
Cd = C50 para comunicações comuns
▪
Cd = C95 para comunicações fail safety
Para distância > 0,5 m
▪
Cd = C50+10*log*(d/2) para comunicações comuns
▪
Cd = C95+20*log*(d/2) para comunicações fail safety.
(C50 e C95, vide
Referências, Manuais, /2/, capítulo 7 – Technical data)
•
aps: Perdas pelo power spliter (quando usado, -3 dB)
•
GANT: Ganho da antena in dB (Referências, Manuais, /2/, capítulo 7 –
Technical data)
•
ΔSys: Reserva técnica (e.g. 10 a 20 dB).
•
Pe min: Potência mínima de recepção (depende do equipamento, canal de
operação, em geral, -65 dBm).
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4 Dimensionamento
4.2.1
NOTE
Exemplo de cálculo
O exemplo apresentado aqui é meramente ilustrativo. Exemplos de cálculos
podem ser encontrados em Referências, Manuais, /2/, capítulo “6.5 Segment
lengths” e em FAQ /2/ .
Pe = P0 - αrc*l - afe - cd - aps + GANT - ΔSys > Pe min
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Onde:
•
P0: 100 mW = 20dBm
•
arc: 0,17dB/m
•
l: comprimento do RCoax
•
afe: 3 dB
•
cd = 35dB
•
aps: 0 (sem power spliter)
•
GANT: 4dB
•
ΔSys: 10dB
•
Pe min: -65 dBm
20 – 0,17*l – 3 – 35 – 0 + 4 – 10 > -65
– 0,17*l – 24 > -65
– 0,17*l > -41
0,17*l < 41
l < 41 / 0,17 = 241 m
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4 Dimensionamento
4.2.2
Exemplo de cálculo com splitter
Splitter é um divisor de sinal que distribui a potência do rádio por duas antenas.
Por isso seu ganho é -3dB (equivalente à metade).
Usando os mesmos dados do exemplo anterior, teríamos o seguinte cálculo de
segmento:
Pe = P0 - αrc*l - afe - cd - aps + GANT - ΔSys > Pe min
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Onde:
•
P0: 100 mW = 20dBm
•
arc: 0,17dB/m
•
l: comprimento do RCoax
•
afe: 3 dB
•
cd = 35dB
•
aps: 3 (com power spliter)
•
GANT: 4dB
•
ΔSys: 10dB
•
Pe min: -65 dBm
20 – 0,17*l – 3 – 35 – 3 + 4 – 10 > -65
– 0,17*l – 27 > -65
– 0,17*l > -38
0,17*l < 38
l < 38 / 0,17 = 223 m
Apesar do segmento ser reduzido de 241m para 223 m, temos que entender que
nesta configuração teremos dois segmentos de 223 m o que faz 2 * 223 = 446 m.
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5 Informações adicionais
5
Informações adicionais
5.1
Histórico
Data
Alteração
Autor
V0.0.0
21/05/2019
Elaboração
Denilson Pegaia
V0.0.0
03/06/2019
Revisão
Robson dos Santos
V1.0.0
03/06/2019
Primeira publicação
Denilson Pegaia
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Versão
SCALANCE W - RCoax
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6 Referências
6
Referências
6.1
SIOS (Siemens Industry online Support)
Através do SIOS, (https://support.industry.siemens.com/cs/start?lc=en-BR)
apresenta uma vasta gama de informações aos usuários. Ele inclui manuais, FAQ
(perguntas e respostas mais comuns), avisos de lançamento de produto,
downloads, etc.
Clicando em Product Support, você pode acessar um buscador que auxiliará no
encontro das informações desejadas.
Manuais
Tabela 6-1 – Referências de manuais
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No.
Tópico
/1/
Catálogos geral de produtos para redes industriais:
IK PI 2015
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109745642
/2/
SIMATIC NET: Industrial Wireless LAN RCoax
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/109480869
Exemplos de Aplicação
Tabela 6-2 – Referências de exemplos de aplicação
No.
Tópico
Visão geral de produtos
/1/
Passo a passo de configuração de SCALANCE W com RCoax
IWLAN Configuration Using RCoax Cable in a PROFINET IO Environment
(Configuration 6)
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/23488061
/2/
Visão geral de produtos de comunicação industrial
Industrial Communication (Videos)
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/22531370
/3/
Descrição geral de produtos e tecnologia sem fio.
IWLAN: Setup of a Wireless LAN in the Industrial Environment
https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/22681042
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6 Referências
FAQ (respostas às perguntas frequentes)
Tabela 6-3 – Referências de FAQ’s
No.
Tópico
Especificação
6.2
/1/
SCALANCE W - Visão Geral
https://support.industry.siemens.com/cs/br/pt/view/109767134
/2/
Where can you find information about the configuration and calculation of RCoax
systems? https://support.industry.siemens.com/cs/br/en/view/71814212
Ferramentas online
Tabela 6-4 – Referências de Ferramentas
No
.
© Siemens AG 2019 All rights reserved
/1/
Tópico
TIA Selection Tool
http://www.siemens.com/tst
/2/
Mall
https://mall.industry.siemens.com/goos/WelcomePage.aspx?regionUrl=/&language=
en
SCALANCE W - RCoax
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7 Suporte técnico e treinamento
7
Suporte técnico e treinamento
Suporte técnico
A informação que você precisa (FAQ, manuais, arquivos, fórum) pode estar no
Portal do Suporte Técnico:
https://support.industry.siemens.com/cs/?lc=en-BR
Requisição de suporte (novos chamados):
https://support.industry.siemens.com/my/br/pt/requests/#createRequest
Centro de treinamento - SITRAIN
© Siemens AG 2019 All rights reserved
Informações: www.siemens.com.br/sitrain
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