Factory Automation

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• Factory Automation
• Comunicaciones Industriales para Acceso Remoto
  sin Cables
• 1 Febrero 2005
• Jose Maria Baena

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Contenido 1.Introducción 2. GPRS3.
Bluetooth4. ADSL e Internet5. Wireless WD30
WT30
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1. Introducción

• Innovación OMRON

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Introducción

• Las tecnologías inalámbricas también están
  llegando al mundo industrial.
• En la actualidad las tecnologías inalámbricas
  están teniendo una alta repercusión en todos los
  ámbitos.
• Los beneficios de las tecnologías inalámbricas
  son claros y su eficiencia queda demostrada.
• Ahorro de cableado, posibilidad de comunicar con
  equipos de difícil o imposible acceso,
  flexibilidad en la instalación, fiabilidad,
  mejora en la eficiencia, reducción del número de
  paradas no deseadas por fallos de comunicaciones,
  etc. son algunos de los beneficios que pueden
  aportar el uso de las tecnologías inalámbricas.

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Introducción

• GPRS, Bluetooth y Wireless 2.4GHz son algunas de
  las soluciones que se empiezan a utilizar en el
  entorno industrial, principalmente para Acceso
  Remoto Programación, Monitorización,
  Mantenimiento y Telegestión

• En este gráfico se muestran los posibles espacios
  de aplicación en función del ancho de banda y las
  distancias de comunicación

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1. GPRS

• Innovación OMRON

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Antecedentes
Transmisión de Datos en GSM

• Velocidades de transmisión bajas
• Las conexiones requieren un tiempo de
  establecimiento largo
• No se puede estar permanentemente conectado
• Existe coste de establecimiento de llamada
• La facturación se realiza por tiempo de conexión

Para la transmisión de datos en grandes
cantidades y a mayor velocidad se necesita otra
solución GPRS
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Qué es GPRS?

• GPRS acrónimo de General Packet Radio Service,
  es una extensión de la tecnología de
  comunicaciones móviles GSM, diseñada con el
  objetivo de desarrollar las capacidades de
  transmisión de datos sobre la red actualmente
  utilizada básicamente para la transmisión de voz
  y SMS
• Sus características la hacen idónea para
  aplicaciones que van más allá del uso de la voz y
  que de forma global se conoce como Servicios
  Avanzados de Datos de Movilidad

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Características de GPRS

• Red de conmutación de paquetes superpuesta a la
  actual estructura de conmutación de circuitos de
  GSM
• Los recursos se reservan solo cuando deben
  enviarse/recibirse datos, permitiendo un uso más
  eficiente del espectro
• Reserva flexible de canales radio
• De 1 a 8 time slots
• Los recursos disponibles son compartidos por los
  usuarios activos en cada momento
• GPRS está basado en conmutación de paquetes
• Los recursos se reservan solo cuando deben
  enviarse/recibirse datos

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Características de GPRS

• Envío eficiente de SMS en el interfaz aire
• Conexiones a redes estándar de datos
• Aplicaciones bajo protocolo TCP/IP (WWW, FTP,
  Telnet) y en general aplicaciones convencionales
  en TCP/IP
• Aplicaciones basadas en protocolos específicos de
  GPRS
• Aplicaciones punto a punto (servicios de
  telemetría y control para por ejemplo lecturas de
  contadores, control remoto de máquinas, etc.) y
  punto-multipunto (telegestión para por ejemplo
  N Equipos desde un Scada)

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Características de GPRS

• Modos de transmisión
• Envío y recepción de paquetes por conmutación de
  paquetes
• Uso eficiente y rentable de los recursos de red
• Los canales en el uplink y en el downlink se
  reservan de forma independiente
• Características del tráfico
• Transmisión de ráfagas de datos (intermitente)
• Transmisiones frecuentes de volúmenes pequeños de
  datos y poco frecuentes de grandes volúmenes
• Inmediatez de la conexión
• El tamaño de los paquetes de datos suele ser
  corto (típicamente entre 500 y 1000 octetos)
• Cada paquete es tratado como una entidad
  independiente
• Cada elemento de red sabe como enrutar cada
  paquete

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Terminales GPRS

• Por qué varias clases?
• Atender las necesidades de distintos segmentos de
  mercado con terminales que ofrecen distintas
  capacidades
• Clases de móviles o módems
• Clase A Soporta de forma simultánea GPRS y GSM
• Clase B Puede registrarse y activarse
  simultáneamente en GSM y GPRS, pero no soporta
  servicio simultáneo de paquetes/CS
• Clase C Solo se registra y soporta servicios
  GPRS o GSM de forma alternativa

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Terminales GPRS

• Capacidad Multislot
• Un terminal clase A, B o C puede soportar
  diferentes configuraciones de timeslots GPRS.
  Algunas son
• Clase 1 (11) un slot en el uplink y otro en el
  downlink
• Clase 2 (21) un slot en el uplink y dos en el
  downlink
• Clase 4 (31) un slot en el uplink y tres en el
  dowlink
• Clase 8 (41) un slot en el uplink y cuatro en
  el downlink
• Clase 10 (42) dos slots en el uplink y cuatro
  en el downlink
• Clase 18 (88) ocho slots en el uplink y otros
  ocho en el downlink

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Solución 1

• Comunicaciones GPRS punto a punto entre Scada y/o
  Software de Programación y PLC

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Solución 2

• Comunicaciones GPRS para comunicaciones punto a
  punto entre PLC

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Producto

• Módem WES-GD01 TCP para comunicaciones GPRS
• Cualquier PLC de las familias C/CV/CS/CJ
• A nivel de software CX-Server () y/o
  Finsgateway
• Tarjeta SIM de GSM con los servicios de GPRS
  activos, además es necesario trabajar con IP fija
  para la conexión GPRS (se aconseja utilizar
  Vodafone ya que tiene un plan de ofertas muy
  bueno para conexiones M2M y no hay problema en
  contratar direcciones IP fijas).
• () Para conectar con CS/CJ es necesario cambiar
  antes una dll del CX-Server para poder comunicar
  mediante protocolo Host Link (con Toolbus no
  funciona).

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Características y Beneficios

• Desde el punto de vista del hardware, se trata de
  una solución, económicamente hablando, igual que
  cuando se utiliza GSM.
• Desde el punto de vista de uso, con GPRS se paga
  menos dinero que con GSM cuando existe un tráfico
  grande o muy repetitivo.
• La velocidad es similar a GSM pero la eficiencia
  y seguridad es mayor.
• Ideal para transmisiones frecuentes de volúmenes
  pequeños de datos y poco frecuentes de grandes
  volúmenes.
• Permite conexiones 24 horas sin coste, solo se
  paga el tráfico generado.
• Inmediatez en la conexión.
• Soporte de protocolos TCP, UDP, FTP y Correo
  Electrónico (POP3 y SMTP).
• Ejemplos telegestión de cajeros automáticos,
  peajes, lectura de contadores de luz o gas,
  polling para descargas de históricos de forma
  puntual pero muy repetitivo y a muchos equipos,
  mantenimiento remoto en M2M, etc.

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2. Bluetooth

• Innovación OMRON

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Qué es Bluetooth?

• Es la norma que define un standard global de
  comunicación inalámbrica, que posibilita la
  transmisión de voz y datos entre diferentes
  equipos mediante un enlace por radiofrecuencia.
  Los principales objetivos que se pretende
  conseguir con esta norma son
• Facilitar las comunicaciones entre equipos
  móviles y fijos
• Eliminar cables y conectores entre éstos
• Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes
  inalámbricas y facilitar la sincronización de
  datos entre equipos
• La tecnología Bluetooth comprender hardware,
  software y requerimientos de interoperabilidad,
  por lo que para su desarrollo ha sido necesaria
  la participación de los principales fabricantes
  de los sectores de las telecomunicaciones e
  informática.

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La interoperatibilidad de Bluetooth

• Al desarrollo de Bluetooth ahora están
  participando empresas de sectores tales como la
  automatización industrial, maquinaria,

Bluetooth está regulado por el SIG Grupo de
Interés Especial, formado por 5 promotores que
fueron Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel
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Bluetooth utiliza Banda de Frecuencia Libre

• Para poder operar en todo el mundo es necesaria
  una banda de frecuencia abierta a cualquier
  sistema de radio independientemente del lugar del
  planeta donde nos encontremos.
• Sólo la banda ISM (Industrial, Scientific and
  Medical purpose) de 2,45 GHz cumple con este
  requisito, con rangos que van de los 2.400 Mhz a
  los 2.500 Mhz, y sólo con algunas restricciones
  en países como Francia, España y Japón.
• Debido a que la banda ISM está abierta a
  cualquiera, el sistema de radio Bluetooth deberá
  estar preparado para evitar las múltiples
  interferencias que se pudieran producir.
• Para evitar este tipo de interferencias existen
  dos sistemas un sistema que busque una parte no
  utilizada del espectro o un sistema de salto de
  frecuencia. Bluetooth utiliza el Sistema FH
  Salto de frecuencia

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Principios básicos de una conexión Bluetooth

• Si un equipo se encuentra dentro del radio de
  cobertura de otro, éstos pueden establecer
  conexión entre ellos.
• En principio sólo son necesarias un par de
  unidades con las mismas características de
  hardware para establecer un enlace.
• En una comunicación Bluetooth una de las unidades
  asume el papel de Maestro y el resto de unidades
  en el radio de alcance serán Esclavas.

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Seguridad

• Para asegurar la protección de la información se
  ha definido un nivel básico de encriptación, que
  se ha incluido en el diseño del clip de radio
  para proveer de seguridad en equipos que carezcan
  de capacidad de procesamiento, las principales
  medidas de seguridad son
• Una rutina de pregunta-respuesta, para
  autentificación
• Una corriente cifrada de datos, para encriptación
• Generación de una clave de sesión (que puede ser
  cambiada durante la conexión)
• Tres entidades son utilizadas en los algoritmos
  de seguridad la dirección de la unidad
  Bluetooth, que es una entidad pública una clave
  de usuario privada, como una entidad secreta y
  un número aleatorio, que es diferente por cada
  nueva transacción.

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Solución 1
Programación del PLC vía Bluetooth sin hilos!
100 metros
25
Solución 2
Conexión a varios PLC vía Bluetooth
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Solución 3

• Conexión Bluetooth entre PLC y Terminal NS/NT a
  través del protocolo HostLink

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Solución 4

• Conexión Bluetooth entre PC y PLC para acceder al
  Terminal vía SPMA

SPMA
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Producto

• Comunicaciones Bluetooth en el PLC
• PROMI-SD202-OA Conversor Serie a Bluetooth.
• Este conversor con la antena que incorpora
  permite comunicar en distancias de 120m.
• El conversor se conecta directamente al puerto
  RS232C del PLC y la alimentación la toma del
  puerto.
• Comunicaciones Bluetooth en el PC
• MITSUMI USB-BT Adaptador USB a Bluetooh para PC.
• Este adaptador permite comunicar en distancias de
  100m.
• Cualquier PLC de las familias C/CV/CJ/CS
• Terminales NS/NT

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Características y Beneficios

• A día de hoy se puede comunicar mediante
  bluetooth con cualquier PLC Omron mediante
  HostLink y/o Toolbus a cualquier velocidad, hasta
  115200 baudios, y siempre con tramas de 8N1.
• Posibilidad de comunicar PC y PLC tanto desde
  software de programación como Scada
• Bluetooth es una tecnología de comunicaciones
  sin hilos de bajo coste
• Comunicaciones sin hilos implica ahorro de cable
  y cableados, flexibilidad, aumento de eficiencia,
  comodidad, etc.
• Bluetooth se presenta como una buena solución
  para los programadores, dada la comodidad que
  supone poder programar en radios de hasta 100m
  sin el uso de ningún tipo de cable
• Para mantenimientos presentaría las mismas
  ventajas
• Aplicaciones donde se pueda ir alternando la
  comunicación entre Scada y distintos equipos
  remotos supone una solución de comunicaciones muy
  económica

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3. ADSL e Internet

• Innovación OMRON

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Antecedentes Tecnologías xDSL

• Bajo el nombre xDSL se definen una serie de
  tecnologías que permiten el uso de una línea de
  teléfono estándar (la que conecta nuestro
  domicilio con la estación central de Telefónica),
  para transmisión de datos a alta velocidad y, al
  mismo tiempo, para uso normal como línea
  telefónica.
• Se llaman xDSL (HDSL, ADSL, RADSL, VDSL) ya que
  todas tienen un mismo tipo de funcionamiento,
  pero distintas características en cuanto a
  prestaciones (velocidad de la transmisión de
  datos) y distancia máxima del domicilio a la
  central (el cable telefónico originalmente no se
  diseñó para este tipo de servicios, a mayor
  distancia menores prestaciones).

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Qué es ADSL?

• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line Línea
  de Abonado Digital Asimétrica) es la tecnología
  de banda ancha que permite utilizar las líneas
  telefónicas convencionales para la transmisión de
  datos a alta velocidad, con acceso permanente,
  TARIFA PLANA, y simultáneamente la utilización
  del teléfono para hablar.
• El carácter asimétrico de esta tecnología se
  adapta perfectamente a Internet, ya que los
  usuarios de la Red suelen recibir (velocidad de
  bajada o descendente) muchos más datos de los que
  envían (velocidad de subida o ascendente).
• La otra característica importante de ADSL es que
  separa la voz y los datos, de forma que se puede
  hablar por teléfono aunque el ordenador esté
  conectado a Internet. ADSL se comercializa bajo
  la modalidad de cuota fija pagando una tarifa
  plana, con independencia de cuánto tiempo se haya
  tenido el ordenador conectado a la Red, y
  facturación independiente de la voz.

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Descripción de la modulación

• La tecnología ADSL emplea una técnica de
  modulación que permite la transmisión de datos a
  gran velocidad sobre el par de cobre (línea
  telefónica convencional).
• La primera diferencia entre esta técnica de
  modulación y las usadas por los módems en banda
  vocal (V.32 a V.90) es que éstos últimos sólo
  transmiten en la banda de frecuencias usada en
  telefonía (300Hz a 3400Hz), mientras que los
  módems ADSL operan en un margen de frecuencias
  mucho más amplio que va desde los 24KHz hasta los
  1104KHz, aproximadamente.

Enlace ADSL
Funcionamiento del Splitter
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Solución 1

• Acceso Remoto a PLC vía Internet mediante
  conexión ADSL

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Producto

• Para la conexión ADSL
• Una línea de teléfono analógica fija que posea en
  su central la tecnología ADSL
• Un PC con Windows con procesador Pentium o
  compatible, con velocidad superior a 233MHz, 32
  Mb de memoria y sistema operativo Windows
  95/98/ME/NT4/2000 o XP
• Un Router ADSL junto con una Tarjeta de Red
  Ethernet en el PC
• El PLC tendrá que ser un CS1 o CJ1 junto con una
  Tarjeta Ethernet ETN11/21
• Otro Router ADSL para la conexión del PLC a
  Internet en el que además hay que modificar su
  Tabla NAT
• Se recomienda el uso de Direcciones IP Fijas

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Características y Beneficios

• Configuración y uso del PLC Omron mediante
  conexiones directas a Internet
• ADSL permite velocidades altas
• ADSL funciona con tarifa plana que permite tener
  conexiones 24 horas sin aumento de coste
• Con esta solución se puede conectar un PC con un
  PLC a través de Internet se eliminan las
  limitaciones geográficas
• El hecho de poder utilizar Internet para conectar
  con un PLC permite hacer mantenimiento,
  modificaciones de programa, descarga de datos
  desde cualquier PC que tenga una conexión a
  Internet a través de ADSL

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4. Wireless WD30 WT30

• Innovación OMRON

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Qué son las Comunicaciones Wireless de Omron?

• En el 2002 OMRON fue pionera en las posibilidades
  de las comunicaciones wireless en la
  Automatización Industrial introduciendo el WD30
  el verdadero Módem para Bus de Campo Wireless
• Se puede utilizar en aplicaciones móviles donde
  el cableado es muy complicado o en instalaciones
  donde el acceso, par el cableado, sea muy
  complicado
• Los productos Wireless de OMRON no son sólo para
  conexiones 11 que permitan extender una red
  sino que un único módem maestro puede direccionar
  múltiples módems esclavos (1N)
• Estos módem wireless funcionan en la banda de
  frecuencia libre ISM de 2.4 GHz
• Como se trata de una banda de frecuencia
  utilizada por otras tecnologías, se han
  implementado mecanismos para evitar los problemas
  de interferencias y fallos de comunicación en
  entornos industriales

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Qué son las Comunicaciones Wireless de Omron?

• Equipos dotados de antena dual para evitar los
  problemas de reflexión y rebotes con muros y
  elementos metálicos en la emisión
• La banda de frecuencia de 2.4 GHz es una
  frecuencia elevada donde el ruido (armónicos)
  afecta muy poco
• Utilizan el método de modulación de espectro
  expandido (Sistema de Secuencia Directa DS-SS
  (Spread Spectrum))
• Manejo de muchos canales de frecuencia, por lo
  que pueden coexistir varios sistemas wireless en
  el mismo área de aplicación
• Función de Repetidor para poder cubrir mayores
  distancias
• Función de MCA Multi Channel Access para
  conmutación automática entre canales radio y así
  asegurar una buena comunicación
• Función de Roaming que permite recalcular de
  forma automática el mejor camino para llevar a
  cabo la comunicación con un elemento que se mueve
  por ejemplo

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Solución 1
Equipo No.3
WD30-SE
Monitorización de Información de Planta
1234
DRT2-ID
8080
PLC
-200
WD30-ME
WD30-SE
Equipo No.2
WD30-SE
El Maestro WD30 recoge el estado de los equipos
Equipo No.1
DRT2-ID
Señales de Entrada Estado del Equipo Ej.
run/stop/error
DRT2-ID
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Solución 2

• Maestro Wireless de DeviceNet WD30 comunicando
  con Esclavos Wireless con E/S incorporadas WT30

PLC
DeviceNet
WD30-ME
Esclavo WT30
Hasta 64 Esclavos
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Solución 3

• Maestro Wireless Serie RS232C WT30 comunicando
  con Esclavos Wireless con E/S incorporadas WT30

PC
O
RS232C
WT30-M01 Maestro Serie
Esclavo WT30
Hasta 64 Esclavos
43
Solución 4
Transmisión de los datos de producción para su
visualización en Panel de Visualización
44
Solución 5
Sistema Intensivo de Vigilancia del Estado de
Operación de la Máquina
45
Solución 6
Comunicación Wireless con Elementos Móviles
PC
Maestro Serie
Repetidor(Sólo 1 unidad por sistema)
Se utiliza el mismo canal de frecuencia
RS232C
2) La ruta de comunicaciones se cambia
automáticamente
3) El Maestro Wireless intenta buscar al esclavo
a través del repetidor
1) Si la comunicación wireless se vuelve
inestable,
Movimiento
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Producto

• Modelos de Producto Wireless
• WD30-ME Maestro Wireless DeviceNet
• WD30-ME01 Maestro Wireless DeviceNet con Antenas
  Magnéticas
• WD30-SE Esclavo Wireless DeviceNet
• WD30-SE01 Esclavo Wireless DeviceNet con Antenas
  Magnéticas
• WT30-M01-FLK Maestro Wireless Serie RS232C
• WT30-SID16 Esclavo Wireless con 16 Entradas
  incorporadas
• WT30-SMD16 Esclavo Wireless con 8/8
  Entradas/Salidas NPN
• WT30-SMD16-1 Esclavo Wireless con 8/8
  Entradas/Salidas PNP

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Producto

• Antenas
• WD30-AT001 Repuesto de Antena Magnética para
  Serie WD30
• WT30-AT001 Antena Magnética (2 antenas)
• WT30-AT002 Antena Plana (1 antenas)
• WT30-AT003 Antena Tipo Lápiz (2 antenas)
• Cables de Comunicación
• XW2Z-0100U-3 Cable para conexión a PC
• XW2Z-0200U-3 Cable para conexión a PC
• XW2Z-0500U-3 Cable para conexión a PC
• XW2Z-0200U-5 Cable para conexión a PLC
• XW2Z-0500U-5 Cable para conexión a PLC
• Otros
• WT30-FT001 Kit de Montaje en Carril DIN (para
  TH35-7.5)
• WT30-FT002 Kit de Montaje en Carril DIN (para
  TH35-15)
• WT30-FT003 Kit de montaje en superficie
• WT30-FT011 Kit de montaje par la antena plana
• WT30-CA2M Cable de extensión para antena (1
  cable, 2m)

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Características y Beneficios

• Sistema especialmente apto para la supervisión
  remota de la operación de equipos FA
• Ahorro de cables
• Aumento de la flexibilidad y eficiencia en las
  comunicaciones
• Producto que da la mejor solución cuando hay que
  automatizar elementos móviles, tipo grúas puente
  o similares
• Buena solución cuando se presentan complicaciones
  en el cableado con difícil acceso
• Por ser equipos que cumplen con la normativa de
  radio tanto en Japón, China, Europa, como en USA,
  se puede utilizar en máquinas para su exportación

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Características y Beneficios

• Gracias a los nuevos modelos con E/S
  incorporadas, se consigue ofrecer una solución
  para descentralizar E/S vía wireless con una
  considerable reducción de tamaño, mano de obra y
  costes
• Con el nuevo Maestro Wireless Serie se puede
  hacer gestión de E/S remotas sin hilos e
  incluso sin PLC para directamente hacer dicha
  gestión desde un PC
• El miedo a las interferencias y al ruido, típicos
  en ambientes industriales, se salva gracias a los
  mecanismos implementados para tal efecto, así
  como el gran número de canales radio que se
  pueden utilizar, y la variedad de antenas que hay
  disponibles
• Funcionalidad para que puedan coexistir varios
  sistemas wireless en el mismo área (se recomienda
  un máximo de 10)
• La banda de frecuencia de 2.4 GHz es de uso libre
  y por tanto no hay que pagar derechos de uso

50
Gracias!
para más información contactar con Jose María
Baena