Trends in der funkbasierten Automation
Hybridnetze in der Werkhalle
Funktechnologien eröffnen neue Möglichkeiten, um Produktions- und Logistikprozesse effizienter und zuverlässiger zu gestalten. Die drahtlose Datenübertragung erlaubt beispielsweise eine kostengünstige und robuste Steuerungs-Kommunikation mit mobilen oder bewegten Produktionssystemen. Außerdem können Anwender so in Echtzeit auf Netzwerk-Ressourcen und Wartungsinformationen zugreifen.
Automatische Transport-Shuttles oder Regalförderer werden in der Lagerlogistik häufig über WLAN gesteuert. Bild: Phoenix Contact
Der funkbasierte Datenaustausch hat in den letzten Jahren Einzug in zahlreiche Bereiche der industriellen Fabrikautomation gehalten. Denn immer mehr Anwender steigen von klassischen Feldbus-Konzepten auf industrielle Ethernet-Netzwerke wie Profinet oder Ethernet/IP um, die sich einfach, wirtschaftlich und zuverlässig per Funk übertragen sowie in bestehende Automatisierungssysteme integrieren lassen.
Als vorteilhaft erweist sich zudem, dass der Wechsel von der Feldbus- auf die Ethernet-Kommunikation nicht abrupt, sondern sukzessive in Form von Hybrid-Installationen erfolgen kann. In diesem Fall wird nur der dynamische Datenaustausch mit mobilen oder bewegten Einheiten des Netzwerks über Ethernet und Funk realisiert. Im statischen Teil der Automatisierungslösung werden die Daten weiterhin via Feldbussystem übertragen.
Ein solches Hybrid-Konzept unterstützen viele Steuerungshersteller standardmäßig, indem die SPS neben dem Feldbus- auch einen Industrial-Ethernet-Anschluss zur Verfügung stellt. Als Funktechnologien haben sich sowohl Bluetooth 802.15.1 als auch WLAN 802.11 inzwischen in der Fabrikautomation etabliert. Beide Protokolle sind unter anderem als drahtloser Übertragungsstandard für Profinet in den IEC-Normen 61158-2:2008 und 61784-2:2008 spezifiziert.
Safety-Daten drahtlos übertragen
Da über Funk oft bewegte oder mobile Systeme gesteuert werden, von denen eine Gefahr ausgehen kann, spielt die drahtlose Weiterleitung von Safety-Daten für den Einsatz von Funktechnologie in industriellen Umgebungen eine große Rolle. Funktional sichere Daten lassen sich heute problemlos über ein Ethernet-Netzwerk austauschen – und damit auch per Funk. Zu diesem Zweck bietet Phoenix Contact seine Profinet/Profisafe- sowie Safetybridge-Technologien an, die WLAN- oder Bluetooth-Strecken als Kommunikationsmedium verwenden. Im Gegensatz zu Profisafe erfordert Safetybridge allerdings keine sichere Steuerung.
Die in Reutlingen ansässige Manz AG nutzt das Verfahren beispielsweise in Kombination mit Bluetooth zur Umsetzung der neuen Maschinenrichtlinie in den Produktionslinien für Dünnschicht-Solarmodule. Die sicheren Signale werden hier drahtlos über den IEEE-Standard zwischen den Safety-Komponenten übertragen. Auf diese Weise muss der Manz Cassette Robot (MCR) nicht mehr mit teuren und wartungsintensiven Schleifkontakten oder Schleppkabeln versorgt werden. Für die zuverlässige Datenkommunikation sorgen Bluetooth Ethernet Port Adapter (EPA). Die gesicherte und speziell für Profisafe optimierte Betriebsart kann der Anwender einfach per Mode-Taster einrichten. Eine Konfiguration ist nicht erforderlich. Die zu Visualisierungs- und Diagnosezwecken benötigten Management-Daten werden über eine separate WLAN-Verbindung mit dem MCR ausgetauscht.
Zusätzliche Kanäle durch Fünf-Gigahertz-Band
Die Stärken von WLAN liegen im Aufbau großflächiger Funknetzwerke mit sehr vielen Teilnehmern. Ein typischer Anwendungsfall ist zum Beispiel die Kommunikation mit im Logistiklager herumfahrenden Transport-Shuttles. Durch den vielfältigen Einsatz von WLAN sind die drei im 2,4-Gigahertz-Band überlappungsfrei nutzbaren WLAN-Kanäle jedoch in zahlreichen Anlagen bereits besetzt. Vor diesem Hintergrund kommt den oftmals noch freien WLAN-Kanälen im Fünf-Gigahertz-Band steigende Bedeutung zu. In Europa stehen hier insgesamt 19 Kanäle zur Verfügung. Einige der Kanäle können allerdings von Wetterradar- oder militärischen Anwendungen blockiert sein, die Vorrang gegenüber industriellen Applikationen haben. Für hochverfügbare Automatisierungs-Anwendungen eignen sich daher nur die unteren vier Kanäle 36 bis 48 dieses Bandbereichs.
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