Automation 18.11.2011, 12:04 Uhr

Industrietaugliche Funksysteme vor neuer Herausforderung

Funksysteme wie WLAN, Bluethooth oder Zigbee haben sich inzwischen auch in der Produktionsautomatisierung immer stärker etabliert. Es gibt immer mehr Lösungen, die auf die speziellen Bedürfnisse eingehen. Eine neue Norm könnte der Branche jedoch Kopfzerbrechen bereiten. Auf der SPS/IPC/Drives vom 22. bis 24. November 2011 in Nürnberg, dürfte das neben technischen Weiterentwicklungen für Gesprächsstoff sorgen.

Die Funktechniken haben gegenüber kabelgebundenen Systemen den Vorteil, dass sich mit ihrer Hilfe auch Maschinen und Anlagen wesentlich flexibler vernetzen lassen. Automatisierungsinseln lassen sich zudem einfacher miteinander verknüpfen und Transportsysteme leichter und spontaner steuern.

Zur Informationsübertragung wird vor allem das 2,4-GHz-Frequenzband genutzt, das lizenzfrei und weltweit verfügbar ist. Es bietet eine hohe Bandbreite, genügend Reichweite und wird von den typischen industriellen Störquellen nicht beeinflusst. Einziger Nachteil: Aufgrund der starken Nutzung dieses Frequenzbandes kann es zu einer gegenseitigen Beeinflussung parallel betriebener Funksysteme kommen, mit dem Effekt, dass Daten verloren gehen oder verzögert übertragen werden.

Funksysteme können in harmonischer Koexistenz betrieben werden

„Anfangs war das ein großes Problem“, erinnert sich Reinhard Hüppe, Geschäftsführer im Fachverband Automation des ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie, Frankfurt, im Gespräch mit den VDI  nachrichten. „Doch inzwischen haben die meisten Firmen gelernt, wie sie durch eine effektive Frequenzplanung solchen Störungen verbeugen können.“ 2008 hat der Verband gemeinsam mit Herstellern die Eigenschaften der einzelnen Funksysteme untersucht und Empfehlungen erarbeitet, mit denen Anwender bereits bei der Installation dafür sorgen können, dass WLAN, Bluetooth und Zigbee in Koexistenz betrieben werden können, ohne dass es Störungen gibt.

Auch für andere Herausforderungen, wie die sichere Übertragung von Daten in abgelegene Hallenbereiche oder abgeschirmte Anlagenteile gibt es inzwischen Lösungen, z. B. mit speziellen Antennentechniken. So hat der Antriebshersteller SEW-Eurodrives, Bruchsal, für schienengeführte Automatisierungssysteme ein Schlitzhohlleitersystem entwickelt, mit dem Informationen zuverlässig auch in einem schwierigen industriellen Umfeld zielgerichtet übertragen werden können. Hersteller wie Pilz haben darüber hinaus Applikationen entwickelt, die garantieren, dass bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, wie bei Robotern in Montagezellen, die Signale auch wirklich zeitnah ankommen.

„Es gibt inzwischen sehr viele solcher Speziallösungen, in die Unternehmen sehr viel Geld gesteckt haben“, erklärte Hüppe. Daher ärgert es den ZVEI-Geschäftsführer, dass diese Investitionen durch eine neue Norm für die 2,4-GHz-WLAN-Funknetze, künftig zunichte gemacht werden könnten.

ETSI-Pläne könnten das „Aus“ für WLAN in kritischen Bereichen der Automatisierung bedeuten

Das europäische Normungsgremium ETSI plant neue zusätzliche Funktionen, die den wachsenden Betrieb in dem Frequenzbereich neu regeln sollen. Diese sollen ab 2015 in allen Übertragungsgeräten eingesetzt werden. „Dazu gehören auch Verfahren, die eine Übertragung von Daten so langsam machen könnten, dass WLAN in kritischen Bereichen der Automatisierung nicht mehr genutzt werden kann“, sagte Hüppe.

Vor allem die von den Firmen betriebene Frequenzabstimmung wäre künftig nicht mehr möglich. Nach der neuen Norm, die kurz vor der Verabschiedung steht, müssen sich Geräte ihren Frequenzkanal zwingend selbst suchen. Gleichzeitig wird vorgeschrieben, dass, wenn ein fremder Sender im 2,4-GHz-Band erkannt wird, eine Wartezeit einzuhalten ist und das Gerät auf einen anderen Kanal wechseln muss. „Ein solcher Kanalwechsel würde aber Unterbrechungen der Funkübertragung zwischen 1 s bis 10 s bedeuten“, erläuterte Hüppe die für die Branche inakzeptablen Auswirkungen.

Darüber hinaus soll künftig vor jedem Datenpaket, das über Funk gesendet werden soll, der gesamte Frequenzbereich gescannt werden, um zu sehen, ob dieser noch frei ist. Dies würde bedeuten, dass jedes WLAN-Datenpaket, z. B. mit einer Übertragungsdauer von 0,5 s, eine Wartezeit im Bereich von Faktor 10 bis Faktor 100 einhalten muss. „Die neue Norm soll vor allem Störungen bei der Nutzung im privaten Bereich vorbeugen“, weiß der Fachverbands-Geschäftsführer. Dort seien Verzögerungen bei der Datenübertragung durchaus vertretbar, für die Fertigungsindustrie dagegen wäre dies ein Killerargument.

Hersteller und Anwender der industriellen Funktechnik haben in der noch bis Endes des Jahres laufenden Kommentarphase das Normungsgremium auf die Problematik hingewiesen. „Wir befürchten aber, dass unsere Einwände nicht gehört werden“, sagte Hüppe. Daher versuche man beim ZVEI nun, auch Anwender und Verbände in anderen Ländern für das Problem zu sensibilisieren.

„Wireless im industriellen Einsatz“ ist Thema auf dem SPS/IPC/Drives-Kongress, Mittwoch, 23.11.11, ab 14.30 Uhr, CCN Ost

Von Hans Schürmann

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