Kommunikation 03.12.2010, 19:50 Uhr

Funk bringt mehr Flexibilität in die Automation

Mit der drahtlosen Fabrikvernetzung befasste sich ein Themenblock des Kongresses auf der Fachmesse SPS/IPC/Drives, Nürnberg. Wie die Experten dort aufzeigten, kommt es dabei auf die richtige Auswahl des Netzes an – das gewählte Frequenzband und die Topologie entscheiden über Qualität und Zuverlässigkeit der Funkverbindung.

Industrieanwendungen per Funk zu verbinden und zu steuern bringt Flexibilität ohne „Kabelsalat“ und -verschleiß. Diese Freiheit wird allerdings eingeschränkt, denn genutzt werden können nur die wenigen von der Regulierung vorgegebenen, begrenzten Frequenzbänder, gaben Guntram Scheible von ABB Stotz Kontakt, Heidelberg, und Bernd Kärcher von Festo, Esslingen, zu bedenken. Das Team befasste sich auf dem SPS/IPC/Drive-Kongress mit neuen Funktechnologien für die Industrieautomation.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
PFINDER KG-Firmenlogo
Produktentwickler (m/w/d) Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung PFINDER KG
Böblingen Zum Job 
WTM ENGINEERS GMBH-Firmenlogo
BIM-Modeler (m/w/d) für den Bereich Ingenieurwasserbau WTM ENGINEERS GMBH
Hamburg, Kiel, Rostock Zum Job 
Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Master / Diplom in Physik oder Elektrotechnik als Vertriebsingenieur/in für Bereich Analytical (m/w/d) Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Herrsching am Ammersee Zum Job 
Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus-Firmenlogo
Referentin/Referent (m/w/d) im Referat "Straßenbau" Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur Mechanik (m/w/d) Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Elektrotechnik Wartung / Instandhaltung (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
Städtisches Klinikum Dresden-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Städtisches Klinikum Dresden
Dresden Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Singapur, Stuttgart, Berlin, München Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Applikationsingenieur (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Process Engineer (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl ZEISS MultiSEM-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektronik (m/w/x) Carl ZEISS MultiSEM
Oberkochen Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Elektro- bzw. Nachrichtentechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Versorgungstechnik und Gebäudeautomation Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektkoordinator*in (m/w/d) Ladeinfrastruktur THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Stuttgart, Karlsruhe, München, Mannheim Zum Job 
GEBHARDT Fördertechnik GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsprojektleitung Robotik & Lagerfahrzeuge (m/w/d) GEBHARDT Fördertechnik GmbH
Sinsheim Zum Job 
GEBHARDT Fördertechnik GmbH-Firmenlogo
Team Lead Process- & Change-Management engineering department (m/w/d) GEBHARDT Fördertechnik GmbH
Sinsheim Zum Job 
Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Qualitätsingenieur (m/w/d) Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG
Biberach/Riss Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur Ingenieurbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieurin oder Bauingenieur Planung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Stadtwerke Aalen GmbH-Firmenlogo
Asset-Management Koordinator*in Stadtwerke Aalen GmbH

Die Fabrikautomation erfordert bekanntlich in vielen Fällen Reaktionszeiten kleiner als 10 ms und dies bei Maschinen mit mehr als 100 Sensoren/Aktoren oder E/A-Geräten. Die Profibus-Nutzerorganisation (PNO) hat hierfür die Spezifikation einer auf der WISA-Technologie von ABB basierenden Funklösung erarbeitet. Vorteile beim industriellen Einsatz dieses WSAN-FA genannten Wireless Sensor Actuator Network seien: Eine einfach zu skalierende Zahl von Funkknoten, es ist ereignisgesteuert und verfügt über eine hohe spektrale Effizienz sowie einen damit verbunden geringstmöglichen Ressourcenverbrauch im ISM-Band. Die begrenzte Reichweite gestatte den praktisch unbegrenzten Einsatz vieler solcher parallelen Systeme in einer Fabrikhalle, so Scheible. Dadurch lasse sich WSAN in Fertigungszellen und Montagelinien mit zahlreichen Geräten und Sensoren/ Aktoren auf bewegten Anlagenteilen einsetzen: Etwa bei Elektrohängebahnen, z. B. beim Transport von Karosserien in der Automobilproduktion, für fahrerlose Transportsysteme, Regalbediengeräte oder Maschinen mit beweglichen Komponenten, wie beispielsweise Drahtwickelmaschinen.

Eine Bluetooth-Funkstrecke für die Prozessautomatisierung wurde von Jana Krimmling von IHP, Frankfurt/Oder, und Matthias Mahlig von Lesswire in einem Berliner Klärwerk getestet. Dazu wurden von ihnen sowohl neue, auf Bluetooth basierende Hardwarekomponenten mit integrierten Mikro-Controllern entwickelt als auch existierende Standardkomponenten untersucht. Ziel war es, die Funkkomponenten gleich in den Sensor zu integrieren. Das von Lesswire entwickelte Sensor-Board mit Onboard-Bluetooth-Modul und einem ARM-Mikro-Controller erzielte brauchbare Versuchsergebnisse. „Die mit den Standard-Bluetooth-Komponenten aufgebaute Teststrecke im Klärwerk verrichtet seit Monaten zuverlässig ihren Dienst ohne Ausfall,“ so Krimmling. Die Verbindung sei selbst unter extremen äußeren Witterungsbedingungen stabil.

Dass auch 5-GHz-Industrie-WLANs unterbrechungsfrei in Industriehallen und im Freien arbeiten, zeigte Heinrich Merz von ads-tec, Leinfelden-Echterdingen, anlässlich des Kongresses. In diesem Band stehen 16 bis 19 überlappungsfreie Kanäle zur Verfügung. Access Points lassen sich dicht nebeneinander platzieren, ohne sich zu stören. „Durch die vielen parallel nutzbaren Kanäle ist das 5-GHz-Band die ideale Plattform für industrielle WLAN-Lösungen,“ so Merz. Er führte als Praxisbeispiel für den Einsatz von 5-GHz-Netzen eine Logistikhalle aus Beton mit Metallwänden an, in der es neben Stahlregalen mit ständig wechselnder Belegung, Lagergut teils mit dämpfenden, teils mit reflektierenden Eigenschaften gibt. Vier Stapler und 50 Kommissionierfahrzeuge, die mit Fahrzeugterminals ausgestattet sind, sollen hier miteinander kommunizieren.

Die Halle muss dabei durch WLAN so ausgeleuchtet werden, dass ein Fahrzeug an jeder Position eine optimale Netzversorgung hat. Da das Gebäude während der WLAN-Planung noch nicht erstellt war, wurde, so Merz, zunächst eine Simulation durchgeführt. Die Entscheidung fiel für ein 5-GHz-WLAN: Pro Regalgasse wurde ein Access Point montiert, der jeweils per TPC (Transmission Power Control) von der Sendeleistung so eingeregelt wurde, dass er seinen Bereich zuverlässig versorgt und benachbarte Verbindungen nicht stört.

Hakam Saffour vom Institut für Elektronik an der Universität Magdeburg wiederum setzte sich in Nürnberg mit den technischen Herausforderungen beim Aufbau eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes für Windenergieanlagen auseinander: Ein solches Netz kann zum Austausch von Daten über Windgeschwindigkeit und -richtung, Anstellwinkel, Temperatur sowie Luftfeuchtigkeit mit der Hauptempfängerstation dienen. „Ziel der Messung dieser Parameter und deren Übertragung via drahtloser Funkverbindung ist es, den Status der Windkraftanlage und die Bedingungen für die weitere Optimierung und Steuerung zu überwachen,“ schilderte Saffour. Das Condition Monitoring dient aber auch zu Wartungszwecken und damit einer Minimierung von Stillstandzeiten. Dafür ist ein universelles Überwachungssystem wichtig, das auf jeder installierten Windturbine funktioniert – unabhängig von Modell oder Marke.

Auf einer der größten am Markt verfügbaren Anlage, einer E126 von Enercon haben Saffour und sein Team geeignete Funkprotokolle und Topologien für solche Anwendungen untersucht: Die Entscheidung fiel schließlich für ein vermaschtes Netz (mesh), das gegenüber einer sternförmigen Topologie zahlreiche Vorteile biete, so Saffour: Ein Mesh-Netzwerk ermögliche es jedem Knoten mit einem anderen Knoten zu kommunizieren. Und das sei selbst dann noch möglich, wenn ein Knoten ausfällt oder eine Verbindung in ihrer Qualität nachlässt. Neben dieser Redundanz erlaubt es die Skalierbarkeit, die Reichweite des Mesh-Netzes einfach durch das Einfügen eines zusätzlichen Knoten zu erweitern. Aufgrund der Multi-Hop-Kommunikationstechnik wird dies allerdings durch eine höhere Leistungsaufnahme erkauft, gab Saffour zu bedenken. Die beiden Experten zeigten, dass das Mesh-Netzwerk sehr zuverlässig funktioniert, da es in der Regel immer mehrere Wege zwischen Datenquelle und -ziel gibt. E. LANGE/KIP

Ein Beitrag von:

  • Dietmar Kippels

    Redakteur VDI nachrichten im Ressort Produktion. Fachthemen: Maschinenbau, CAD, Lasertechnik

  • Edgar Lange

    Freier Fachjournalist in Düsseldorf. Schreibt vor allem über IT-Themen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.