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Funklösungen in der Prozessindustrie

So geht drahtlos – Tipps für eine erfolgreiche funkbasierte Automatisierung

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Weczerek / Jörg Kempf

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 wird derzeit viel diskutiert, so auch in der Prozessindustrie. Eine wichtige Rolle spielt dabei ein leistungsstarkes Kommunikationsnetzwerk. Für Anwendungsfelder, in denen kabelgebundene Lösungen nicht zum Einsatz kommen können, hat Phoenix Contact industrielle Funklösungen entwickelt, die auf verschiedenen Standards basieren.

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Der Ethernet Port Adapter (EPA) und der Access Point WLAN 5100 ermöglichen die Umsetzung leistungsfähiger und kostengünstiger WLAN-Lösungen.
Der Ethernet Port Adapter (EPA) und der Access Point WLAN 5100 ermöglichen die Umsetzung leistungsfähiger und kostengünstiger WLAN-Lösungen.
(Bild: Phoenix Contact)

Insbesondere wenn es um die Datenübertragung zu mobilen Teilnehmern und bewegten Systemen geht, sind leistungsstarke und zuverlässige Funklösungen gefragt. Hier werden vor allem WLAN und Bluetooth verwendet. In den meisten Fällen steht dabei nicht die Einsparung von Verkabelungskosten im Vordergrund. Vielmehr ergeben sich aus einer schnelleren und zuverlässigeren Funkkommunikation Kostenvorteile, die aus der vereinfachten Konstruktion, größeren Flexibilität oder höheren Produktivität resultieren. Vor diesem Hintergrund sind drahtlose Automatisierungsnetzwerke auch in der Prozessindustrie auf dem Vormarsch.

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Warum der Aufbau verschiedener Funknetzwerke notwendig ist

Oftmals vertreten speziell die IT-Abteilungen der Unternehmen die Meinung, dass ein großes und schnelles WLAN-Netzwerk für sämtliche Anwendungen inklusive des Produktionsbereichs ausreicht. Allerdings stellen die verschiedenen Applikationen unterschiedliche oder teilweise gegensätzliche Anforderungen an die Funktechnologie, weshalb für einzelne Anwendungsbereiche häufig eigene drahtlose Netze aufgebaut werden müssen.

Insbesondere zeitkritische Automatisierungsaufgaben, wie die Übertragung von sicherheitsgerichteten Signalen, sollten immer über ein eigenes Funknetzwerk umgesetzt werden. Allein die Tatsache, dass lediglich wenige WLAN-Kanäle zur Verfügung stehen, die meist andere Applikationen – beispielsweise aus dem Office-Umfeld – nutzen, zeigt, dass nicht alle Anwendungen mit WLAN realisiert werden können. Vielfach ist daher der Einsatz einer weiteren Wireless-Technologie wie der robusten, ressourceneffizienten Bluetooth-Kommunikation die bessere Wahl.

WLAN 802.11 und Bluetooth sind mit Abstand die weltweit erfolgreichsten drahtlosen Übertragungsstandards. Fast jedes kommunikationsfähige mobile Gerät bietet heute eine entsprechende Schnittstelle, wobei oftmals beide Funktechnologien unterstützt werden. Auch im industriellen Umfeld haben sich die beiden Wireless-Standards durchgesetzt, da sie für unterschiedliche Anwendungsszenarien ausgelegt sind:

  • Über WLAN lassen sich Geräte in ein überlagertes schnelles Netzwerk – z.B. das Office- oder Produktionsnetz – integrieren.
  • Mit Bluetooth wird dagegen ein lokales, geräteeigenes Funknetzwerk zur Kommunikation mit Peripherie-Komponenten oder Sensoren aufgebaut. Das gilt sowohl für Office-Geräte wie Notebooks oder Smartphones als auch für industrielle Systeme.

Beide Funktechnologien haben sich in den letzten zehn Jahren erheblich weiterentwickelt. Bei WLAN wurde der Fokus dabei auf die Geschwindigkeit gelegt, die sich von 11 MBit/s auf über 300 MBit/s gesteigert hat. Die Automatisierung profitiert jedoch weniger von der schnellen Weiterleitung der Daten, als vielmehr von der MIMO-Antennentechnik (Multiple Input Multiple Output). Sie erhöht nicht nur die Übertragungsgeschwindigkeit, sondern insbesondere die Robustheit und Zuverlässigkeit der Funkkommunikation im Industrieumfeld.

Die alten WLAN-Standards haben hier Probleme mit den starken Reflexionen, wohingegen diese gezielt von der neuen Mehr-Antennen-Technologie genutzt werden, um eine höhere Datenrate und einen störungsfreien Datenaustausch zu erreichen. Deshalb eignet sich speziell WLAN gemäß dem IEEE-Standard 802.11n für den Einsatz in kritischen industriellen Automatisierungsanwendungen. Aufgrund des gewählten Frequenzsprungverfahrens hat sich Bluetooth in diesem Umfeld schon immer durch eine besonders robuste und zuverlässige Kommunikation ausgezeichnet.

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