Funk statt Kabel

Kommunikationstechnik

Datenübertragung – Funkbasierte Datenübertragung bietet sich immer mehr an als Basistechnologie für innovative Automatisierungslösungen und das Internet der Dinge (IIoT).

18. März 2016

Die Kommunikation ist in Bewegung. Und das ist auch notwendig, denn ein durchgängiger Übergang von Daten aus den Automatisierungssystemen im Feld bis in die industriellen IT-Systeme ist zwingende Voraussetzung für Lösungen im Sinne von Industrie 4.0 oder das industrielle Internet der Dinge (IIoT).

Im Vergleich zu den kabelbasierten Feldbus- und Industrial-Ethernet-Netzwerken ist der Anteil der Wireless-Netzwerke in der Industrie heute noch gering. »Er liegt bei derzeit erst vier Prozent am Gesamtmarkt der industriellen Kommunikation«, sagt Michael Volz, Geschäftsführer von HMS Industrial Networks, einem der großen Anbieter für Kommunikationstechnik. »Unsere Prognose ist, dass dieser Anteil stark wachsen und die kabellose Datenübertragung ein großer Trend der nächsten Jahre sein wird.«

Heute allerdings werden Wireless-Lösungen meist nur als Punkt-zu-Punkt-Kabelersatz in Anwendungen mit rotierenden oder beweglichen Teilen eingesetzt. Aber die modernen funkbasierten Netzwerke können mehr. Wireless Access Points etwa bilden das Bindeglied zwischen den drahtgebundenen Anlagenkomponenten im Realtime-Netzwerk und den mobilen Bediengeräten wie Tablets und Smartphones sowie smarten Sensoren und Aktuatoren von Automationssystemen.

Über Funk-Gateways wie die Wireless-Bridge-Lösungen von HMS lässt sich eine verschleißfreie und performante Datenübertragung auch in Anwendungen mit besonderen Anforderungen wie Portalkränen und fahrerlosen Transportsystemen, Abfüll- und Verpackungsanlagen oder Kläranlagen realisieren. »Teure mechanische Schleifringe und Schleppketten werden durch kostengünstige Funk-Gateways ersetzt«, sagt Volz.

Die richtige Wahl entscheidet

»Wichtig sind die Auswahl der richtigen Funktechnologie wie Bluetooth oder WLAN und der nötige Sachverstand bei der Installation und Antennenausrichtung«, weiß Rolf Nilsson, langjähriger Wireless-Experte und als Berater für HMS tätig. Die kabellose Lösung müsse an Anforderungen wie das Echtzeitverhalten und die Menge der zu übertragenden Daten zugeschnitten werden. »Die Industrie hat erkannt, dass auch Wireless-Lösungen Daten sicher, zuverlässig und robust übertragen können. HMS-Geräte haben sich sogar bei Profisafe bewährt.«

Als Faustregel lässt sich festhalten: Bluetooth ist die richtige Wahl, wenn Robustheit und Stabilität der Verbindung die wesentlichen Kriterien sind. WLAN ist die richtige Wahl, wenn es auf einen hohen Datendurchsatz ankommt. Die Funk-Gateways von HMS unterstützen beide Technologien. Anwender können so die für den jeweiligen Anwendungsfall unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen vor Ort die am besten geeignete Funktechnologie einsetzen.

 Michael Volz sieht für HMS drei Trends, wie sich die Funkkommunikation entwickeln wird. »Bring Your Own Device« (BYOD) beschreibt dabei den Trend, Smart Devices zu nutzen, um über ihren integrierten Internetbrowser oder spezielle Apps Maschinen zu parametrieren, zu bedienen und Diagnosedaten abzufragen. Moderne Tablets und Smartphones bringen die notwendige Technologie standardmäßig mit und bieten eine benutzerfreundliche Visualisierung. Sie eignen sich für typische Abfragen wie der aktuelle Betriebszustand der Maschine, Produktionsstückzahlen oder Diagnosedaten. Anstelle eines teuren HMI angewendet, bedeutet das sinkende Kosten vor allem bei verketteten Systemen.

»Machine Health« charakterisiert die Entwicklung, bei der kleinste Sensoren und Aktoren, auch »Wearables« genannt, zusätzliche Daten sammeln. Diese häufig batteriebetriebenen Sensoren nutzen die Bluetooth-4.0-Technologie, die auch als Bluetooth Low Energy oder Bluetooth Smart bezeichnet wird. So gewonnene Sensordaten erlauben eine bessere Beurteilung des dynamischen Verhaltens und des Materialverschleißes der Maschine und helfen, Stillstandzeiten zu reduzieren und die Zuverlässigkeit der Anlage zu erhöhen. Wearables lassen sich auch an schwer zugänglichen Stellen der Maschine montieren und messen Druck, Verschleiß, Vibration oder Temperatur.

Unverzichtbar in Zukunft ist die IT-Sicherheit der Methoden. »Mit der steigenden Vernetzung der Geräte wird diese zum Schlüsselfaktor«, sagt Michael Volz. Mit dem Einsatz der Wireless-Netzwerke und der Anbindung der Systeme an die industrielle Cloud kämen Cyber Security und Safety wachsende Bedeutung zu. Unternehmen müssen diese Risiken identifizieren, bewerten und geeignete Maßnahmen ergreifen. Verschlüsselung, Passwort-Schutz, mehrstufige Sicherheitskonzepte sind hier vielversprechende Maßnahmen.

Um auf diese Trends vorbereitet zu sein, bietet HMS Industrial Networks neben den Wireless Bridges – oft als Ersatz für Kabel oder auch Schleifringe oder Schleppketten verwendet – auch Wireless-Access-Points für Bluetooth und WLAN an. Die Wireless-Lösungen lassen sich im oder am Schaltschrank montieren. Je nach Ausführung verbindet die Wireless Bridge Ethernet-, serielle oder CAN-Netzwerke mit WLAN und Bluetooth.

»Spacige« Neuentwicklung

Ganz neu hat HMS den »spacigen« Anybus Wireless Bolt entwickelt, der an beliebiger Stelle direkt an der Maschine montiert werden kann. Das fortschrittliche Bauteil unterstützt WLAN mit den gängigen Frequenzen sowie Bluetooth und Bluetooth Low Energy. Es kann via Ethernet, CAN oder seriell mit der Maschinensteuerung verbunden werden. Der Wireless Bolt ist einfach zu montieren und durch die kompakte Bauform lässt sich die Schaltschrankfläche in Maschinen reduzieren. mk

Erschienen in Ausgabe: 02/2016