Das Black-Channel-Prinzip erlaubt die Übertragung sicherer und nicht sicherer Prozessdaten über dieselbe Netzwerk- oder Busleitung. Unabhängig vom auf dieser Leitung verwendeten regulären Datentransportmechanismus können Safety-Komponenten  Daten mittels eines isolierten sicheren Protokolls übertragen, das den darunter liegenden Netzwerk-Kanal durchtunnelt. Da es sich bei sicheren Feldbussen um reine Applikationsprotokolle ohne eigene physikalische Eigenschaften handelt, sind die verfügbare Bandbreiten und Zykluszeiten vom verwendeten Datentransportprotokoll abhängig. Mögliche Übertragungsfehler sind bekannt und in den relevanten Normen IEC 61784-3 und IEC 61508 angeführt.

Was bedeutet das für PROFIsafe?

Das PROFIsafe-Protokoll hat keine Rückwirkung auf die Standard-Busprotokolle. Es soll so unabhängig wie möglich vom jeweiligen Übertragungskanal sein, gleich ob Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Rückwandbus oder drahtlos. Weder die Übertragungsraten noch die jeweilige Fehlererkennung spielen eine Rolle. Für PROFIsafe sind die Übertragungskanäle lediglich „Black Channels”.

Die Datenfunksysteme DATAEAGLE 3732 und DATAEAGLE 4732 – Wireless PROFISAFE – wurden speziell für die kabellose Übertragung von PROFIsafe über Bluetooth entwickelt. Der Einsatz der patentierten Filtertechnologie garantiert eine stabile, zuverlässige Funkverbindung, ohne Busfehler in ihrer PROFIsafe-Anwendungen.

• Wireless PROFIsafe
• Webinar: Praxisbeispiel mit ausführlicher Erklärung

Je nach Auswahl der DATAEAGLE Funksysteme sind bei einer kabellosen Daten-Kommunikation bis zu 3000 Meter möglich. Mit Bluetooth sind Reichweiten bis zu 1000 Meter mit Sichtverbindung möglich. Für größere Distanzen kommen die Funktechnologien 869 MHz und 915 MHz zum Einsatz.
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Funksysteme für die Automatisierungstechnik

Flexibilität, Vernetzung in der Produktion und smarte Interaktion von Maschinen und Steuerungen – dafür stehen moderne Automatisierungslösungen. Anlagenbetreiber profitieren bei ihrem Einsatz von mehr Wirtschaftlichkeit durch optimierte Prozesse und von weniger Maschinenstillständen dank schnellerer Identifikation und Behebung von Produktionsabweichungen. Eine Schlüsseltechnologie für die Automatisierung ist die Vernetzung mittels Datenfunk. Sie lässt sich in Neuanlagen und bei der Modernisierung ebenso integrieren wie im Retrofit für bestehende Anlagen. Als Alternative zu kabelbasierten Datenübertragungen sorgt Funk für ein Höchstmaß an Flexibilität, auch bei mobilen und dezentralen Anwendungen. Gleichzeitig bietet sie – richtig eingesetzt – eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit der Datenübertragung.

Datenfunk effizient für die Automatisierung in der Industrie nutzen

Viele Unternehmen setzen heute bereits auf Funkübertragung, um Feldbus-Kommunikation mit Profibus, Profinet oder Profisafe zu realisieren. Sie bewähren sich in zahlreichen Industrien und Anwendungen – ob Krantechnik und Wasserwirtschaft, Paper & Pulp-Herstellung, bei Lift- und Seilbahnanlagen, Transportfahrzeugen und in vielen weiteren Bereichen. Dabei kommen für die Umsetzung der Automatisierungstechnik, z.B. in der Prozessautomatisierung, Funktechnologien wie Bluetooth, WLAN und bald auch 5G zum Einsatz. Gleichzeitig gibt es in einigen Bereichen noch Vorbehalte bezüglich Zuverlässigkeit und Stabilität von Funkverbindungen. Dies ist nicht ganz unbegründet, denn die technologischen Unterschiede zwischen Kabelverbindungen und Funk müssen beim Design einer Automatisierungslösung berücksichtigt werden, um dieselbe Robustheit in der Datenübertragung zu erreichen.

Auswahl der richtigen Funklösung entscheidet über Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit

Gegenüber kabelbasierten Lösungen bietet Funk umfangreiche Vorteile: von der einfachen Installation über die Möglichkeit, komplexe Netzwerke mit mehreren Slave-Anwendungen und großen Distanzen zusammenzufassen, bis zur Wirtschaftlichkeit im gesamten Lebenszyklus (Blogartikel zu alternativen Datenübertragungstechnologien). Allerdings erfüllt nicht jedes Datenfunksystem die hohen Anforderungen der Industrie in Bezug auf zuverlässige Kommunikation und Ausfallsicherheit. Das führt im schlimmsten Fall zu Anlagenstillständen, verminderter Produktivität und hohen Kosten – und oft auch zu einem Vertrauensverlust in die gesamte Technologie. Deshalb ist die Auswahl der optimalen Funklösung für das Zusammenspiel mit der Steuerungskommunikation innerhalb der Automatisierungstechnik essenziell.

Datenfunk: Verbreitete Technologien und Prinzipien

Bei Kabelverbindungen zwischen Steuerungen und I/O-Modulen und standardisierten Feldbussystemen wie Profibus, Profinet und CAN-Bus werden zwischen Sensoren oder Aktoren und der zentralen Steuerung (SPS) typischerweise im Millisekunden-Takt zyklisch Telegramme ausgetauscht. Viele Feldbus-Datenübertragungen mit Funkverbindung ersetzen das Kabel durch Funkmodule für Sender und Empfänger, die nach gleichem Prinzip funktionieren. Allerdings müssen bei der Buskommunikation festgelegte maximale Antwortzeiten eingehalten werden, die in der SPS als Applikationszeit eingestellt werden. Wird diese Zeit durch verspätete oder verlorene Pakete überschritten, etwa durch kurzzeitige Unterbrechungen wie Abschattungen oder andere Interferenzen aus der Umgebung, entstehen Busfehler. In Folge dessen entstehen zwischen Steuerungen und I/O-Modulen Kommunikationsfehler. Im schlimmsten Fall kommt es zum Stillstand der Anlage.

Automatisierungslösung mit Kabel nicht 1:1 durch Funk ersetzbar

Die Herausforderung für Funklösungen im Vergleich zum Kabel ist dabei die zur Verfügung stehende Bandbreite. Der Datendurchsatz über Funkschnittstellen ist in der Regel geringer als bei kabelbasierten Lösungen. Zudem muss eine Latenz durch die Übertragung „over-the-air“ berücksichtigt werden. Für eine robuste und zuverlässige Datenübertragung per Funk eignen sich deshalb speziell dafür konzipierte, intelligente Funksysteme. Sie ersetzen nicht einfach Kabel durch Funk, sondern entkoppeln die Echtzeit-Schnittstelle von der Funkschnittstelle. Zudem übertragen sie vorverarbeitete Datenpakete und reduzieren die notwendige Bandbreite, indem redundante Datenpakete nicht übertragen werden. Dadurch werden die Funkstrecken nicht überlastet und Feldbusfehler vermieden. Außerdem kann die Echtzeitfähigkeit der SPS und ihre maximale Busgeschwindigkeit erhalten bleiben. Das Ergebnis ist eine bestmögliche Produktivität und Wirtschaftlichkeit der Anlagen.

So sorgt die patentierte DATAEAGLE-Technologie für eine stabile kabellose Automatisierungslösung

Für ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Feldbus-Datenübertragung per Funk sorgt die patentierte DATAEAGLE-Technologie von Schildknecht. Das intelligente Funksystem überträgt Datenpakete, die zuvor analysiert und vorverarbeitet wurden. Ausgefeilte Algorithmen prüfen Redundanz und Zeitstempel und entkoppeln die Feldbusschnittstelle von der Funkübertragungszeit. Das Ergebnis sind störungsfreie Datenübertragungen mit minimaler Latenz, eine bessere Echtzeitfähigkeit und eine deutliche Stabilitätssteigerung der Datenkommunikation – selbst bei kurzzeitigen Unterbrechungen der Funkverbindung. Dabei ist konfigurierbar, bis zu welcher Ausfallzeit Funkstörungen automatisch ausgefiltert werden sollen und ab wann tatsächliche Störungen an die Steuerung gemeldet werden sollen. Das Feldbusprotokoll selbst wird dabei nicht verändert und die Safety-Überwachungszeit nicht verletzt. Damit ist das System auch nach dem Black-Channel-Prinzip konform für Safety-Anwendungen wie z.B. PROFIsafe oder openSAFETY.

Systemausfälle können so verhindert werden – das spart Zeit und Kosten für Fehlersuche und -beseitigung sowie Produktivitätseinbußen durch ungeplante Maschinenstillstände.

Von diesen weiteren Vorteilen profitieren Sie mit DATAEAGLE

Flexibler Einsatz und große Reichweite

Schildknecht DATAEAGLE Datenfunksysteme ersetzen kabelbasierte Lösungen und andere Funktechnologien in zahlreichen Bereichen – ob im Schaltschrank installiert oder direkt in der Anwendung, indoor oder outdoor und unter extremen Umgebungsbedingungen. Alle Geräte, die über eine Profibus, Profinet, CAN, Ethernet/IP oder openSafety/UDP-Schnittstelle verfügen, können mit den innovativen Funklösungen angebunden werden. Sie arbeiten mit einer Reichweite von bis zu drei Kilometern und mit Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 1,5 MBit pro Sekunde.

Plug & Play-Installation

Einfache Montage auf der Hutschiene oder direkt an der Applikation lagen bei der Entwicklung ebenso im Fokus wie die unkomplizierte und schnelle Installation. Die Geräte verhalten sich transparent wie ein Kabel, sodass die Funkverbindung Ihrer Automatisierungslösung direkt mit Anschluss der Funkmodule steht. Eine gesonderte Einbindung in die SPS oder Parametrierung ist nicht erforderlich.

Einfache Wartung im Diagnoseportal

Gleichzeitig stehen für alle DATAEAGLE Systeme umfassende Tools für die Überwachung und Diagnose der Funkstrecke zur Verfügung – direkt am Gerät, lokal in der Steuerung oder per Fernwartung von jedem Webbrowser aus.

Finden Sie die optimale Lösung für Ihre Anwendung

Intelligente Datenfunksysteme mit stabilisierter Funkübertragung zeichnen sich aus durch Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ohne Wartungsaufwand, durch sichere Kommunikation und Robustheit gegenüber Störungen. Damit eignen sie sich ideal für den Einsatz in der Automatisierungstechnik. Die patentierte DATAEAGLE Produktfamilie bietet außerdem ein Höchstmaß an Flexibilität und eine einfach Plug & Play-Installation. So kommen Sie einfach und in kürzester Zeit zur optimalen Lösung für die drahtlose Datenübertragung.

Auf einen Blick: Vorteile stabilisierter Funkstrecken mit DATAEAGLE

• Zuverlässige Echtzeit-Kommunikation, dank vorverarbeiteter Datenpakete und priorisierter Übermittlung von z.B. Profinet gegenüber Ethernet-Kommunikation.
• Vermeidung von Feldbusfehlern durch sichere Funkübertragung und einstellbare Filterzeit zur Überbrückung kurzfristiger Störungen.
• Einfache Inbetriebnahme und größtmögliche Flexibilität, mit Plug & Play-Installation und Multipunkt-Verbindungen.
• Wartungsfrei und langlebig auch im industriellen Dauereinsatz und unter extremen Umgebungsbedingungen indoor und outdoor.

Unsere patentieren Funksysteme für die Automatisierungstechnik

Hier geht es zur Übersicht unserer Funksysteme

Was bedeutet Black Channel?

Das Black-Channel-Prinzip erlaubt die Übertragung sicherer und nicht sicherer Prozessdaten über dieselben Netzwerke- oder Busleitungen. Unabhängig von auf dieser Leitung verwendeten regulären Datentransportmechanismus können Safety-Komponenten Daten mittels eines isolierten sicheren Protokolls übertragen, das den darunter liegenden Netzwerk-Kanal durchtunnelt. Da es sich bei sicheren Feldbussen um reine Applikationsprotokolle ohne eigene physikalische Eigenschaften handelt, sind die verfügbare Bandbreiten und Zykluszeiten vom verwendeten Datentransportprotokoll abhängig. Mögliche Übertragungsfehler sind bekannt und in den relevanten Normen IEC 61784-3 und IEC 61508 angeführt.

Was bedeutet das Black-Channel-Prinzip für PROFIsafe?

Das PROFIsafe-Protokoll hat keine Rückwirkung auf die Standard-Busprotokolle. Es soll so unabhängig wie möglich vom jeweiligen Übertragungskanal sein, gleich ob Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Rückwandbus oder drahtlos. Weder die Übertragungsraten noch die jeweilige Fehlererkennung spielen eine Rolle. Für PROFIsafe sind die Übertragungskanäle lediglich „Black Channels”.

Sichere Datenübertragung per Funk: das Black-Channel-Prinzip im Detail 

Das heißt also, dass die Verwendung von Wireless-Technologien ebenso wie andere Funktechnologien auch qua Definition vorgesehen und möglich ist. Sowohl die Sicherheitssteuerung als auch das Remote-IO-System – zum Beispiel ein Safety-Switch – beinhalten das Safety-Protokoll. Die Schnittstelle dazwischen ist lediglich der Kanal zur Übertragung der Sicherheitsinformationen. Dem entsprechend ist für das drahtlose Gerät keine Sicherheitszertifizierung notwendig und es wird behandelt wie andere Infrastrukturkomponenten, beispielsweise Switches oder Kabel. Das spart beim Einsatz einer Black-Channel-Lösung die Neuberechnung oder Nachprüfung des Sicherheitslevels (SISTEMA).

• Sehen Sie sich hier eine ausführliche Erklärung aus unserem Webinar an
• Wireless PROFIsafe – Gleiches Protokoll für Funk und Kabel

Wireless PROFIsafe – Black-Channel

Je nach der Auswahl der Funktechnologie kann mit einem Funksystem eine Reichweite zwischen wenigen Metern bis zu ca. 3 km erreicht werden. Dabei spielt vor alle die Sichtverbindung und die Antennen eine große Rolle. Mit DATAEAGLE Funksysteme sind bei einer kabellosen PROFIBUS Kommunikation mit (869MHZ (Europa) / 915 MHz (Amerika) bis zu 3 km und mit Bluetooth (weltweit einsatzfähig) bis zu 1 km möglich.
• Mehr dazu in unseren Produktinformationen/technische Daten. 

Flexibel anpassbare Produktionsanlagen, mehrachsige Robotersysteme und dezentral arbeitende Maschinen stellen hohe Anforderungen an die Signal- und Datenübertragung. Kabelgebundene Lösungen kommen dabei an ihre Grenzen, wenn bewegliche oder rotierende Teile sowie mobile Systeme über PROFIBUS, PROFINET, PROFIsafe und andere Feldbus-Protokolle eingebunden werden sollen. Absolute Zuverlässigkeit ist hier ebenso gefordert wie lange Lebensdauer und Wartungsfreiheit bei einer drahtlosen Kommunikation. Nur eine sichere Verbindung zwischen Steuerungen und IO-Modulen gewährleistet eine dauerhafte Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen ohne Ausfallzeiten.
• Lesen Sie unseren Blog-Beitrag

Das Black-Channel-Prinzip erlaubt die Übertragung sicherer und nicht sicherer Prozessdaten über dieselbe Netzwerk- oder Busleitung. Unabhängig vom auf dieser Leitung verwendeten regulären Datentransportmechanismus können Safety-Komponenten  Daten mittels eines isolierten sicheren Protokolls übertragen, das den darunter liegenden Netzwerk-Kanal durchtunnelt. Da es sich bei sicheren Feldbussen um reine Applikationsprotokolle ohne eigene physikalische Eigenschaften handelt, sind die verfügbare Bandbreiten und Zykluszeiten vom verwendeten Datentransportprotokoll abhängig. Mögliche Übertragungsfehler sind bekannt und in den relevanten Normen IEC 61784-3 und IEC 61508 angeführt.

Was bedeutet das für PROFIsafe?

Das PROFIsafe-Protokoll hat keine Rückwirkung auf die Standard-Busprotokolle. Es soll so unabhängig wie möglich vom jeweiligen Übertragungskanal sein, gleich ob Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Rückwandbus oder drahtlos. Weder die Übertragungsraten noch die jeweilige Fehlererkennung spielen eine Rolle. Für PROFIsafe sind die Übertragungskanäle lediglich „Black Channels”.

Die Datenfunksysteme DATAEAGLE 3732 und DATAEAGLE 4732 – Wireless PROFISAFE – wurden speziell für die kabellose Übertragung von PROFIsafe über Bluetooth entwickelt. Der Einsatz der patentierten Filtertechnologie garantiert eine stabile, zuverlässige Funkverbindung, ohne Busfehler in ihrer PROFIsafe-Anwendungen.

• Wireless PROFIsafe
• Webinar: Praxisbeispiel mit ausführlicher Erklärung

Was bedeutet Black Channel?

Das Black-Channel-Prinzip erlaubt die Übertragung sicherer und nicht sicherer Prozessdaten über dieselben Netzwerke- oder Busleitungen. Unabhängig von auf dieser Leitung verwendeten regulären Datentransportmechanismus können Safety-Komponenten Daten mittels eines isolierten sicheren Protokolls übertragen, das den darunter liegenden Netzwerk-Kanal durchtunnelt. Da es sich bei sicheren Feldbussen um reine Applikationsprotokolle ohne eigene physikalische Eigenschaften handelt, sind die verfügbare Bandbreiten und Zykluszeiten vom verwendeten Datentransportprotokoll abhängig. Mögliche Übertragungsfehler sind bekannt und in den relevanten Normen IEC 61784-3 und IEC 61508 angeführt.

Was bedeutet das Black-Channel-Prinzip für PROFIsafe?

Das PROFIsafe-Protokoll hat keine Rückwirkung auf die Standard-Busprotokolle. Es soll so unabhängig wie möglich vom jeweiligen Übertragungskanal sein, gleich ob Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Rückwandbus oder drahtlos. Weder die Übertragungsraten noch die jeweilige Fehlererkennung spielen eine Rolle. Für PROFIsafe sind die Übertragungskanäle lediglich „Black Channels”.

Sichere Datenübertragung per Funk: das Black-Channel-Prinzip im Detail 

Das heißt also, dass die Verwendung von Wireless-Technologien ebenso wie andere Funktechnologien auch qua Definition vorgesehen und möglich ist. Sowohl die Sicherheitssteuerung als auch das Remote-IO-System – zum Beispiel ein Safety-Switch – beinhalten das Safety-Protokoll. Die Schnittstelle dazwischen ist lediglich der Kanal zur Übertragung der Sicherheitsinformationen. Dem entsprechend ist für das drahtlose Gerät keine Sicherheitszertifizierung notwendig und es wird behandelt wie andere Infrastrukturkomponenten, beispielsweise Switches oder Kabel. Das spart beim Einsatz einer Black-Channel-Lösung die Neuberechnung oder Nachprüfung des Sicherheitslevels (SISTEMA).

• Sehen Sie sich hier eine ausführliche Erklärung aus unserem Webinar an
• Wireless PROFIsafe – Gleiches Protokoll für Funk und Kabel

Wireless PROFIsafe – Black-Channel