EInsatzmglichkeiten von Datenfunk in der Automatisierung gibt es zB bei Erweiterung oder Modernisierung bestehender Anlagen oder Neuentwicklungen von Maschinen.  Folgende Faktoren sollten berücksichtigt werden, wenn Kabelverbindungen oder alternative drahtlose Technologien wie Schleifringe durch Funktechnik ersetzt werden sollen:
• Welche Kommunikationstechnologie kommt zum Einsatz?
• Wie viele IO-Devices, Steuerungen etc. sollen in ein Netzwerk eingebunden werden?
• Welche Verbindungsstrecken müssen überbrückt werden und welche Technologie eignet sich dafür?
• Welche Herausforderungen ergeben sich aus der Applikation bzw. dem Einsatzort?
• Wie ausfallsicher muss die Datenübertragung sein?

• Die Antworten gibt es in unserem Blog-Beitrag zu lesen

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

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.
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Schleifringe übertragen Leistung und Daten von einer stationären Einheit auf rotierende Objekte, wo Kabel mit ihren festen Verbindungen aufgrund der Bewegung nicht zum Einsatz kommen können. Oftmals haben solche Schleifringübertrager in der Vergangenheit geholfen, Herausforderungen in Design und Konstruktion drehender Anwendungen wie Drehtische zu lösen. Gleichzeitig eignet sich Ihr Funktionsprinzip, das eine dauerhafte elektrische Kontaktgabe erfordert, nur bedingt für die Übertragung von Daten: Stellen kurze Unterbrechungen in der Stromversorgung in der Regel keine Probleme dar, bedeuten sie in der Datenkommunikation zwischen Steuerungen verspätete oder verlorene Telegramme, die zu Fehlern und in der Folge häufig zu Stillständen der Anlagen führen. Ein weiterer Nachteil von Datenübertragung über einen Schleifring ist der Verschleiß durch das Schleifen der Materialien aneinander.

Für die reine Stromübertragung bleiben Schleifringe und Drehdurchführungen eine gute Alternative. Sie lassen sich optimal zum Beispiel mit Funklösungen ergänzen. Im Ergebnis sind Stromübertragung und Datenkommunikation dann getrennt, was sich positiv auf die Stabilität der Lösung auswirkt und EMV-Störungen reduziert. In der Regel ist die Kombination von Schleifringen für die Stromversorgung mit Funklösungen zur Datenkommunikation auch deutlich preiswerter als Schleifringsysteme, die gleichzeitig Strom sowie Ethernet-Protokolle wie Profinet übertragen können. Dieser Retrofit sorgt für eine schrittweise Modernisierung bestehender Schleifringübertragungen ohne hohe Investitionshürden

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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.
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