Welche Arten von drahtloser Kommunikation werden in der Industrie eingesetzt?
Schleppkabel / Schleppketten
Eine beliebte Lösung zur schnellen und sicheren Datenübertragung für bewegte Anlagen sind Schleppkabel – deshalb werden sie hier der Vollständigkeit halber erwähnt, auch wenn sie keine „drahtlose“ Alternative darstellen. Sie sind in der Erstinstallation kostengünstig, allerdings schränken Schleppketten die Mobilität angebundener Komponenten stark ein. Zudem verschleißen sie im industriellen Dauereinsatz sehr schnell und sind dann aufwendig zu ersetzen – von der Fehlersuche und dem Risiko durch beschädigte Kabel abgesehen. Das wirkt sich negativ auf die Total-Cost-of-Ownership im Lebenszyklus und die Wirtschaftlichkeit der Maschinen und Anlagen aus.
Elektrische Schleifringe
Schleifringe ermöglichen die Übertragung von Strom und Daten zwischen festen und rotierenden Bauteilen mittels physikalischer Kontaktierung. Sie sind in vielen Größen und Varianten erhältlich. Mit dem Einsatz von immer mehr Sensoren und größerer Vernetzung im IoT, höheren Datenraten und Echtzeit-Anforderungen werden Schleifringe immer häufiger durch Funklösungen ersetzt, auch als Retrofit für bestehende Schleifring-Anwendungen. Häufig wird zumindest die Schleifring Datenübertragung durch eine alternative Technologie ersetzt. Ein Nachteil der Schleifring-Technologie ist ihr prinzipbedingter Verschleiß, der zu Ausfällen durch ungeplante Wartungen und Maschinenstillständen führen kann.
Datenlichtschranken
Für Distanzen von bis zu 300 Metern können Datenlichtschranken zum Einsatz kommen. Sie zeichnen sich durch hohe Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100Mbit/s aus und sind weitgehend wartungsfrei, von der regelmäßigen Reinigung der Sende- und Empfangseinheit abgesehen. Lichtschranken funktionieren allerdings nur auf Sicht, ohne Höhenversatz und können im Gegensatz zu funk-basierten Systemen nicht für Multi-Point-Netzwerke eingesetzt werden.
Induktive Datenübertragung
Bei diesem Verfahren werden Daten über induktive Koppler übertragen – kontaktlos und damit ohne mechanische Beanspruchung und Verschleiß. Sie werden als Alternative von Schleifringen oder für spezielle Anwendungen wie Elektro-Hängebahnen eingesetzt. Dabei sind sie deutlich weniger flexibel als Funksysteme, da Sie einen festen Einbau erfordern. Sie sind außerdem wartungsintensiv und vergleichsweise teuer.
Leaky Cable
Zwei verschiedene Antennen sorgen bei dieser Technologie für eine Datenübertragung ohne Sichtverbindung. Das Verfahren ist aufgrund der sensiblen Empfangsantennen allerdings störanfällig. Ein hoher Einstiegspreis für die Installation und der Verschleiß führen im Lebenszyklus zu vergleichsweise hohen Kosten und wirken sich damit negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Lösung aus.
https://www.schildknecht.ag/wp-content/uploads/2013/12/Schildknecht-logo-300x122.png00Denis Zdjelarhttps://www.schildknecht.ag/wp-content/uploads/2013/12/Schildknecht-logo-300x122.pngDenis Zdjelar2023-05-09 10:36:522023-05-22 18:28:42Welche Arten von drahtloser Kommunikation werden in der Industrie eingesetzt?
FAQ
Was ist Ethernet/IP?
Ethernet/IP ist ein Industrieprotokoll, das auf dem Standard-Ethernet aufbaut und für die Automatisierungstechnik eingesetzt wird. Es ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Übertragung von Daten in Echtzeit und eine nahtlose Integration von verschiedenen Geräten und Systemen.
Ethernet/IP basiert auf dem TCP/IP-Protokoll, das für die Kommunikation im Internet verwendet wird. Es ermöglicht die Übertragung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Geräten und Systemen in Echtzeit, was für die Automatisierungstechnik besonders wichtig ist.
Im Gegensatz zu anderen Industrieprotokollen, wie zum Beispiel Profibus und CanOpen, nutzt Ethernet/IP das weit verbreitete Ethernet-Netzwerk als Basis, was die Implementierung und Integration von Geräten und Systemen vereinfacht. Ethernet/IP ist ein offener Standard, der von der Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) entwickelt wurde und von vielen Unternehmen unterstützt wird.
Ethernet/IP wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, wie z.B. in der Fertigungsautomation, in der Verpackungsindustrie, in der Energieerzeugung und in der Verkehrsautomatisierung. Es bietet eine hohe Skalierbarkeit und Flexibilität, um eine nahtlose Integration von verschiedenen Geräten und Systemen zu ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil von Ethernet/IP ist die Möglichkeit, große Datenmengen schnell und zuverlässig zu übertragen. Durch die Verwendung von Ethernet/IP können Unternehmen ihre Automatisierungssysteme und Anwendungen einfach und zuverlässig integrieren und dabei die Entwicklungskosten und die Implementierungszeit reduzieren.
Darüber hinaus bietet Ethernet/IP eine Vielzahl von Vorteilen wie z.B. eine hohe Zuverlässigkeit, eine einfache Integration von Geräten und Systemen, eine schnelle Übertragung von Daten in Echtzeit sowie eine effiziente Verwaltung von Netzwerken und Systemen.
Insgesamt ist Ethernet/IP ein wichtiger Standard für die Automatisierungstechnik, der eine zuverlässige und schnelle Übertragung von Daten in Echtzeit ermöglicht und eine nahtlose Integration von verschiedenen Geräten und Systemen bietet.
Wie groß ist die mögliche Reichweite bei Bluetooth?
Diese Frage wird uns oft gestellt, und meistens denken die Leute, dass die Reichweite recht gering ist. Das liegt natürlich daran, dass Bluetooth eine Verbrauchertechnologie ist und hauptsächlich für die Kommunikation mit Geräten wie Kopfhörern verwendet wird.
Was ist also der Unterschied zu einer Nicht-Verbraucheranwendung, einer industriellen Anwendung, die in unsere Funksysteme DATAEAGLE eingebettet ist? Wir verwenden die gleichen Hardware-Chips, aber wir entwickeln vor allem unsere eigene Software. So optimieren wir die Kommunikation für industrielle Zwecke.
Zweitens, und das ist das Wichtigste, ist die Sendeleistung. Während die meisten Gerätekommunikationssysteme eine maximale Sendeleistung von nur 1 mW verwenden, benötigen industrielle Anwendungen 100 mW, um Daten zu senden. Der Grund für diese geringe Sendeleistung ist die Optimierung der Batterielebensdauer. Die #Industriekommunikation, mit Ausnahme der Sensorkommunikation, ist nicht batteriebetrieben, so dass wir die maximale Sendeleistung verwenden können, die der Funkkommunikationsstandard zulässt.
Der dritte und sehr wichtige Punkt in Bezug auf die Reichweite ist die Antenne. Antennen sorgen für eine Verstärkung der Sendeleistung des Geräts. Während ein Smartphone eine Antenne ohne zusätzlichen Gewinn (0 dB) verwendet, können wir in unseren Anwendungen Antennen mit bis zu 14 dB Gewinn einsetzen.
Nachdem wir das nun etwas ausführlicher diskutiert haben, kommt hier die Antwort. In unseren Industrial Wireless-Anwendungen mit Bluetooth erreichen wir in Innenräumen problemlos bis zu 300 Meter, und mit der besten Antenne schaffen wir auch Point-to-Point-Anwendungen von 1 Kilometer!
Welche Funktechnik eignet sich am besten für die Automatisierungstechnik?
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 REICHWEIT
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
