Industrial Wireless

Question 1

Welchen Vorteil habe ich mit einer Wireless PROFIBUS Verbindung?

Answer

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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Question 2

Was bedeutet Black Channel?

Answer

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.

Black Channel ausführlich erklärt!

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”.

Wireless PROFIsafe – Black-Channel

PROFIsafe – gleiches Protokoll mit Funk und Kabel

Ganz gleich ob für eine Kran-Steuerung, die Not-aus-Übertragung einer Produktionsmaschine oder andere sicherheitsrelevante Kommunikation: PROFIsafe hat sich als Standard für funktional sichere Kommunikation etabliert und ist seit 2007 unter der Bezeichnung IEC 61784-3-3 internationale Norm. Über das sicherheitsgerichtete Protokoll werden Daten zwischen einer Sicherheitssteuerung (F-PLC bzw. F-Host) und Feldgeräten (F-Devices) übermittelt. Während Steuerung und Device in der Regel sicherheitsgerichtete Komponenten sind und entsprechend zertifiziert sein müssen, hat PROFIsafe gemäß Systembeschreibung keine Rückwirkung auf die eingesetzten Standard-Busprotokolle: ob mit Industrial Ethernet (PROFINET IO), per RS485 (PROFIBUS-DP), über Backplanes oder Wireless – das verwendete Verfahren für die Datenübertragung hat keinen Einfluss auf die Sicherheits-Einstufung. Es handelt sich bei den Übertragungskanälen lediglich um sogenannte „Black Channels“, von denen die tatsächliche PROFIsafe-Anwendung komplett unabhängig aufgebaut ist. Dem entsprechend heißt es auch in der PROFIsafe Systembeschreibung: Eine drahtlose Übertragung ist zulässig, solange eine ausreichende Verfügbarkeit (keine Fehlauslösungen) und IT-Sicherheit (Security) gewährleistet sind.

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).

Weitere Informationen:

Wireless PROFIsafe – Unsere Datenfunksysteme für PROFIsafe

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Question 3

Wie groß ist die mögliche Reichweite bei Bluetooth?

Answer

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!

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