08.08.2008 • Automatisierung • IT und Automatisierung • Prozessautomatisierung / MSR-Technik

Sicherer Funk

Funk-Systeme ermöglichen zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Fabrikautomation. Nun wächst die Nachfrage nach Lösungen aus dem Bereich Prozessindustrie. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich dabei bis hinein in die Geräte-/Feldebene. Geräte- und Komponentenhersteller arbeiten dabei zusammen, sodass die Anwender auf unterschiedliche Systeme mit offener Schnittstelle zurückgreifen können. Die Anforderungsprofile an die Hardware sind dabei vielschichtig. Die Hauptunterscheidungsmerkmale sind dabei je nach Anwendung:

  • Wireless I/O, Übertragung von elektrischen Standardsignalen z.B. 4...20 mA analog,24 V binär
  • Wireless Gateways, für Profibus, Modbus, etc.
  • Wireless Modems, Funkverbindung von ausschließlich seriellen Protokollen, Ethernet, RS232/485
  • Wireless-Einsatz in explosionsfähigen
    Atmosphären

Je nach Frequenzband reichen die Funkstrecken bis zu 10 km. Eine Erhöhung der Reichweite erfolgt durch Repeater-Funkmodule. Diese ermöglichen sogar eine drahtlose Signalübertragung um ein Hindernis herum. Der Betrieb der Geräte für unterschiedliche Funkfrequenzbänder kann durch den Betreiber direkt, ohne behördliche Genehmigung erfolgen, da die jeweils erlaubten Sendeleistungen gültigen Bestimmungen entsprechen.
Die Funksysteme verfügen über Ein- und Ausgänge von analogen und binären Standardsignalen für Strom und Spannung. Sie decken die Zustandsübertragung der Signale von einem Sender zu den Ausgängen an einem Empfänger ab. Leistungsfähigere Geräte stellen so genannte Transceiver dar, die sowohl als Sender als auch als Empfänger und damit gleichberechtigt im Funknetz arbeiten. Die Signalübertragung zwischen zwei Teilnehmern im Funknetz kann somit zweiseitig erfolgen, weshalb die Geräte sowohl über elektrische Eingänge als auch über Ausgänge verfügen. Jede Funk-Übertragung wird vom Empfänger durch ein Rückprotokoll quittiert, wodurch eine sichere Kommunikation gewährleistet wird.
Eine weitere Hauptgruppe der Anwendungen wird durch die Wireless Gateways abgedeckt. Hierbei handelt es sich um Funkteilnehmer, die über eine seriellen Busanschluss verfügen. Die Auswahl an Protokollen umfasst dabei Profibus DP, Ethernet IP, Modbus TCP, Modbus RTU, Modbus +, DeviceNet, DF1 etc. Ein wesentliches Merkmal dieser Gerätegruppe ist, dass das jeweils angeschlossene Bussegment von der Übertragungsgeschwindigkeit der Funkstrecke entkoppelt ist. Grundsätzlich verfügen die Gateways auch über eine Anzahl von Ein-/Ausgängen.
Die dritte Gruppe an Funksystemen, die Wireless Modems, bietet die Möglichkeit, serielle Datenströme unabhängig vom Protokoll drahtlos zu übertragen. Je nach Einsatzort und verwendeter Sendeleistung können Geschwindigkeiten bis zu 76,8 kBit/s in Europa und bis zu 200 kBit/s z.B. in Amerika für die Funkstrecke erreicht werden. Elektrisch arbeiten diese Funkmodule mit RS232, RS485 und Ethernet-Netzwerke.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei der Funkübertragung ist die Anforderung an den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären der Produktions- und Lagerbereiche. Hierfür werden entsprechend Ex-zugelassene Funk-Komponenten benötigt. Ein großer Vorteil liegt hier in der Verwendung der Explosionsschutzart Eigensicherheit, da nur so eine Wartung oder Erweiterung/Änderung installierter Geräte im laufenden Betrieb bei Anwesenheit von Ex-Atmosphäre möglich ist. Das von MTL entwickelte System PoEx (Power-over-Ex-Ethernet) ermöglicht die Versorgung von Endgeräten über das Ethernetkabel. Die Funk-Module dienen als Ethernet Access-Point bzw. Client und lassen sich mit RS232/422/485-Gateways z.B. zu COM-Servern ergänzen.

 

 

 

 

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