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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Die Produktlinie DATAEAGLE 3732 (PROFIsafe für PROFIBUS) und DATAEAGLE 4732 (PROFIsafe für PROFINET) der Schildknecht AG – DATAEAGLE Wireless PROFISAFE – wurde speziell für die kabellose Übertragung von PROFIsafe über Bluetooth entwickelt. Der Einsatz unserer patentierten Filtertechnologie garantiert eine optimale, zuverlässige Funkverbindung, ohne Busfehler und Maschinen- oder Anlagenstillstände.
• Produktübersicht: Wireless PROFIsafe
• Webinar: Praxisbeispiele mit ausführlicher Erklärung
