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Der Betriebsleiter 11-12/2015

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Wireless auf dem

Wireless auf dem Vormarsch 01 Funkschaltgeräte erschließen stetig neue Anwendungen in der industriellen Automation Mit Schalten per Funk auf dem Weg zum Netzwerk Andreas Schenk Bei Funkschaltgeräten gibt es neue Entwicklungen, die u. a. die Übertragungssicherheit der Funkprotokolle erhöhen. Außerdem werden die Geräte netzwerkfähig: Sie können ins „Internet der Dinge“, d.h. in Industrie 4.0-Konzepte, eingebunden werden. Das erweitert ihre Einsatzmöglichkeiten in der Produktion und Logistik. Kabelungebundene Schaltgeräte setzen sich in der industriellen Produktion zunehmend durch – vor allem dort, wo ein hohes Maß an Flexiblität gefordert ist und wo die Installation eines kabelgebundenen Schaltgerätes hohen Aufwand erfordert. Die zunehmende Akzeptanz hat ihren Grund auch darin, dass dem Anwender inzwischen unterschiedlichste Bauformen von Funkschaltgeräten und Systemlösungen zur Verfügung stehen (Bild 1). Außerdem kann er zwischen verschiedenen Funktechnologien wählen, die sich u. a. durch die Art der Energieversorgung (batteriegestützt oder energieautark) unterscheiden sowie durch das Frequenzband (868/915 MHz, 2,4 GHz), die Art der Kommunikation (uni- und bidirektional, mit und ohne Empfangsbestätigung, mit und ohne Statussignal…) und die Andreas Schenk, Produktmanager Wireless, steute Schaltgeräte GmbH & Co. KG, Löhne Eignung für besondere Aufgabenfelder (Maschinensicherheit, Explosionsschutz). Übertragungssicherheit wird vorausgesetzt Eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von Funkschaltgeräten in der Produktion ist die Gewährleistung einer hohen Übertragungssicherheit auch unter widrigen Bedingungen wie Abstrahlungen, diversen Funknetzen und einer hohen Anzahl von Geräten, die im selben Netz funken. Diese Voraussetzung kann schon jetzt als erfüllt angesehen werden. Es gibt aber immer auch Weiterentwicklungen mit dem Ziel, die Übertragungssicherheit nochmals zu erhöhen – zum Beispiel durch die Funktion „Listen before Talk“ (LBT). Sie wurde nun in das bidirektionale „Low energy“-Funkprotokoll sWave 868/915 integriert und ermöglicht es dem Schaltgerät, zunächst die Belegung der ausgewählten Frequenz zu prüfen, bevor das Signal abgesetzt wird. Damit wird ausgeschlossen, dass aufgrund einer nahezu zeitgleichen Betätigung mehrerer Funkschalter bzw. –sensoren der Kanal belegt ist, wenn der zweite Schalter sein Signal absetzen will. Die Herausforderung aus Entwicklungssicht bestand hier darin, diese bekannte Techno logie in energieautarke „Low energy“-Systeme zu integrieren und die Energie bereitzustellen, die zum „Hineinhören“ ins Funknetz benötigt wird. Funkschaltgeräte bilden Netzwerke Was die Mehrzahl der bisher und aktuell realisierten Lösungen mit Funkschaltgeräten verbindet, ist die Tatsache, dass sie Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Schaltgerät und Auswerteeinheit aufbauen. Außerdem arbeitet das Funksystem unabhängig von übergeordneten Kommunikationssystemen in der industriellen Produktion. Genau dies wird sich in naher Zukunft ändern. Der Geschäftsbereich Wireless von steute arbeitet an netzwerkfähigen Funkschaltgeräten, die einen Beitrag zur weiteren Flexibilisierung und Dynamisierung der Fertigung leisten, indem sie in den unternehmensweiten Datenaustausch eingebunden werden. Die Plattform dafür gibt es bereits, denn die neueste Generation der Schaltgeräte und Funk-Empfangseinheiten kann um die Funktionalität „Netzwerkbetrieb“ erweitert werden. Dabei bildet ein intelligenter Router die Hard- und Software-Schnittstelle zu kundenspezifischen IT-Systemen z. B. für das Enterprise Resource Planning (ERP) oder die Lagerverwaltung (LVS). Das schafft die Voraussetzung für größtmögliche Freiheiten bei der Zuweisung von Funktionalitäten und der Bereitstellung von Informationen. „Wireless Kanban“: Erste Projekte sind schon realisiert Erste Projekte mit netzwerkfähigen Funkschaltgeräten hat steute bereits realisiert – zum Beispiel ein „Wireless Kanban“-System für die Montage-Arbeitsplätze der Automobilindustrie. Sobald der Werker einen Behälter aus einem mobilen Durchlaufregal entnimmt, wird ein kundenspezifischer Funk-Positionschalter unterhalb des Behälters entlastet und ein Funksignal an die Kanban-Steuerung gegeben. Auf diese Weise kann die Steuerung die Bestände kontrollieren und automatisiert die Nachschubversorgung an jedem einzelnen Montageplatz anstoßen. 10 Der Betriebsleiter 11-12/2015

FERTIGUNGSTECHNIK 02 Kompakter geht es kaum: neuer Funkpositionsschalter mit elektrodynamischem Energiegenerator 03 Auch Funkbediensysteme lassen sich in kundenspezifische Funknetzwerke integrieren 04 Über I/O-Einheiten werden konventionelle leitungsgebundene Schaltgeräte „funkfähig“ Funkschaltgeräte in der Industrie 4.0-Produktion Auch in anderen Bereichen der industriellen Automation bietet die neue Art der kabel losen Kommunikation auf Sensor/Aktor-Ebene deutliche Vorteile – besonders bei den verketteten Anlagen der Montageund Handhabungstechnik mit vielen beweg lichen Komponenten. Hier vereinfachen Funksysteme die Installation, reduzieren den Wartungsaufwand und schaffen die Voraussetzung für eine Flexibilisierung und Dynamisierung der Fertigung im Sinne von Industrie 4.0. Die Schnittstelle zwischen Funkschaltgerät und kundenseitiger IT kann unterschiedlich ausgestaltet werden. Das gilt sowohl für die Netzwerk-Topologie als auch für das Kommunikationsprotokoll. Die Software-Plattform ist hier grundsätzlich offen und welche Variante sich anfangs durchsetzt, wird von den Wünschen und Anforderungen der Anwender abhängen, mit denen steute die jeweiligen Projekte realisiert. Wie sehen die Netzwerke der Zukunft aus? Aktuell wird in vielen Gremien und auf zahlreichen Veranstaltungen zum Thema Indus- trie 4.0 die Frage diskutiert, wie die Informations- und Kommunikationsnetzwerke der „Integrated Industry“ aussehen werden. Aus derzeitiger Sicht von steute wird es hier nicht „die“ Lösung geben. Vielmehr werden sich unterschiedliche Topologien durchsetzen, für die steute zurzeit Lösungen entwickelt. Zu deren Kennzeichen wird es gehören, dass nicht jedes Werkzeug und jedes Schaltgerät über eine eigene IP-Adresse verfügt, wie die Bezeichnung „Internet der Dinge“ suggeriert. Vielmehr wird es völlig ausreichen, wenn ortsgebundene Einheiten über lokale Funknetzwerke wie WLAN in den Signalund Datenaustausch eingebunden sind. Von USB bis TCP/IP: Vielfalt der Möglichkeiten Zum breiten Einsatz von Funknetzwerken wird auch die stetige Erweiterung des Programmangebotes beitragen. Das gilt zum einen für die Schaltgeräte selbst. Neu im Portfolio von steute Wireless sind z. B. ein extrem kompakter energieautarker Funk- Positionsschalter mit elektrodynamischem Energiegenerator (Bild 2) und eine modular aufgebaute Baureihe von Funk-Befehlsgeräten (Bild 3). Darüber hinaus ermöglicht aber auch das stetig wachsende Angebot an Netzwerk- und Zubehör-Komponenten das Erschließen neuer Anwendungen. So gibt es u. a. eine USB-Empfangseinheit, die Industrie- PCs und andere USB-Mastergeräte mit Funkschaltgeräten verbindet, sowie bidirektionale Gateways für die Anbindung von Funkschaltgeräten an Endgeräte, die über TCP/IP kommunizieren. Ebenfalls neu im steute Wireless-Programm ist eine I/O-Einheit, mit der vorhandene mechanische Schaltgeräte wie z. B. Nockenschalter von Werkzeugmaschinen in Funksysteme integriert werden können (Bild 4). Diese und andere Funkschaltgeräte und Komponenten bilden die Basis, auf der die steute-Entwickler kundenspezifische Funksysteme und Netzwerk-Topologien entwickeln, die sich optimal in die vorhandene übergeordnete Kommunikationsstruktur einbinden lassen. www.steute.de Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit www.hako.com Sauberkeit ohne Kompromisse Hako GmbH · 23840 Bad Oldesloe reinigungstechnik@hako.com Hako.indd 1 09.11.2015 07:42:22 Der Betriebsleiter 11-12/2015 11

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