Funknetze für erweitertes Condition Monitoring: Sensoren überwachen Schaltschränke und Industrie-Infrastrukturen

Wenn Infrastrukturkomponenten und deren Umgebungsbedingungen innerhalb und außerhalb von Schaltschränken überwacht werden sollen, kommen meist kabelgebundene Lösungen wie das Steuerungs- und Überwachungssystem CMC-TC (Computer Multi Control TopConcept) von Rittal zum Einsatz. Dieses modulare Überwachungssystem liefert Informationen über die Einsatzbedingungen der Infrastruktur (z.B. Schaltschränke, Schalträume und abgesetzte Feldgehäuse). Das Administrationspersonal erhält auf diesem Weg rechtzeitig Informationen über erhöhte Temperaturen, Feuchte, unberechtigte Zugriffe und weitere Daten, abhängig von den eingesetzten Sensoren. Über SNMP integriert sich CMC-TC in bestehende Netzwerk- oder Infrastruktur-Management-Systeme. Rittal baut ein Wireless Sensor Network auf Neben der permanenten Weiterentwicklung der klassischen CMC-TC-Systemfamilie können Sensoren und Aktoren nun über Funk an das Rittal-System angebunden werden. Der Vorteil für die Anwender liegt dabei auf der Hand. Durch die einfache und flexible Installation ohne zusätzlichen Verkabelungsaufwand lassen sich mit dem Wireless-Konzept ganze Industrie-Infrastrukturen rasch mit einem Funknetzwerk ausstatten und überwachen. Gegenüber herkömmlichen, fest verdrahteten Systemen zur Schaltschranküberwachung kann man nun auch Räume bzw. deren Infrastrukturen einfach überwachen. Die neuen Wireless-Sensoren, etwa für entscheidende Kriterien wie Temperatur und Feuchtigkeit, lassen sich genau dort befestigen, wo gezielte Informationen über Temperatur, Wärmeverlauf oder hygroskopische Daten benötigt werden. Die Kommunikationsbeziehungen, also die Zuordnung von Sensoren zu ihrer Basisstation, werden über ein so genanntes Teach-In-Verfahren erstellt. Das integrierte Power-Management garantiert für jeden Sensor eine Batterielebensdauer von mindestens fünf Jahren. Möglich wurde dies, weil jeder Sensor seine Daten nur mit Sendeimpulsen im Nanosekundenbereich sendet und daher entsprechend wenig Leistung aufnimmt – im Standby-Modus nur 1,5µA. Die gekapselten Funksensoren senden im Frequenzbereich von 2,4GHz (ISM-Band) und gestatten Datenübertragungsraten bis zu 2Mbps. Drahtlose Übertragungssysteme sind häufig Störungen ausgesetzt, die von Abschirmungen, Interferenzen oder Funkechos ausgehen. Rittal garantiert im Sensor-Netzwerk auch \“on air\“ eine extrem störsichere Datenkommunikation durch kombinierte Modulationsverfahren – eingesetzt wird die so genannte Chirp-Übertragungstechnologie, die überdies gegen Abhören gesichert und verschlüsselt ist. In geschlossenen Räumen sind problemlos Reichweiten von bis zu 50m möglich. Da die Sensoren über eigene Intelligenz verfügen, kann jedes Modul auch zum Repeater werden, wenn die zu überbrückende Funkstrecke einzelner Sensoren zur Basisstation zu groß ist. In diesem Fall werden Signale von Sensor zu Sensor weiter \“geroutet\“. Fazit Die drahtlose Sensorik wird ihren Weg in die unterschiedlichsten Infrastruktur-Installationen finden, denn die Vorteile sind offensichtlich. Neben der Flexibilität gibt der minimale Installations- und Wartungsaufwand den Ausschlag. Zu den weiteren geplanten Sensorprodukten gehören Vandalismus-Sensoren, Zugangs-Sensoren, ein drahtlos überwachter TS8 Masterkey-Griff als Zugangssystem zu Rittal Schranksystemen, ein drahtloses Keypad sowie ein Spannungs-Sensor mit Schaltausgang, um nur einige zu nennen. Kasten: Rittal Wireless Sensor Network im Härtetest Um die Funktionssicherheit des Wireless Sensor Networks zu testen, hat Rittal u.a. einen Feldversuch auf dem Trainingsbergwerk der Deutschen Steinkohle AG in Recklinghausen durchgeführt. Der Einsatzort beherbergt eine massive Bandförderanlage in einer bergbautypischen Strecke. Mehr als zehn Sensoren wurden über die gesamte Länge der unterirdischen Fördererstrecke sowie in einigen Abzweigungen der Strecke angebracht. Sie sollten Funkkontakt mit der Basisstation aufnehmen, die in etwa 2,5m Höhe über der Bandförderanlage montiert war. Die Funksensoren hatten teilweise \“Sichtverbindung\“ zur Basisstation, andere waren verdeckt oder hinter abschirmenden Metallteilen installiert, um die Störanfälligkeit der Signalübertragung bewerten zu können. Die positiven Ergebnisse überzeugten alle Beteiligten. Trotz der extrem ungünstigen Umgebungsbedingungen – Temperatur, Feuchte, Abschirmungen durch Metallteile – wurden große Strecken überbrückt, teils mit Direktverbindungen, teils im Repeaterbetrieb der Sensoren. Ein weiterer Test wurde im Rittal-Werk in Rittershausen durchgeführt – auch hier mit positiven Ergebnissen. Damit haben die neuen drahtlosen Sensoren ihre ersten harten Praxistests erfolgreich abgeschlossen und können im normalen Produktionsalltag eingesetzt werden.