Integration von Wireless-Technologie in PACs: Industrielle W-LAN Access Points

Programmable Automation Controllers und W-LAN Während Wireless-Technologien die Welt der Kommunikation und Messanwendungen verändern, arbeiten führende Mess- und Automatisierungsunternehmen daran, die Flexibilität und Leistungsfähigkeit von Mess-, Steuer- und Regelsystemen weiter zu verbessern. Neue Klassen industrieller Controller, die als Programmable Automation Controllers (PACs) bekannt sind, verbinden Robustheit und Zuverlässigkeit einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit der Flexibilität und Leistung eines PCs im Rahmen einer offenen Softwarearchitektur. Dank dieser Controller lassen sich fortschrittliche Systeme entwerfen, die nicht nur Softwarefunktionen wie z.B. eine leistungsstarke Regelung, Kommunikation, Datenprotokollierung und Signalverarbeitung, sondern auch robuste Hardware umfassen, die Logik, Motorsteuerung, Prozesssteuerung und Bildverarbeitung ausführt. Durch die Verbindung der Flexibilität und Leistung von PACs mit Fortschritten bei Wireless-Technologien können Ingenieure neue Messanwendungen für die Industrie sowie Applikationen für die Fernüberwachung entwickeln. Dazu zählen u.a. dezentrale Anwendungen wie: Überwachung von Maschinenzuständen und Strukturen, Embedded-Datenprotokollierung und Überwachung von Umweltdaten. Wireless Access Points im industriellen Umfeld Die weite Verbreitung und Anwendung von W-LAN-Geräten auf Basis des Standards IEEE802.11 ermöglichte auch die Verwendung der W-LAN-Technologie für Privathaushalte und Unternehmen. Die Offenheit und Geschwindigkeit der Wireless-Technologie lassen sie zu einem Industriestandard für die kabellose Kommunikation zwischen PCs und Netzwerken auf Unternehmensebene werden. Sicherheitsprotokolle wie beispielsweise IEEE802.1X mit Authentifizierungsmechanismus und Wi-Fi Protected Access (WPA) gehen auf Sicherheitsbelange ein, und die einfache Bedienbarkeit und die hohen Bandbreiten von IEEE802.11 haben die Verbreitung der Wireless-Technologie ebenfalls beschleunigt. Da die Software NI LabView und PACs offene Industriestandards unterstützen, profitieren Industriesysteme ebenso von der weiten Verbreitung, der Bedienfreundlichkeit und der Geschwindigkeit der Wireless-Technologie. Wird die Wireless-Technologie jedoch in Industrieumgebungen eingesetzt, so ist eine robuste, nicht mit typischen kommerziellen Produkten vergleichbare Hardware erforderlich. Wireless-Geräte für die Industrie verbinden die Eigenschaften des Wireless-Standards mit einem robusten Gehäuse und den Spezifikationen für Industrieanwendungen. WAPs (Wireless Access Points) von NI bieten kabellosen Zugang auf Basis des Standards IEEE802.11g in zwei Versionen: NI WAP-3701, welches die von der FCC in den Vereinigten Staaten geforderte Sendeleistung/Frequenzen unterstützt, und NI WAP-3711, das die Sendeleistung/Frequenzen für den Betrieb in Europa und anderen Ländern unterstützt. Das Modul WAP-3701 verwendet das nordamerikanische IEEE802.11-Frequenzband mit 2,4GHz (Kanäle 1 bis 11), während das Modul WAP-3711 mit dem internationalen Frequenzband mit 2,4GHz (Kanäle 1 bis 13) kompatibel ist. Kundenlösung: Wireless Access Points und PACs In der Kundenlösung \’Forscher verwenden NI LabView und NI CompactRIO zur Überwachung der Umwelt im Regenwald Costa Ricas\‘ nutzte das CENS (Center for Embedded Networked Sensing) an der University of California, Los Angeles (UCLA) LabView sowie die Hardware CompactRIO für die Entwicklung eines drahtlosen Sensorsystems. Dieses System erfasst verschiedene Umgebungsdaten, bietet dezentrale Konfigurationsfunktionen, lässt Erweiterungen zu und ermöglicht Forschern weltweit über das Internet Zugriff auf die Messwerte. Das CENS implementierte das System mithilfe modularer Hardware von NI und den zusätzlichen Kommunikations- und Konfigurationsvorteilen von LabView. Ingenieure wählten CompactRIO als zentrale Messeinheit und die Netzwerkschnittstelle NI Compact FieldPoint mit Controllern des Typs NI cFP-180x für die verteilten drahtlosen Messungen aus. Sie verwendeten zudem das Modul NI WAP-3701 zur Übertragung von Daten zwischen den verteilten Sensoren. Dr. William Kaiser, ULCA, sagte dazu: \“Aufgrund der Flexibilität von LabView können wir Messungen konfigurieren, Kanäle auswählen und sogar Skalierungen von einem Laptop aus vornehmen, der mit dem System verbunden ist.\“ Drei Modi in einem Gerät Ein WAP-37×1 arbeitet in drei Modi: Access Point, Client und Bridge. Wenn ein WAP-37×1 sich im Modus \’Access Point\‘ befindet, arbeitet es als Wireless-Link zu einem Ethernet-Zugangspunkt, der die Verbindung zwischen einem Host-PC oder einem PAC und mehreren Client-PAC-Systemen herstellt. Das Modul fungiert auch als Brücke (Bridge), die dezentrale Geräte mit einem Zugangspunkt verbindet und so die Gesamtreichweite für ein Wireless-System erhöht. Funktionen des WAP-37×1 im Industrieeinsatz WAPs von NI bieten eine zweifach redundante Spannungsversorgung mit einem Eingangsbereich von 12 bis 45VDC. Sie sind für Betriebstemperaturen von 0 bis 60°C ausgelegt und besitzen ein Metallgehäuse entsprechend IP30-Standard für den Einsatz im industriellen Umfeld. Sie bieten die Zertifizierungen Klasse 1, Division 2 sowie ATEX für den Einsatz in Gefahrenbereichen und sind für die DIN-Hutschienen- oder Panelmontage geeignet. Kompatibilität von LabView und Wireless-Technologie LabView ist eine offene grafische Entwicklungsumgebung, die mit zahlreichen Industriestandards wie z.B. W-LAN eingesetzt werden kann. W-LAN und Ethernet werden in den Sicherungs- und physikalischen Schichten in der Internet Protocol Suite unterstützt. LabView kommuniziert Daten über W-LAN (auf Basis des Standards IEEE802.11) so, wie es auch Daten über kabelgebundenes Ethernet auf Basis des Standards IEEE802.3 weiterleitet. LabView und die damit kompatiblen Ethernet-basierten Protokolle, darunter TCP/IP, UDP, und Umgebungsvariablen, arbeiten zuverlässig über W-LAN-Verbindungen. Fazit