Wireless-Profibus und -Profisafe: Eine fehlersichere Funklösung

Seit 1995 bietet Schildknecht Industrieelektronik mit den Dataeagle genannten Funksystemen Lösungen für industrielle Anforderungen an. Die Datenfunkgeräte für hochverfügbare industrielle Anwendungen haben zwei Besonderheiten: Auf der Schnittstellenseite zu den Automatisierungskomponenten stehen alle Schnittstellen und Protokolle zur Verfügung, die heute von SPS-Steuerungen verwendet werden, z.B. Ethernet, Profibus, Programmiergeräteschnittstellen wie MPI und Protokolle wie 3964R oder Modbus. In der neuen Gerätevariante Dataeagle 3002 ist es sogar möglich, Profisafe, die fehlersichere Variante von Profibus, völlig transparent über Funk zu übertragen. Die zweite Besonderheit ist die Unabhängigkeit von einer bestimmten Funktechnologie. So ist es möglich, Profibus sowohl über DECT, Zigbee, WLAN 802.11b, WLAN 802.11a, 868MHz, 459MHz, eine optimierte, auf WLAN 802.11 basierende, aber propritäre Technologie zu \’tunnel\‘ als auch über Bluetooth. Kundenspezifische Lösungen Nach den jahrelangen Erfahrungen von vielen Anwendungsprojekten in der Industrie gibt es nach Meinung aus dem Hause Schildknecht nicht \’die\‘ Funktechnologie, die für alle Anwendungsgebiete gleichermaßen gut geeignet ist. So wenig wie ein McLaren-Mercedes-Rennwagen dazu geeignet ist, mit der Familie in den Urlaub zu fahren oder große Lasten zu transportieren, so verhält es sich auch mit den zur Verfügung stehenden Funktechnologien. Bei Schildknecht setzt man je nach Aufgabenstellung, Reichweite, Koexistenz mit bereits installierten weiteren Funksystemen, Datendurchsatz, Stahlanteil in der Funkzelle, Geschwindigkeit der mobilen Teilnehmer und weiteren Parametern die jeweils am besten geeignete Technologie ein. Optimiert für den Industrieeinsatz Bei aller Euphorie, die gegenwärtig dem Thema Funk und dabei der drahtlosen Automatisierungstechnik zuteil wird, legt man bei Schildknecht großen Wert auf projektbezogene Beratung, um die Wireless-geeigneten Anwendungen von den ungeeigneten schon in der Planungsphase zu trennen. Das Medium Funk ist jedoch gerade im Industrieeinsatz nicht einfach zu beherrschen. Die aus dem Officebereich bekannte W-LAN-Funktechnologie hat einen hohen Datendurchsatz und ist mit geringen Kosten verbunden. Sie ist meist ungeeignet für den Industrieeinsatz, z.B. in der Fertigungsindustrie, in der Flugzeugproduktion, in Stahlwerken und in Kläranlagen. Spätestens, wenn es um den Aufbau von geschlossenen Regelschleifen wie bei einer Feldbuskommunikation geht, benötigt man zwangsweise dafür optimierte Systeme, die auf höchste Verfügbarkeit und höhere Reichweite optimiert wurden. Hoher Datendurchsatz bedeutet geringe Reichweite und hohe Störanfälligkeit. Praktisch alle W-LAN-Systeme, auch diejenigen, die sich z.B. IW-LAN nennen, verwenden normale Funkmodule, wie sie in jedem Massenmarkt-Accesspoint eingesetzt werden. Es ist einleuchtend, dass die technischen Werte dieses billigen Funkmoduls um Faktor 10 bis 100 unter denen von dafür optimierten Funkmodulen liegen, beim Linkbudget ist es sogar Faktor 1.000 (bei 54Mbit/s). Verfügbarkeit als Basis Die drahtlose Übertragungstechnologie kann nach Meinung von Schildknecht nur dann erfolgreich sein, wenn die Verfügbarkeit der Funkstrecke so hoch ist wie bei einer Kabelverbindung und sich die Integration in die Steuerung einfach gestaltet. Da sich die Funkstrecke wie ein Profibus-Kabel verhält, sieht der Automatisierungstechniker die Funkstrecke in seinem Projekt nicht. Ein im Funksystem aktivierbarer Profibus-Diagnoseslave liefert automatisch Informationen über den Zustand der Funkübertragung. So kann man von der SPS aus auf die aktuellen Übertragungszeiten der Funkstrecke, Telegrammwiederholungen und Busfehler zugreifen und diese auch verarbeiten. Praxistauglichkeit unter Beweis gestellt Dataeagle für Wireless-Profibus und -Profisafe wird seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt und beweist seine Praxistauglichkeit täglich in einer Vielzahl von Anwendungen. Bei der Flugzeugproduktion bei Airbus wird ein zweiteiliges Transportsystem für den Rumpf des A319 über eine Profisafe-Funkstrecke automatisierungstechnisch verbunden. Je eine Simatic S7 315F steuert in jedem Anlagenteil eigenständig alle Funktionen. Die Daten für den Antrieb wie auch die Notaus-Funktion werden über Dataeagle übertragen. Für die Personenbeförderung vertrauen nach Aussage des Unternehmens seit Jahren viele Kunden ebenfalls auf Dataeagle. Die Firma STB Beck aus Österreich verwendete für die Datenübertragung zu einem Schräglift in der Nähe von Salzburg Dataeagle für die Failsafe-Kommunikation. Hier arbeiten aber keine Siemens-Komponenten, sondern Beckhoff-SPSen, die ebenfalls über eine Funkverbindung die Failsafe-Daten zwischen Kabine und Bergstation austauschen. Die Firma H&F aus Kavelstorf verwendete für die Datenübertragung bei einer Schifffahrtsampel für eine Hebebrücke nicht nur eine Profisafe-Datenfunkstrecke, sondern baute das System zusammen mit einer Simatic S7 400FH-Steuerung auch redundant mit zwei unabhängigen Funkstrecken auf. Der Aufwand ist gerechtfertigt, arbeitet doch das System seit Jahren völlig autark ohne jegliches Personal vor Ort. Die oberste Endkundenforderung war 100%ige Verfügbarkeit der Funkstrecke, was Data-eagle seit 2006 täglich unter Beweis stellt. Am Montmartre in Paris transportieren ebenfalls Schräglifte täglich tausende von Besuchern zur weltberühmten Basilika Sacré-Coeur. Wer die vielen Treppen des Montmartre nicht hinaufsteigen will, nimmt den bequemen Personenlift. Diese Anlage ist ebenfalls mit Simatic S7 315F und Failsafe-Komponenten in der Kabine ausgerüstet. So werden die automatischen Türen, die Bremsen des Fahrzeugs sowie eine Vielzahl von Sensoren wie Geschwindigkeit über eine Profibus- und Profisafe- Funkstrecke übertragen. In zwei Jahren Dauerbetrieb mit über 100.000 Fahrten und mehr als 1Mio. Passagieren trat kein einziger Busfehler auf – eine Verfügbarkeit der Funkstrecke von 100%. Vor etwa einem Jahr musste die Funkübertragung dann auch tatsächlich die Eignung im Fehlerfall unter Beweis stellen. Bei einem Belastungstest während der Wartungsarbeiten wollte der Betreiber die Grenzen der Automatisierungstechnik ausloten und fuhr die Kabine mit doppelter Geschwindigkeit, dabei ist das Zugseil gerissen. Die Sensoren in der Kabine lieferten über die Funkstrecke eine andere Geschwindigkeit als die Sensoren an der Bergstation für das Zugseil, und die Steuerung stoppte die Kabine Sekundenbruchteile danach. Eine gute Alternative Die beste elektrische Verbindung ist und bleibt ein Kabel. Für Anwendungen, bei denen die Mobilität entscheidend ist, sind Funkübertragungen eine Alternative. Für den erfolgreichen Einsatz kommt es besonders auf Verfügbarkeit der Funkstrecke an. Die Verfügbarkeit wiederum ist die Basis für deterministische Signalübertragung. Gerade im Maschinen- und Anlagenbau ist das Zeitfenster, in dem ein Signal übertragen werden muss, meist eng toleriert. Funkübertragung kann nur dann erfolgreich sein, wenn die Mehrkosten gegenüber den reinen Kabelkosten durch andere Vorteile aufgewogen werden. Es existieren genügend praktische Erfahrungen, um dem Anwender eine Funktionsgarantie seiner Wireless-Anwendung geben zu können. Geschäftsführer Thomas Schildknecht berät Kunden persönlich und hält Schulungen zu allen Wireless-Fragen.