Funkstandard Bluetooth entspricht Anforderungen der industriellen Datenkommunikation

Anbieter zum Thema

Heitec AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

WAGO GmbH & Co. KG

Unterschiedliche Technologien prägen das Bild

Da aber die Anforderungen im Bereich der industriellen Automation mitunter stark unterschiedlich sind, wird es auch hier nicht die berühmte „Eierlegende Wollmilchsau“ geben. Es sind somit, wie schon bei den Feldbussystemen zu beobachten, unterschiedliche Technologien verfügbar. So hat sich in der Bürokommunikation WLAN durchgesetzt, in der Gebäudetechnik werden unterschiedliche Systeme, wie WLAN, EnOcean, Z-wave und andere eingesetzt. In der Prozesstechnik ist wireless HART auf dem Vormarsch, im industriellen Bereich wird WISA und Bluetooth bevorzugt.

Wie bei den Feldbussystemen gibt es auch hier Technologien, die mehrere Einsatzgebiete abdecken können. Bluetooth beispielsweise erfüllt die bereits beschriebenen Anforderungen der industriellen Kommunikation sehr gut. Nicht zuletzt wird diese Feststellung dadurch untermauert, dass Bluetooth als Transportmedium für industrielle Feldbustelegramme ausgewählt wurde. Unter anderem definierte die PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. Bluetooth zur Übertragung von Sicherheitstelegrammen in der Ausprägung von PROFISafe, sodass eine kabellose Übertragung von Prozessdaten auch in IEC 61508 Anwendungen möglich ist.

Bluetooth für die Industrie geeignet

Bluetooth ist ein schmalbandiges System und hat aufgrund des Frequenzsprungverfahrens eine sehr hohe Verfügbarkeit der Funkstrecke, auch in der industriellen Umgebung mit vielen Abschottungen und Reflexionen. Aufgrund dieser Systemeigenschaften weist Bluetooth eine hohe Koexistenz gegenüber anderen Funktechnologien auf. Durch das ständige Wechseln der Frequenzen steht fast immer ein freier Kommunikationskanal zur Verfügung. Und durch den sparsamen Umgang mit dem vorhandenen Frequenzband belässt Bluetooth, im Gegensatz zu WLAN, anderen Funkinstallationen genügend Bandbreite zur Kommunikation. Weiterhin trägt das gezielte blocken einzelner Frequenzen zu einem vorhersagbaren Übertragungsverhalten bei, sodass Bluetooth auch als faire Funktechnologie im Hinblick auf das Thema Koexistenz angesehen werden darf.

Bluetooth-Klemme für das Automationssystem

Aufgrund der industrietauglichen Eigenschaften von Bluetooth hat Wago sein modulares Automationssystem, um eine Bluetooth-Klemme erweitert. Diese Klemme ist einfach in einen I/O-Knoten integrierbar und kann mit einer weiteren Bluetooth-Klemme in einem anderen I/O-Knoten drahtlos Daten austauschen. Aufgrund der gegebenen Interoperabilität durch den Bluetooth-Standard können auch Daten in Fremdsystemen, beispielsweise mobilen Endgeräten mit Bluetooth-Schnittstelle, weiter verarbeitet werden.

Ein I/O-Knoten mit Bluetooth-Klemme erreicht Zykluszeiten von 10 ms, damit kann die Bluetooth-Klemme auch in zeitkritischen Anwendungen eingesetzt werden. Da die Reichweite ein wichtiges Kriterium ist, verfügt die Bluetooth-Klemme von Wago zusätzlich über einen Power- und einen Low-Noise-Amplifier. Hiermit wird eine Sendeleistung von 20 dBm und eine hohe Eingangsempfindlichkeit von –94 dBm erreicht. Insgesamt ergibt sich daraus ein Link Budget von 114 dB, was wiederum Entfernungen von bis zu 1000 m erlaubt.

Prozessgrößen per Bluetooth übertragen

Das feldbusunabhängige Automationssystem von Wago ermöglicht durch die Wahl eines entsprechenden Buskopplers die Einbindung der Bluetooth-Klemme in die gängigsten Bussysteme wie PROFINET, ETHERNET, PROFIBUS, CANopen, usw. Damit ist auch eine Kommunikation zwischen unterschiedlichen Bussystemen möglich. Die Verwendung von programmierbaren (IEC 61131-3) Controllern anstelle von Buskopplern erlaubt zudem den Aufbau von völlig autarken Systemen ohne weitere Steuerung. Durch die Integration in einen I/O-Knoten hat der Anwender Zugriff auf alle Funktionsklemmen des Wago-I/O-Systems. Somit können die unterschiedlichsten Prozessgrößen (Temperatur, 4-20 mA, 0-10 V, SSI, Inc., Exi, HART, usw.) über Bluetooth übertragen werden.

Spezielles IT-Wissen, wie es bei der Einbindung mancher WLAN-Systeme notwendig ist, ist für Bluetooth nicht erforderlich. Die Bluetooth-Klemme wird über das grafische Inbetriebnahmewerkzeug Wago-I/O-Check intuitiv konfiguriert. Und noch eine weitere Funktionalität zeichnet die Bluetooth-Klemme aus: Der Benutzer kann die maximale Ausgangssendeleistung vorgeben. Dadurch können Funkfelder untereinander klar abgegrenzt werden. Das bedeutet, man sendet nicht weiter als notwendig. Aufgrund dieser Einstellmöglichkeit und der Verwendung eines standardisierten SMA-Steckers stehen dem Anwender eine Vielzahl von unterschiedlichen Antennen und Kabeln zur Verfügung. Außerdem kann die Klemme auch in Ländern eingesetzt werden, in denen zusätzliche Sendeleistungsbeschränkungen vorgeschrieben sind. Die Bluetooth-Klemme in Verbindung mit dem Wago-I/O-System erfüllt somit die grundlegenden Anforderungen der industriellen Automation.

Funk für Maschinen, Roboter, fahrerlose Systeme

Welche Applikationen können denn nun mit Funk gelöst werden? Die Möglichkeiten sind hier vielfältig. Prädestiniert für Funk sind grundsätzlich alle mobilen Anwendungen.

Überall dort, wo sich etwas bewegt, lassen sich Funklösungen häufig einfacher, schneller und kostengünstiger umsetzen als kabelgebundene Lösungen. Rotierende Teile von Maschinen haben immer ein Problem bezüglich der Datenübermittlung, da verschleißanfällige Schleifringe eingesetzt werden müssen. Hier sind keine großen Reichweiten gefordert, dafür spielt die Verfügbarkeit eine große Rolle. Dies ist eine ideale Anwendung für die Bluetooth-Klemme, weil die Verfügbarkeit der Funkstrecke hoch, die Sendeleistung skalierbar und die Funkkommunikation praktisch wartungsfrei ist.

Auch Roboter stellen besondere Anforderungen an die Zuleitungen, da sie ständig in Bewegung sind. Sie müssen Schleppketten tauglich sein, was recht kostspielig ist und zudem einem hohen Wartungsaufwand unterliegt. Auch hier würde eine drahtlose Kommunikation Vorteile bringen, da dann die Buskabel entfallen können und nur noch die Leitungen zur Energieversorgung erforderlich wären.

Mobile fahrerlose Systeme werden mitunter über Induktionsschleifen gesteuert, eine kurzfristige Streckenänderung ist nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Funksysteme lassen sich schnell umkonfigurieren und nachrüsten, eine flexible Anpassung an die jeweilige Umgebung ist daher einfach möglich.

Dann überall dort wo größere Entfernungen überbrückt werden müssen oder Hindernisse den direkten Weg versperren, können Funksysteme die Lösung sein. Sei es bei der Kommunikation von Baggern oder LKWs in einer Sand/Kiesgrube mit einer Leitstelle, die eine leitungsgebundene Übertragung nicht zulässt. Mit einer Reichweite von bis zu 1000 m bietet sich die Bluetooth-Klemmme auch hier an.

*Torsten Klinkow arbeitet im Product Management Automation bei WAGO in Minden.

(ID:344187)