Feldbus ohne Kabel

Patentierte Vorverarbeitung und hochzuverlässige Funkübertragung von Steuerungsdaten ermöglichen ausfallsichere Kommunikation im 5 GHz-Band

BildIndustrielle Daten aus Feldbus-Systemen an schwer zugänglichen Orten verlustfrei und mit höchster Zuverlässigkeit zu übertragen, funktioniert auch ohne Verkabelungsaufwand. Eine geeignete Lösung bietet die Kombination von EchoRing mit der patentierten DATAEAGLE-Technologie von Schildknecht.

Im Unterschied zu klassischen WLAN-Installationen nutzt EchoRing für die Datenübertragung das 5 GHz-Frequenzband, was bei extrem niedrigen Latenzzeiten zugleich einen stabilen und störungsfreien Betrieb gewährleistet. Die Vorteile machen sich vor allem dort bemerkbar, wo Maschinen und Anlagen aus verwinkelten Bereichen oder über mehrere Etagen verteilt in vorhandene Feldbus-Systeme eingebunden werden müssen. Als Alternative zur aufwändigen Installation von Kabelverbindungen oder für die Steuerung Fahrerloser Transportsysteme (FTS) erfolgt die Datenübertragung zwar vielerorts bereits drahtlos per WLAN. Die extrem hohen Feldbus-Anforderungen hinsichtlich geringer Zykluszeiten und absoluter Zuverlässigkeit sind im gängigen 2,4 GHz-Frequenzband aber nur schwer erfüllbar.

In Kooperation mit der Schildknecht AG konnte nun eine Lösung entwickelt werden, die drahtlose Feldbus-Kommunikation ohne jeglichen Leistungsverlust auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Als konkreter Anwendungsfall diente die Realisierung einer stabilen PROFINET-Kommunikation zwischen einer gebräuchlichen programmierbaren Steuerung und einem dezentralen I/O Modul.

Um die zu übertragenden Daten zu priorisieren und die Schnittstelle zwischen Funksystem und Steuerung zu entkoppeln, werden die Signale zunächst mit einem DATAEAGLE-Modul vom Typ 4U15 vorverarbeitet und in UDP-Pakete umgewandelt. Die Übertragung zum I/O Modul erfolgt anschließend über ein EchoRing-Funksystem bestehend aus drei Funkmodulen, welche die hochzuverlässige Übertragung bei geringsten Latenzen sicherstellen. Im Ergebnis konnten rund 95% aller UDP-Pakete mit einer maximalen Latenzzeit von 9 Millisekunden absolut zuverlässig im 5,8 GHz-Band übertragen werden.

Während klassische WiFi-Architekturen kaum Möglichkeiten zur Priorisierung einzelner Datenströme bieten, erlaubt die EchoRing zugrundeliegende Token-Ring-Technologie eine am Service Level ausgerichtete, deterministische Kommunikation. Zugleich ist die DATAEAGLE-Technologie in der Lage, Informationen aller gängigen Feldbus-Protokolle (PROFIBUS, PROFINET, CAN) so aufzubereiten, dass eine absolut zuverlässige Funkübertragung gewährleistet werden kann.

“Die Kombination aus EchoRing und DATAEAGLE eröffnet Anwendungsmöglichkeiten, die bislang nur schwer oder gar nicht kabellos realisiert werden konnten”, sagt Bernd Kremer, Leiter Geschäftsentwicklung von R3. “Erstmals ist es nun möglich, die hohen Anforderungen von Feldbus-Systemen nicht nur auf Basis einer Kabelinstallation, sondern auch für eingebundene Funkstrecken voll und ganz zu erfüllen.” Und Didier Kärst, Leitung Produktmanagement bei Schildknecht, ergänzt: “Wenn örtliche Gegebenheiten den Aufbau stabiler Funkverbindungen über Industrial WLAN nicht zulassen, bietet sich mit EchoRing eine geeignete Lösung. Aus unserer Sicht wird die Kombination von DATAEAGLE und EchoRing vielen Anwendern den Aufbau zuverlässiger Datennetze deutlich erleichtern.”

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R3 – Reliable Realtime Radio mit Sitz in Berlin steht für leistungsstarke Lösungen zur kabellosen Übertragung industrieller Daten. Die von R3 entwickelte EchoRing-Technologie vereint die Zuverlässigkeit einer Kabelverbindung mit der Flexibilität einer drahtlosen Systemauslegung, bei Latenzzeiten von weniger als 5 Millisekunden. EchoRing eignet sich damit für eine große Bandbreite unterschiedlicher Anwendungen in der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation, einschließlich der sicherheitsrelevanten Datenübertragung. Zu den Nutzern der EchoRing-Technologie zählen bereits namhafte Unternehmen wie Airbus, BMW und Kuka.

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