CT-Produktfokus Wireless

Reger Funkverkehr

10.06.2007 Drahtlose Kommunikation nimmt bereits einen festen Platz in der Automatisierung ein. Und in der Prozessindustrie wird der Ruf nach funkbasierten Lösungen für Feldgeräte immer lauter. Aus diesem Grund springen immer mehr Anbieter auf den Wireless-Zug auf. In unserem Produktfokus haben wir wieder die jüngsten Entwicklungen zusammengefasst.

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Sender im Fühlergriff Der Wtrans-Funk-Temperaturfühler T01.G1 zur mobilen oder stationären Messung an beweglichen und festen Messorten und der Multifunktionsempfänger T01.EC1 wurden von Jumo entwickelt, um Temperaturmesswerte drahtlos übertragen zu können. Der Sender befindet sich im Fühlergriff und ist durch ein wasserdichtes Gehäuse geschützt. Die eingesetzten Funkfrequenzen sind nach Herstellerangaben weitgehend unempfindlich gegenüber externen Störeinflüssen und erlauben eine Übertragung auch in rauer Industrieumgebung. Der Fühler ist mit einer Einbaulänge von 50 bis 1000mm verfügbar und hat einen Platin-Chip-Widerstand als Messelement. Senderseitig wurde ein Temperaturmessbereich von -30 bis 260°C realisiert. Für das Wtrans-System wurde eine Funklösung mit proprietärem Protokoll im ISM Band auf der Frequenz 868MHz (Europa) bzw. 915MHz (USA, Kanada, Australien, Neuseeland) ausgewählt. Der Tragschienen-Empfänger stellt die Messwerte über vier Analogausgänge und über RS485-Schnittstelle mit MOD-Bus-Protokoll zur Verfügung. Pro Empfänger können über die Schnittstelle RS485 bis zu 16 Wtrans-Sender (Einstichtemperaturfühler) verwaltet werden.

Allrounder mit robuster Bauform Siemens A&D hat mit der Scalance W-Familie eine funkbasierte Automatisierungslösung im Programm. Mit den Scalance W788-2Pro sind Redundanz-Konzepte realisierbar. Dadurch lassen sich zuverlässige Punkt-zu-Punkt-Verbindungen durch zwei getrennte Funkkarten aufbauen. Stillstandzeiten von Netzsegmenten und angeschlossenen Industrial-Ethernet-Netzwerkteilnehmern werden im Fehlerfall durch C-Plug minimiert. Mit diesem steckkartenähnlichen System lassen sich Simatic Net-Geräte ohne Neukonfiguration oder Neuprogrammierung in kurzer Zeit austauschen. Die IWLAN-Komponenten sind für die Schutzart IP65 und Betriebstemperaturen von -20°C mit Betauung bis 60°C ausgelegt und erfüllen nach Herstellerangaben auch hohe Anforderungen bezüglich Schock und Vibrationen.

Drahtloses System der zweiten Generation In Kürze wird Honeywell seine zweite Generation drahtloser Lösungen auf den Markt bringen. Das multifunktionelle Mesh-Netzwerk unterstützt verschiedene drahtlose Anwendungen innerhalb einer Netzwerktopologie. Im Netzwerk können existierende Wireless Transmitter des Typs XYR 5000 als auch zukünftige drahtlose Transmitter sowie Produkte anderer Hersteller eingebunden werden. Die verwendete Technologie ermöglicht eine globale Anwendbarkeit mit hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit, eine voraussagbare Leistung des Energiemanagements der Geräte und eine Datenübertragung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Eine Migration zu zukünftigen Standards für drahtlose Systeme wird vom Hersteller garantiert. Das System besteht aus autarken, batteriegespeisten Feldgeräten sowie den als Multinodes bezeichneten Mesh-Funkknoten nach IEEE 802.11. Über diese Knoten werden neben den Feldgeräten auch andere drahtlose Systeme in das Netzwerk eingebunden. Die Funkknoten können bis zu mehrere Kilometer voneinander entfernt platziert werden. Die Feldgeräte können im Abstand von mehreren hundert Metern von einem oder mehreren Knoten eingesetzt werden. Bei Messwertübertragungsraten von einer Sekunde lassen sich 1000 drahtlose Transmitter anbinden. Anwendungen mit bis zu 30000 Transmitter pro Netzwerk sind möglich.

Trusted Wireless I/O für analoge und digitale Signale Wenn es darum geht, analoge und digitale I/O-Signale über kilometerlange Strecken zu übertragen eignet sich die Trusted Wireless Technologie von Phoenix Contact. Das modular aufgebaute System überträgt bis zu 33 analoge oder 66 digitale Signale. Trusted Wireless wurde speziell für hohe Übertragungssicherheit und maximale Störunempfindlichkeit entwickelt. Signale, deren Erfassung bisher nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich war, werden nun schnell erfasst. Zur Datenübertragung stehen zwei Gerätefamilien zur Verfügung: ein unidirektionales und ein bidirektionales System.

Drahtlose Messdatenübertragung Vega Grieshaber stellt mit dem Plicsradio eine Lösung zur Messdatenübertragung für schwer zugängliche oder weitläufige Bereiche vor. Mit der Sende- und Empfangseinheit können beliebige 4…20 mA/Hart-Signale sowie Schaltzustände drahtlos übertragen werden. Im Maximalausbau können zwei Hart-Sensoren, ein zusätzliches 4…20mA-Signal sowie zwei digitale Eingangssignale, wie zum Beispiel Grenzstandmelder, angeschlossen werden. Die Feldstärke der Verbindung wird mit Diagnoseinformation angezeigt. Das System nutzt existierende Komponenten der Geräteserie Plics. Der vollständige Durchgriff auf die Hart-Sensoren ist mit FDT/DTM-Technologie und mit PACTware aus möglich. Weitere Details siehe Beitrag „Auf Sendung“ in dieser Ausgabe.

Kontinuierliche Präsenzprüfung der Sensoren Hinter WISA (Wireless Interface for Sensors and Actuators) verbirgt sich ein Installationskonzept von ABB für den Einsatz drahtfreier Näherungsschalter. Das Konzept besteht aus WISA-Com, einer Kommunikationslösung im 2,4 GHz-Band sowie WISA-Power, einer drahtlosen Energieversorgung mit einem Magnetfeld von 120 kHz. Die kontinuierliche Präsenzprüfung der Sensoren ermöglicht eine frühzeitige Fehlererkennung. Der Sensorverteiler WSP100-8I ist dabei eine Systemergänzung. Er wird überall dort eingesetzt, wo viele induktive Näherungsschalter auf engstem Raum benötigt werden und der Platz für die Montage drahtfreier Näherungsschalter – bestehend aus Kommunikationsmodul und Sensorkopf – nicht ausreicht. Je nach Bedarf können bis zu acht Sensorköpfe aus dem WISA-Sortiment über kurze Kabel an einen drahtfreien Sensorverteiler, der die Funktionalität eines Mehrfach-Kommunikationsmoduls hat, angeschlossen werden. Auch potenzialfreie Kontakte, wie sie beispielsweise in Zylinderschaltern zu finden sind, können über den drahtfreien Sensorverteiler in ein WISA-System einbezogen werden.

Druckmesser mit Rohrfeder und elektrischem Ausgangssignal Mit der Einführung des neuen Druckmessers Intelligauge LIG12 hat Wika das Produktprogramm um ein wirelessfähiges Produkt erweitert. Der Rohrfederdruckmesser verbindet die analoge Anzeige eines Manometers mit dem elektrischen Ausgangssignal eines Druckmessumformers. Durch die kompakte Bauform, den berührungslosen Sensor und die Doppelfunktion mit nur einer Messstelle kann der Druckmesser einfach in die verschiedensten Applikationen integriert werden. Die Geräte verfügen über die Ausgangssignale 0,5…4,5V (3Leiter), 4…20mA (2Leiter) und CAN-Bus und arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 5 VDC bzw. 12–32 VDC mit einem Wireless Bluetooth SPP Profil. Das für die Schutzart IP 55 ausgelegte Gerät hat einen Anzeigenbereich von 0 bis 400 bar, die Genauigkeitsklasse liegt bei 1,6 oder 2,5 und arbeitet bei Umgebungstemperaturen von -20 bis 60°C.

Berührungslose Datenübertragung Auch Igus hat mit Invis Data Lösungen für die kabellose Datenübertragung entwickelt. Bei der Invis Data Coppler (ICP) Lösung wird ein Hochfrequenzsignal (wie z.B. USB 2.0 oder FireWire 1394a/b) in einem Koppler in ein Lichtsignal verwandelt, via Glas-LWL übertragen, dann das Licht zurück in ein elektrisches Signal verwandelt und über Kupferleitung weiter transportiert. So lassen sich nach Herstellerangaben kosteneffizient hohe Datenmengen transportieren, ohne durch elektromagnetische Felder gestört zu werden. Sinn mache das, so das Unternehmen, bei langen Distanzen, wo LWL Kupfer überlegen sei und in stark EMV-belasteten Umgebungen. Die Invis Data Wireless (IWL) Lösung beinhaltet Funktechnikprodukte für Übertragungsstrecken bis zu 1000m (mit 868 Mhz) sowie ein proprietäres System (Bluetooth) für Distanzen bis 20m – beide bei freier Sicht.

Kontrolle über das Internet Moderne Internettechnologie in Verbindung mit dem Gateway Fieldgate von Endress+Hauser macht die Fernabfrage von Messwerten sowie die Fernparametrierung und -diagnose von Messgeräten möglich. Damit kann zu jeder Zeit und von jedem Ort auf alle Daten, Informationen und den Status von Feldinstrumenten zugegriffen werden. Die Kommunikation läuft über standardisierte Medien wie Mobilfunk, Telefon oder Ethernet. Zudem lässt sich mittels der Fernüberwachung von Silos das Bestandsmanagement von Lager- und Lieferprozessen optimieren. Die Anbindung der Feldgeräte erfolgt über alle 4…20 mA-, Hart- oder Profibus-PA-Signale mit Standard-Web-Browsern. Für die Weiterverarbeitung kann der Anwender auf vorhandene Lösungen wie Excel oder Scada-Software zurückgreifen.

Multiplexer und neuer Adapter Auch Pepperl + Fuchs arbeitet an Wireless-Lösungen. So wurde ein Wireless Hart Multiplexer als Basisstation entwickelt und kürzlich vorgestellt. Der Multiplexer soll sich auf der Leitsystemseite wie ein konventioneller Hart Multiplexer verhalten, so dass eine naht- und problemlose Integration in vorhandene Leitsysteme möglich wird. Um existierende Feldgeräte aufzurüsten, wurde außerdem ein Wireless Hart Adapter entwickelt. Dieser wird an die 4…20mA Stromschleife angeschlossen, entnimmt aus der Schleife das Hart Signal und versendet es drahtlos. Schleifengespeiste Adapter werden einfach in den Loop eingeschleift und entnehmen daraus die Energie zum Betrieb. Eine weitere Variante ist ein batteriebetriebener Adapter, der das Feldgerät mittels Batterie versorgt. Je nach gewähltem Duty Cycle wird das Feldgerät „aufgeweckt“, der Messwert abgefragt und drahtlos verschickt und danach das Feldgerät wieder abgeschaltet. Somit sind auch autonome Messstellen möglich.

Energieautarker Positionsschalter Der explosionsgeschützte Positionsschalter EEx 95 F von Steute kommt ohne Kabel und Batterie aus. Möglich wird dies durch einen integrierten Energiegenerator, der die Bewegungsenergie des Schaltstößels in elektrische Energie umwandelt. Die so gewonnene Energiemenge ist zwar gering, aber absolut ausreichend, um das Funksignal an den Empfänger zu senden. Der energiearme Signalstandard hat sich auch unter rauen Bedingungen mit vielen Signalquellen und Abstrahlungen als störfest herausgestellt. Zugleich schafft der geringe Energiegehalt des Signals die Voraussetzung dafür, dass von dieser speziellen Wireless-Technologie keine Explosionsgefahr ausgeht. Bei der Installation der Komponenten ist kein Sichtkontakt zwischen Sender und Empfänger erforderlich. Die Signalübertragung basiert auf der EnOcean-Funktechnologie. Mehrere Systeme lassen sich interferenzfrei in einem Raum betreiben – bei Reichweiten bis 300 Metern im Außenbereich und 30 Metern in Werkshallen.

ZigBee Funkterminal Das mobile Terminal von Dresden Elektronik dient der drahtlosen Datenkommunikation zwischen einer Zentrale und einem oder mehreren Sensoren/Aktoren. Grundlage ist der ZigBee-Standard (IEEE 802.15.4). Das System ermöglicht die Steuerung, Verwaltung und Überwachung von Prozessen über kleine und mittlere Entfernungen. Bei geringem Energieverbrauch können Reichweiten bis zu mehreren hundert Metern im Freifeld erzielt werden. Damit eignet sich das Terminal für die Fernüberwachung von Prozessen, für die Gebäudeautomatisierung, industrielle Fernsteuerungen, drahtlose Sensorik, PC-Peripheriesteuerungen oder das Monitoring von ZigBee-Netzwerken. Basis ist das Funkmodul Atmel AVR-Z-Link, das den neuen 2,4 GHz Atmel Radio-Transceiver-Schaltkreis AT86RF230 sowie den Lowpower-AVR Mikrocontroller Atmega 1281 enthält und mit der Atmel-MAC-Firmware arbeitet. Das Modul hat eine Sendeleistung von 3dBm, eine Empfangsempfindlichkeit von -101 dBm und verfügt über einen 128 kB Flashspeicher. Der Akku macht einen autonomen Betrieb von mindestens 24 Stunden möglich und wird über USB nachgeladen.

Neue Version für Profisafe vorgestellt Die Profibus Nutzerorganisation e.V. (PNO) hat Profisafe für Funkübertragungsstrecken spezifiziert. Die neue Version des Profils Version 2.4 beschreibt die Randbedingungen für die funktional sichere Übertragung von Daten über WLAN und Bluetooth. Positive Konzeptbeurteilungen von BGIA und TÜV liegen hierzu vor. Als 2005 die Spezifikation für Profisafe auf Profinet IO – und somit auf Ethernet – veröffentlicht wurde, war dies ein großer Fortschritt. Es galt lediglich noch Details zur Sicherheit zu definieren, d. h. des Zugangsschutzes zu sicherheitsrelevanten Daten. Die neue Version spezifiziert die Sicherheitsaspekte beim Konfigurieren von Funk-Komponenten und für die Absicherung des zyklischen Datenaustausches. Erste Anwendungen haben sich nach PNO-Angaben bereits bewährt.

Heftausgabe: Juni 2007

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Röhl
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