Wireless AutomatisierenMöglichkeiten und Grenzen

Dipl. Ing.Jürgen Weczerek

Herzlich Willkommen

Warum Wireless?

Signalübertragung über Kabel istKostengünstigSicherZuverlässig

Vorteile der Wireless-Technologie?

Mobilität und Bewegungsfreiheit der Teilnehmer

Kein Verschleiß des Übertragungsmediums

Überbrückung großer Distanzen oder problematischer Bereiche

Schnelle und einfache Installation und Inbetriebnahme

Schwieriges Gelände erschließen

Ausgedehnte Anlagen erfassenWartungskosten eliminieren

Hindernisse überwinden

Kabelersatz über große Distanzen

Kommunikation mit mobilen oderbewegten Geräten

Kennzeichen: • hohe Installationskosten

• verschleißanfällige Übertragung

• wartungsintensivHochflexible Kabel Datenlichtschranken

Schleppkabel

SchleifleitungenDrehübertrager

Welche Funktechnologie für industrielle Anwendungen?

WLAN 802.11

Bluetooth

WiMedia

DECT

Trusted Wireless

UWB – Ultrawide Band

Wireless-USB

embernet ZigBee

nanoNet

Z-Net

WiMax

Trusted Wireless

Die Funktechnologien im Überblick

*Die Reichweite kann deutlich über- oder unterschritten werden und ist abhängig von der Umgebung, Antennentechnik und dem eingesetzten Produkt.

WLAN Bluetooth Trusted Wireless

Datenrate Mbit/s (Brutto/netto) 54 / 25 1 / 0,7 ~0,1

Typische Reichweite im Freifeld* 200m 200m 3.000m

Zuverlässigkeit gut sehr gut sehr gut

Mobilität im Netzwerk ja, automatisch ja, mit Einschränkung nein

Lokale Systemdichte 3 >>50 hunderte

Funkteilnehmer im Netzwerk >>256 7 bis zu 255

Störung von benachbarten WLAN Systemen

ja, wenn Kanäle überlappen

Nein, ab Version 1.2

Nein, Kanal 5 freigehalten

Frequenzband 2,4 GHz ISM-Band, Lizenzfrei, Weltweit nutzbar

Anforderungen an Wireless Lösungen

Zuverlässig(er)

wie ein Kabel

Maschinen- und Anlagenbau

Prozesstechnik und Wasserwirtschaft

Störungsfreie KommunikationFrequenzbereiche von Industriegeräten

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1.000

10.000MHz

Lich

tbog

en-

schw

eiße

n

Punk

t-sc

hwei

ßen

RFI

D

Scha

lt-ne

tzge

räte

Scha

ltger

äte

Rel

ais An

trieb

e

Nduk

tions

-He

izun

gen

Freq

uenz

-um

richt

er

Grundfrequenz

Harmonische

2,4 GHz ISM

Tests in der Praxis DC Sindelfingen im Rohbau

Basisstation

Schweißzange

Wireless-IO

Wireless-IO auf der Schweißzange

Hohe Störfestigkeit durchFrequenzsprungverfahren

Kan

äle

Zeit

FHSS - Frequenze Hopping Spread Spectrum

1Information

1

22

3 34

4

5

Kanä

le

Zeit

5

Störunterdrückung durch direkte Frequenzspreizung

Frequenz

Sign

alst

ärke

2,4 – 2,4835 GHz Frequenz

Sign

alst

ärke

Sender EmpfängerÜbertragungsstrecke

Nutzsignal NutzsignalStörsignal

Kan

äle

Zeit

22M

Hz

Koexistenz von WLAN und BluetoothFünf Bluetooth-IO Systeme und ein WLAN

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 20

BT1BT2BT3BT4BT5

Wireless in der Automatisierung

Wireless Technologie Positionierung16 Bit In / Out alle 5 ms

16 Bit x 2 x 1/0,005 = 19,2 kBit/s netto

Wireless Technologie Positionierung

WLAN

WLAN für die Integration ins Anlagennetzwerk

Bluetooth für die Integration lokaler Peripherie

Wireless Lösungen

Wireless I/O für den schnellen Transport zyklischer Steuer- und Prozess-Signale

Wireless-Serial

Wireless Ethernet

Rad-line IO für die Signalübertragung über große Distanzen

Unidirektionales System- 1 Analogsignal (4 .. 20 mA)- 2 Digitalsignale

Bidirektionales System- 1 Analogsignal (4 .. 20 mA)- 2 Digitalsignale- Integrierter Busfuß für schnelle

und einfache Erweiterungen

Reichweite je nach Antenne 3 km und mehr. (Sichtverbindung)

-Zone 2

Trusted Wireless Anwendung:Überwachung einer entlegenen Pumpstation

Wireless MUX der drahtlose Multiplexer

Bidirektionales System für 16 digitale und 2 analoge (0..10V oder 0..20mA) SignaleBetriebsfertige Sets

AuspackenAnschließenEinschaltenLäuft!

Reichweiten:20..50m Office / Gebäude

>100m offene Hallen>200m freies Feld (OMNI)>400m freies Feld (PANEL)

+24V DC

Typ. < 10ms

Reichweitenmessung mit BluetoothMaximale Reichweite am Grenzbereich (Signallaufzeit)

1.49

0 m1.

490 m

740

m74

0 m

870

m87

0 m

1 .43

0 m

1 .43

0 m

�

�

�

�

�

1.490m

200m

Wireless-MUX ApplikationKanalreinigungsfahrzeuge

ABB Bagger

Fieldline Modular Bluetoothfür die drahtlose Feldbus-Erweiterung

Fieldline Modular Bluetootheinfache Konfiguration mittels ID-Plug

Fieldline Modular Station

Wireless I/O Base Station

Ethernet, Interbus, Profibus, DeviceNet

Fieldline Modular BluetoothApplikationsbeispiel automaischePackstation

Ersatz des Datenkabels in drei Schleppleitungen das immer wieder gewechselt werden mussteKostenvorteil Wireless gesamt ca. 2.200 €

für RS 232 / RS 422 / RS 485Übertragungsrate bis 187,5 kBit/sSkalierbare Sendeleistung

- 1 .. 100 mW, - Reichweite bis 150 m

Einfache Diagnose- Bargraf für Signalstärke

RAD-Line Serial, für die drahtlose Übertragung serieller Signale

RAD-Line SerialEinsatzmöglichkeiten

Drahtlose Netzwerke für RS 232, RS 422, RS 485

) ) )

(

( (

) ) )

( ( (

) ) )

(

( (

Wireless Ethernet

Über WLAN 802.11 und Bluetooth können Ethernet Layer 2 Protokolle wie IP, IPX, Modbus, Ethernet-IPoder Profinet transparent und preiswert Übertragungwerden

Vergleich: Kabel vs. Wireless

100 MBit/svollduplexswitched medium

Max. 25MBit/s (netto)halbduplexshared medium

Wired Wireless

Wireless PROFINET IOüber WLAN oder Bluetooth

802.11b/gAccessPoint

Client802.11b/g

Bluetooth AccessPointBluetooth AccessPoint(PAN/LAN/SPP/(HID?)(PAN/LAN/SPP/(HID?)

WLAN

�Access-Points und -Clients

�Robust und industrietauglich

� IEEE 802.11

�Sicherheit nach 802.11i

�Web-based-Management

Factory Line WLAN für Datenratenbis 54 Mbit/s

Wireless LAN Produkte

Interbus

Kanal 1

Kanal 7

Dual Access Point

Access Point

Client Adapter

Wireless Backbone

Wireless LAN Applikationen Mobiles Bediehnen, Beobachten und Datenerfassen

Viele Terminals im NetzwerkGroßflächige Anlagen mit mehreren NetzwerksegmenteHoher Datendurchsatz gefordertNahtlose Integration ins IT-Umfeld

Wireless LAN Applikationen Mobile und spurgeführte Transportsysteme

Viele Teilnehmer im Netzwerk z.B. EHB‘sGroßflächige Anlagen mit mehreren Netzwerk-segmenteHoher Datendurchsatz gefordert

Factoryline Bluetooth AP

PANPANLANLAN

Ethernet

PANPAN

SerialSerial

SPPSPP

V.24 (RS-232)

Automatische SelbstkonfigurationBei Nutzung als Wireless Ethernet Bridge

3... Auspacken2... Anschließen1... Einschalten

(Einige Sekunden warten)

... läuft

3... Auspacken2... Anschließen1... Einschalten

(Einige Sekunden warten)

... läuft

Interbus

Automatische Selbstkonfiguration Bei Nutzung als Wireless Ethernet Bridge

Delay für 80 Byte Profinet-Frame< 25 ms (RTT) - Hin & Zurück

GZP EngineeringPalettenlager in Holland

Kühllager in NLProfinet Kommunikation über Bluetooth

Shuttle

SSI-Signale

IB IL SSIIB IL SSI

Laser-ScannerPositioniersystem

ZentralerSchaltschrank

Kühllager in NLProfinet Kommunikation über Bluetooth

Powerrail-Bluetooth-SystemKnight-Europe

Powerrail-Kommunikationüber Bluetooth

Powerrailsystem von Knight-Europe

Fazit

Die Wireless-Technologien sind vorhandenProdukte zur Realisieren von Lösungen sind vorhandenAnwendungen, die durch Wireless profitieren, gibt es reichlich