Industrielle Automation 3/2019

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION
Latenzen und Datendurchsatz nicht hinfällig
wird, muss der Störer entweder abgeschaltet
oder angepasst werden (Verwendung anderer
Frequenzbereiche). Die gegenseitige Beeinflussung
im System hängt eng mit dem
Zugriffsverfahren auf das Medium Luft zusammen.
WLAN, Mobilfunk bis hin zu 5G
und WiMAX verwenden zur Kollisionsvermeidung
im Medium Luft jeweils das
Prinzip „listen before talk“. Weitere Mechanismen
wie das Vielfachzugriffsverfahren
OFDMA (Orthogonal Frequency Division
Multiple Access) stehen aktuell mit WiMAX
und LTE/4G, sowie im Consumer-Bereich
5G zur Verfügung.
Auch WLAN wird mit dem Standard
IEEE802.11ax ein entsprechendes Verfahren
spezifizieren. RTLS und RFID gehen hier
einen anderen Weg. Das Medium Luft wird
bei Bedarf verwendet. Störungen werden
bei UHF RFID durch die Verwendung unterschiedlicher
Spektren vermieden. RTLS
arbeitet oft im TDOA (time difference of
arrival) Verfahren, bei dem kurze Signale
durch den Transponder ausgesendet werden
(Blinks). Zusätzlich zum rein technischen
Aspekt gilt es bei der regulatorischen Konzeptionierung
bei unterschiedlichen Technologien
auf unterschiedliche Voraussetzungen
zu achten.
Funk-Technologien und ihre
Merkmale im Überblick
Die WLAN-Technologie, wie von Scalance W
verwendet, ist in den meisten Ländern der
Welt ähnlich geregelt. Ein Anwender kann
vom Prinzip her die Planung einer Anlage
weltweit ausrollen. Die Gegebenheiten vor
Ort wie andere WLAN-Applikationen erfordern
allerdings eine Funkfeldplanung, um
gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden.
Auch andere Funktechnologien sind zu berücksichtigen
und gegebenenfalls daraus
Ableitungen bezüglich der zu verwendenden
Frequenzen/Kanäle zu machen.
Die von Scalance M verwendeten Mobilfunktechnologien
sind ebenfalls in den meisten
Ländern ähnlich geregelt, allerdings in
unterschiedlichen Frequenzbereichen. Aus
dem Endverbraucher-Bereich ist die Thematik
bekannt, dass ein aus China importiertes
Smartphone nicht unbedingt auch in den
europäischen Frequenzbändern funktionieren
wird. Bei Mobilfunk bis hin zu 5G hat der Anwender
der Technologie Stand heute keinen
direkten Einfluss auf die Performance. Ist
nur eine schlechte Ausleuchtung vorhanden
ist er bei seiner Remote-Anbindung auf den
Ausbau des Netzes vom Provider angewiesen.
Smart-Feldgerät,
z.B. SIMOTICS IQ
Öffentliche Netzwerke,
z.B. LTE
Industrial Ethernet
RUGGEDCOM RX1400
Industrial IoT Gateway
Ladungsträger
SIMATIC RF600
RFID Reader
SIMATIC S7-1500
mit CP 1543-1
Selbstfahrende
Transportfahrzeuge
SCALANCE
W700 IWLAN
Cloud- und
IT-Systeme
Drahtlose Kommunikationslösungen schließen die Lücke zwischen allen
Produktionsobjekten und dem IIoT
Die WiMAX-Technologie ist weltweit unterschiedlicher
geregelt. Die Ruggedcom WIN
Produkte können deshalb sehr häufig unter
einer zu erwerbenden ‚Teil-Lizenzen‘ für ein
Spektrum betrieben werden. Dadurch ist man
rein rechtlich vor anderen Nicht-WiMAX-
Störern gefeit. Wird UWB im gleichen Um ­
feld verwendet, dann ist durch den erhöhten
Rauschpegel auch eine Beeinflussung der
Reichweite der WiMAX-Applikation denkbar.
Für RTLS gibt es verschiedene Technologien.
Simatic RTLS verwendet mit 2,4 GHz
einen Frequenzbereich (ISM-Band), der
fast weltweit verwendet werden kann, analog
zu WLAN. Der UWB-Bereich ist in der
EU, USA und in China bereits verfügbar.
Die RFID-Technologie, wie von Simatic RF
verwendet, ist regulatorisch stark zerklüftet.
Unterschiedliche Frequenzbänder ermöglichen einen
störungsfreien Betrieb mehrerer Systeme
Bestrebungen zur Vereinheitlichung bestehen
in Europa allerdings. Teilweise müssen
in unterschiedlichen Ländern auch unterschiedliche
Frequenzen verwendet werden,
was zum Beispiel zum Reichweitenverlust
der verwendeten Tags führen kann. Eine
Beeinflussung durch Störer wie ZigBee ist
zumindest theoretisch möglich. Ohne ausreichende
Planung ist eine Störung der verschiedenen
Reader untereinander eher wahrscheinlich
als ein Störeinfluss von extern.
Zu allen diesen drahtlosen Technologien
bietet Siemens passende Lösungen. Abzuleiten
ist, dass die Einführung von drahtlosen
Systemen Know-how und eine saubere
Planung und Inbetriebnahme erfordern,
um die gesetzten Anforderungen umsetzen
zu können. Im Folgenden werden mögliche
Vorgehen aufgezeigt:
SIMATIC RTLS
Anchors/Gateway
Mobile Ausrüstung,
z.B. Roboter
LAN
SIMATIC RTLS
Locating manager
Grobplanung: Hier werden die Ziele der
Applikation formuliert. Es werden erste
Entwürfe gefertigt und es entsteht ein Eindruck
von der technischen Umsetzbarkeit
und von der Wirtschaftlichkeit des Projekts.
Feinplanung: Die genaue Anzahl der Geräte,
deren Position und deren Parametrierung
werden geplant. Je nach Technologie ist
hier ein Site Survey sinnvoll um Effekte wie
„Blocking“ auszuschließen und besonders
bei WLAN einen Kanalplan für die Anlage
zu erstellen.
Inbetriebnahme der Applikationen: Die Inbetriebnahme
der Applikationen kann durch
geschultes Personal oder einen externen
Dienstleister erfolgen.
Kontrolle und Wartung: Um die Funktionsfähigkeit
des so in Betrieb genommenen
Systems sicherzustellen ist eine Kontrolle
und Wartung unerlässlich.
Siemens bietet Unterstützung über den
kompletten Prozess bis zur fertigen Applikation.
Empfohlen wird die Einbindung von
Technikern mit entsprechender Expertise
bei Planung, Aufbau und Inbetriebnahme,
damit die Funklösung nicht nur zufällig
funktioniert sondern dauerhaft eine hohe
Performance bietet.
Ergebnis: Die einzelnen Technologien,
wie zum Beispiel WLAN, Mobilfunk, Wi­
MAX, RTLS und RFID, beeinträchtigen sich
bei entsprechender Umsicht und Planung
nicht gegenseitig in ihrer Leistungsfähigkeit.
So ist eine Verwendung von RTLS zur
genauen Erkennung von Positionen der
Werkträger oder auch von Menschen in
einer Anlage ohne Einschränkung parallel
mit einem IWLAN zur performanten Datenübertragung
von zyklischen Daten oder
Videostreams möglich.
Bilder: Siemens
www.siemens.com
INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2019 37
G_IK10_XX_50819