Mehr Dynamik, weniger Energieverbrauch

Andreas Schenk, Produktmanager Wireless, bei Steute

Bei jüngeren Technologien sind die Innovationssprünge oder, zurückhaltender ausgedrückt, ist das Optimierungspotenzial größer als bei Komponenten und Systemen, die seit Jahrzehnten zum Instrumentarium der Konstrukteure in Elektrotechnik und Maschinenbau gehören. Ein gutes Beispiel dafür ist das von Steute entwickelte Funknetzwerk sWave.NET. Vor einem Jahr erstmals vorgestellt, geht die zweite Generation an den Start.

Ausgangsbasis der Weiterentwicklung war eine industriegerechte Plattform, die eine Einbindung von Funkschaltgeräten unterschiedlicher Bauart (Positionsschalter, Fußschalter, Befehlsgeräte, Magnetsensoren…) über Access Points in kundenseitige IT-Infrastrukturen erlaubt – zum Beispiel mit der Produktionsplanung und -steuerung (PPS), Betriebsdatenerfassung (BDE) oder Lagerverwaltung (LVS) ermöglicht. Damit können die Signale auch einer größeren Anzahl von Funkschaltgeräten wirtschaftlich gebündelt, übertragen und ausgewertet werden. Mit diesem System zielte der Hersteller auf Anwendungen in der Materialflusstechnik wie zum Beispiel E-Kanban, Überwachung von Toren in Logistikzentren und Steuerung des Warenflusses in Kommissionier- und Verpackungsbereichen.

Die ersten Anwendungen zeigten, dass es für derartige Netzwerke nicht nur einen Markt gibt, sondern dass sie in der Praxis auch deutliche Vorteile bieten, zu denen ein durchgängiger Informationsfluss von der Shopfloor-Ebene bis in die oberen Hierarchieebenen der IT-gestützten Produktions- und Ressourcenplanung gehört. Zugleich zeigte sich aber auch, dass es in einigen Punkten noch Optimierungsmöglichkeiten gibt. Diese wurden genutzt und nun mit der zweiten Generation von sWave.NET realisiert.

Das neue Funksystem nutzt eine flexiblere und schlankere Infrastruktur. Denn der Anwender kann auf den bisher erforderlichen Applikationsserver verzichten: Die von den Access Points z.B. per WLAN weitergeleiteten Funksignale werden direkt an eine IP-Adresse gesendet und vom IT-System des Anwenders verarbeitet.

Dabei schafft ein im Vergleich zur ersten Generation optimiertes Kommunikationsprotokoll die Voraussetzung für einen deutlich energieärmeren Betrieb sowie eine höhere Übertragungssicherheit. Hier haben die Entwickler das Prinzip der dynamischen Selbstorganisation realisiert. Der Aufwand für Konfiguration und Wartung ist gering, und neue Funkschaltgeräte können einfach in das Funknetzwerk integriert werden. Neu ist auch die Topologie der Kommunikation zwischen Funkschaltgerät und Access Point, die ebenfalls dem Prinzip der dynamischen Selbstorganisation folgt: Die Funkschalter und -sensoren adressieren selbsttätig immer denjenigen Access Point, der eine hohe Empfangsbereitschaft aufweist. Sollte die Übertragung fehlschlagen, wählt das Funkschaltgerät direkt den nächsten empfangsbereiten Access Point an und merkt sich die Sendewege, die störungsfrei verlaufen.

Auch im Hinblick auf den Energieverbrauch wurde das Kommunikationsprotokoll optimiert: Es arbeitet extrem stromsparend und schafft damit die Voraussetzung für lange Batteriestandzeiten der Funkschaltgeräte. Zu den weiteren Neuheiten der zweiten Generation gehört die Auswahlmöglichkeit von drei Sendefrequenzen: 868, 915 und 922 MHz. Damit entspricht das Funknetzwerk den Funkstandards in Europa, Nordamerika, Australien und Japan und kann somit weltweit eingesetzt werden.

Nicht nur das Protokoll und die Topologie des Netzwerks haben sich mit der zweiten Generation von sWave.NET geändert, sondern auch das Design, das Innenleben und die Funktionen der Access Points als zentraler Netzwerkkomponente. Sie sind deutlich kompakter und lassen sich ganz einfach über Magnethalter oder Schrauben montieren. Im Vergleich zur Vorgängergeneration ist die Leistungsaufnahme geringer, ein WLAN-Adapter wurde ins Gehäuse integriert, und die Eingangsspannung ist jetzt von 12 bis 24 VDC variabel. Externe Antennen ermöglichen die optimale Anpassung der Funktechnologie an die Umgebung. Jeder Access Point kann die Signale von ca. 100 Funkschaltern empfangen, und über ein Webportal lassen sich zusätzliche Access Points in das Netzwerk integrieren.

Sämtliche batteriebetriebenen Funkschalter und -sensoren für die bekannte sWave-Plattform können über die neuen Access Points in das Funknetzwerk eingebunden werden. Dazu gehören unterschiedliche Bauarten von Positionsschaltern, Zugschaltern, Seilzugschaltern und berührungslos wirkenden Magnetschaltern. Neu in diesem Programm sind die Funk-Befehlsgeräte der Serie RF BF 74-NET, die nun ebenfalls für den Einsatz im Funknetzwerk ertüchtigt wurden. Auch bei der neuesten Version dieser Bediensysteme bleibt das bewährte Baukastensystem erhalten: Die Funk-Befehlsgeräte sind vollständig modular aufgebaut. Schalteinsätze und unterschiedlich farbige Arten von Tasterkappen mit Beschriftung lassen sich mit diversen Typen von Drucktastern, Schlüsselschaltern und Kippschaltern kombinieren. Bei den Gehäusen kann der Anwender zwischen Versionen für einen, zwei oder drei Schalter auswählen. Am einfachsten geht das online über den Konfigurator auf der steute-Homepage.

Auf der LogiMAT 2017 wird Steute ein E-Kanban-System zeigen, das über die zweite Generation kommuniziert. Elektromechanische Funk-Positionsschalter melden, sobald ein Behälter im Kanban-Regal entnommen wird. Alternativ kann die Bestückung der Regale mit Behältern auch berührungslos, über neu entwickelte Funk-Lichttaster, abgefragt werden. Der Bediener kommuniziert mit dem System über ein ebenfalls neues Funk-Bediengerät mit Display. ge