Punkt-zu-Punkt-Verbindungen waren gestern. Mit sWave.NET hat steute ein Funknetzwerk vorgestellt, das die einfache Integration von Funkschaltgeräten auf der Shopfloor-Ebene in übergeordnete IT-Systeme ermöglicht. Diese Technologie bringt zahlreiche Vorteile mit sich. In einigen Anwendungen schafft sie überhaupt erst die Voraussetzung für den Einsatz von Schaltgeräten.
Stromzuführungen und elektrische Leitungen sind prinzipiell als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ausgeführt: Anders geht es nicht. Die bisherigen Generationen von Funkschaltgeräten, die das Unternehmen steute seit rund zehn Jahren entwickelt und im Markt etabliert hat, verzichten zwar auf die Leitung, arbeiten aber ebenfalls nach dem Punkt-zu-Punkt-Prinzip: Das Schaltgerät kommuniziert dabei mit einer Empfangseinheit im Schaltschrank.
Neue Möglichkeiten durch Funk statt Kabel
Diese Technologie bringt zahlreiche Vorteile mit sich. In einigen Anwendungen schafft sie überhaupt erst die Voraussetzung für den Einsatz von Schaltgeräten. In anderen Einsatzfeldern erlaubt sie den Verzicht auf verschleißanfällige Komponenten wie Schleppketten und Schleifleitungen, und sehr häufig vereinfacht sie die Installation der Schaltgeräte ganz erheblich und sorgt auch für zusätzliche Flexibilität, weil die Funk-Positionsschalter, -Sensoren und -Bediengeräte frei positionierbar sind.
In diesen Funksystemen sorgen Zusatzkomponenten wie Repeater, I/O-Einheiten, USB-Empfänger und TCP/IP-Gateways für erweiterte Möglichkeiten der Anschaltung und Integration. Es stehen unterschiedliche Bauarten von Schaltgeräten zur Verfügung, und das modulare Konstruktionsprinzip des Wireless-Programms von steute erlaubt auch die Nutzung unterschiedlicher Funktechnologien wie EnOcean, sWave 868/ 916 MHz, sWave-safe oder Wireless Ex.Außerdem hat der Anwender die Wahl zwischen batteriegestützten Schaltgeräten und solchen, die nach dem Prinzip des EnergyHarvesting, d.h. energieautark, arbeiten.
Funken im Netzwerk
Für Anwendungen mit einer überschaubaren Anzahl von Funkschaltgeräten stellt diese Technologie-Plattform ein sehr breites und praxisgerechtes Angebot bereit. Ein weiterer Entwicklungsschritt war jedoch erforderlich, als erste Anwender eine größere Menge von Funkschaltgeräten implementieren und – als zusätzliche Herausforderung – in ihre IT-Infrastruktur integrieren wollten.
Hierfür entwickelte steute erste Netzwerklösungen zunächst auf proprietärer Basis. Zu den ersten Anwendungen gehörte ein Wireless-Kanban-System zur Teileversorgung an Montagearbeitsplätzen. Hier detektieren Funk-Positionsschalter und -Sensoren das Vorhandensein bzw. die Entnahme von Kanban-Behältern. Sie nutzen das außerordentlich stabile und dennoch energiearme Funkprotokoll sWave 868/915, das die jeweilige Empfangseinheit mit hoher Zuverlässigkeit und Übertragungsqualität erreicht. Die Funksignale werden in diesem Fall direkt an die zentrale Kanban-Steuerung gesandt. Die Schnittstelle bzw. Middleware hat steute individuell entwickelt.
Ein ähnliches System hat der Hersteller für den Warenausgang eines großen deutschen Küchenherstellers entwickelt bzw. konfiguriert, der mit Hilfe von Funkschaltgeräten die Belegung von rund 50 Staufördersystemen vor der Lkw-Beladung steuert. Dabei kommen Funktaster zum Einsatz, die ihre Meldungen direkt an die ERP des Anwenders senden.
Der nächste Schritt: Das Funknetzwerk
Um solche Anwendungen schneller und einfacher in die Praxis umzusetzen, hat das Unternehmen in den vergangenen Monaten ein Funknetzwerk mit der Bezeichnung sWave.NET entwickelt, das sich an die individuellen Anforderungen des konkreten Einsatzfalles anpassen und skalieren lässt.
sWave.NET verzichtet auf die bisherige Punkt-zu-Punkt-Verbindung und vollzieht damit – wie eingangs dargestellt – einen logischen Schritt: Warum sollten Funkstrecken genau wie kabelgebundene Signale nur von A nach B senden? Schließlich schafft der Funk die Voraussetzung dafür, mit geringem Hardware-Aufwand ganz neue Topologien abzubilden und Signale und Daten netzwerkartig und an viele Empfänger zu versenden. Genau diese Möglichkeit wird nun mit sWave.NET genutzt. Neu entwickelte Access Points, die ähnlich wie ein Netzwerk-Router arbeiten, empfangen statt dessen die Signale der Funkschaltgeräte, bündeln sie und senden sie per Ethernet oder WiFi an einen oder mehrere Applikationsserver.
Klare Struktur von der Feldebene zur Datenbank und darüber hinaus
Auf diesem Server läuft eine von steute bereitgestellte Datenbank, die alle Informationen der Feldebene sammelt und entweder direkt oder über eine Middleware an die kundenseitige IT-Plattform (ERP, BDE, LVS….) weitergibt, bei Bedarf auch per Webservices an standortübergreifende IT-Systeme oder in die Cloud.
Damit ist eine durchgängige Kommunikation von den einzelnen Funkschaltgeräten in den Lager-, Kommissionier- und Produktionsanlagen bis in die oberen Ebenen der Unternehmens-IT gewährleistet. Die Automatisierungspyramide besteht aus ganz klar getrennten Ebenen, in denen die Schaltgeräte und Sensoren über das steute Funknetzwerk an eine Steuerung oder an eine Middleware „angeschlossen“ sind. Die Steuerung veredelt diese Signale zu Daten, gibt sie an übergeordnete Leitebenen weiter, und über Webservices kann letztlich alles auf der MES-ERP-Ebene verarbeitet werden.
Daten aus dem Shopfloor für die IT
Aus Sicht der Wireless-Experten von steute repräsentiert sWave.NET den nächsten und logischen Entwicklungsschritt der Integration von Schaltgeräten in die industrielle Datenwelt. Die kundenspezifischen Netzwerklösungen mit eigenen Applikationsservern und proprietären Schnittstellen zur Unternehmens-IT bieten neue Möglichkeiten für den schnellen, zuverlässigen und umfassenden Informations- und Datenaustausch über die einzelnen Ebenen hinweg – in unterschiedlichen Branchen und Anwendungen der industriellen Produktion.
Der Autor: Andreas Schenk ist
Produktmanager Wireless bei steute
Schaltgeräte GmbH & Co. KG in Löhne
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