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Wireless AutomatisierenMöglichkeiten und Grenzen
Dipl. Ing.Jürgen Weczerek
Herzlich Willkommen
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Warum Wireless?
Signalübertragung über Kabel istKostengünstigSicherZuverlässig
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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
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Schwieriges Gelände erschließen
Ausgedehnte Anlagen erfassenWartungskosten eliminieren
Hindernisse überwinden
Kabelersatz über große Distanzen
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Kommunikation mit mobilen oderbewegten Geräten
Kennzeichen: • hohe Installationskosten
• verschleißanfällige Übertragung
• wartungsintensivHochflexible Kabel Datenlichtschranken
Schleppkabel
SchleifleitungenDrehübertrager
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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
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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
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Anforderungen an Wireless Lösungen
Zuverlässig(er)
wie ein Kabel
Maschinen- und Anlagenbau
Prozesstechnik und Wasserwirtschaft
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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
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Rel
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trieb
e
Nduk
tions
-He
izun
gen
Freq
uenz
-um
richt
er
Grundfrequenz
Harmonische
2,4 GHz ISM
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Tests in der Praxis DC Sindelfingen im Rohbau
Basisstation
Schweißzange
Wireless-IO
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Wireless-IO auf der Schweißzange
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Hohe Störfestigkeit durchFrequenzsprungverfahren
Kan
äle
Zeit
FHSS - Frequenze Hopping Spread Spectrum
1Information
1
22
3 34
4
5
Kanä
le
Zeit
5
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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
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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
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Wireless in der Automatisierung
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Wireless Technologie Positionierung16 Bit In / Out alle 5 ms
16 Bit x 2 x 1/0,005 = 19,2 kBit/s netto
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Wireless Technologie Positionierung
WLAN
WLAN für die Integration ins Anlagennetzwerk
Bluetooth für die Integration lokaler Peripherie
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Wireless Lösungen
Wireless I/O für den schnellen Transport zyklischer Steuer- und Prozess-Signale
Wireless-Serial
Wireless Ethernet
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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
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Trusted Wireless Anwendung:Überwachung einer entlegenen Pumpstation
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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
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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
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Wireless-MUX ApplikationKanalreinigungsfahrzeuge
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ABB Bagger
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Fieldline Modular Bluetoothfür die drahtlose Feldbus-Erweiterung
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Fieldline Modular Bluetootheinfache Konfiguration mittels ID-Plug
Fieldline Modular Station
Wireless I/O Base Station
Ethernet, Interbus, Profibus, DeviceNet
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Fieldline Modular BluetoothApplikationsbeispiel automaischePackstation
Ersatz des Datenkabels in drei Schleppleitungen das immer wieder gewechselt werden mussteKostenvorteil Wireless gesamt ca. 2.200 €
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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
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RAD-Line SerialEinsatzmöglichkeiten
Drahtlose Netzwerke für RS 232, RS 422, RS 485
) ) )
(
( (
) ) )
( ( (
) ) )
(
( (
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Wireless Ethernet
Über WLAN 802.11 und Bluetooth können Ethernet Layer 2 Protokolle wie IP, IPX, Modbus, Ethernet-IPoder Profinet transparent und preiswert Übertragungwerden
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Vergleich: Kabel vs. Wireless
100 MBit/svollduplexswitched medium
Max. 25MBit/s (netto)halbduplexshared medium
Wired Wireless
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Wireless PROFINET IOüber WLAN oder Bluetooth
802.11b/gAccessPoint
Client802.11b/g
Bluetooth AccessPointBluetooth AccessPoint(PAN/LAN/SPP/(HID?)(PAN/LAN/SPP/(HID?)
WLAN
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�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
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Wireless LAN Produkte
Interbus
Kanal 1
Kanal 7
Dual Access Point
Access Point
Client Adapter
Wireless Backbone
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Wireless LAN Applikationen Mobiles Bediehnen, Beobachten und Datenerfassen
Viele Terminals im NetzwerkGroßflächige Anlagen mit mehreren NetzwerksegmenteHoher Datendurchsatz gefordertNahtlose Integration ins IT-Umfeld
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Wireless LAN Applikationen Mobile und spurgeführte Transportsysteme
Viele Teilnehmer im Netzwerk z.B. EHB‘sGroßflächige Anlagen mit mehreren Netzwerk-segmenteHoher Datendurchsatz gefordert
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Factoryline Bluetooth AP
PANPANLANLAN
Ethernet
PANPAN
SerialSerial
SPPSPP
V.24 (RS-232)
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Automatische SelbstkonfigurationBei Nutzung als Wireless Ethernet Bridge
3... Auspacken2... Anschließen1... Einschalten
(Einige Sekunden warten)
... läuft
3... Auspacken2... Anschließen1... Einschalten
(Einige Sekunden warten)
... läuft
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Interbus
Automatische Selbstkonfiguration Bei Nutzung als Wireless Ethernet Bridge
Delay für 80 Byte Profinet-Frame< 25 ms (RTT) - Hin & Zurück
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GZP EngineeringPalettenlager in Holland
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Kühllager in NLProfinet Kommunikation über Bluetooth
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Shuttle
SSI-Signale
IB IL SSIIB IL SSI
Laser-ScannerPositioniersystem
ZentralerSchaltschrank
Kühllager in NLProfinet Kommunikation über Bluetooth
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Powerrail-Bluetooth-SystemKnight-Europe
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Powerrail-Kommunikationüber Bluetooth
Powerrailsystem von Knight-Europe
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Fazit
Die Wireless-Technologien sind vorhandenProdukte zur Realisieren von Lösungen sind vorhandenAnwendungen, die durch Wireless profitieren, gibt es reichlich
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