Funktechnologien

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Immer die passende Lösung

Unterschiedliche Funktechnologien für spezielle industrielle Anforderungen.

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Kategorien

  • Bluetooth

    Bluetooth ist für besonders robuste und schwierigen Bedingungen und Umgebungen die schnelle und unkomplizierte Methode zur Übertragung von Steuerungsdaten zu bewegten oder schwer zugänglichen Automatisierungsgeräten.

  • Trusted Wireless 2.0

    Trusted Wireless 2.0 für die einfache und zuverlässige Übertragung von Daten und Signalen über große Entfernungen.

  • Wireless LAN

    Wireless LAN ist die Lösung für universelle und leistungsstarke drahtlose Netzwerke, z. B. für mobile Automatisierungsanwendungen.

  • WirelessHART

    WirelessHART mit Full-Mesh-Routing ist die Lösung für besonders hohe Zuverlässigkeit bei geringer Energieaufnahme zur drahtlosen Vernetzung von HART-Feldgeräten in der Prozessindustrie.

In der Industrie gibt es verschiedene Anwendungsbereiche für den Einsatz von Funktechnologien: von der Übertragung eines einfachen Sensorwerts bis hin zu einem leistungsfähigen Netzwerk mit Hunderten von Teilnehmern. Daraus ergeben sich sehr unterschiedliche Anforderungen an die Funktechnologie.

Dieses breite Anforderungsspektrum kann heute von keiner Funktechnologie umfassend abgedeckt werden. Phoenix Contact bietet Produkte und Lösungen für vier verschiedene, lizenz- und kostenfrei nutzbare Funktechnologien an, mit denen nahezu alle industriellen Anwendungsbereiche abgedeckt werden können.

Übersicht Funktechnologien

  • Bluetooth für die schnelle und effiziente Übertragung von I/O-, seriellen und Ethernet-Daten im Maschinen- und Anlagenbau.
  • Trusted Wireless 2.0 als spezialisierte Funklösung für die einfache Übertragung von I/O- und seriellen Daten über große Entfernungen.
  • WirelessHART als standardisierte Lösung für die Übertragung von HART-Signalen in der Prozesstechnik.
  • Wireless LAN als universelle und leistungsstarke drahtlose Netzwerklösung, optimal auch für mobile Automatisierungsanwendungen.
BluetoothTrusted Wireless 2.0WirelessHARTWireless LAN
FunkstandardIEEE 802.15.1Eigenentwicklung Phoenix ContactIEEE 802.15.4IEEE 802.11
Frequenzband2,4 GHz868 MHz, 900 MHz, 2,4 GHz2,4 GHz2,4 GHz, 5 GHz
Arbeitsreichweite bei Sichtverbindung< 250 m32 km (900 MHz)
20 km (868 MHz)
5 km (2,4 GHz)
< 250 m< 1 km
Arbeitsreichweite in einer Industriehalle< 100 m< 250 m< 100 m< 100 m
TopologiePunkt-zu-Punkt, SternPunkt-zu-Punkt, Stern, MeshFull MeshPunkt-zu-Punkt, Stern, Mesh
NetzwerkstrukturStatischStatischStatischMobil
DatenrateBis 3 MBit/sBis 500 kBit/sBis 250 kBit/sBis 300 MBit/s
LatenzzeitWenige ms> 200 ms, abhängig von Frequenzband, OTA-Datenrate und Netzwerkstruktur> 3 sWenige ms
Kürzeste Updatezeit16 ms bei PROFINET  4 ms bei PROFINET
Koexistenz zu WLANSehr gutSehr gutGutSehr gut bei guter Planung
Robustheit gegenüber StörungenSehr gutSehr gutSehr gutGut
Typische AnwendungPROFINET, PROFIBUS (serielle Daten)I/O-Daten, serielle DatenHART-DatenEthernet, PROFINET, EtherNet/IP
Funktionale SicherheitGeeignet für PROFIsafe- und SafetyBridge-AnwendungenNeinNeinGeeignet für PROFIsafe- und SafetyBridge-Anwendungen

Standardfunktechnologien: WLAN 802.11 und Bluetooth

Bluetooth- und Wireless LAN-Lösungen und -Produkte von Phoenix Contact sind standard-konform. Die industriellen Funktechnologien unterscheiden sich dennoch in wesentlichen Punkten von gängigen Produkten für Consumer- und Office-Anwendungen.

Kennzeichnend für die industrielle Kommunikation ist, dass relativ kleine Datenpakete zyklisch mit einer kurzen Updatezeit übertragen werden müssen. Dabei ist die Zuverlässigkeit der Kommunikation entscheidend. Bereits kleinste Aussetzer oder zeitliche Kommunikationsunterbrechungen können zum Stillstand der Produktion und damit zu hohen Folgekosten führen. Eine spezielle, gehärtete Industrie-Firmware ist entscheidend für eine dauerhaft zuverlässige 24/7-Funkkommunikation.

Im Gegensatz zu einer gut geschützten Kabelverbindung ist das Übertragungsmedium bei der Funkkommunikation in der Industrie vielfältigen Störungen schutzlos ausgeliefert. Um hier dennoch eine ausreichende Übertragungsqualität sicherzustellen, wurden zahlreiche Mechanismen in den Funktechnologien selbst sowie in den industriellen Funkmodulen implementiert.

Dazu zählen Fehlerkorrektur- und Bandspreitzverfahren, redundante Datenübertragung oder die MIMO-Antennentechnologie (Multiple Input, Multiple Output). Einen hohen Schutz vor verschiedenen, teils starken elektromagnetischen Störungen im Industriebereich bietet die hohe Übertragungsfrequenz selbst: Typische industrielle Störungen, z. B. durch Frequenzumrichter, treten meist im unteren Frequenzbereich auf (kHz, MHz). Die Funkkommunikation wird davon nicht beeinflusst, da sie oberhalb von 2,4 GHz erfolgt.

Elektromagnetische Störungen, die in den hohen Frequenzbändern auftreten, werden eher durch andere Funkanwendungen auf derselben Frequenz verursacht. Grundvoraussetzung für einen ungestörten Funkbetrieb ist daher eine Frequenzplanung, bei der jeder Anwendung ein eigener Frequenzbereich zugewiesen wird. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass eine Störung nur auftritt, wenn ihre Ursache zur gleichen Zeit, am gleichen Ort und im gleichen Frequenzbereich auftritt.

Da sich das Funkfeld nur schwer räumlich begrenzen lässt, sind besonders bei der drahtlosen Kommunikation Security-Maßnahmen Pflicht. Diese schützen davor, dass Daten manipuliert oder mitgelesen werden. Die meisten Funksysteme bringen bereits technische Security-Mechanismen mit, die dem aktuellen Stand der IT-Sicherheitstechnik entsprechen und den Aufbau sicherer Funknetzwerke ermöglichen. Dabei sollten immer die aktuellsten und sichersten Verschlüsselungsverfahren der Funksysteme aktiviert werden.

Für die Netzwerksicherheit sind aber nicht allein technische Maßnahmen ausreichend. Vielmehr ist der Betreiber gefordert, auch organisatorische Maßnahmen durchzuführen. Unter Weitere Informationen finden Sie Links zu den entsprechenden Seiten des VDI und des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Hier wird ausführlich über die Absicherung von (Funk-)Netzwerken informiert. Auf Wunsch können Sie sich auch umfassend durch unsere Industrial-Wireless-Experten beraten lassen.

Da die Datenübertragung bei Funk mittels hochfrequenter elektromagnetischer Felder erfolgt, kommt immer wieder die Frage auf, ob diese ein Gesundheitsrisiko darstellen. Als Grundlage für die Beurteilung wird, wie von Mobiltelefonen bekannt, die spezifische Absorptionsrate (SAR) herangezogen. Die SAR beschreibt, wie viel Strahlungsleistung vom menschlichen Körpergewebe in einer Situation aufgenommen wird.

Bei Einhaltung der empfohlenen Höchstwerte sind nach derzeitiger Kenntnis keine gesundheitlich nachteiligen Wirkungen auf Körpergewebe nachgewiesen. Die SAR-Werte durch Funkwellen von Bluetooth- oder WLAN-Geräten bleiben in der Regel, besonders bei körperfernem Betrieb, deutlich unterhalb der empfohlenen Strahlenleistung. Links zu weiterführenden Informationen zu diesem Thema finden Sie in der Rubrik Links.

Funksysteme werden häufig zur Kommunikation mit mobilen oder bewegten Systemen eingesetzt. Bewegung geht oft einher mit einer Gefahr für Personen und Sachgüter. In diesen Fällen ist eine funktional sichere Kommunikation über die Funkstrecke notwendig. Die einfachste Lösung ist, ethernet-basierte Sicherheitsprotokolle wie PROFIsafe oder die SafetyBridge Technology zu nutzen, die sich sicher über Bluetooth- oder WLAN-Funkstrecken übertragen lassen. Der Grund: Die Sicherungsmechanismen der sicherheitsgerichteten Ende-zu-Ende-Kommunikation von PROFIsafe und SafetyBridge sind unabhängig vom Übertragungskanal, Black Channel genannt, umgesetzt.

Im sogenannten Black Channel können Standard-Netzwerkkomponenten sowie Wireless-LAN- oder Bluetooth-Module eingesetzt werden, da diese nicht nach den Safety-Standards der IEC 61508-Reihe validiert werden müssen. Das Safety-Protokoll erkennt Fehler oder Zeitüberschreitungen bei der Kommunikation und versetzt die Anwendung automatisch in den sicheren Zustand. Damit die Produktivität der Maschine oder Anlage nicht durch häufige Kommunikationsstörungen beeinträchtigt wird, ist eine robuste und zuverlässige Lösung für die Funkübertragung zwingend notwendig.

Netzwerkkomponenten im Black Channel müssen nicht nach IEC 61508 validiert sein

Netzwerkkomponenten im Black Channel müssen nicht nach IEC 61508 validiert sein

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