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Einsatzszenarien

WLAN für Industrie 4.0

27. April 2016, 9:47 Uhr | Autor: Sascha Seidel / Redaktion: Diana Künstler

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Weitere Herausforderungen in der Praxis

Eine große Herausforderung stellt auch der starke Anstieg der über WLAN kommunizierenden Nutzer, sowie der Umfang an übertragenen Daten und der erzeugten Datenmenge pro Teilnehmer dar. Das massive Wachstum der Datenmengen ist problematisch, da alle Inhalte über ein gemeinsam genutztes Medium zu bewältigen sind und gleichermaßen die vorhandene Bandbreite beanspruchen. Zudem kommen andere drahtlose Verfahren teilweise ebenfalls in den gleichen Funkbereichen zum Einsatz, beispielsweise Anwendungen, die Bluetooth verwenden (Beacons oder Funkgeräte) oder etwa Gebäudeüberwachungssysteme (Video- & Zugangssysteme). Mehrfach belegte Kanäle und überlappende Frequenznutzungen führen besonders im industriellen Umfeld zu kritischen Störungen.

Dabei sind gerade dort hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu erfüllen. Insbesondere eine unterbrechungsfreie Verbindung auch beim Roaming, also dem Wechsel von einem Access Point zu einem anderen, sowie eine Datenempfangsgarantie zu einer festgelegten Ankunftszeit gehören dazu. Ein herkömmliches WLAN ist dazu nicht in der Lage. Entsprechend haben Hersteller wie Siemens basierend auf dem Standard eigene Funktionen entwickelt. Dazu gehören iPCF (industrial Point Coordination Function), iHOP (industrial frequency hopping) und RCoax-Kabel.

Spezielle Lösungen für Industrial WLAN

iPCF erweitert WLAN um ein determi-nistisches Verfahren, das den Teilnehmern Sende- und Empfangszeit koordiniert zuteilt. Dadurch können andere Teilnehmer mit einer geringeren Priorität behandelt werden, um kritische Reaktionszeiten und vorgegebene Empfangszeiten einzuhalten. Damit lässt sich ebenfalls der Roaming-Vorgang beschleunigen, sodass die Kommunikationsverbindung auch während des Übergangs zwischen verschiedenen Access Points nicht unterbrochen wird.
iHOP sorgt dafür, dass das Industrial WLAN (IWLAN) nacheinander auf verschiedene Kanäle springt. Die Koordination des Vorgangs übernimmt dabei der Access Point, der sich mit seinen IWLAN Clients synchronisiert. Das „Hopping“ funktioniert so schnell, dass eine Datenübertragung in der Regel dadurch nicht beeinträchtigt wird, sogar wenn ein Kanal gestört ist. Diesen schließt der Access Point sofort und streicht ihn vorübergehend von seiner Sprungsequenz. Sollte zum Beispiel das häufig genutzte 2,4-GHz-Band nicht mehr bereitstehen, lässt sich das 5-GHz-Band verwenden, um die Verfügbarkeit zu gewährleisten.
RCoax-Kabel sind speziell angefertigte Koaxialleiter, die auch dann eine zuverlässige Funkverbindung ermöglichen, wenn eine herkömmliche Antennentechnologie nur mit großem Aufwand zu installieren ist. Es handelt sich dabei letztlich um ein WLAN mit Kabel anstelle eines Access Points. Diese Technologie der Leckwellenleitungen kommt zum Beispiel in Tunnel, Kanälen oder Aufzugsschächten zum Einsatz, aber auch für die Kommunikation mit schienengeführten Fahrzeugen.

Praktische Einsatzszenarien
Solche und ähnliche hochverfügbare, robuste WLAN-Systeme werden bereits in vielen Industriebereichen eingesetzt – mit stark zunehmender Tendenz. Anwendungsbeispiele sind vor allem in der Logistik, im Produktionsumfeld sowie bei Instandhaltung und mobilem Arbeiten zu sehen. In der Logistik werden unter anderem fahrerlose Transportsysteme (FTS) verwendet, die Waren innerhalb eines Lagers oder Produktionsbestandteile in Werkhallen an den richtigen Ort bringen. Hier ist ein schnelles und zuverlässiges Roaming wichtig, da die Systeme sonst stehen bleiben. Der Vorteil von FTS besteht in der weitgehenden Automatisierung der Transportprozesse, wodurch manuelle Tätigkeiten und Fehler vermieden werden.

Eine wichtige Rolle spielen auch mobile Geräte und Wearables. Logistik-Mitarbeiter setzen zum Beispiel neben den etablierten Handhelds zunehmend Tablets ein und fast alle großen Unternehmen testen aktuell zusätzlich Datenbrillen, Datenhandschuhe und Smartwatches. Darüber lassen sich Auftragssteuerungs- und Kommissionierungsprozesse deutlich effizienter gestalten. Auch bei Instandhaltung und Service kommen zunehmend mobile Lösungen zum Einsatz. Tablets und andere Mobilgeräte zeigen zum Beispiel die aktuellen Daten zur Überwachung des Produktionsprozesses an oder ermöglichen die Steuerung der Maschinen. Zudem werden die Wartungszugänge zu den Maschinen immer mehr über WLAN realisiert, um den Zugriff zu vereinfachen.