Wireless im Permafrost

Der Datenaustausch mit mobilen oder bewegten Teilnehmern über Schleifleitungen oder Schleppkabel erweist sich bereits unter normalen Bedingungen als anspruchsvoll. In einem Kühlhaus, wo permanent Temperaturen von –25°C herrschen, gestaltet er sich noch schwieriger. Als alternative Lösung eröffnet die Funkkommunikation hier zahlreiche Vorteile, denn sie unterliegt keinem Verschleiß und auch die Kälte wirkt sich nicht nachteilig aus. Außerdem spart die drahtlose Datenübertragung im Vergleich mit aufwendigen elektromechanischen Übertragungswegen erhebliche Kosten ein.

Das Tiefkühlhaus des Logistik-Unternehmens C. van Heezik im niederländischen Utrecht fungiert als „Drehscheibe“ für große Mengen an Tiefkühlprodukten. Das Lager wird per Interbus- und Profinet-Protokoll automatisiert, wobei Interbus die unbeweglichen Teile im Fördersystem steuert. Da Feldbussysteme nicht transparent über preiswerte Massenmarkt-Funktechnologien wie Bluetooth oder W-LAN übertragen werden können, erfolgt die Kommunikation mit den beweglichen Komponenten im Heezik-Tiefkühllager funkbasiert über Bluetooth mit Profinet.

Auf diese Weise lassen sich Ethernet-fähige Automatisierungsgeräte wie E/A-Stationen drahtlos in das Steuerungssystem einbinden. Als zentrale SPS wird ein leistungsfähiger Inline-Controller ILC 350 PN von Phoenix Contact eingesetzt, der sowohl einen Interbus-Anschluss als auch eine Profinet Controller-Funktion umfasst. Bei der Programmierung der Anwendung mit der Automatisierungs-Software PC Worx werden die Interbus- und Profinet-Komponenten in der Steuerung einheitlich gehandhabt.

Da die Funkstandards Bluetooth (IEEE 802.15.1) und W-LAN (IEEE 802.11) als drahtlose Übertragungstechnologien für Profinet in den Standard aufgenommen sind, ergänzen sich beide Wireless-Protokolle, die unterschiedliche Anwendungsbereiche adressieren. Aufgrund der schwierigen Umgebungsbedingungen müssen die Aufzüge und Shuttles über je eine eigene Punkt-zu-Punkt-Verbindung auf Bluetooth-Basis gesteuert werden. Hier ist es vorteilhaft, dass viele Bluetooth-Funksysteme unabhängig und störungsfrei parallel betrieben werden können. Im Kühllager sind insgesamt zwölf Bluetooth-Verbindungen vorhanden, die bei einem Ausbau problemlos durch zusätzliche Funkstrecken erweitert werden können. Mit W-LAN wäre eine derartig hohe Systemdichte nicht möglich, denn es sind nur maximal drei Kanäle parallel nutzbar.

W-LAN wird zwischen den Gabelstaplern und dem Warehouse Management System eingesetzt. Hier kommt ein weiterer Vorteil der Bluetooth-Technologie zum Tragen: Der automatische Koexistenz-Mechanismus AFH (Adaptive Frequency Hopping) erlaubt den störungsfreien Parallelbetrieb von Bluetooth und W-LAN im gleichen Frequenzband (2,4 GHz). AFH erkennt die genutzten Kanäle automatisch und verwendet diese dann selbst nicht mehr. Das Verfahren passt die Kanalnutzung dabei dynamisch den jeweiligen Gegebenheiten an. Taucht plötzlich ein W-LAN-Sender auf, werden die entsprechenden Kanäle sofort frei gemacht und erst dann wieder verwendet. Bluetooth und W-LAN lassen sich also parallel in räumlicher Nähe betreiben, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Der Datenaustausch mit den Shuttles in den schmalen, bis zu 60 m langen Korridoren stellt für Bluetooth ebenfalls kein Problem dar. Da ein Ausbau des Kühllagers geplant ist, wurden im Vorfeld erfolgreich Reichweiten-Tests bis zu einer Entfernung von 120 m durchgeführt. Auch die Funkkommunikation mit den vier Aufzügen wird durch die Decken, Stahlstreben oder durchfahrende Paletten nicht beeinträchtigt. Das Kühllager arbeitet daher störungsfrei im Dauerbetrieb.

Jürgen Weczerek Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont