Lieber simulieren statt korrigieren

Hat sich ein Anwender für ein bestimmtes Funk-Protokoll entschieden, stellt sich die Frage nach der erforderlichen Infrastruktur. Neben der Anzahl der Funkkomponenten, die für die zuverlässige Kommunikation innerhalb des Funknetzes benötigt werden, spielt ihre Position in der Industriehalle eine wichtige Rolle. Außerdem muss geklärt werden, ob sich die Übertragungsqualität durch spezielle Antennen verbessern lässt.

Automatisierungstechniker und Anlagenbauer, die sich erstmalig mit der drahtlosen Kommunikation beschäftigen, haben oft nicht die Zeit, sich umfassend in die Grundlagen der Funkübertragungstechnik einzuarbeiten. Hier bietet sich eine Software-basierte Lösung wie das Wireless Simulation Tool von Phoenix Contact zur optimalen Positionierung der Funk-Komponenten an. Ein solches Werkzeug sollte einfach bedienbar sein, und die gelieferten Ergebnisse sollten sich direkt umsetzen lassen. So reduziert sich das zeitintensive Suchen und Überprüfen der besten Montageposition vor Ort erheblich. Außerdem kann der Umfang der Wireless-Infrastruktur bereits ermittelt werden, wenn die auszuleuchtende Halle noch in der Planung ist.

Auf Basis des Hallenplans, der als Grafik in die Software-Oberfläche eingebunden wird, entsteht am Computer mit wenigen Mausklicks ein genaues Abbild der Industrieumgebung. Zu diesem Zweck lassen sich typische Ausstattungsmerkmale wie verschiedene Mauertypen und Fenstergläser, aber auch Stahlschränke, Maschinen oder Fahrstuhlschächte aus einer Bibliothek entnehmen und an der entsprechenden Stelle im Hallenplan platzieren. Da alle Gegenstände Hindernisse für die elektromagnetischen Funkwellen darstellen, sind die entsprechenden Werte in aufwändigen Messreihen ermittelt und ebenfalls in der Bibliothek hinterlegt worden.

Nachdem der Nutzer die wichtigsten baulichen Gegebenheiten in den virtuellen Hallenplan eingetragen hat, wird die erste Funkkomponente auf dem Grundriss positioniert. Auch hier kann zwischen verschiedenen WLAN-Geräten ausgewählt werden, die sich entweder im 2,4- oder 5-GHz-Frequenzband (IEEE 802.11 a, b, g) betreiben lassen. Die Bibliothek umfasst darüber hinaus Bluetooth-Geräte, die in die Simulation eingebunden werden können.

Wenn der erste Access Point in der virtuell nachgebildeten Industrieumgebung positioniert ist, kann die Simulation gestartet werden. Als Ergebnis wird ein Farbverlauf über die Infrastrukturkomponente gelegt, der Auskunft über die Ausleuchtungsqualität der Halle gibt. Die Software arbeitet dabei mit den Ampelfarben. Während grün für eine gute und gelb für eine ausreichende Funkversorgung steht, kann es im rot gekennzeichneten Bereich zu einem Funkabriss kommen.

Auf der Grundlage der angezeigten Farbverläufe fügt der Benutzer weitere Access Points in seine Simulation ein oder verschiebt bereits vorhandene Geräte. Als Ergebnis dieser Aktivität wird ihm sofort ein neuer Farbverlauf angezeigt. So kann er die Funk-Infrastruktur in der Simulation so lange optimieren, bis die gewünschte Ausleuchtung erreicht ist.

Wie genau die Simulation mit der Praxis übereinstimmt, hängt zum einen vom Rechenmodell ab, das dem Simulations-Tool zu Grunde liegt. Ein wichtiger Faktor ist auch die Detailgenauigkeit, mit der der Anwender seine Industriehalle in der Software nachbildet. Im Rechenmodell der Simulations-Software von Phoenix Contact werden die Ergebnisse eher konservativ dargestellt. Das bedeutet, dass die Signalqualität in der Praxis wahrscheinlich besser ausfallen wird, als sie in der Simulation angegeben ist. So lässt sich eine zusätzliche Systemsicherheit erreichen.

Bei der Eingabe der Ausstattungsmerkmale findet der Anwender schnell heraus, welches Wandmaterial etwa einen geringeren Einfluss auf die Funkwellen hat. In diesem Fall muss der Detaillierungsgrad nicht so hoch sein, während er in einer anderen Industrieumgebung wichtig ist, damit man ein möglichst genaues Simulations-Ergebnis erhält.

Sebastian Hube, Produktmanager, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont