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Neues Funknetzwerk optimiert Logistikprozesse

01  Steute nutzt die Logimat zur Präsentation seines neuen Funknetzwerks „sWave.NET“

01  Steute nutzt die Logimat zur Präsentation seines neuen Funknetzwerks „sWave.NET“

02  Andreas Schenk ist Produktmanager Wireless bei der Steute Schalt­geräte GmbH & Co. KG in Löhne

02  Andreas Schenk ist Produktmanager Wireless bei der Steute Schalt­geräte GmbH & Co. KG in Löhne

03  In fünf Schritten zum Netzwerk: 1: Steute stellt ein breites Sortiment an Funksensoren und -schaltgeräten bereit. 2: Die Übertragung der Funkdaten erfolgt über das 868-MHz-/915-MHz-Band. 3: Im Sendebereich installierte Access Points empfangen die ­Daten, bündeln sie und geben sie via Ethernet oder „WiFi“ an einen Applikationsserver weiter. 4: Auf dem Applikationsserver läuft eine von Steute bereitgestellte Datenbank, die alle Sensordaten speichert und an das MES, LVS oder ERP-System weitergibt. 5: Das „sWave.NET“-Netzwerk lässt sich über einen Webserver für die jeweiligen Anforderungen konfigurieren. Auch Änderungen im Netzwerk können so einfach realisiert werden.

03  In fünf Schritten zum Netzwerk: 1: Steute stellt ein breites Sortiment an Funksensoren und -schaltgeräten bereit. 2: Die Übertragung der Funkdaten erfolgt über das 868-MHz-/915-MHz-Band. 3: Im Sendebereich installierte Access Points empfangen die ­Daten, bündeln sie und geben sie via Ethernet oder „WiFi“ an einen Applikationsserver weiter. 4: Auf dem Applikationsserver läuft eine von Steute bereitgestellte Datenbank, die alle Sensordaten speichert und an das MES, LVS oder ERP-System weitergibt. 5: Das „sWave.NET“-Netzwerk lässt sich über einen Webserver für die jeweiligen Anforderungen konfigurieren. Auch Änderungen im Netzwerk können so einfach realisiert werden.

Ein prädestiniertes Einsatzgebiet für Funktechnologie stellt die Materialfluss- und Logistikbranche dar. Hier kommen auch schon vielfach Funkschaltgeräte zur Anwendung. In der Regel senden sie ihre Daten via Punkt-zu-Punkt-Verbindung an eine Auswerteeinheit. Steute hat nun ein komplett neues Funknetzwerk mit vernetzten Topologien geschaffen, das eine durchgängige Kommunikation vom Funkschaltgerät bis ins ERP-System möglich macht. Auf der Logimat wird es erstmals mit zwei Applikationsbeispielen zu sehen sein. Im Interview beleuchtet Andreas Schenk, Produktmanager Wireless, die Details.

Herr Schenk (Bild 2), zur SPS IPC Drives haben Sie als Highlight „sWave.NET“ vorgestellt. Bitte erläutern Sie zunächst noch einmal kurz die Grundidee und die Bedeutung dieser Entwicklung für den Anwender.
A. Schenk: Eine der Besonderheiten von Steute ist, dass wir recht früh in die Datenübertragung per Funk eingestiegen sind. Im Jahr 2010 haben wir dazu dann einen eigenen Geschäftsbereich Wireless etabliert, der bereits ein breites Spektrum an Schaltgeräten für verschiedene Funktechnologien ertüchtigt hat. Bislang folgte man dabei immer der Strategie, eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Funkschaltgerät und Auswerteeinheit aufzubauen.
Mit „sWave.NET“ eröffnen wir nun neben der klassischen eine neue Form eines Funknetzwerks (Bild 1). So ermöglicht das „sWave.NET“-Funknetzwerk die variable Kommunikation zwischen unseren Funkschaltgeräten und unseren neu vorgestellten Access Points, die ähnlich wie Router arbeiten: Sie empfangen die Wireless-Signale von den Funkschaltern, bündeln sie und senden sie via Ethernet oder „WiFi“ an einen oder mehrere Applikationsserver. In unserem Leistungspaket befindet sich auch eine Treibersoftware, welche die „sWave.NET“-Hardware mit der kundenspezifischen Anwendung verbindet. Dazu ist auf dem Applikationsserver eine Datenbank installiert, die alle eingehenden Daten sammelt und von dort an die IT-Plattform des ­jeweiligen Unternehmens weitergibt. Dabei kann die Datenübertragung entweder auf direkten Weg oder über eine Middleware zum Beispiel an das ERP-System, MES oder LVS erfolgen. Alternativ lassen sich die Daten auch per Webservices an standortübergreifende IT-Systeme oder die Cloud weiterleiten.
Auf diese Weise ermöglichen wir die durchgängige Kommunikation vom einzelnen Schaltgerät bis ins ERP-System – also vom Sensor bis ins Netzwerk (Bild 3).

Bitte nennen Sie noch einige technische Details, wie Reichweite bei der Funkübertragung, genutztes Frequenzband, Verfügbarkeit der Signale bzw. Zuverlässigkeit der Signalübertragung sowie prädestinierte Einsatzgebiete.
A. Schenk: Unser neues Funksystem ist für komplexe Anlagen und Netzwerke ausgelegt. Wichtig bei der Funkübertragung ist natürlich immer ein geringer Energieverbrauch. So ist es nicht im Interesse des Anwenders, wenn er nach einem Monat die Batterie in einem Gerät tauschen muss. Aus diesem Grund beschränken wir uns bei unserer Funktechnologie, für die wir das 868-MHz-/915-MHz-Band nutzen, auf die unregelmäßige Übertragung kleiner Datenmengen. Dadurch wird der sehr geringe Energieverbrauch möglich. Im Freien können wir damit bis zu 700 m überbrücken, in der Produktion liegt die sichere Netzausdehnung bei ca. 50 m. Was die Zuverlässigkeit der Signalübertragung anbelangt, wird diese durch einen strukturierten Übergabeprozess an die Access Points sichergestellt: Scheitert das Senden an den ersten Access Point, wird der nächste adressiert usw. Die Reihenfolge wird im Vorfeld festgelegt und gewährleistet eine hohe Übertragungssicherheit. Dazu noch ein Hinweis: Jeder Access Point ist in der Lage, die Signale von ca. 100 Funkschaltgeräten zu empfangen. Das haben wir schon in mehreren Applikationen nachgewiesen. Insgesamt können innerhalb eines „sWave.NET“-Netzwerks 1 000 Schalter via Funk miteinander kommunizieren.
Einsatzgebiete für unser „sWave.NET“ finden sich in ganz unterschiedlichen Branchen. Ein Beispiel stellt der ­Bereich Materialfluss und Logistik dar. Deshalb stellen wir in diesem Jahr auch erstmals auf der Logimat in Stuttgart aus. Highlight an unserem Stand wird „sWave.NET“ sein.

Gibt es bis dahin weitere Neuigkeiten rund um das System zu vermelden und wie wird es dem Kunden aus dem Logistikbereich anschaulich nahe gebracht?
A. Schenk: Gerade im Bereich Materialfluss und Logistik bringt der Wegfall von Kabeln durch den Einsatz von Funktechnologie große Vorteile für einen reibungslosen Warenfluss. Dabei gibt es hier noch extrem viel Potenzial für die Funktechnologie. Ein typisches Applikationsbeispiel dort sind kabellose Zugschalter, mit denen Werker vom Gabelstapler aus Rolltore öffnen oder schließen können. Ein weiteres Beispiel sind Funk-Positionsschalter und -sensoren an Kanban-Systemen. Sie sind an Montagearbeitsplätzen angebracht und detektieren dort das Vorhandensein bzw. die Entnahme von Kanban-Behältern. Mit „sWave.NET“ ermöglichen wir es, zum Beispiel bei einer Kanban-Lösung, dass durch den direkten Datenfluss von den Funkschaltern ins Warenwirtschaftssystem bzw. ins Lagerverwaltungssystem im Lager sofort nachvollzogen werden kann, wann und an welchem Arbeitsplatz Material benötigt wird.
Ein Beispiel für eine Sonderlösung im Bereich Logistik, konkret für die Be- und Entladung von Lkw, ist die Radkeil-Überwachung. Hintergrund ist, dass Lkw meist rückwärts an eine Laderampe fahren, die Ladeklappe herabgelassen wird und der Gabelstaplerfahrer dann oftmals in sehr hoher Geschwindigkeit Waren aus dem Lkw in die Warenanlieferung fährt und wieder zurückkehrt. Ohne entsprechende Absicherung kann es passieren, dass ein Lkw-Fahrer seine Ladeluke schließt, weil er denkt, dass der Staplerfahrer fertig ist, und losfährt. War dies eine Fehlannahme, kann es schnell zu folgenschweren Unfällen kommen. Deshalb musste ein System realisiert werden, das die Anwesenheit des Lkw nachvollziehbar macht. Dies wird mit Radkeilen gelöst: Befindet sich der Lkw auf seiner Be-/Entladeposition an der Rampe, wird durch den Keil am Funkschalter ein Signal ausgelöst, das die Anwesenheit des Lkw signalisiert. Zuvor kam hier eine verdrahtete Lösung zur Anwendung. Aber gerade in solchen Umgebungen sind Kabel ungeeignet, weil sie mechanisch anfällig sind und selbst eine Gefahrenquelle darstellen können. Hier spielt die Funktechnologie ihre Vorteile voll aus. Die große Herausforderung für uns bestand bei dieser Lösung darin, dass die Funkschalter in metallischen Gegenständen verbaut sind, wir aber dennoch ein Funksignal dort herausbringen müssen. Es ist uns gelungen, darauf sind wir stolz und der Kunde ist zufrieden.
Doch zurück zur Logimat, wo „sWave.NET“ das Highlight sein wird: Dort werden wir die Vorteile unserer neuen Lösung an zwei Anwendungen aufzeigen. Das eine ist eine Kanban-Anwendung, anhand der wir das Thema Prozesssteuerung in der zuvor beschriebenen Weise darstellen. Und das andere ist eine Andon-Applikation, bei der es um die Prozessoptimierung geht. Bei letztgenannter zeigen wir, wie die Funkschaltgeräte direkt mit dem Andon-Monitor kommunizieren.
Außerdem wird in Stuttgart erstmals unser Partner „PerFact“ mit an Bord sein: Das innovative Start-up-Unternehmen realisiert die Anbindung unserer Software bzw. Datenbank an das Firmennetzwerk bzw. das Warenwirtschaftssystem.

Ist es richtig, dass grundlegende Entwicklungen rund um „sWave.NET“ innerhalb eines „it’s OWL“-Projekts erforscht wurden?
A. Schenk: Im Querschnittsprojekt „Intelligente Vernetzung“ war das Transferprojekt „Intelligente drahtlose Vernetzung von Schaltgeräten für Sicherheitstechnik und Logistik­anwendungen“ angesiedelt. Zielsetzung war zum einen die Schaffung der Grundlagen für ein Low-Power-Funknetzwerk. Dabei sollten Sensoren an beliebiger Stelle in den Förderablauf eingesetzt werden können, zum Beispiel zur Belegungserkennung, Endabschaltung oder als Not-Aus- bzw. Totmannschalter. Zum anderen waren die Erfüllung der funktionalen Sicherheit im Rahmen der Maschinenrichtlinie (MRL) und somit unter anderem extrem kurze Latenzzeiten gefordert. Eine dritte wesentliche Anforderung war, dass die Funktionalität und der technische Vorteil der Low Power und energieautarken Funksysteme erhalten bleiben muss.
Das Projekt hat uns einerseits gezeigt, dass mit den derzeitigen technischen Möglichkeiten ein Funk-Mesh-Netzwerk nicht für sicherheitsrelevante Applikationen genutzt werden kann. Andererseits konnten wir alle relevanten Aspekte erforschen, die nun in unser „s.Wave.NET“ eingeflossen sind. Jetzt hoffen wir, auf der Logimat neue Kundengruppen aus der Materialfluss- und Logistikbranche von dieser Lösung und unserer breiten Funkexpertise zu überzeugen. (ih)