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FunksystemSicher Funken bei jedem Wetter

Wenn Signale zwischen statischen und beweglichen Anlagen- teilen sicher ausgetauscht werden sollen, stoßen kabel- und kontaktgebundene Systeme schnell an ihre Grenzen. Dies gilt umso mehr bei großen Entfernungen oder wenn der Einsatzort Wind und Wetter ausgesetzt ist. Das ursprünglich für den industriellen Bereich entwickelte Funksystem Indura NET P von Pilz zeigt seine Alltagstauglichkeit als zuverlässiger Signal- und Datenübermittler auch unter erschwerten Bedingungen in einer Kläranlage.

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Funksystem: Sicher Funken  bei jedem Wetter


Fast im Zeitlupentempo dreht die Räumerbrücke ihre Runden über das dritte Nachklärbecken der Kläranlage Bergen auf Rügen. Zwei Räumschilder entfernen den Schwimmschlamm sowie den Schlamm auf dem Boden des Beckens. Gleichzeitig sammelt die auf der Brücke mitfahrende Station Meldungen zu diversen Anlagenzustände sowie eventuellen Störungen und Fehlern ein. Diese werden kabellos über InduraNET p (Industrial Radio Network) an den rund achtzig Meter entfernten Leitstand übertragen. Auch im kalten und schneereichen Winter 2008/2009 arbeitete die Datenübermittlung völlig störungsfrei. Im Jahr 2005 hatte die Kommune Bergen die Erweiterung ihrer Kläranlage öffentlich ausgeschrieben. Zu der mechanisch-biologischen Anlage mit drei Belebungsbecken und zwei Nachklärbecken sollte nun, um die Kapazität der Anlage zu erweitern, ein drittes Nachklärbecken hinzukommen. Die Ausschreibung sah gleichzeitig eine moderne Betriebs- und Störmeldungsüberwachung vor. Das Lastenheft gab vor, dass Zustände wie Füllstand, Schwimmschlamm- und Klarwasserabzug sowie Freigaben für Antriebe, Pumpe und Schneekehrgerät, aber auch Störmeldungen von Räumer und Pumpe an den Leitstand übermittelt und dort visualisiert werden sollen. Mit der Erneuerung der Steuerungstechnik wurde H&F industry data aus Kavelstorf beauftragt. Dazu der verantwortliche Projektleiter Michael Dörp. "Bei dem ausgeschriebenen Anforderungsprofil war klar, dass dies mit kontaktbehafteten Übertragungssystemen praktisch nicht zu lösen ist." Denn kontaktbehaftete Übertragungssysteme sind auf lineare oder Rotationsbewegungen begrenzt und keines dieser Systeme lässt eine freie Erreichbarkeit in allen drei Raumdimensionen zu. Außerdem ist der Installationsaufwand bei Applikationen, in denen Drehüberträger oder Schleifringübertragungssysteme zum Einsatz kommen, sehr hoch und die Wartung intensiv und kostspielig. Und er ergänzt: "Gerade beim Einsatz in einer Kläranlage kommen zu den sich ungünstig auswirkenden Witterungseinflüssen noch erschwerend Schwefelwasserstoffe hinzu, die konventionellen Systemen erheblich zusetzen. Häufige Wartungs- und Serviceeinsätze sind die Folge, ein Wechsel der Verschleißteile alle zwei Jahre die Regel."

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Daten störungsfrei übertragen

Michael Dörp kannte zwar das Unternehmen Pilz als Anbieter zuverlässiger Sicherheits- und Steuerungslösungen, das Funksystem InduraNET p war ihm jedoch erst im Rahmen einer SPS-Messe aufgefallen. Dieses System wurde für den rauen Industriealltag auch außerhalb schützender Hallen entwickelt. Es zeichnet sich durch robuste und störungsfreie Übertragungstechnik, hohe Verfügbarkeit und Koexistenzfähigkeit zu anderen Funkdiensten aus. Das erhöht die Flexibilität und Freiheit bei der Auslegung von Maschinen und Anlagen. Im Kern besteht ein InduraNET p-Netzwerk aus einer Basisstation und einer Remote-Station, die Kommunikation ist in beide Richtungen möglich. Eine Basisstation kann mit bis zu vier Remote-Stationen kommunizieren; maximal zehn InduraNET p-Netzwerke kooperieren in einer Umgebung problemlos miteinander. Sowohl Basis- und Remote-Station sind über konfektionierte Kabel mit Antennen verbunden, die für den industriellen Einsatz entwickelt wurden. Bei der Kläranlage sitzt die Remote-Station auf dem Räumer, über die E/A-Module zwölf binäre Ein- und vier binäre Ausgänge - werden die Freigaben für die Antriebe, die Pumpen und das Schneekehrgerät erteilt. Die Basisstation sitzt im Schaltschrank in der Unterverteilung des Klärwerkes. Dieses drahtlose Kommunikationssystem arbeitet konfliktfrei neben anderen Funkdiensten im 2,4 GHz ISM-Band. Aufgrund seines intelligenten Frequenzmanagements beeinträchtigt InduraNET p, im Gegensatz zu Bluetooth-Funksystemen, keine anderen Industriefunksysteme. "Das intelligente Frequenzmanagement von InduraNET p fragt vorher über den Zugriffsmechanismus "Listen before talk" an, ob ein Kanal tatsächlich verfügbar ist. Belegte Frequenzen werden für eine gewisse Zeit als nicht verwendbar markiert, es kommt zu keinen Koexistenzproblemen mit anderen Funkdiensten", erläutert Eike Walther, vom technischen Büro Berlin, die Funktionsweise. Darüber hinaus zeichnet sich dieses Funksystem durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Signalen anderer Funkdienste wie DECT, UMTS oder GSM aus. Die speziellen kompakten Antennen ermöglichen eine effiziente Kommunikation via Funk trotz starker Reflexionen und sich permanent ändernder Bedingungen in Bezug auf die Ausbreitung der Funkwellen. InduraNET p kommt in Kombination mit dem dezentralen E/A-System PSSuniversal zum Einsatz, mit dem sicherheitsgerichtete Signale und / oder Standardsteuerungssignale dezentral auf Feldebene verarbeitet werden können. Anbinden lässt sich PSSuniversal an alle bekannten Standardbussysteme sowie an SafetyBUS p. Mit dem Softwaretool PSSuniversal Assistant ist die Konfiguration einfach: Aus einer Bauteilbibliothek werden die benötigten Module per Mausklick ausgewählt. Die gesamte Konfiguration des Funknetzwerkes ist auf einer mehrmals beschreibbaren Chipkarte in der Basis- und der Remote-Station abgespeichert. Bei einem eventuellen Hardwaretausch der Stationen ist somit die Verfügbarkeit der Anlage gesichert. InduraNET p hat in der Kläranlage Bergen auf Rügen ihre Alltagstauglichkeit unter erschwerten Bedingungen unter Beweis gestellt. Auch außerhalb klassischer Industrieanwendungen zeigt die innovative Übertragungstechnik immer dann ihre Stärken, wenn eine Vielzahl unterschiedlicher Signale konfliktfrei übertragen werden müssen und kabel- oder kontaktgebundene Lösungen an ihre Grenzen stoßen. Die hohe Flexibilität zahlt sich auch bei der Erweiterung einer vorhandenen Steuerungsinfrastruktur aus. Statt neue Kabel zu verlegen oder Schleifkontakte zu installieren, wird lediglich die Konfiguration ergänzt. Der Betreiber der Kläranlage hat die Vorteile des Systems erkannt. In den nächsten zwei Jahren will man auch die beiden älteren Nachklärbecken mit diesen Funksystemen ausstatten. Die deutlich geringeren Service- und Wartungsintervalle machen die Anlage verfügbarer und reduzieren die Kosten. Dr. Peter Stipp

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