Drahtlose Kommunikation in der Industrie
WLAN rückt näher an Industrial Ethernet heran
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die Besonderheiten von WLAN
Wie bereits erwähnt, lässt sich ein drahtloses Netzwerk nicht eins zu eins wie ein drahtgebundenes Netzwerk betrachten und behandeln. Die Natur eines drahtlosen Netzwerks ist seine Veränderlichkeit. »Die Teilnehmer des Netzwerks, Clients genannt, ändern ihre Position und wechseln von einem Access-Point zum anderen«, konkretisiert Schilperoort. »So verändert sich auch die Netzwerktopologie permanent.« Selbst bei fixen drahtlosen Installationen, etwa bei einer Gebäudekopplung über eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung, seien die Verbindungsparameter nicht immer stabil: »Wettereinflüsse, Störer (nicht nur durch Radar) oder mechanische Veränderungen wie das Verdrehen der Antennen durch starke Winde beeinflussen unter anderem Durchsatzgeschwindigkeiten und Datenraten und führen eventuell zum Wechsel von Kanälen«, erklärt Schilperoort.
Ein wichtiger Parameter gerade in Netzwerken auf Profinet- und EtherNet/IP-Basis ist die Durchlaufzeit. Drahtlose Netze können naturgemäß nicht die kurzen Latenzzeiten einfacher Kabelverbindungen erreichen. »Ein optimal eingestelltes WLAN nach IEEE 802.11n erreicht zwar durchaus ähnliche Werte wie ein vergleichbares Fast-Ethernet über Kabel«, stellt Schilperoort fest. »Der WLAN-MAC-Layer ist aber so gestaltet, dass Pakete nicht einfach nur gesendet werden, sondern auf eventuell konkurrierende andere Netzwerkteilnehmer geachtet und notfalls gewartet werden muss. Kurze Latenzzeiten sind also nicht für jedes übertragene Paket garantiert.« Bei einem Kabel trete dieses Problem nicht auf, weil es nur zwei Enden habe. Drahtlose Netze aber seien sozusagen ‚Vielender’, und jeder Teilnehmer sei zu berücksichtigen.
All diese Aspekte verlangen in Profinet- und EtherNet/IP-Netzen ebenfalls Aufmerksamkeit. »Weder Profinet IO noch CIP sind an WLAN angepasst«, gibt Schilperoort zu bedenken. »Bislang fehlten entsprechende Parameter völlig, so dass WLAN-Geräte in diesen Netzen entweder komplett ignoriert (sie sind tatsächlich für die SPS nicht sichtbar) oder falsch behandelt wurden.«
Die Implementierung von Profinet IO und CIP in WLAN-Geräte
Für die Integration von WLAN-Geräten in diese Netze ist also mehr zu tun, als lediglich den Software-Stack einzubauen. Abhilfe geschaffen hat Belden mit der neuen Version 8.50 seiner Hirschmann-WLAN-Firmware »HiLCOS«. Mit ihr lassen sich erstmals WLAN-Access-Points und -Clients ohne eine zusätzliche Management-Software in Profinet- und EtherNet/IP-Netzwerke integrieren und damit flexibel administrieren. »HiLCOS 8.50« ist demnächst in allen Geräten der Serien BAT54 und BAT300 von Hirschmann serienmäßig installiert. Für ein Update älterer WLAN-Access-Points und -Clients dieser Marke kann die Firmware dann unter www.e-catalog.beldensolutions.com kostenlos heruntergeladen werden.
Protokoll-Stacks für Profinet IO und CIP ermöglichen es jetzt, die WLAN-Access-Points und -Clients über die Controller der Netzwerke zu visualisieren. Eine Liste neuer Parameter wie Signalstärke und Datenrate erlaubt die Überwachung der WLAN-Verbindung. Die Controller lassen sich somit unter anderem darauf einstellen, mit den Wireless-Geräten im Netzwerk richtig zu kommunizieren und deren Latenzzeiten zu berücksichtigen. Sie können ferner dazu befähigt werden, auf eventuelle Ereignisse auf der WLAN-Strecke zu reagieren. Als weiterer Entwicklungsschritt ist geplant, dass sich Schwellenwerte definieren und mit Alarmen koppeln lassen: Ein Alarm wird dann beispielsweise ausgelöst, sobald der Schwellenwert für die Verbindungsqualität unterschritten wird.
Dank der neuen Firmware-Version unterstützen die BAT54- und BAT300-Geräte jetzt auch die Management-Software, die in den jeweiligen Industrial-Ethernet-Umgebungen eingesetzt wird. »Der Einbindung von WLAN-Geräten in ein EtherNet/IP- oder Profinet-Netzwerk steht somit nichts mehr im Weg«, betont Schilperoort.
Fazit
Drahtlose Netzwerke auf Basis von WLAN nach IEEE 802.11 stellen zwar das Transportmedium von Ethernet durch die Luft dar. Bei näherer Betrachtung zeigt sich aber, dass eine bloße Unterstützung der Protokoll-Stacks von Profinet IO und EtherNet/IP nicht ausreicht, um WLAN sinnvoll in Netzen dieser Standards nutzen zu können. »Die WLAN-Geräte der Marke Hirschmann stellen daher eine ganze Reihe neuer Parameter und Alarme zur Verfügung, um die Netze an die Eigenheiten von WLAN anpassen zu können«, resümiert Schilperoort. »Dies eröffnet WLAN den Marktzugang zu all den Branchen, in denen Profinet IO und EtherNet/IP ihren Dienst tun. In der Automatisierung sind dies nicht zuletzt die Automobilhersteller, eine wichtige Säule der deutschen Wirtschaft.«
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