Industrial Wireless
Funkstandards für Sensornetzwerke
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Polling versus Event
Der Einsatz von Funksensoren sollte eigentlich ganz einfach sein. Kabelgebundener Sensor raus, Funksensor rein – und fertig ist die Systemlösung. Ganz so einfach ist das leider nicht. Funk macht häufig nur dann Sinn, wenn auch die Energieversorgung geklärt ist. Ein Funksensor, bei dem einmal im Monat die Batterie getauscht werden muss, ist in der Regel unbrauchbar. Low-Power-Architekturen und Energiemanagement spielen dann auch eine große Rolle bei Funksensoren.
Darüber hinaus ist es der Automatisierungstechniker gewohnt, dass eine Steuerung zyklisch arbeitet. Ist ein analoger oder digitaler Sensor angeschlossen, können die anliegenden Sensordaten mit dem Zyklus der Steuerung abgetastet werden (Bild 5, Fall a). In Funksystemen ist das anders. Bei einem digitalen Sensor macht es aus der Sicht des Energieverbrauchs nur dann Sinn, Daten zu übertragen, wenn tatsächlich eine Statusänderung vorliegt. Ist das Signal unkritisch, wie z.B. bei einem Seilzugschalter für Türöffnungsfunktionen, kann der Sensor mit einem Energiegenerator versehen werden, so dass ein vollständig energieautarker Betrieb möglich wird (Bild 5, Fall b).
In der Praxis findet man vielfach Lösungen auf der Basis von EnOcean-Technologie, um diesen Anwendungsfall abzudecken. Ist eine größere Zuverlässigkeit gefordert, dann wird eine bestätigte Kommunikation notwendig. Die Firma steute realisiert das beispielsweise in ihren Funkschaltern mit ihrer eigenen sWave-Technologie im 868- bzw. 915-MHz-SRD-Band. Die Sensoren können über kleine Pufferbatterien oder Energiegeneratoren genug Energie aufnehmen, um das Ereignis mehrfach bestätigt zu senden (Bild 5, Fall c). Der Vorteil liegt auf der Hand – der Sensor bemüht sich, dem Funkempfänger (FE) zuverlässig die Schaltzustände zu übermitteln. Ist es für den Prozess von Bedeutung, dass die Funkschalter permanent auf ihre Betriebsbereitschaft hin kontrolliert werden, so kommt man an einem Lebenssignal nicht vorbei (Bild 5, Fall d).
Funksensor (FS) und Funkempfänger (FE) tauschen in einem lokalen Zyklus Statusinformationen aus, wobei auch hier aus Energiegründen der Sensor die aktive Rolle hat. Geräte dieser Kategorie sind nur noch mit Batterien sinnvoll zu betreiben.
Ein Beispiel in Bild 6 Funksysteme können also echte Problemlöser sein – oder Innovationstreiber, die zu Lösungen führen, die sonst unmöglich wären. Gerade im Bereich der kabellosen Schaltgeräte sind heute Systeme für unterschiedliche Anwendungsbereiche verfügbar. Hier ist der Anwender gefordert, seine Bedürfnisse möglichst exakt zu definieren, um ein geeignetes Funksystem zu finden. Aber da es viele unterschiedliche Angebote gibt, wird der Anwender auch eine geeignete Lösung finden.
Literatur
[1] Proceedings of the Distributed Sensor Nets Workshop. Pittsburg, PA: Dept. Comput. Sci., Carnegie Mellon Univ., 1978. [2] Wesson, R. B. ; Hayes-Roth, F. A. ; Burge, J. W. ; Stasz, C.; Sunshine, C. A.: Network structures for distributed situation assessment. IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., vol. SMC-11, pp. 5–23, Jan./Feb. 1981. [3| Gardner, W.; Varadan, V.K.; Awadelkarim, O.O. : Microsensors, MEMS and Smart Devices. New York: Wiley, 2001. [4] BSI TR-03209-2 Elektromagnetische Schirmung von Gebäuden – praktische Messungen V. 1.3, BSI 30.4.2008 [5] EN 300328:2012-04 Electromagnetic compatibiliy and Radio Spectrum Matters (ERM). ETSI 2012 [6] IEC 62591 WirelessHART System Engineering Handbuch. V2.2: Emerson Process Management [7] Küper, R.: WirelessHART is now the future. Emerson Process Management 2014 [8] Funkgestützte Kommunikation in der Automatisierungstechnik. VDI/VDE Gesellschaft Automatisierungstechnik, September 2007 [9] Funklösungen in der Automation – Überblick und Entscheidungshilfen: ZVEI 1. Auflage 03.201.
Der Autor
| Prof. Dr. Jörg Wollert |
|---|
| ist Professor für Automatisierungstechnik an der Fachhochschule Bielefeld und als Dozent und Berater in den Themengebieten industrielle Kommunikation und eingebettete Systeme tätig. Seit mehr als 15 Jahren beschäftigt er sich mit industriellem Funk in technischen Anwendungen sowie mit Gateway-Technologien zwischen kabelgebundenen und kabellosen Systemen. |
- Funkstandards für Sensornetzwerke
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