Phoenix Contact

An und Aus per Funk

Drahtlose Signalübertragung zum Steuern der Außenbeleuchtung

10.05.2006 | Redakteur: Reinhard Kluger

Die Schlösser Alt-Falkenstein und Neu-Falkenstein (Bild) in der Schweiz sind durch eine automatisch gesteuerte Funk-Beleuchtungsanlage weit sichtbar.
Die Schlösser Alt-Falkenstein und Neu-Falkenstein (Bild) in der Schweiz sind durch eine automatisch gesteuerte Funk-Beleuchtungsanlage weit sichtbar.

Ob Schloss oder Gelände, in beiden stören Kabel. Dort, wo einst die alten Ritter hausten, verunstalten Kabel meist die Historie, in der Landschaft lassen sie sich oft nur schwer verlegen.

Ob Schloss oder Gelände, in beiden stören Kabel. Dort, wo einst die alten Ritter hausten, verunstalten Kabel meist die Historie, in der Landschaft lassen sie sich oft nur schwer verlegen. Wie bei den Schlössern Neu-Falkenstein und Alt-Falkenstein im schweizerischen Balsthal. So setzt der dortige Holzfluh-Verein, zuständig für den Erhalt und die Pflege beider Schlösser, zum Steuern der Außenbeleuchtungen auf eine Funkverbindung von einer gut erreichbaren Bedienzentrale im Dorf aus ? auf eine „Industrial Wireless“-Lösung von Phoenix Contact. Ziel der Installation: Zentralisierung und Automatisierung der Beleuchtungssteuerung. Eine Lösung, die auch in der Prozessindustrie eingesetzt wird.

Phoenix Contact setzt bei seinen Funksystemen vom Typ RAD-ISM-2400 auf „Trusted Wireless“. Die Systeme ermöglichen eine zuverlässige Übertragung von analogen und digitalen Signalen über eine Distanz von einigen hundert Metern bis zu einigen Kilometern. Das unidirektional arbeitende System RAD-ISM-2400-SET-UD-ANT sendet ein analoges Stromsignal (4 bis 20mA) sowie zwei digitale Signale (5 bis 30V) zum Empfangsgerät. Das System benötigt weder Programmierung noch Parametrierung und verfügt über verschiedene Möglichkeiten zur Diagnose der Funkstrecke. Dieses System eignet sich zur Erfassung oder Steuerung entfernt gelegener Sensoren und Aktoren. Ebenfalls sind Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Mehrempfängersysteme sind möglich. Das bidirektionale System RAD-ISM-2400-SET-BD-BUS-ANT überträgt die erforderlichen Steuersignale in beide Richtungen. Ein einfaches Anreihen von Erweiterungsmodulen über den integrierten Busfuß erhöht hier auch die Anzahl übertragbarer Signale. Repeater überwinden dabei Funkhindernisse und vergrößern die Reichweite. Mit dem System können Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit und ohne Repeater sowie Mehrempfängersysteme aufgebaut werden.

In der Vergangenheit steuerte man in Bals-thal die einzelnen Außenbeleuchtungen vor Ort unabhängig voneinander. Eine optimierte Ein- und Ausschaltzeit war auf diese Weise nicht möglich. Mit dem Ziel, Betriebskomfort, Zuverlässigkeit sowie Zugänglichkeit der Beleuchtungsansteuerung zu erhöhen, suchte der Verein Ende 2004 nach einer besseren Lösung: Angestrebt wurde eine gut erreichbare Bedienzentrale mitten im Dorf, die sich mit Fahrzeugen jederzeit erreichen lässt. Außerdem sollte das Ein- und Abschalten der beiden Schlossanlagen zeitgleich erfolgen.

Mit vertretbarem Aufwand

Auf Schloss Neu-Falkenstein ist die zugehörige Schlossbeleuchtung an einem Ort zentral zusammengefasst. Alle Beleuchtungskörper sind innerhalb des Schlossareals platziert. Schloss Alt-Falkenstein wird sowohl von innerhalb des Schlossareals wie auch von zwei tiefer gelegenen benachbarten Gebäuden aus beleuchtet. Bei diesen Gebäuden handelt es sich um das Restaurant Falkenstein und um die älteste Lachsräucherei der Schweiz, Haus Dyhrberg. Diese vier Standorte der Beleuchtungssteuerung sollten nun von einer Bedienzentrale aus angesteuert werden.

Weil in der Anlage keine elektrischen Steuerleitungen zwischen den Beleuchtungszentralen vorhanden waren und auch nicht mit vertretbarem Aufwand erstellt werden konnten, entschied sich der Holzfluh-Verein nach dem Bewerten unterschiedlicher Ansätze sowie nach kurzem Testbetrieb für das unidirektionale Funksystem vom Typ „Trusted Wireless“ von Phoenix Contact – eine industrielle Lösung für die drahtlose Signal-übertragung.

Als Sendezentrale wurde ein öffentlich zugängliches Gebäude ausgewählt, das eine Transformatorstation enthält. Von diesem zentral gelegenen Gebäude aus werden die Steuersignale verteilt. Schloss Neu-Falkenstein liegt in einem Abstand von etwa 2,5 km östlich der Transformatorstation. Die anderen drei Beleuchtungsstandorte befinden sich etwa 1,5 km entfernt in südlicher Richtung. Entfernungen, die Trusted Wireless problemlos überwindet. Durch den Einbau von mehreren Panel-Richtantennen lässt sich die geforderte Distanz bei Sichtverbindung gut überwinden. Die eingesetzten Panel-Richtantennen senden in einem maximalen Winkel von 70° vertikal und 75° horizontal. Dazu sind auf der Senderseite zwei Antennen erforderlich, damit alle vier Empfänger bedient werden können. Ein Antennensplitter löste auch diese Problematik schnell.

Um die Sende- und Empfangsgeräte gegen Überspannungen zu schützen, ist in jede Antennenleitung ein Baustein aus der Produktfamilie Trabtech integriert worden. Außerdem werden bei diesem Projekt die Stromversorgungen sowie PLC-Relaisbausteine verwendet, alles Produkte von Phoenix Contact. Mittels Drehschalter kann man zwischen Hand- und Automatikbetrieb umschalten. Im Automatikbetrieb wird der Schaltbefehl durch eine Schaltuhr ausgelöst, die mit einem Dämmerungsschalter verbunden ist. Im Handbetrieb können beide Schlossbeleuchtungen einzeln oder gemeinsam geschaltet werden. Betriebskosten fallen für den Betreiber der Funkverbindung nicht an, weil Trusted Wireless im lizenzfreien 2,4-GHz-Band arbeitet. Das System ließ sich auf einfache Weise installieren und in Betrieb nehmen ? auch ohne spezielle Vorkenntnisse im Bereich Funkübertragungs-Technik. Programmierung oder Parametrierung sind nicht erforderlich. Das RSSI-Signal macht den Signalpegel auf den Empfängergeräten als Signal von 0 bis 5V mit einem einfachen Multimeter messbar. So konnte der Installateur die Antennen optimal platzieren und gezielt ausrichten. Trusted Wireless arbeitet mit einer kleinen Sendeleistung von maximal nur 10 mW.

Zum Übertragung von Signalen ist das 2,4 GHz-Band in viele einzelne Kanäle unterteilt. Diese werden in einer pseudozufälligen Reihenfolge genutzt. Das aktuelle Daten-paket wird alle 27 ms auf einer anderen Sendefrequenz gesendet. Bei einer Störung wird das Datenpaket verworfen und 27 ms später auf einer anderen Frequenz erneut verschickt. Jedem Sender und Empfänger wird mit einem Initialisierungsstecker (Hopkey) die pseudozufällige Frequenzsprungs-Reihenfolge mitgeteilt. Je ein Hopkey ist dem Sender- und dem Empfängermodul bei der Auslieferung aufgesteckt. Um die vier benötigten Empfänger auf den Sender zu „adressieren“, wird der Hopkey nacheinander auf die drei zusätzlichen Empfänger gesteckt. Sobald die Versorgungsspannung an den Empfänger angelegt wird, übernimmt das Empfängermodul die Frequenzreihenfolge in einen remanenten Speicher. Eine leistungsstarke Empfängertechnik erreicht die geforderte große Reichweite. Egal, ob Schloss oder Prozesstechnik! Die Installation der Anlage im Frühjahr 2005 verlief ohne Probleme und zur vollen Zufriedenheit des Kunden. Die Inbetriebnahme ging schnell und einfach – seitdem ist die Anlage reibungslos in Betrieb. Der Holzfluh-Verein kann jetzt mit geringem Aufwand und mit erhöhter Sicherheit die Steuerung der Schlossbeleuchtung ein- und ausschalten.

Phoenix Contact Tel. +49(0)5235300

*Stefan Ulber, Produktspezialist Interface, Phoenix Contact Schweiz AG, Tagelswangen.

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