Wireless-Simulation-Tool Funk-Infrastruktur schnell und einfach planen

Soll ein Funksystem in einer Industriehalle installiert werden, müssen zuvor verschiedene Rahmenbedingungen geklärt sein — etwa wie viele Teilnehmer für eine zuverlässige Funkabdeckung erforderlich sind und wo genau sie positioniert werden müssen. Mit dem Wireless-Simulation-Tool von Phoenix Contact geht das jetzt einfach und ganz schnell.

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In der Automatisierungstechnik werden immer häufiger Funktechniken zur Signalübertragung genutzt. Zum einen haben sich die Wireless-Lösungen im mehrjährigen praktischen Einsatz als sicher und zuverlässig erwiesen. Darüber hinaus sparen sie in vielen Applikationen Kosten ein, weil sie beispielsweise teure Schleppketten ersetzen, Daten mit temporär installierten Maschinenteilen austauschen oder mobile Einheiten in das Ethernet-Netzwerk einbinden.

Anforderungen schnell umsetzten

Hat sich der Anwender für ein bestimmtes Funk-Protokoll entschieden, stellt sich die Frage nach der erforderlichen Infrastruktur. Neben der Anzahl der Funkkomponenten, die für die zuverlässige Kommunikation innerhalb des Funknetzes benötigt werden, spielt ihre Position in der Industriehalle eine wichtige Rolle. Außerdem muss geklärt werden, ob sich die Übertragungsqualität durch spezielle Antennen verbessern lässt.

Automatisierungstechniker und Anlagenbauer, die sich erstmalig mit der drahtlosen Kommunikation beschäftigen, haben oft nicht die Zeit, sich umfassend in die Grundlagen der Funkübertragungs-Technik einzuarbeiten. Hier bieten sich Software-basierte Lösungen zur Positionierung der Wireless-Komponenten an. Diese Werkzeuge müssen einfach bedienbar sein, und die von ihnen gelieferten Ergebnisse sollten sich direkt umsetzen lassen. So reduziert sich das zeitintensive Suchen und Überprüfen der besten Montageposition vor Ort erheblich. Außerdem kann der Umfang der Wireless-Infrastruktur bereits ermittelt werden, wenn die auszuleuchtende Halle noch in der Planung ist.

Das Simulations-Tool in der Praxis

Mit Bluetooth-Funktechnik ausgerüstet hat zum Beispiel das niederländische Logistik-Unternehmen Van Heezik sein neues Hochregallager. Access-Points von Phoenix Contact steuern beim automatischen Paletten-Fördersystem die einzelnen Shuttles und binden sie in das Kommunikationsnetz ein.

Für eine solche Anwendung bietet die Wireless-Simulations-Software auch dem in Funkanwendungen ungeübten Anwender schon am Schreibtisch eine einfache Möglichkeit, sich schnell einen Überblick über die Ausleuchtung seiner Halle zu verschaffen. Auf Basis des Hallenplans, der als Grafik in die Software-Oberfläche eingebunden wird, entsteht am PC mit wenigen Mausklicks ein genaues Abbild der Industrieumgebung.

Zu diesem Zweck lassen sich typische Ausstattungsmerkmale wie verschiedene Mauertypen und Fenstergläser, aber auch Stahlschränke, Maschinen oder Fahrstuhlschächte aus einer Bibliothek entnehmen und an der entsprechenden Stelle im Hallenplan platzieren. Da alle Gegenstände Hindernisse für die elektromagnetischen Funkwellen darstellen, sind die entsprechenden Werte in aufwändigen Messreihen ermittelt und ebenfalls in der Bibliothek hinterlegt worden.

Nachdem der Nutzer die wichtigsten baulichen Gegebenheiten in den virtuellen Hallenplan eingetragen hat, wird die erste Funkkomponente auf dem Grundriss positioniert. Auch hier sind verschiedene WLAN-Geräte auswählbar, die sich entweder im 2,4 GHz- oder im 5 GHz-Frequenzband (IEEE 802.11 a, b, g) betreiben lassen. Die Bibliothek umfasst darüber hinaus Bluetooth-Geräte, die in die Simulation eingebunden werden können.

So wird’s gemacht: Farbverlauf zeigt Simulations-Ergebnis

Wenn der erste Access-Point in der virtuell nachgebildeten Umgebung positioniert ist, kann die Simulation gestartet werden. Als Ergebnis wird ein Farbverlauf über die Infrastruktur-Komponente gelegt, der Auskunft über die Ausleuchtungsqualität der Halle gibt. Die Software arbeitet dabei mit Ampelfarben. Während grün für eine gute und gelb für eine ausreichende Funkversorgung steht, kann es bei rot zu einem Funkabriss kommen.

Auf Grundlage der angezeigten Farbverläufe fügt der Benutzer weitere Access-Points in seine Simulation ein oder verschiebt bereits vorhandene Geräte. Als Ergebnis wird sofort ein neuer Farbverlauf angezeigt. So kann er die Funk-Infrastruktur in der Simulation so lange optimieren, bis die gewünschte Ausleuchtung erreicht ist.

Durch die Eingabe zusätzlicher Ausstattungsmerkmale wie Zwischenwände, Produktionsmaschinen oder Hochregallager wird das Simulations-Ergebnis noch präziser. Auf diese Weise erhält der Planer einen genauen Überblick, wie viele Funkkomponenten er benötigt — und dem Monteur sind die Installationsorte der Geräte bekannt. Das Wireless-Simulation-Tool bietet darüber hinaus weitere Einstellungen, die genauere Detailkenntnisse vermitteln.

Praxistest und Abnahmemessung

Wie genau die Simulation mit der Praxis übereinstimmt, hängt zum einen vom Rechenmodell ab, das dem Simulations-Tool zu Grunde liegt. Ein wichtiger Faktor ist auch die Detailgenauigkeit, mit der der Anwender seine Industriehalle in der Software nachbildet. Im Phoenix-Rechenmodell werden die Ergebnisse eher konservativ dargestellt. Das bedeutet, dass die Signalqualität in der Praxis wahrscheinlich besser ausfallen wird, als sie in der Simulation angegeben ist. So lässt sich eine zusätzliche Systemsicherheit erreichen.

Bei der Eingabe der Ausstattungsmerkmale findet der Anwender schnell heraus, welches Wandmaterial etwa einen geringeren Einfluss auf die Funkwellen hat. In diesem Fall muss der Detaillierungsgrad nicht so hoch sein, während er in einer anderen Umgebung wichtig ist, damit man ein möglichst genaues Simulations-Ergebnis erhält.

Handelt es sich dabei um eine relativ offene Halle, kann nach Abschluss des Projekts eine Abnahmemessung entfallen oder durch Tests mit den installierten Geräten ersetzt werden. Bei komplexeren Strukturen, wie sie zum Beispiel in Hochregallagern mit vielen Regaltrassen vorzufinden sind, empfiehlt sich jedoch eine Kontrollmessung.

So lässt sich unter anderem feststellen, ob alle Funkkomponenten sachgemäß installiert wurden und daher die erwartete Performance erbringen können. Liegt eine Simulation der Funkübertragung vor, gestaltet sich die Messung einfacher und effizienter, denn die wichtigen Messpositionen ergeben sich aus der Grafik. Das Messteam erhält außerdem direkte Vergleichswerte und kann die möglicherweise kritischen Bereiche sofort ausfindig machen.

Mehr Produktivität durch IT-powered Automation

Mit den Automatisierungslösungen von Phoenix Contact lässt sich die Produktivität von Maschinen und Anlagen erheblich steigern. Zu diesem Zweck hat der Blomberger Kommunikations-Spezialist neben den bewährten Automatisierungs-Protokollen internationale IT-Standards in seine Produkte und Systeme integriert. Nur so können Daten schnell und einfach von der Feld- bis in die Unternehmensleitebene übertragen werden — wo sie zu einer raschen Entscheidungsfindung beitragen.

Für die Funkkommunikation werden beispielsweise die in der IEEE standardisierten Technologien Bluetooth und WLAN genutzt. Die Funkkomponenten von Phoenix Contact unterstützen darüber hinaus gängige Security-Protokolle wie bei WLAN IEEE 802.11i, WPA2, TKIP oder AES. So ist eine zugriffssichere Datenübertragung gegeben.

Sebastian Hube, Produktmanager Wireless Network Technology, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont

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