Das Netzwerk mit der Masche

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Drahtlose Verbindungen sind häufig die wirtschaftlichste Möglichkeit, um intelligente Geräte in der Industrieproduktion miteinander zu verbinden. Die Tropos-Maschennetzwerke von ABB bieten eine dezentrale, flexible und belastbare Infrastruktur. Im Forschungszentrum in Ladenburg setzt ABB die Technologie selbst ein und demonstriert Kunden in Testvorführungen, wie sich Tropos nahtlos in das Leitsystem 800xA integrieren lässt.

Der steigende Automatisierungsgrad in der Prozessindustrie erfordert eine leistungsfähige Infrastruktur für die Kommunikation zwischen Sensoren und Aktoren. Dabei überzeugen drahtlose Verbindungen als kostengünstige, sichere und zuverlässige Variante, die eine Konnektivität auch über weite Entfernungen sicherstellt und auf eine große Zahl von Geräten ausdehnt. Im Gegensatz zu herkömmlichen WiFi- Lösungen sind industrielle Mesh-Systeme nach IEEE 802.11 für raue Industrie- und Freiluftumgebungen ausgelegt. Die Antwort von ABB auf die Anforderungen für geschäftskritische Netzwerkinstallationen im Freien heißt Tropos.

Die Produktreihe umfasst Mesh-Router für den Außen- und Innenbereich, mobile Mesh-Router und das patentierte Betriebssystem Tropos Mesh. Außerdem gehören Richtfunksysteme für die Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation sowie ein zentrales Management- und Steuerungssystem der Carrier-Klasse dazu. Mit diesen Komponenten lassen sich besonders stabile und skalierbare Netzwerke für die Prozessautomatisierung realisieren.

Router denken mit

In einem Maschennetz empfängt und sendet jeder Knoten seine eigenen Daten, fungiert aber auch als Relaisstation – er arbeitet also mit dem restlichen Netz zusammen, um eine erfolgreiche Datenübertragung zu gewährleisten. Die Maschenstruktur ist robust gegenüber defekten Verbindungen. Aufgrund ihrer dezentralen Vernetzungsfähigkeit ist die Tropos-Architektur in der Lage, den Verlust einer Netzwerkkomponente problemlos zu überbrücken. Jeder Router überwacht kontinuierlich seine Umgebung im Hinblick auf eine mögliche Optimierung des Netzwerks. Tritt ein Problem an einem Gateway- oder einem Knotenrouter auf, wird die Topologie automatisch angepasst und der Netzwerkbetrieb aufrechterhalten. Tropos ist auf hohe Breitbandgeschwindigkeit, Stabilität, Sicherheit und Skalierbarkeit ausgelegt.

Kabellos sparen

Die Vorteile von Maschennetzwerken nutzt ABB auch selbst. Im Forschungszentrum in Ladenburg stellt Tropos zum einen eine Infrastruktur für Entwicklungsprojekte bereit, bei denen es beispielsweise um Sensoren und mobile Anwendungen für Industrie 4.0 geht. Zum anderen demonstriert ABB im Automation Forum potenziellen Kunden die Möglichkeiten, die die nahtlose Integration der Tropos-Architektur in das Leitsystem 800xA bietet. „Wir haben uns für ein Maschennetzwerk entschieden, weil es unsere Anforderungen am besten erfüllt, und selbstverständlich Tropos gewählt“, sagt Francisco Mendoza vom ABB Forschungszentrum. „Eine Bedingung war, dass das Maschennetzwerk innerhalb eines Monats zur Verfügung steht. Tatsächlich hat die Installation von Tropos nur drei Tage gedauert.“ Die Kosten waren im Vergleich zu einer herkömmlichen Netzwerklösung um zwei Drittel geringer, weil die einzelnen Bestandteile nicht verkabelt werden mussten.

Auch die hohen Datenübertragungsraten, die Flexibilität und die Reichweite sprachen für Tropos. „In Ladenburg benötigen wir eine ausreichende Signalstärke, um Flächen von mehr als 1 km² zu überbrücken und Gebäude mit Betondecken und -wänden zu durchdringen“, beschreibt Guruprasad Sosale vom ABB Forschungszentrum. „Tropos bietet die Möglichkeit, Knotenpunkte in der Nähe von Gebäuden anzubringen, um dort Signale zu verstärken und große Entfernungen zu überwinden.“ Zudem muss die Infrastruktur in der Lage sein, große Mengen an Videomaterial und prozesskritischen Daten zu übertragen. Das Netzwerk kann flexibel in Größe und Komplexität erweitert oder reduziert werden.

Schnelle Übertragung

Über eine Mesh-Architektur ist in Ladenburg eine Test-Prozessanlage mit dem Automation Forum verbunden. Ohne, dass auch nur ein Kabel verlegt wurde, werden Daten mit einer Geschwindigkeit von 100 Mbit/s und mit weniger als 100 ms Verzögerung über eine Entfernung von 500 m übertragen. In Kombination mit den Sensoren und Aktoren aus der WirelessHART-Serie von ABB entsteht mit der Tropos-Technologie ein kabelloses IP-Netzwerk, das nicht nur Überwachungs-, sondern auch Steuerungsfunktionen innerhalb des Automatisierungssystems 800xA ausführt. „Bisher konnte nur die Überwachung drahtlos erfolgen“, sagt Francisco Mendoza. „Mithilfe des Maschennetzwerks sind wir nun in der Lage, auch die Regelungstechnik komplett ohne Verkabelung zu realisieren.“

„Mithilfe des Maschennetzwerks sind wir in der Lage, auch die Regelungstechnik komplett ohne Verkabelung zu realisieren.“