Vergleich Funktechnologien für die Feldbusübertragung. Schildknecht AG (Vorstand Dipl.Ing. Thomas Schildknecht)
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- Helmut Graf
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Transkript
1 Vergleich Funktechnologien für die Feldbusübertragung Schildknecht AG (Vorstand Dipl.Ing. Thomas Schildknecht)
2 Vortragsmotivation? Warum gibt es nicht einen einheitlichen Funkstandard? Vergleich Funktechnologien 2
3 Kabelschnittstelle Profibus /Profinet Vergleich Funktechnologien 3
4 Erfahrungshorizont Profibus & Profisafe SIEMENS S7 2,4GHz pwlan 2,4GHz Bluetooth 1,9GHz DECT 5GHz a MHz 4xxMHz 20ms 25ms 50ms 20ms 100ms 100ms 100ms Vergleich Funktechnologien 4
5 Vergleich Funktechnologien 5
6 Vergleich Funktechnologien 6
7 Vergleich Funktechnologien 7
8 Vergleich Funktechnologien 8
9 Juli 2008 nach 6 Monaten Betriebszeit: Über Fahrten Ohne jegliche Funkstörung Vergleich Funktechnologien 9
10 Vergleich Funktechnologien 10
11 Vergleich Funktechnologien 11
12 Wireless Profibus / Profinet Vergleich Funktechnologien 12
13 Profinet Vergleich Funktechnologien 13
14 Wireless Profibus / Profinet Vergleich Funktechnologien 14
15 Vergleich Wireless Profinet / Profibus Empfehlung Einstellung bei Profinet mindestens 32ms Aktualisierungsrate (reduction ratio) Vergleich Funktechnologien 15
16 Datenaustausch Vergleich Funktechnologien 16
17 Mit Störung Vergleich Funktechnologien 17
18 Wireless profibus via Bluetooth LOS 5m ohne Störer Timingdelay Profibus 64Byte NLOS 10m mit WLAN Störer Vergleich Funktechnologien 18
19 Wireless profibus via Standard Mbit/s DSSS LOS 5m ohne Störer Timingdelay Profibus 64Byte NLOS 10m ohne Störer Vergleich Funktechnologien 19
20 Salzgitter Flachstahl neue Kombibeize Profisafe Funkverbindung Vergleich Funktechnologien 20
21 Stahlwerk Bremen 350m Entfernung 4 parallele Funkstrecken Profibus mit 500kbit Datenaustausch alle 60ms zu ET 200M Vergleich Funktechnologien 21
22 Wireless profibus via 2.4GHz propritary DSSS LOS 5m ohne Störer Timingdelay Profibus 64Byte NLOS 10m ohne Störer Vergleich Funktechnologien 22
23 Wireless profibus via 2.4GHz propritary DSSS NLOS 10m mit WLAN Störer Timingdelay Profibus 64Byte NLOS 10m mit BT Störer Vergleich Funktechnologien 23
24 Wireless profibus via DECT Timingdelay Profibus 4Byte Timingdelay Profibus 64Byte Vergleich Funktechnologien 24
25 Betrachtung des Funkmediums Vergleich Funktechnologien 25
26 Frequenznutzungsplan Vergleich Funktechnologien 26
27 Funkfrequenzen und Bandbreite sind ein kostbares Gut Die Resource Funkbandbreite sollte deshalb als Wirtschaftsgut geplant und verwaltet werden Vergleich Funktechnologien 27
28 Wireless QoS Anwendungsklassifizierung ISA100 Klasse Bezeichnung Beispiel Klasse 0 Notfallmaßnahme Klasse 1 geschlossener Regelkreis (Steuerung) Klasse 2 geschlossener Regelkreis (Überwachung) Klasse 3 offener Regelkreis Klasse 4 Visualisierung-Alarmierung Klasse 5 Up-Download/Aufzeichnung Notabschaltung, automatischer Brandschutz direkte Aktorsteuerung niederfrequente Regelkreis Optimierung manuelle Pumpensteuerung Wartung, WLAN / Internet Programmdownload Vergleich Funktechnologien 28
29 Koexistenzplanung Quelle: VDI Richtlinie 2185 Vergleich Funktechnologien 29
30 Bandbreite Bluetooth und Upbanded DECT WLAN 1&2 Mbit/s Zigbee , WirelessHArt a,g WLAN 54Mbit/s Vergleich Funktechnologien 30
31 Mehrwege Ausbreitung Vergleich Funktechnologien 31
32 Funkverbindung mit 2,4GHz FHSS Bluetooth über 70m
33 Funkfeld Funkkanaleigenschaften sind frequenzabhängig Breitbandige Systeme sind empfindlicher Vergleich Funktechnologien 33
34 Funkfeld Vergleich Funktechnologien 34
35 Funkfeld Vergleich Funktechnologien 35
36 Eigenschaften von Funktechnologien Vergleich Funktechnologien 36
37 WLAN b/g Eigenschaften 54Mbit/s mit WLAN g bedeutet -31db geringeres Linkbudget =1/1000 der Leistungsbilanz Vergleich Funktechnologien 37
38 Kausale Zusammenhänge Hohen Datendurchsatz erzwingt schlechtere Empfängerempfindlichkeit Vergleich Funktechnologien 38
39 Kausale Zusammenhänge niedrige Empfängerempfindlichkeit bedingt geringere Reichweite Vergleich Funktechnologien 39
40 Standard WLAN a-x ist auf hohen Datendurchsatz und niedrige Kosten optimiert und nicht auf Koexistenz, Resourcenschonung, Reichweite, Verfügbarkeit (Stabilität) der Funkstrecke (Profibuserror!) Vergleich Funktechnologien 40
41 Antennendiversity Vergleich Funktechnologien 41
42 Antennendiversity mit DATAEAGLE für 2.4GHZ DSSS Vergleich Funktechnologien 42
43 Einfluss von Störungen bei DSSS Vergleich Funktechnologien 43
44 DSSS Barkercode Vergleich Funktechnologien 44
45 DSSS Barkercode xx Standard bedeutet: weltweit wird nur ein einziger Barkercode verwendet Vergleich Funktechnologien 45
46 Einfluss von Störungen bei DSSS Nur in DATAEAGLE verfügbar! Vergleich Funktechnologien 46
47 Zusammenhang Spreadcodelänge Biterrorrate (Zigbee) 2.4GHz 32 chips /16 Codes (Zigbee) 868MHz 15 chips / 1 Code WLAN 1Mbit 11 chip / Code b WLAN 11Mbit 11 chips / 64 Codes Schildknecht 16/32 chips / 1 Code Anzahl paralleler Funksysteme im gleichen Kanal Vergleich Funktechnologien 47
48 Benötigter Störspannungsabstand Funktechnologie robuster Vergleich Funktechnologien 48
49 WLAN WLAN Koexistenz 6Mbit / s : Das Nachbarkanal signal kann um 16db grösser Sein, ohne Einfluss auf die Errorrate 54Mbit /s: Ein gleich grosses Signal vom Nachbarkanal beeinflusst bereits negativ die Errorrate Konsequenz: Mindestabstände von AP sind einzuhalten! Site Survey Software / Spezialisten wird benötigt Vergleich Funktechnologien 49
50 Bluetooth- Bluetooth Koexistenz Vergleich Funktechnologien 50
51 Studie Wireless Technologien Studie VDC 2/2007: worldwide wireless networking products Vergleich Funktechnologien 51
52 Wie könnte eine ideale Funktechnologie für Wireless Automation aussehen? FHSS - Frequenzhopper wegen Industrieumfeld mit Blacklisting DSSS wegen Prozessgewinn DSSS langer änderbarer Barkercode wegen Koexistenz Kein komplexes Funkprotokoll mit Resend und Acknowledge wegen Latenzzeit bei zyklischer Übertragung 2 vollwertige Receiver für Raum Diversity Vergleich Funktechnologien 52
53 Fazit Es gibt nicht die Funktechnolgie sondern für die jeweilige Anwendung eine geeignete oder ungeeignete Grosser Einfluss auf die Eigenschaften der Applikation hat die tatsächliche Implementierung der Kabel bzw. Anwenderschnittstelle Richtig geplant und überwacht gibt sehr gute Langzeiterfahrungen von hochverfügbaren Funkanwendungen b/g WLAN für die Automatisierungstechnik in industrieller Umgebung wenig geeignet No Wires doesn t mean no Problems! Vergleich Funktechnologien 53
54 Vielen Dank für Ihr Interesse Weitere Informationen Vergleich Funktechnologien 54
55 PN =spread=barkercode Increasing spreadcode will decrease Biterrors / Influence of other simultaneous users Vergleich Funktechnologien 55
56 Nutzung 2.4GHz Vergleich Funktechnologien 56
57 Propritäre Funktechnik WISA von ABB Vergleich Funktechnologien 57
58 Propritäre Funktechnik WISA von ABB Vergleich Funktechnologien 58
59 Wireless Profibus & Profisafe in Paris am Montmartre 2006: Fahrten ohne Unterbrechung der Funkverbindung Wireless Profibus & Profisafe in Freiburg Vergleich Funktechnologien 59
60 Vergleich Funktechnologien 60
61 Vergleich Funktechnologien 61
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