Quantensprung für die Funkkommunikation in der Automatisierung von Belden

Ein Sendemast, bestückt mit verschiedenen Funktechniken

Seit 2004 arbeiten Ingenieure daran, die Datenübertragung in Netzwerken im industriellen Bereich auch drahtlos so zu ermöglichen, dass die Anforderungen der entsprechenden Normen und verschiedenen Umgebungen erfüllt werden. Nun ist die neueste Generation von Wireless LAN (WLAN) fertiggestellt, die nicht nur eine schnellere Version des Übertragungsstandards bietet, sondern – basierend auf der Erfahrung der vergangen Jahre – erstmals eine Funkschnittstelle enthält, die speziell für den Einsatz in schwierigen Umgebungen entwickelt wurde, wie sie in und um Windkraftanlagen herrschen.

WLAN Anforderungen im Offshore Windpark

• Salzwasserfest
• IP67
• 24V und PoE
• Störsicherheit
• Stabilität
• Vibrationsfest
• Zertifizierungen
• Maßgeschneidertes Produkt
• Hohe MTBF-Zeiten
• Hohe Reichweite (ca. 2x mehr / bis 40 km)
• Hohe Bandbreite (ca. 5x mehr / 100 Mbit/s)

Die neue WLAN-Gerätegeneration OpenBAT von Hirschmann^TM enthält serienmäßig patentierte Funkschnittstellen mit integriertem Bandpassfilter und Überspannungsschutz

Sollte ein stabiles, zuverlässiges drahtloses Netzwerk aufgebaut werden, konnte man bisher immer Hardware finden, die selbstverständlich rüttelfest, wasserdicht und besonders langlebig war. Zusätzlich wurden die notwendigen Normen erfüllt, die den Einsatz der Geräte im jeweiligen Umfeld erst ermöglichen, beispielsweise die EN50155 für Züge. Auch die eingesetzten Antennen und Kabel sowie das Zubehör sind von besonderer Qualität. Und trotzdem kam es immer wieder vor, dass ein WLAN-Netz nicht so funktionierte, wie man es sich erhoffte.

Ein Beispiel dafür ist eine Installation am Hamburger Hafen. Dort zeigte eine Funkstrecke nach Montage der Geräte eine physika lisch einwandfreie Verbindung. Und das empfangene Signal war stark genug, um die erwünschte Bandbreite erreichen zu können. Und doch zeigte sich, dass die eigentliche Datenübertragung nur schlecht und mit vielen Unterbrechungen funktionierte. Ursache war, dass dort viele verschiedene Radiotechnolgien eingesetzt wurden, die die WLAN-Geräte stark beeinträchtigten, weil diese nur einen unzureichenden Filter gegen diese Funksysteme hatten.

Abhilfe wurde geschaffen, indem zwischen Access-Point und Antenne ein zusätzlicher Bandpassfilter montiert wurde, der die störenden Nachbarfrequenzen gar nicht erst in Richtung des Empfängers durchlässt. So konnte das Noise-Level deutliche gesenkt und damit die Paketempfangsrate auf normale Werte gesteigert werden.

Eine weitere Erfahrung aus der Praxis wurde in einem Tagebau gemacht. Dort konnte eindeutig festgestellt werden, dass es eine schleichende Zerstörung von Bauteilen auf dem WLAN-Empfänger gegeben hatte, die auf elektrische Entladungen zurückzuführen war. Es stellte sich heraus, dass aufgrund der sich reibenden Luftmassen oberhalb des Tagebaus immer wieder kleine statische Entladungen stattfanden, die von den WLAN-Antennen empfangen und weitergeleitet wurden. Diese passierten den Blitzschutz, da sie unterhalb dessen Auslösespannung lagen.

Aus Erfahrung bessere Produkte machen

Hirschmann^TM hat erstmals eine WLAN-Schnittstelle entwickelt, die konsequent die Ansprüche solcher Industrieanwendungen erfüllt. Dabei ist es gelungen, die Bauteile Überspannungsschutz und Frequenzbandfilter innerhalb des Access-Points unterzubringen.

Die Miniaturisierung geht so weit, dass die Funktionen direkt auf dem WLAN-Funkmodul Platz gefunden haben. Somit bildet jedes Modul eine Funkschnittstelle, von denen bis zu drei in einem Access-Point eingesetzt werden können. Der integrierte Überspannungsschutz hat bei Tests Entladungen standgehalten. Der ebenfalls integrierte Bandpassfilter funktioniert jeweils im 2,4GHz und im 5GHz-Band und befreit das WLAN so von einem störenden Rauschpegel.

Fazit

Die neue patentierte OpenBAT-Plattform von Hirschmann^TM ist die jüngste Generation von WLAN-Geräten, die eine neue Entwicklungsstufe der WLAN-Technologie repräsentieren und mit einer Steigerung der WLAN-Netzwerkgeschwindigkeit um bis zu 50 Prozent gegenüber den bisherigen Generationen aufwarten. Die neue OpenBAT-Plattform gestattet es, WLAN-Lösungen in Bereichen zu realisieren, in denen dies bislang nicht möglich war. Bei der Entwicklung von OpenBAT wurde vor allem auf ein Maximum an Flexibilität Wert gelegt. Deshalb eignet sich diese Plattform auch für Anwendungen wie die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Einen besonders wichtigen Bestandteil dieser Neuentwicklung bildet das patentierte WLAN-Funkmodul. Es ist nicht nur mit integriertem Bandpassfilter und ESD-Schutz ausgestattet, sondern zeichnet sich auch durch eine sehr geringe Leistungsaufnahme und einen extrem großen Temperaturbereich aus. Außerdem ist dieses Modul mit besonders robusten Antennensteckern mit geringer Signaldämpfung bestückt und lässt sich besonders rüttelfest montieren. So können erstmals stabile Funkverbindungen auch in schwierigsten Umgebungen zuverlässig realisiert werden.

Das Windmesse Technik-Symposium 2013 findet am 16. Mai 2013 im Hotel Hafen Hamburg statt: Zum Programm.