Bluetooth-Module ermöglichen sichere drahtlose Datenübertragung

Bei seinen neuen Montagestationen verwendet der italienische Konzern Comau S.p.A. zum drahtlosen Datenaustausch SAI-Bluetooth-Module nach dem Standard IEEE 802.15.1. Dieser industrielle Standard soll den störungsfreien Datenaustausch innerhalb eines drahtlosen Netzes über kurze Entfernungen sicherstellen.

Die neuen SAI-Module von Weidmüller kommen überall dort zum Einsatz, wo aufgrund der Platzverhältnisse die Bus-Kabel nur schwer erreichbar sind – dies gilt vor allem für die sich bewegenden Anlagenteile.Ein SAI-Bluetooth-Gateway kommuniziert ohne Kabel mit maximal sechs Slave-Stationen.

Smartbox Comau heißt die von Comau Powertrain Machining & Assembly entworfene Montagezelle, die den Anforderungen an Flexibilität und „Erweiterbarkeit“ der Produktion auf dem Automobilmarkt gerecht wird.

Das zum Ausführen des Großteils der automatischen Montagevorgänge eines Zylinderkopfes hergestellte Modul ist in der Lage, in der gleichen Anlage verschiedene Elemente zu verarbeiten. Außerdem ermöglicht es dem Anwender auf Grund des modularen Aufbaus die Möglichkeit, zunehmend das Produktionsvolumen und den Automatisierungsgrad der Anlage zu erhöhen.

Montagezelle baut flexibel Zylinderköpfe für Motoren

Die Montagezelle montiert flexibel Zylinderköpfe für Motoren mit einem Zylinderbohrungsabstand von 70 bis 130 mm und Ventilmittenabständen zwischen 25 und 55 mm. In der Montagezelle sind Funktionen wie Montage und Werkstückhandling voneinander getrennt. Ein standardisierter „Montagekopf“ mit drei Achsen positioniert unterschiedliche Montagewerkzeuge. Die Positionierung und Orientierung des Werkstücks erfolgt über die Achsen, die den Palettenlift bewegen. Sämtliche Bewegungen in der Montagezelle sind über servobetriebene Kugelrollspindeln angetrieben.

Die komplexe Technik, insbesondere die der Montagegreifer, zwingt zu einer aufwändigen Verkabelung zwischen den Sensoren und Aktoren sowie den Ein- und Ausgängen der Steuerung. Zahlreiche Verbindungen zwischen Feld und Schaltschrank sind erforderlich. Umfangreiche Kabelstränge einschließlich Feldbus-System kommen zum Einsatz.

Der Ersatz dieser Kabelstränge durch ein kabelloses Kommunikationssystem reduziert sowohl die Komplexität als auch Wartungstätigkeiten. Die Comau-Ingenieure setzten bei der Wireless-Kommunikation in der Smartbox Comau auf den Industriestandard Bluetooth (IEEE 802.15.1) und auf SAI-Bluetooth-Module in Schutzart IP67 von Weidmüller.

Bluetooth-Datenübertragung hat Reichweite bis 100 m

Bluetooth definiert eine universelle Funkschnittstelle im lizenzfreien 2,4-GHz-ISM-Band. Aufgrund der geringen Sendeleistung von einigen Milliwatt sind Reichweiten bis 100 m spezifiziert. Verwendet wird das standardisierte Bluetooth-Profil SPP, auf das das Kommunikationsprotokoll aufsetzt. Es ist auf Basis des Canopen-Standards als Wirelessopen implementiert.

Weidmüller und Comau betrachten Industrial Wireless als eine Technik zur Problemlösung bei genau definierten Installationaufgaben und nicht als generellen Ersatz aller Kabel in der industriellen Automation. Bluetooth eignet sich als Wireless-Schlüsseltechnik für die nicht zeitkritische und nicht sicherheitsrelevante Datenübertragung. Durch die drahtlose Technik verringern sich die Installationszeiten und die Flexibilität der Anlagen und Maschinen bei späteren Änderungen wird erhöht. Zusätzliche Einsparungen werden bei Diagnose und Wartung erzielt.

SAI-Bluetooth entspricht dem klassischen SAI-Verteiler-Konzept

SAI-Bluetooth entspricht dem klassischen SAI-Verteiler-Konzept von Weidmüller. Das bekannte Design und Handling ermöglicht den Comau-Technikern eine einfache Installation – sie finden sich sofort zurecht. Die Konfiguration erfolgt wie bei üblichen Standardkomponenten in Profibus-DP-Netzen. Auch die Netzwerktransparenz ist bis zu den einzelnen Wireless-Teilnehmern voll durchgängig.

Die Adressen lassen sich komfortabel im beleuchteten Adressraum einstellen. Die Zykluszeit jedes SAI-Moduls liegt bei unter 15 ms. Der „Sub-Bus“ erlaubt eine Erweiterung der Funkstrecke um 50 m. Umfangreiche Diagnose- und Statusanzeigen – für Betriebsspannungen und Kommunikation – befinden sich auf jedem Bluetooth-Modul. Hinzu kommen großzügige Markierungsflächen mit Hinterleuchtung und pfeilförmiger Statusanzeige mit Leuchtdioden. Bei Ein-/Ausgabe-Fehlern erfolgt zusätzlich ein Farbwechsel der Anzeige.

186 Bluetooth-Module sind pro System ansprechbar

SAI-Bluetooth dient der drahtlosen Übertragung aller Daten in der Montagezelle zwischen den SAI und einem Gateway. Mit Weidmüller-Bluetooth-SAI lassen sich 31 Pico-Netze mit jeweils einem Gateway und sechs Bluetooth-Slaves (Sub-Bus-Teilnehmer) aufbauen. Insgesamt können 186 Bluetooth-Module in einem System angesprochen werden. Die Konfiguration und Adressierung im Profibus-DP-Netz erfolgt wie gewohnt anhand der GSD-Dateien.

Der Bluetooth-Master agiert als Gateway zum Profibus und ist gleichzeitig ein Slave im Profibus-System: Bei SAI-Bluetooth sind die Gateways als Slaves konzipiert, das heißt, sie können Ein-/Ausgabe-Informationen verarbeiten. Damit lassen sich Sensoren und Aktoren direkt am Gateway anschließen.

Dipl.-Ing. Sten Mückenhelm ist Produktmanager SAI-Komponenten bei der Weidmüller Heyfra GmbH in 06295 Eisleben.