Großes Verbundprojekt erforscht die Kommunikation von Maschine zu Maschine

In vollautomatisierten Produktionsanlagen, Gebäuden oder Logistikzentren scheinen viele Dinge wie von selbst zu geschehen. Doch hinter der „Geisterhand“ steckt eine anspruchsvolle digitale Steuerungstechnik.

Das Institut für Nachrichtenübertragung der Universität Stuttgart (INÜ) erforscht und entwickelt im Rahmen eines durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts mit der Universität Rostock und dem Forschungs- und Technologiezentrum der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig sowie drei deutschen Firmen neuartige drahtlose und optische Kommunikationsverfahren (Feldbus-Netze), die einen schnellen und sicheren Datenaustausch innerhalb vollautomatisierter Anlagen ermöglichen.

Darüber hinaus entwerfen die Partner Test- und Diagnose-Werkzeuge, die den Auf- und Umbau sowie die Wartung der Feldbus-Netze vereinfachen sollen.

In vielen Fabriken sieht es aus wie in einem Sciencefiction-Film: Einzelteile bewegen sich auf Bändern in einem Gewirr von Schläuchen, Kabeln, Ventilen, Schaltern, Kameras und Bildschirmen. Doch die Maschinen arbeiten nicht alleine. Sie benötigen Daten, und ihre Funktion muss gesteuert und überwacht werden, besonders auch zum Schutz der arbeitenden Menschen. Dazu dienen elektrische Feldbus-Netze. Sie transportieren Daten zwischen einer Zentrale und den Sensoren sowie Aktuatoren (Antriebselementen).

Bei dieser Kommunikation zwischen Maschinen steht die Nachrichtentechnik vor der Herausforderung, Daten von vielen Teilnehmern sicher und mit sehr kurzen Antwortzeiten zur Verfügung zu stellen. Erschwert wird dies durch starke elektromagnetische Störungen, die durch Motoren und funkensprühende Schweiß-Roboter verursacht werden.

Vor diesem Hintergrund suchen die Partner in dem Projekt mit dem Titel TOOLNet neuartige drahtlose und optische Kommunikationsverfahren zur Datenübertragung zwischen Aktuatoren und Sensoren. Darüber hinaus befassen sie sich mit dem Entwurf von Test- und Diagnose-Werkzeugen für derartige Feldbus-Systeme. Im Fokus der Stuttgarter Wissenschaftler steht die Datenübertragung über optische Plastikfasern, die für das Fabrikumfeld robuster sind als Glasfasern. Als Sender sollen bevorzugt kostengünstige Licht emittierende Dioden (LED) an Stelle von teuren Lasern eingesetzt werden. Das elektrische Signal, das in die LED eingespeist wird, ist ein Mehrträger-Signal (Digital Multitone), das aus 256 komplexen, modulierten Schwingungen unterschiedlicher Frequenz besteht. Weitere Themen sind die rückwirkungsfreie Ankopplung von Test- und Diagnoseeinrichtungen, die es erlauben, die Datenleitungen und das Netzwerk zu überwachen und Fehler automatisch zu erkennen. Gerade im Fabrikumfeld ist dies aus Sicherheitsgründen ein besonders wichtiger Punkt.

Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und wird vom BMBF mit rund 1,8 Millionen Euro gefördert, etwa ein Drittel davon fließt an das INÜ der Universität Stuttgart. Die Förderung geschieht im Rahmen der Hightech-Strategie „Informations- und Kommunikationstechnik für das Jahr 2020 (IKT 2020)“ mit dem Ziel, die „Wettbewerbsfähigkeit des Forschungs-, Produktions- und Arbeitsplatzstandortes im Bereich IKT zu festigen und weiter auszubauen“.

Weitere Informationen:
Prof. Joachim Speidel, Universität Stuttgart, Institut für Nachrichtenübertragung,
Tel. 0711/685-68016,
E-Mail: office [at] inue.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation,
Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu [at] hkom.uni-stuttgart.de