Auf einen Blick

Mit dem Access Point WLAN 5100, den WLAN-Client-Adaptern FL WLAN EPA und dem umfangreichem Antennenprogramm bietet Phoenix Contact ein vollständiges industrielles WLAN-Produktportfolio auf Basis des neuen High-Speed-Standards IEEE 802.11n für das 2,4-GHz- und 5-GHz-Band. Der Access Point WLAN 5100 unterstützt die MIMO-Technologie (Multiple Input Multiple Output) mit drei Antennen, was Robustheit, Reichweite und Geschwindigkeit der Funkkommunikation deutlich steigert. Eine Besonderheit des Geräts ist die Cluster-Management-Funktion, die eine einfache zentrale Konfiguration und Überwachung des WLAN-Netzwerks ermöglicht. Die neue Generation kompakter WLAN-Ethernet-Adapter in Schutzart IP67 mit integrierter Antenne arbeitet ebenfalls nach dem IEEE-Standard 802.11n.

Heute verfügen viele industrielle Automatisierungskomponenten über einen Ethernet-Anschluss, selten jedoch über ein eingebautes WLAN-Interface. Jedes Ethernet-fähige Gerät kann allerdings per WLAN-Client-Adapter WLAN-fähig gemacht werden. Zu diesem Zweck werden in der Praxis häufig Access Points genutzt. Hier stellt sich die Frage, ob das immer die optimale und vor allem die wirtschaftlichste Lösung ist.

Die Aufgaben eines Access Points und eines Client-Adapters unterscheiden sich deutlich. WLAN Access Points erfüllen im Wesentlichen die Funktion, die Switches in Ethernet-Netzwerken wahrnehmen: Sie verbinden verschiedene Geräte miteinander. Darüber hinaus stellen die Komponenten das Funkfeld bereit und managen die Kommunikation, um beispielsweise Datenkollisionen zu vermeiden. Außerdem schützen sie das Netzwerk vor dem Eindringen und Abhören durch unbefugte Nutzer. Da in einem Funksystem oftmals viele Teilnehmer Daten mit einer möglichst hohen Übertragungsrate weiterleiten wollen, muss die Hardware des Access Points entsprechend leistungsfähig sein.

Im Gegensatz dazu setzt der WLAN-Client-Adapter in erster Linie Signale von Ethernet auf WLAN um. Auf diese Weise lassen sich Ethernet-Geräte einfach in ein WLAN-Netzwerk einbinden. Damit sich der WLAN-Client-Adapter selbstständig in das WLAN-Netzwerk einbuchen kann, muss er die aktuellsten Verschlüsselungs- und Authentifizierungs-Standards beherrschen. In mobilen Anwendungen ist zudem ein schnelles Roaming gefordert, also der möglichst unterbrechungsfreie Wechsel von einer Funkzelle in eine andere.

Wireless-LAN-Netzwerke werden in der Automatisierung oft zur Kommunikation mit mobilen und bewegten Systemen eingesetzt.

Wireless-LAN-Netzwerke werden in der Automatisierung oft zur Kommunikation mit mobilen und bewegten Systemen eingesetzt.Phoenix Contact

In zahlreiche Access Points ist bereits eine Bridge-Funktion implementiert, weshalb die Geräte aus funktionaler Sicht auch als WLAN-Client-Adapter eingesetzt werden können. Vor diesem Hintergrund sind im industriellen Umfeld häufig Access Points oder Software-seitig reduzierte Varianten der Geräte als WLAN-Client-Adapter zu finden. Die Komponenten erweisen sich jedoch meist als zu groß für den Einbau in mobile Automatisierungseinheiten, benötigen zu viel Energie und haben einen hohen Anschaffungspreis. Der WLAN-Client-Adapter von Phoenix Contact zeigt, dass dies nicht unbedingt der Fall sein muss.

Geringe Leistungsaufnahme von weniger als 1,8 W

Beim industriellen WLAN-Ethernet-Port-Adapter FL WLAN EPA handelt es sich um einen WLAN-Client-Adapter, der speziell entwickelt wurde, um Automatisierungsmodule mit Ethernet-Anschluss WLAN-fähig zu machen. Durch seine geringe Leistungsaufnahme von weniger als 1,8 W eignet sich das Gerät selbst für die Verwendung in Akku- und kapazitiv betriebenen mobilen Anwendungen wie den in der Lagerlogistik vorzufindenden Transport-Shuttles. Im Vordergrund der Entwicklung stand allerdings eine möglichst hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation unter industriellen Bedingungen bei geringen Kosten. Deshalb wurde der FL WLAN EPA als „aktive Antenne“ in einem kompakten und robusten IP65-Gehäuse realisiert. So kann auf den Einsatz empfindlicher und leistungsreduzierender Antennenkabel verzichtet werden. Zwecks Senkung von Kosten und Platz verfügt der FL WLAN EPA nur über eine integrierte Antenne. Eine speziell entwickelte zirkular polarisierte Antenne sorgt trotzdem für optimale Funkeigenschaften gerade in einer reflektiven industriellen Umgebung. Aufgrund der besonderen Richtcharakteristik der eingebauten Antenne lässt sich der FL WLAN EPA auch auf Metallflächen ohne Leistungseinbußen montieren.

Verbesserte Stabilität und Performance

WLAN EPA erlaubt die Layer-3-transparente Integration mehrerer Ethernet-Geräte in das WLAN-Netzwerk (1), schnelles Roaming durch zwei WLAN EPAs (2) und Layer-2-transparente Einbindung eines Profinet-betriebenen Ethernet-Geräts in das WLAN-Netzwerk (3).

WLAN EPA erlaubt die Layer-3-transparente Integration mehrerer Ethernet-Geräte in das WLAN-Netzwerk (1), schnelles Roaming durch zwei WLAN EPAs (2) und Layer-2-transparente Einbindung eines Profinet-betriebenen Ethernet-Geräts in das WLAN-Netzwerk (3).Phoenix Contact

Dieser WLAN-Ethernet-Port-Adapter unterstützt den neuen WLAN-Standard IEEE 802.11n im 2,4-GHz- oder 5-GHz-Frequenzband mit einer Datenrate bis 65 MBit/s. Gemäß IEEE 802.11n aufgebaute WLAN-Systeme nutzen den bisherigen Schwachpunkt von Funknetzwerken nach IEEE 802.11a/g – die Störanfälligkeit gegenüber Reflexionen und Mehrwegeausbreitung – nun gezielt zur Steigerung der Leistung und Stabilität. Wird der FL WLAN EPA in IEEE-802.11n-Systemen eingesetzt, erhöht sich die Stabilität und Performance der Funkverbindung somit deutlich. Dazu verwendet der Adapter die MIMO-Antennentechnik (Multiple Input Multiple Output) des Access Points in Kombination mit den Funktionen STBC (Space-Time Block Coding) und MRC (Maximal Ratio Combining). Bei STBC werden die Daten vom Access Point redundant über mehrere Antennen sowie unterschiedlich codiert verschickt. Durch den Vergleich der ankommenden Datenströme kann er den ursprünglichen Datenstrom selbst bei Störungen und Verzerrungen wiederherstellen. Die MIMO-Funktion MRC verbessert die Verbindung zum Access Point. Bei MRC handelt es sich um eine Empfängerfunktion im Access Point, bei der die MIMO-Signalpfade optimal kombiniert und die empfangenen Signale zur Verbesserung der Link-Zuverlässigkeit abgeglichen werden. Drahtlose Netzwerke gemäß IEEE 802.11n erreichen also eine bessere und homogenere Funkabdeckung. In der Fabrikhalle lassen sich starke Signalschwankungen durch „Funklöcher“ vermeiden, was die Zuverlässigkeit und den Datendurchsatz erhöht.

Aufgrund der Unterstützung des IEEE-Standards 802.11n und einer eingebauten Spezialantenne lassen sich mit dem kompakten WLAN-Ethernet-Adapter zuverlässige Funkverbindungen in industrieller Umgebung aufbauen.

Aufgrund der Unterstützung des IEEE-Standards 802.11n und einer eingebauten Spezialantenne lassen sich mit dem kompakten WLAN-Ethernet-Adapter zuverlässige Funkverbindungen in industrieller Umgebung aufbauen.Phoenix Contact

Sofortige Räumung der von Primär-Usern verwendeten 5-GHz-Frequenzkanäle

Da die drei überlappungsfrei im 2,4-GHz-Band nutzbaren WLAN-Kanäle in vielen Applikationen bereits belegt sind, rücken die oftmals noch freien WLAN-Kanäle des 5-GHz-Frequenzbands immer mehr in den Fokus der Anwender. In Europa stehen insgesamt 19 Kanäle zur Verfügung, die fast exklusiv für die WLAN-Nutzung reserviert sind. Allerdings bedienen sich auch Wetterradar- und militärische Anwendungen dieser Frequenzbereiche. Als primäre Anwendungen haben sie dabei Vorrang vor industriellen Applikationen. Deshalb müssen in die WLAN-Geräte Funktionen implementiert sein, die Primär-User wie ein Radargerät erkennen und den entsprechenden Kanal dann umgehend räumen. Die dafür notwendigen Mechanismen können zu einer Kommunikations-Unterbrechung von bis zu einer Minute führen. Zudem ist eine Frequenzplanung wie im 2,4-GHz-Band, wo jeder Funkanwendung ein Kanal oder Frequenzbereich fest zugeordnet werden kann, nicht zulässig. Mit Ausnahme der unteren vier Kanäle in Band 1 muss die Kanalzuweisung und Sendeleistungs-Einstellung automatisch erfolgen. Aufgrund der genannten Einschränkungen sind nur die unteren vier Kanäle, also Kanal 36 bis 48, für hochverfügbare Automatisierungs-Applikationen innerhalb von Gebäuden geeignet. Vor diesem Hintergrund unterstützen die WLAN-EPA-Module von Phoenix Contact sowohl das 2,4-GHz- als auch das 5-GHz-Frequenzband.

Das WLAN-Produktportfolio auf Basis des neuen High-Speed-Standards IEEE 802.11n für das 2,4-GHz- und 5-GHz-Band deckt alle applikativen Anforderungen ab.

Das WLAN-Produktportfolio auf Basis des neuen High-Speed-Standards IEEE 802.11n für das 2,4-GHz- und 5-GHz-Band deckt alle applikativen Anforderungen ab.Phoenix Contact

WLAN-Ethernet-Port-Adapter von Phoenix Contact belegen, dass sich durch ein spezielles Geräte-Design selbst im industriellen Umfeld leistungsfähige und zuverlässige Funkverbindungen einfach aufbauen lassen. Die Konzentration auf die WLAN-Client-Funktion und die an automatisierungstypische Anwendungen angepasste Leistungsfähigkeit ermöglichen eine kompakte Bauform des Funkmoduls trotz integrierter Spezialantenne. Mit der Unterstützung des neuen WLAN-Standards IEEE 802.11n ist außerdem ein wichtiger Schritt zur Erschließung weiterer Anwendungsbereiche in der industriellen Automatisierung getan worden.