Trusted Wireless

Funkhindernisse mittels Repeater überwinden

19.02.2007 | Autor / Redakteur: Stephanie Chaintoutis* / Jan Vollmuth

Mit einer industrietauglichen Funklösung hat das Wasserwerk Zweckverband Seebachgebiet eine vier Kilometer lange Kabelverbindung schnell und kostengünstig ersetzt. Weil eine direkte Funkverbindung nicht möglich ist, wird das Funkssignal mittels Repeater um einen Hügel gesendet.

Die rheinland-pfälzische Region Rheinhessen zählt zu den traditionsreichsten Weinanbaugebieten der Welt, ein Fünftel des Gebiets ist mit Rebstöcken bepflanzt. Auch in der Region um die „Wein- und Sektstadt Osthofen“ bestimmt der Weinbau die Landschaft soweit das Auge reicht. Das Wasserwerk Zweckverband Seebachgebiet speist Trinkwasser aus den Wasserwerken Osthofen, Bechtheim-West und Mölsheim in ein weit verzweigtes Versorgungsnetz von circa 500 km Länge mit über 20.000 Hausanschlüssen ein. Die 24 Trinkwasserbehälter im Versorgungsgebiet wurden kontinuierlich saniert, automatisiert und miteinander vernetzt. Zur Versorgung der 30 Ortsnetze werden fünf Pumpstationen und sechs Druckerhöhungsanlagen betrieben.

Im Wasserwerk Osthofen werden täglich rund 9.000 m3 Grundwasser aufbereitet. Im Zuge der Automatisierung wurden alle Wasserbehälter und Pumpstationen an die Osthofener Zentrale angebunden. Jetzt werden die Anlagen von zwei PC überwacht. Die Rechner zeigen die Zustände an, dokumentieren die Zu- und Abflüsse und werten die Wasserförderung statistisch aus. Bei Störungen alarmieren sie die Rufbereitschaft und benachrichtigen externe Fachkräfte.

Funk statt aufwendiger Erdarbeiten

Im Jahr 2004 übernahm der Zweckverband die Wasserversorgung der Gemeinde Mölsheim. Dort speist eine Quelle einen 100 Kubikmeter fassenden Quellbehälter. Von dort wird das Wasser in einen Hochbehälter gepumpt, der gleichzeitig vom Pumpwerk Dalsheim versorgt wird. Die elektrotechnische Ausstattung des Quell- und Hochbehälters entsprach damals nicht mehr dem Stand der Technik: Die Kabelverbindung vom Pumpwerk Dalsheim zum Hochbehälter Mölsheim war nicht längswassergeschützt. Außerdem wurden die Kabelverbindungen durch Aderunterbrechungen und Erdverbindungen beeinträchtigt.

Eine Reparatur des 4000 m langen Kabels war aufgrund der hohen Anzahl der Beschädigungen kaum möglich. Daher entschied sich der Zweckverband für eine Funkverbindung. „Aufgrund der erforderlichen hohen Zuverlässigkeit und der großen Distanz fiel unsere Wahl auf bidirektionale Funkmodule von Phoenix Contact“, erläutert Hermann-Josef Hofmeister, als Elektromeister u.a. zuständig für Instandhaltung und Wartung beim Zweckverband. „Mit der Trusted Wireless-Technologie lassen sich IO-Daten und Analogsignale problemlos über große Strecken in beide Richtungen übertragen.“

Mit Funk Berge versetzen

Ganz so einfach gestaltete sich die Einrichtung der Funkstrecke zunächst nicht. Der Hochbehälter Mölsheim und das Pumpwerk Dalsheim liegen inmitten von Weinbergen, und es gibt keine Sichtverbindung zwischen beiden Punkten. „Mithilfe einer Funkausleuchtung konnten wir dieses Problem schon in der Planungsphase lösen“, erinnert sich Hofmeister. Mit dieser kostenlosen Dienstleistung von Phoenix Contact, die sich auf topographisches Kartenmaterial im Maßstab 1:50.000 stützt, wurde ein geeigneter Punkt gefunden, von dem aus die Funkverbindung um die Bergkuppe herumgeführt werden kann. An einem weiteren Wasserbehälter am Standort Monsheim wurde eine Zwischenstation eingerichtet, die den Datenverkehr zwischen Mölsheim und Dalsheim ermöglicht.

Dieser Repeater – ein dritter bidirektionaler Funk-Transceiver – sendet die Signale unverändert weiter. Der Repeater kann zum einen wie in Monsheim Hindernisse überwinden, aber auch die Reichweite der Funkstrecke erhöhen. Zur Optimierung der 3600 und 4600 m langen Funkstrecken wurde an der Repeaterstation eine Rundstrahlgewinnantenne mit einer Leistung von 9 dB installiert. In Kombination mit jeweils einer Parabolrichtantenne an beiden Zielorten sorgt sie für eine stabile Funkverbindung. Alle eingesetzten Antennen stammen aus dem Zubehörprogramm Industrial Wireless von Phoenix Contact.

Individuelle Systemanpassung in kurzer Zeit

Zwischen dem Hochbehälter Mölsheim und dem Pumpwerk Dalsheim werden viele verschiedene Daten und Signale ausgetauscht, darunter Betriebs- und Störmeldungen sowie Pumpensteuerungssignale. Zur optimalen Anpassung an die jeweilige Applikation hält Phoenix Contact mit dem Produktprogramm RAD-Line IO (siehe Kasten) Erweiterungsbausteine bereit. Bis zu acht solcher Bausteine gleichen oder unterschiedlichen Typs lassen sich über einen Busfuß aneinander reihen, sodass sich das Grundsystem, das zwei digitale und ein analoges Signal überträgt, auf max. 33 analoge oder 66 digitale Signale erweitern lässt.

„Man muss kein Funktechniker sein oder an speziellen Schulungen teilnehmen, um die Geräte installieren und betreiben zu können“, erläutert Hofmeister. „Auch die Ausrichtung der Antennen war mithilfe des analogen RSSI-Signals (Received Signal Strength Indicator) schnell erledigt.“

Die Systemdiagnose gestaltet sich übersichtlich und einfach. Vor Ort können Power und Status über zwei LEDs abgelesen werden. Ein potenzialfreier RF-Link-Kontakt (Radio Frequency) und das analoge RSSI-Signal ermöglichen sogar die Ferndiagnose der Funkverbindung.

Störungsfreier Parallelbetrieb

Im Zuge der Automatisierung wurden auch Zeitschlitzfunksysteme zur Fernübertragung installiert. Bedenken gegenüber einem Parallelbetrieb mit den RAD-Line IO-Funksystemen erwiesen sich als unbegründet. Da die Funkmodule auf Basis der robusten und für industrielle Zwecke optimierten Trusted-Wireless-Technologie arbeiten, ist der parallele Betrieb mit anderen Funksystemen unkritisch. Störungen können nahezu ausgeschlossen werden, da die Geräte auf mehr als 600 Kanälen im lizenzfreien 2,4-GHz-Frequenzband kommunizieren, die pseudozufällig durchsprungen werden.

„Mit dem Einsatz der Funkmodule haben wir viel Kosten und Zeit gespart“, resümiert Hofmeister. „Auch bei künftigen Modernisierungen werden wir so manches Erdkabel durch eine Funk-Lösung ersetzen.“

Zuverlässige Funksysteme mit Trusted Wireless

Industriell nutzbare Funktechnologien müssen zuverlässig und robust sein. Phoenix Contact setzt hier auf Funktechnologie Trusted Wireless, die von dem speziell für Industrieanwendungen konzipiert ist. In Prozesstechnik- und Infrastrukturanlagen müssen kleine, zeitunkritische Signalpakete über große Entfernungen zyklisch übertragen werden. Mit den Funkmodulen aus dem Programm RAD-Line IO können zwei digitale Schaltsignale (5 bis 30 V) und ein analoges Sensorsignal (4 bis 20 mA) aufgenommen und übertragen werden. Erhältlich sind ein unidirektionales sowie ein bidirektionales System, mit denen in eine Richtung oder hin und her kommuniziert werden kann.

Mit den Geräten können sowohl Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen als auch Repeater-Lösungen zur Überwindung von Hindernissen projektiert werden. Der modulare Aufbau sowie das einfache Anreihen der Erweiterungsmodule, die auch einen Frequenzmess- und Impulszählbaustein enthalten, ermöglichen eine individuelle Signalanpassung.

Einfache Installation und Inbetriebnahme ohne Programmierung und Parametrierung gehören ebenso zu den Features wie die guten Diagnose-Möglichkeiten der Funkstrecke. Alle Systemkomponenten sind gemäß den Richtlinien 94/9/EG (Atex) sowie IECEx zertifiziert und lassen sich somit auch international in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzen.

Phoenix Contact, Tel. +49(0)5235 300

*Dipl.-Wirt.-Ing. Stephanie Chaintoutis, Mitarbeiterin im Produktmarketing Interface, Phoenix Contact

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