HiFlecs : Ein Funkstandard für Automatisierungslösungen

"Bestehende Funksysteme wie WLAN, Bluetooth und Co. sind breit aufgestellt und gut dazu in der Lage, große Datenmengen zu verarbeiten, weisen jedoch Schwächen auf, wenn es um Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit geht", erklärt Professor Dr. Uwe Meier vom Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule Ostwestfalen-Lippe (HS OWL) in Lemgo. Das deutsche Institut ist führend auf dem Gebiet der industriellen Informationstechnik und insbesondere im Bereich der Automatisierungstechnik. An dieser Hochschule befindet sich auch ein Kompetenzzentrum für intelligente Automation. Ein Projekt, dessen Leiter Prof. Meier ist, widmete sich den speziellen Anforderungen von industrieller Automation an drahtlose Kommunikationsverbindungen. Sensoren, Aktoren, Maschinen sowie Steuer- und Regelungseinheiten – die Vernetzung von Industrieanlagen ist genauso komplex, wie anspruchsvoll und stellt bestehende Funktechnologien vor schier unüberwindbare Herausforderungen.

Der Lösungsansatz, der von dem Projektteam aus vier Forschungseinrichtungen zusammen mit sieben Unternehmen entwickelt wurde, soll in Zukunft eine drahtlose Vernetzung und Regelung von Industrieanlagen mittels neuartiger, integrativer Funktechnologie ermöglicht. Das Projekt heißt HiFlecs und möchte den Weg zu einem neuen industriellen Funkstandard ebnen. HiFlecs steht dabei für „Hochperformante, sicherer Funktechnologien und deren Systemintegration in zukünftige industrielle Closed-Loop-Automatisierungslösungen“.

„Mindestens genauso komplex wie der ausgeschriebene Name des Projektes, waren die Anforderungen, die uns bei der Entwicklung der neuartigen Kommunikationsinfrastruktur begegnet sind“, so inIT-Professor Jürgen Jasperneite. Intelligent sollte die Funktechnologie dabei sein und eine selbstständige, flexible, modulare und zugleich dynamische Kommunikation zwischen eingebauten Sensoren und Anlagenteilen ermöglichen, um den Automatisierungsansprüchen der intelligenten Fabrik gerecht zu werden. „In einem Produktionsumfeld, in dem Maschinen und Anlagen immer wandlungsfähiger und flexibler werden, muss auch die Funktechnologie reagieren und sich an die veränderten Anforderungen anpassen“, erklären die Lemgoer Forscher. So müssen beispielsweise Funksignale mit einer Latenz von weniger als einer Millisekunde weitergegeben werden.

Um eine höchste Zuverlässigkeit zu erreichen, entwickelten die Forscherteams aus Lemgo und Bremen im Projekt HiFlecs ein Koexistenzmanagement, das eine echtzeitfähige Zuweisung der Zeit- und Frequenzkanäle sowie der Sendeleistung ermöglicht. Eine Klassifizierung mit neuronalen Ansätzen gewährleistet dabei eine optimale Ressourcenzuweisung über mehrere Funkzellen. Zudem sind die HiFlecs-Funkzellen aufwandsarm in ein übergeordnetes Automatisierungssystem integrierbar, was dem Leitgedanken der wandlungsfähigen Fabrik von morgen entspricht. Die HiFlecs-Module werden dabei automatisch durch einen Meldekanal erkannt; Moduleigenschaften können durch den direkten Gerätezugriff abgerufen werden. Des Weiteren ermöglicht und überwacht das HiFlecs-Netzwerkmanagement die dynamische Anpassung an sich wechselnde Umgebungsbedingungen, Systemzustände oder Umgebungsbedingungen.

Unter den elf Kooperationspartnern, die gemeinsam an dem Projekt gearbeitet haben, sind vier Forschungseinrichtungen und sieben Unternehmen. Die beteiligten Firmen sind Götting, IMST, Lenze Automation, NXP Semiconductors, Phoenix Contact, Siemens und die Gerhard Schubert GmbH.

Die beteiligten Forschungseinstrichtungen sind - neben dem inIT - die TU Kaiserslautern, die Uni Bremen und das ifak (Institut für Automation und Kommunikation) aus Magdeburg.