Die einzigartigen Wireless-Anforderungen von FTS in der Fertigung verstehen

Herkömmliche Fertigungsanlagen sind auf Personal angewiesen, um Waren manuell zu beladen, zu bewegen und zu entladen. Dies ist eine zeitraubende, langweilige und potenziell schmutzige und gefährliche Arbeit.

Möchten Sie, dass sich Ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf diese monotonen Tätigkeiten konzentrieren oder auf kritische Aufgaben wie die Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten, die Überprüfung von Qualitätsstandards, die Überwachung von Produktionskennzahlen und das Treffen datengestützter Entscheidungen zur Optimierung der Betriebsabläufe?​​​​​​​

Um die Arbeitskosten zu senken, die Mitarbeiter für anspruchsvollere Aufgaben einzusetzen und die betriebliche Effizienz zu steigern, installieren moderne Fertigungsunternehmen heute Technologien wie automatische Lager- und Bereitstellungssysteme (AS/RS). Fahrerlose Transportsysteme (FTS) können ein wesentlicher Bestandteil eines Regalbediengeräts sein, um Materialien und Waren innerhalb eines Lagers oder einer Anlage zu transportieren.

Diese FTS müssen in Echtzeit überwacht werden, um die Sicherheit zu gewährleisten, die Leistung zu verfolgen und die Effizienz zu verbessern. Um eine große Anzahl von FTS in der Fertigung zu überwachen, ist ein stabiles Wireless-Netzwerk erforderlich. Es muss in der Lage sein, Folgendes zu unterstützen:

• Mobilität , damit sich FTS innerhalb des Abdeckungsbereichs frei bewegen können
  
  
• Flexibilität , damit sich FTS auf der Grundlage von Updates und Anweisungen an unterschiedliche Aufgaben anpassen können
  
  
• Echtzeitkommunikation , damit Terminals mit Steuerungssystemen und anderen FTS und Geräten kommunizieren können, um Bewegungen zu koordinieren
  
  
• Fernüberwachung und -steuerung, um Status, Leistung und Standort zu verfolgen
  
  
• Skalierung , sodass neue Terminals zum System hinzugefügt werden können, ohne dass weitere Verkabelungen oder umfangreiche Neukonfigurationen erforderlich sind
  
  
• Nahtloses Roaming durch automatisches Umschalten zwischen verschiedenen Wireless Access Points ohne Verbindungsunterbrechungen oder Verzögerungen
  
  
• Switching mit geringer Latenz, damit Daten mit minimaler Verzögerung verarbeitet und ausgetauscht werden können

Die Bedeutung einer frühzeitigen Planung von Wireless-Netzwerken

Mit der zunehmenden Verbreitung von Wireless-Netzwerken zur Unterstützung von Smartphones, Laptops und anderen mobilen Geräten gehen Netzwerkmanager manchmal davon aus, dass es einfach sein wird, Wireless-Zugangspunkte in ihrem Lager oder Betrieb zu installieren.

Sie sind sich nicht immer aller Faktoren bewusst, die in diesen einzigartigen Umgebungen berücksichtigt werden müssen:

• Der Bedarf an Verbindungstechnik trotz mehrfacher Stahlschichten. Metall kann Signale behindern, beugen und reflektieren. Es kann auch mehrere Pfade für Signale schaffen, um den Empfänger zu erreichen, und es für Signale schwierig machen, Wireless-Knoten zu finden. All dies kann zu Signalverzerrungen, Störungen und Ausfallzeiten führen.

• Unglaublich hohe Nachfrage nach niedriger Latenz. Schnell fahrende fahrerlose Transportfahrzeuge in der Fertigung erfordern „Ordnung und Verbote“, um eine geringe Latenz zu gewährleisten. Mit anderen Worten: Um reibungslos arbeiten zu können, benötigen sie eine strukturierte und gut koordinierte Umgebung, die eine präzise Zeitplanung, klare Wege und organisierte Arbeitsabläufe umfasst. Sie benötigen auch Regeln und Einschränkungen, die ihnen helfen, bestimmte Bereiche zu meiden, mit sicheren Geschwindigkeitsbegrenzungen zu fahren und Unfälle zu vermeiden. Diese Regeln und Einschränkungen hängen von einer geringen Latenz ab, um sicherzustellen, dass die fahrerlosen Transportfahrzeuge Nachrichten schnell genug erhalten, um darauf reagieren zu können.
  
  
• Störungen durch andere Wireless-Anwendungen. In Anlagenumgebungen werden sowohl 2.4G- als auch 5G-Wireless-Netzwerke verwendet. Dies kann zu Störungen und Signalverschlechterungen führen, wenn mehrere Geräte gleichzeitig Signale auf derselben Frequenz senden und empfangen. Darüber hinaus sind in Anlagen viele Arten von Geräten und Maschinen in Betrieb, die elektromagnetische Wellen erzeugen und weiter zu Signalstörungen beitragen.

Wenn Netzwerkmanager diese Umgebungsfaktoren nicht verstehen, können ihre Wireless-Netzwerke möglicherweise nicht ordnungsgemäß bereitgestellt oder verwaltet werden. Dieses mangelnde Verständnis kann zu betrieblichen Problemen führen, wie z. B.:

• Die Unfähigkeit von FTS, aufgrund unzureichender Signalabdeckung nach Wireless-Netzwerken zu suchen und sich mit diesen zu verbinden
  
  
• Zusätzliche Störungen durch zu viele Wireless Access Points in der Anlage
  
  
• Mehrere Geräte, die dieselben oder benachbarte Frequenzen nutzen, was zu Engpässen führt, da die Kanäle nicht geplant und nicht verwaltet werden
  
  
• Geräte, die schwankenden Spannungspegeln ausgesetzt sind, die die Hardware beschädigen und zu Problemen bei den FTS-Verbindungen führen
  
  
• Verzögerungen bei der Datenübertragung aufgrund der Unfähigkeit von FTS, die Knoten zu finden, mit denen sie eine Verbindung herstellen müssen

Häufige Leistungsprobleme in Wireless-Anlagennetzen

Sobald Wireless-Netzwerke in Betrieb sind, müssen Netzwerkmanager auch in der Lage sein, die Ursachen von Leistungsproblemen und Ausfallzeiten zu identifizieren, um diese effizient zu beheben und sicherzustellen, dass die Produktion weiterläuft.

Es gibt zahlreiche Faktoren, die die stabile Übertragung von Funksignalen beeinflussen. Hier sind einige gängige Beispiele, die sich auf FTS in der Fertigung auswirken.

HF-Interferenzen

Hochfrequenzstörungen werden in zwei Arten unterteilt:

• Interferenz mit gleicher Frequenz
• Benachbarte Frequenzstörungen

Bei einer gleichzeitigen Frequenzstörung werden Wireless-Geräte, die in benachbarten Gebieten eingesetzt werden, auf denselben Kanal eingestellt. Bei der benachbarten Frequenzinterferenz werden Wireless-Geräte auf benachbarten Kanälen eingesetzt.

In Wireless-Netzen kann nur ein Gerät zur gleichen absoluten Zeit und am gleichen absoluten Ort auf einem Kanal Wireless-Daten senden und empfangen.

Zusätzlich zu den Funkstörungen durch Wireless-Geräte können auch Funkstörungen durch die Umgebung (häufige mechanische Vibrationen oder komplexe elektromagnetische Störungen) auftreten. Produktionsumgebungen haben oft Schwierigkeiten mit dem Umgang mit HF-Störungen.

Die Bereitstellung von Zugangspunkten an den richtigen Standorten, ein gutes Kanalmanagement und die Verwendung fortschrittlicher Wireless-Protokolle können dazu beitragen, diese Probleme zu verringern.

Versteckte Knoten

Versteckte Knoten sind ein häufiges Problem in der Wireless-Kommunikation von Industrieanlagen.

Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, gibt es innerhalb des Abdeckungsbereichs eines Zugangspunkts nicht weniger als zwei Clients, die Daten über den Zugangspunkt senden und empfangen können. Wenn Client 2 mit dem Access Point kommuniziert, sendet Client 1 auch Datentransferanforderungen an den Access Point, da er die Existenz von Client 2 nicht kennt.​​​​​​​

An dieser Stelle kann die Kollision von Daten zweier Clients auf demselben Kanal dazu führen, dass ein Client in einem Datenübertragungsstatus verbleibt, was zu einer instabilen Produktion führt.

In diesem Beispiel ist Client 2 im Vergleich zu Client 1 ein verstecker Knoten.

Durch die richtige Platzierung, fortschrittliche Roaming-Protokolle und Anpassungen der Signalstärke kann dieses Problem vermieden werden.

Roaming-Problem

Wireless-Netzwerke sind so konzipiert, dass sich Terminals bewegen können, ohne durch Platz und Kabel eingeschränkt zu werden. Bei der Nutzung von Wireless-Netzwerken sind Roaming-Situationen unvermeidlich. Das Terminal muss während seiner Bewegung vom Versorgungsbereich eines Zugangspunkts in den Versorgungsbereich eines anderen Zugangspunkts wechseln.​​​​​​​

Roaming ist ein Phänomen, das im gesamten Wireless-Netzwerk in industriellen Umgebungen ständig auftritt.

Roaming-Switching wird unterteilt in aktives Roaming und passives Roaming. Beim aktiven Roaming scannt das Endgerät während des Zyklus aktiv die räumliche Funksignalstärke, wählt den geeigneten Signalzugangspunkt gemäß dem eingebauten Algorithmus aus und wechselt schnell in das Roaming. Beim passiven Roaming erkennt der Zugangspunkt den Verbindungsstatus des Endgeräts anhand von Algorithmen und schließt „nicht qualifizierte“ Clients aktiv aus.

Sowohl aktives als auch passives Roaming erfordern fortschrittliche Algorithmen, die von Wireless-Geräten bereitgestellt werden.

Bei Roaming-Problemen aufgrund von Netzüberlastung, Übertragungsverzögerungen oder unzureichender Netzabdeckung können fahrerlose Transportfahrzeuge ihre Wireless-Verbindung verlieren, wenn sie sich zwischen Zugangspunkten bewegen. Dies kann zu Kommunikationsunterbrechungen führen, die zum Anhalten oder Pausieren der fahrerlosen Transportfahrzeuge führen.​​​​​​​

Die richtige Platzierung der Zugangspunkte, die Kanalplanung und der Einsatz fortschrittlicher Roaming-Protokolle sind entscheidend für die Unterstützung dieser Funktion.

Ihr Weg zum Einsatz von FTS in der Fertigung

Belden kann Ihre spezifischen Anforderungen ermitteln, um Ihnen zu helfen, die beste Wahl für Ihre Umgebung zu treffen. Unser Team verfügt nicht nur über umfangreiche Erfahrung im Design von Wireless-Netzwerken, sondern auch in der Produktion und Fertigung.

Unsere umfassenden Verbindungslösungen können Ihnen dabei helfen, Daten so zuverlässig wie möglich zu übertragen – und das mit sehr geringer Latenz. Von den ersten Konzepten und Standortbegutachtungen bis hin zur Einführung von Wireless-Netzen und Konfigurationsunterstützung – hier beginnt Ihr Weg zur Einführung von fahrerlosen Transportfahrzeugen in der Produktion.

Weiterführende Links:

• Mobile Automatisierung durch schnelles Roaming in der Fahrzeugfertigung
• Verbindung von AMR und FTS in Ihrem Lager: Mobilfunk oder WLAN?
• Wie optimiert Fast Roaming WLAN für die Industrie?