Die optische Übertragungstechnik erlaubt nicht nur den Austausch sehr großer Datenmengen, sondern erfüllt auch die hohen Echtzeiteigenschaften der Automatisierungstechnik. Die Technologie soll zukünftig verschleißanfällige drahtgebundene Feldbus- oder Ethernetsysteme ergänzen oder ersetzen.

Industrie 4.0 hat bereits Einzug in viele Unternehmen gehalten. In »intelligenten Fabriken« von morgen sollen Prozesse vollkommen automatisiert und die Fertigung und Logistik zunehmend informatisiert werden. Dafür müssen immer mehr Sensoren, Maschinen, Steuer- und Regeleinheiten miteinander kommunizieren, was wiederum dazu führt, dass hohe Datenmengen anfallen und übertragen werden müssen. Mehr noch: der Kommunikationsbedarf zwischen den intelligenten Automatisierungssystemen wird speziell auf dem Gebiet der Steuer- und Sensor/Aktorebene immer zeitkritischer. Das heißt in vielen Fällen wird eine Taktsynchronität des eingesetzten Kommunikationssystems mit Daten­übertragungs­zyklus­zeiten von unter einer Millisekunde gefordert. Um diesen wachsenden Herausforderungen industrieller Netzwerke gerecht zu werden, ist schon seit längerem der Trend zu beobachten, dass Unternehmen im Umfeld der Fertigungs- und Prozessautomatisierung existierende langsame Kommunikationslinks durch ein Ethernet-basiertes Echtzeit-Feldbussystem ersetzen oder ergänzen. Allerdings sind auch die verfügbaren so genannten industriellen Ethernetsysteme drahtgebunden und kommen nicht ohne verschleißanfällige und teure Steckverbindungen, Spezialkabel oder Schleifringe aus. Insbesondere bei beweglichen oder bewegten Anlageteilen wie zum Beispiel Greifarmen oder Hebeeinrichtungen stellt sich das Verlegen einer Signalleitung von der Sensorik oder Aktorik zur Steuereinheit oft als sehr aufwändig oder sogar unmöglich heraus. Genau in diesen Anwendungsfällen soll das LiFi-Kommunikationsmodul des Fraunhofer IPMS mit dem Namen »GigaDock« seine Vorteile ausspielen. »Unser GigaDock nutzt das weltweit frei von Regulierungen verfügbare Spektrum des Lichts mit Bandbreiten bis 12,5 Gigabit pro Sekunde. Das ist 10 Mal schneller als bei verfügbaren Funklösungen wie WLAN, Bluetooth oder ZigBee«, erläutert Projektleiter Dr. Alexander Noack. »Trotzdem konnten wir auf Distanzen bis 50 mm sehr gute Echtzeiteigenschaften erreichen und Latenzzeiten von weniger als einer Millisekunde nachweisen.«

Auf der ECOC, Europas größter Konferenz und Ausstellung für optische Kommunikation, vom 19.-21. September in Düsseldorf, präsentieren die Entwickler des Fraunhofer IPMS das GigaDock-Kommunikationsmodul zusammen mit weiteren LiFi-Demonstratoren für größere Reichweiten bis zu 10 Metern. Die treiberlosen Sende-/Empfangsmodule vereinen einen optischen Transceiver und einen Protokoll-Controller mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle und lassen sich so leicht mit industrieüblichen Systemen kombinieren. Um den Nutzen der LiFi-Technologie des Fraunhofer IPMS für unterschiedlichste Anwendungsfelder zu erproben, bietet das Institut seinen Kunden ein Customer Evaluation Kit an.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS)