Aus einem zuerst kleinen Programm von energieautarken Schaltgeräten, die den EnOcean-Funkstandard nutzen, ist bei Steute ein ganzer Geschäftsbereich mit dem Namen Wireless entstanden, der unterschiedliche Bauarten von Funkschaltgeräten anbietet und verschiedene Standards nutzt. So wurde zum Beispiel auf der Basis der auch von EnOcean genutzten 868MHz-Technik ein Funkprotokoll entwickelt, das deutlich höhere Reichweiten ermöglicht. Der EnOcean-Ansatz gewinnt Energie aus der verfügbaren Prozess- und Umgebungsenergie. Dabei nutzt sie zum Beispiel Temperaturunterschiede oder Vibration und ermöglicht so einen batterie- und kabellosen Betrieb der Schaltgeräte. Hardwareseitig hat Steute einen elektrodynamischen Energiegenerator entwickelt. Er zeichnet sich durch eine erheblich höhere Lebensdauer (>1 Mio. Schaltspiele) aus. Die vom Energiegenerator erzeugte Energie reicht aus, um das Protokoll zu senden und eine Empfangsbestätigung vom Empfänger zu verarbeiten.
Varianten mit Batterie
Dieses System wird auch in einer batteriegestützten Variante angeboten. Das Funkprotokoll wird bidirektional versendet und erlaubt auch das periodische Senden und Empfangen von Statussignalen. Damit erhöht sich das Sicherheitsniveau. Unumgänglich ist die Batterie jedoch bei kabellosen Sensoren, da beim Betätigen dieser Schaltgeräte keine Bewegung entsteht, die in Energie umgewandelt werden könnte. Der Anwender kann sich zwischen verschiedenen Bauformen von Wireless-Magnetsensoren und batteriegestützten Wireless-Lichtschranken entscheiden. Funkschaltgeräte, die diese Standards nutzen, bewähren sich inzwischen in ganz unterschiedlichen Anwendungen in der Industrie – auch in Einsatzfällen, die der Objektsicherheit zuzurechnen sind, zum Beispiel bei der Überwachung von Türen oder auch Solarmodulen. Ein weiteres sicherheitssensibles Einsatzgebiet sind explosionsgefährdete Zonen. Der Wireless-Ex-Standard für energieautarke Schaltgeräte wurde nach ATEX-Richtlinie für den Einsatz in den Gas-Ex-Zonen 1 und 2 sowie den Staub-Ex-Zonen 21 und 22 zugelassen und bewährt sich etwa bei der Stellungsüberwachung der Ventile von Gaspumpstationen.
Signale zuverlässig übertragen
Was im Portfolio des Geschäftsbereichs Wireless noch fehlte, war ein Funkübertragungssystem, das auch Safety-Anwendungen abdecken kann, also sicherheitsgerichtete Signale im Sinne der funktionalen Maschinensicherheit. Der 868MHz-Standard eignet sich hier prinzipiell nicht, weil ein zweiter Kanal als Störer zu sehen ist. Als Basis wählte Steute daher die 2,4GHz-Technik und konnte dabei auf einer Plattform aufsetzen, die der Geschäftsbereich Meditec bereits erfolgreich nutzt, um kabellose Schaltgeräte für die Medizintechnik zu konfigurieren. Aufbauend auf dem Bluetooth-Standard hatte dieser Geschäftsbereich ein Protokoll entwickelt, das die in der Medizintechnik zwingend erforderliche hohe Übertragungssicherheit ermöglicht. Durch ein spezielles Frequency-Hopping-Verfahren ist eine hohe Koexistenz mit anderen Systemen im 2,4GHz-Band gewährleistet. Ein weiterer Vorteil ist die Funktion des Sleep-Modus, bei dem das System 6 μA Strom verbraucht. Durch Betätigen einer Schalterfunktion wird das System aktiviert und die Funkdatenverbindung in weniger als 200 msec (typisch sind 50 bis 100 msec) hergestellt. Damit sind kurze Verbindungs- und Ansprechzeiten gewährleistet, zugleich werden Batteriestandzeiten von über einem Jahr erreicht. Da das 2,4GHz-Band im Gegensatz zum 868MHz-Standard (bei dem man in den USA auf 915 MHz ausweichen muss) weltweit nutzbar ist, kann ein Maschinenbauer, der weltweit exportiert, diesen Standard für alle Maschinen nutzen. Die hohe Übertragungssicherheit und die gute Koexistenz mit anderen Funkprotokollen schafft die Voraussetzung dafür, dass der 2,4GHz-Funkstandard in sicherheitsgerichteten Anwendungen zum Einsatz kommen kann – für Anwendungen nach Performance Level d (EN ISO 13849-1) und SIL 2 (IEC 61508). Wesentliche Voraussetzung für diese Klassifizierung ist die diversitäre Eingangs- und Ausgangsbeschaltung. Steute hat ein neutrales Institut mit der Zertifizierung der ersten Baureihe von Sicherheitsschaltgeräten mit dem Steute-Wireless-2,4GHz-Standard beauftragt. Das Ergebnis wird für Januar 2012 erwartet. Bei dieser ersten Baureihe handelt es sich um den Sicherheitsfußschalter RF GFI/GFSI. Das Gehäuse aus Aluminium-Druckguss ist robust, das Fußpedal lässt sich aufgrund der ergonomischen Formgebung und einer geringen Pedalhöhe angenehm und ermüdungsfrei betätigen.
Geprüftes Gesamtsystem mit Empfangseinheit
Von besonderem Vorteil für den Anwender ist, dass die Prüfung und Zertifizierung des RF-GFI/GFSI für das Gesamtsystem – bestehend aus Funkfußschalter und Funkempfangseinheit für die Installation im Schaltschrank – durchgeführt wird. Der Maschinenbauer muss also nicht selbst aufwändige Risikoanalysen durchführen. Nach Markteinführung der Wireless-Sicherheitsfußschalter werden weitere Baureihen von Sicherheitsschaltgeräten folgen, die ebenfalls den sicherheitsgerichteten 2,4GHz-Funkstandard nutzen.☐
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