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O+P Fluidtechnik 6/2019

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DIGITALISIERUNG DER

DIGITALISIERUNG DER EINFLUSS VON 5G AUF ELEKTROHYDRAULISCHE REGELUNGEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die fünfte Mobilfunkgeneration (5G) wird die Fertigungsbereiche in den Fabriken dauerhaft verändern und den Automationsgrad deutlich erhöhen. Der neue Mobilfunkstandard hat Auswirkungen auf die gesamte Automationswelt und damit auch auf die Industriehydraulik. Neben den heute bereits genutzten Mobilfunkanwendungen wie Remote Control oder vereinzelt bereits Augmented Reality könnte 5G mit seiner stark verbesserten Leistungsfähigkeit auch direkt in hydraulischen Regelkreisen eingesetzt werden. Der Beitrag beschreibt den aktuellen Stand von 5G und die potentiellen Auswirkungen auf die heutige Topologie von elektrohydraulischen Regelungssystemen. International gesehen ist der neue Mobilfunkstandard auf dem Vormarsch, auch wenn für die Industrie sehr wahrscheinlich erst ab dem Jahr 2022 f. mit ausgereiften Installationen zu rechnen ist. Aktuell entstehen in vielen Ländern 5G-Testanwendungen und Pilotprojekte in verschiedenen Anwendungsbereichen (vgl. Titelbild des Beitrags). Sowohl Chiphersteller (z.B. Qualcomm, Intel, Samsung oder Huawei) als auch Netzausrüster (z.B. Nokia, Ericsson oder Huawei) und Netzbetreiber (z.B. Vodafone, Telekom oder Telefonica) kommen mit ersten Produkten auf den Markt. Zunächst werden in einer 5G-Erstinstallationsphase beginnend ab Ende 2019 und vor allem ab 2020 Teilverbesserungen des Mobilfunknetzes verfügbar sein, die auf dem heutigen, öffentlichen 4G- Netz aufsetzen. Beide Netze werden parallel betrieben, so dass ein stufenweiser Ausbau erfolgen kann. 5G wird in den kommenden Jahren im Vergleich zu 4G bis zu 1 000-fach höhere Datenraten bieten (eMBB: Enhanced Mobile Broadband), eine massiv höhere Anzahl an Teilnehmern bzw. IoT-Geräten bedienen können (mMTC: Massive Machine Type Communications), eine Echtzeitübertragung mit Latenzzeiten von bis zu 1 ms oder gar darunter 26 O+P Fluidtechnik 6/2019

DIGITALISIERUNG POINTIERT 5G BIETET NEUE MÖGLICHKEITEN IN DER INDUSTRIE AUCH HYDRAULISCHE REGELKREISE KÖNNTEN EVTL. DRAHTLOS GESCHLOSSEN WERDEN RAHMENBEDINGUNGEN BEDÜRFEN NOCH DER KLÄRUNG Autoren: Dr. Steffen Haack, Bosch Rexroth AG/ Industrial Hydraulics, Lohr am Main, Dr. Norman Franchi, 5G Lab Germany/ Technische Universität Dresden, Dresden 01 Private industrielle Netze ermöglichen (URLLC: Ultra-Reliable and Low Latency Communication) und den Energieverbrauch pro Bit senken. Die Architektur des neuen Mobilfunkstandards 5G richtet sich stark nach den Anforderungen der Anwender vor Ort. Für elektrohydraulische Regelungen mit hohen Echtzeitanforderungen kommt dabei ein 5G-Netz mit URLLC-Funktionalitäten und -Technologien in Betracht, ein Hoch-Zuverlässigkeitsnetz mit deterministischen Übertragungseigenschaften und sehr kurzen Antwortzeiten. PRIVATE INDUSTRIELLE NETZE Für Industrie 4.0 Anwendungen haben z.B. in Deutschland Unternehmen die Möglichkeit, lokale, private bzw. nichtöffentliche 5G- Netze mit eigener Infrastruktur und geschützten 5G-Frequenzen im Frequenzband 3,7-3,8 GHz unabhängig von den etablierten Mobilfunkbetreibern aufzubauen und zu betreiben. Ein solcher Netzbetrieb ist darauf ausgelegt, sehr hohe Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen zu gewährleisten. Ein Anwendungsbeispiel sind echtzeitkritische Regelungen in der industriellen Fertigung. Im Wesentlichen stehen für die Umsetzung von privaten bzw. nichtöffentlichen 5G-Netzen zwei Varianten zur Verfügung: n Typ A: Ein physikalisch eigenständiges 5G-Netz auf dem Grundstück eines Industriebetriebs. Das private Netz kann vom Anwender/Industriebetrieb selbst oder einem von ihm beauftragten Dienstleister geplant, aufgebaut und/oder betrieben werden. n Typ B: Virtualisierung eines privaten 5G-Netzes durch die Definition und Einrichtung eines Network Slice in einem öffentlichen 5G-Mobilfunknetzwerk. Beispielsweise kann für kleinere Unternehmen eine erweiterte Rolle der Betreiber der öffentlichen Netze als ein solcher Dienstleister vorteilhaft sein. Bild 01 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines privaten industriellen Netzwerkes in einer Fertigungshalle. In der Halle finden sich ein O+P Fluidtechnik 6/2019 27

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