Atex-konforme Geräte mit Breitbandfunktechnologie

Daten erfassen im Ex-Bereich

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Im Zuge eines Modernisierungsprojekts wurden in einem Symrise-Werk in Holzminden die Endgeräte für die Schmalbandfunktechnologie ausgetauscht. Die neu ausgewählte Breitbandfunktechnologie kombiniert Atex-konforme Endgeräte mit moderner Funktechnologie Wireless LAN. Zum Einsatz kommen unter anderem mobile Pocket PC’s PDT 8146ex und Terminals der Serie MC 9060ex.

Ulrich Hönninger

Symrise ist einer der führenden Hersteller von Aromen. Das Unternehmen beschäftigt über 5000 Mitarbeiter weltweit und erwirtschaftet einen Jahresumsatz von über 1 Mrd. Euro. Vor einigen Jahren wurde in einem der Holzmindener Werke von Symrise Schmalbandfunktechnologie zum Einsatz gebracht. Die damals installierten Endgeräte sind seit Juli 2003 nicht mehr erhältlich, da sie nicht den neuen Atex-Richlinien entsprechen und von dem Hersteller auch nicht mehr zugelassen werden können. Für Symrise ergab sich daher die Notwendigkeit, den Markt nach aktuellen Technologien zu sondieren. Nach intensiver Prüfung aller potenzieller Lösungen entschied man sich für die Breitbandfunktechnologie von Symbol. Hier bot die Kombination von explosionsgeschütztem Endgerät und moderner Funktechnologie die kostengünstigste Lösung. Die Realisierung wurde von Bartec als Generalunternehmer durchgeführt, da explosionsgefährdete Bereiche auszustatten waren. Das gesamte Projekt ist in mehrere Stufen gegliedert. Die erste Ausbaustufe wurde innerhalb von weniger als drei Monaten installiert und in Betrieb genommen. Weitere zwei Ausbaustufen in Holzminden sind im Laufe der Jahre 2004 und 2005 hinzugekommen. Andere Standorte in USA, Spanien und Deutschland sind bzw. werden noch realisiert.
Technik im Ex-Bereich
Als Endgeräte wurden unter anderem die mobilen Pocket PC’s PDT 8146ex von Bartec für den Einsatz in der Zone 1 des explosionsgefährdeten Bereichs eingesetzt. Die Zulassung der Endgeräte wurde nach den geltenden Atex-Richtlinien erteilt und lautet TÜV-A 02 ATEX 0002 X; II 2G EEx ib IIC T4. Darüber hinaus sind die Geräte auch nach den Richtlinien der US-amerikanischen Zulassungsstelle UL CSA Ex ia Class I, Division 1, Groups C und D; T4 zugelassen.
Die beiden letzten Roll-out Phasen wurden mit dem MC 9060ex von Bartec ausgestattet. Auch diese Endgeräte sind für Europa und USA nach Atex bzw. UL zugelassen. Die Terminals der Serie MC 9060ex bieten Datenerfassung mit dem Stift oder über die Tastatur mit verschiedenen Tastenkonfigurationen. Das Herz des Geräts ist ein Xscale-PXA255-Prozessor von Intel, der mit 400 MHz arbeitet. 64 MB RAM sowie weitere 64 MB ROM bieten ausreichend Speicherplatz für Daten und Applikationen. Die Architektur ist kompatibel mit den 32-bit-Application Development Tools von Microsoft und Drittanbietern. Mit dem Application-Programming-Interface (API) ist es problemlos möglich, die Erfassung von Barcodes und die drahtlose Kommunikation in bestehende Anwendungen zu integrieren.
Die verwendete Touchscreen-Technologie bietet zusätzlichen Bedienkomfort. Zur Erfassung von Barcodes bringt die integrierte Miniatur-Scan-Engine ihre Leistungen sogar bei starkem Sonnenlicht. Leseentfernungen bis 10 m sind kein Problem. Die Gerätegehäuse sind nach dem IP 54-Standard versiegelt gegen Feuchtigkeit und Staub und erlauben so den Einsatz in schwierigen Umgebungen, sei es unter freiem Himmel oder in Fabrikhallen. Durch ihre robuste Bauweise überstehen Geräte der Serie MC9060ex zudem Stürze auf harten Boden aus 1,20 m Höhe. Sie können im Temperaturbereich von -20 bis 40 °C genutzt werden.
Mobiler Einsatz
Einige Geräte sind auch auf explosionsgeschützten Gabelstaplern im Einsatz. Hier wird eine explosionsgeschützte Gabelstaplerhalterung zusammen mit einem kabelgebundenen Long-Range-Handscanner verwendet. Somit kann der Gabelstaplerfahrer auf eine Entfernung von bis zu 10 m Barcodelabels einlesen, ohne vom Stapler zu steigen. Die PDT 8146ex werden in die Halterung gesteckt und arbeiten dann als Staplerterminal. Nimmt der Fahrer das Terminal aus der Halterung, hat er ein mobiles Gerät zur Verfügung. Die Access Ports, AP 100, die zum Teil auch in der Ex-Zone 1 installiert wurden, sind in ein nach der Zündschutzart EEx d (druckfeste Kapselung) zugelassenes Metallgehäuse eingebaut. Die Funkabdeckung wird durch eine im Gehäuse befindliche Glasscheibe sichergestellt. Externe ex-zugelassene Stabantennen sind ebenfalls verfügbar, sollte die Funkabdeckung in sehr langen Gängen oder mit Regalen gefüllten Lagerräumen nicht ausreichend sein.
Funkanbindung
Die Funkübertragung basiert auf dem Wireless Switch WS 5100 von Symbol. Der WS 5100 stellt die erste Switch-basierte Netzwerkarchitektur von Symbol dar. Er ermöglicht eine Reduzierung der Betriebskosten und bietet mehr Leistung, leichteres Netzwerkmanagement sowie erweiterte Sicherheit in einem unternehmensweiten Wireless LAN. Der WS 5100 hat anwendungsspezifische Software für Datensicherheit, Netzwerkmanagement und für Wireless Connectivity bereits integriert. Er ist mit den Access Ports im Feld über LWL bzw. Kupferkabel verbunden und steuert die Kommunikation, sowohl mit den mobilen Endgeräten als auch mit dem übergeordneten SAP-System. An einem WS 5100 können bis zu 48 Access Ports angeschlossen werden. Jeder WS 5100 hat einen Back-up Switch, der bei Ausfall des WS 5100 binnen Sekunden dessen Arbeit übernimmt und somit die Verfügbarkeit des Systems sicherstellt. Ein Teil der Access Ports wurde explosionsgeschützt für den Einsatz in der Ex-Zone 1 ausgeführt. Andere wurden mit wetterfesten Antennen für den Außenbereich bestückt. Die Installationspunkte wurden durch mehrere Funkmessungen festgelegt und in einer ausführlichen Dokumentation beschrieben.
Auf den mobilen Endgeräten wird über eine VT 220 Emulation an einer Konsole auf SAP R3 gearbeitet. Somit steht dem Anwender vor Ort die für seine Arbeit benötigte Funktionalität von SAP zur Verfügung. Er kann Fertigungsaufträge bearbeiten und fertig rückmelden, Transportaufträge beginnen und an einer völlig anderen Stelle im Werk als fertig rückmelden.
Sicherheit im Funknetz
Der WS 5100 bietet anwendungsbezogene Sicherheit für die Standards IEEE 802.11b, 802.11a, 802.11g serienmäßig an. Zudem bietet er eine intelligente Lösung zur Anpassung an 802.11b und 802.11a Standards. Durch die Möglichkeit, ein VLAN (Virtual LAN) zu bauen, sowie durch regelbasierte Netzwerke, kann das System die Bandbreite des Datenfunks, die Sicherheitsbestimmungen und die Netzwerkdienste für Geräte, Anwender, Applikationen und Standorte vergeben – das alles von einem einzigen Zugangsport aus. Im Standard IEEE 802.11 wird eine Verschlüsselung nach dem RC4-Algorithmus beschrieben. Zur Verschlüsselung der Daten wird ein 64-Bit-Schlüssel verwendet, der sich in einem geheimen 40-Bit-Schlüssel und einen 24-Bit-Initialisierungsvektor (IV) aufteilt. Symbol bietet zusätzlich eine 128-Bit-Verschlüsselung an, die sich in einen geheimen 104-Bit-Schlüssel und einen 24-Bit-IV gliedert. Um die Datensicherheit zu erhöhen, bietet der Standard nach IEEE 802.11(b) dem Benutzer die Möglichkeit, vier geheime Schlüssel zu definieren. Das mobile Endgerät muss sich beim Roaming (dem Wechsel von einem Access Port zum nächsten) dem vorgegebenen Schlüssel des neuen Access Ports anpassen.
cav 475

Näheres zu den Endgeräten
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