DE19946441A1 - Verfahren, Vorrichtung sowie Verwendung derselben zur drahtlosen Übertragung von digitalen Signalen sowie zur drahtlosen Steuerung einer Maschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit der drahtlosen Übertragung von digitalen Signalen (3), die insbesondere zur Steuerung einer Produktionsmaschine (8) dient. Dabei ist zu beachten, daß bei der Übertragung Sicherheitssignale, die zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen dienen, wie beispielsweise "Not Aus", zuverlässig, d. h. fehlerfrei, und schnell übertragen werden müssen. Zur sicheren Übertragung können Kabel verwendet werden, die jedoch nur einen begrenzten Arbeitsradius zulassen und außerdem eine Stolperquelle darstellen. DOLLAR A Um diese Nachteile zu überwinden, wird vorgeschlagen, daß die drahtlose Übertragung der digitalen Signale (3) über mindestens zwei logisch voneinander unabhängige Kanäle (4a-4d) als identische Datenpakete (9a-9d) parallel übertragen werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein Übertragungsverfahren nach dem DECT-Standard benutzt wird. Der Bediener einer Maschine (8) kann sich mittels eines Handgerätes völlig frei bewegen, ohne daß er an eine Kabelverbindung gebunden ist. Damit wird sein Aktionsradius bedeutend größer und es gibt auch kein Kabel, über das er stolpern und sich verletzen kann. Die Übertragung wird umso sicherer, je mehr voneinander unabhängige Kanäle (4a-4d) verwendet werden. Versuche mit vier voneinander unabhängigen Kanälen (4a-4d) haben zu hervorragenden Ergebnissen bezüglich der Übertragungsgeschwindigkeit und -zuverlässigkeit der digitalen Signale (3) geführt.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren, einer Vorrich­ tung sowie einer Verwendung einer Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Signalen und mit der Verwendung eines Verfah­ rens und einer Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung einer Ma­ schine.

Bekannt ist es, Produktionsmaschinen nicht nur direkt an der Maschine selbst zu bedienen, sondern mittels eines Handge­ räts, das mit der Produktionsmaschine über ein Kabel verbun­ den ist, fernzusteuern. Die Handgeräte sind mit Start- und Stoptaster sowie mit Sicherheitselementen wie "Not-Aus", so­ wie "Not-Halt" zur Auslösung gefahrbringender Funktionen mit Zustimmungstastern ausgerüstet. Das Kabel zwischen dem Hand­ gerät und der Produktionsmaschine dient dazu, die Signale si­ cher zu übertragen, damit in einer Gefahrensituation die ent­ sprechende Funktion an der Produktionsmaschine ausgelöst wird. Durch die Verwendung eines Kabels ist zwar eine sichere Übertragung der Signale möglich, jedoch birgt sie einige Nachteile in sich. Zum einen wird durch die Länge des Kabels die Reichweite der Fernbedienung stark eingeschränkt. Des weiteren ist durch das Kabel, das üblicherweise am Boden liegt, eine ständige Stolpergefahr für den Bediener des Hand­ geräts gegeben. Außerdem besteht eine große Gefahr, daß das Kabel beschädigt wird, wenn es bspw. von einem Fahrzeug über­ rollt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zur Verfügung zu stellen, mit denen die vorgenannten Nachteile vermieden werden und die gleichzeitig eine sichere Übertragung der Signale gewährleisten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung von digitalen Signalen, insbeson­ dere von Sicherheitssignalen, von einem Sender zu einem Emp­ fänger, wobei die digitalen Signale über mindestens zwei lo­ gisch voneinander unabhängige Kanäle als identische Datenpa­ kete parallel übertragen werden. Durch die drahtlose Übertra­ gung fällt im wesentlichen die Reichweitenrestriktion, die durch die Länge des Kabels im Stand der Technik gegeben war, weg. Desweiteren ist auch die Stolpergefahr, die durch das Kabel vorhanden war, eliminiert. Ebenso ist auch keine Be­ schädigung des Kabels mehr möglich. Eine zuverlässige Über­ tragung von sicherheitsgerichteten Signalen zur Steuerung von Funktionen wie "Not-Aus", "Not-Halt", "Stop", "Zustimmung" ist nötig, da es sonst zu Gefahren kommen kann, die für die Gesundheit und das Leben der im Umkreis einer Maschine arbei­ teten Personen führen kann. Bei Störungen der Übertragung vom Sender zum Empfänger ist es deshalb nötig, daß eine sicher­ heitsgerechte Steuerung an der Maschine diese in einen siche­ ren Zustand überführt. Um die Maschine wieder in ihren be­ triebsfähigen Zustand zu versetzen, ist ein gewisser Aufwand nötig, der zu einer zeitlichen Verzögerung hinsichtlich der Ausführung ihrer Arbeitsschritte führt. Obwohl kein Kabel verwendet wird, ist eine sichere Übertragung der digitalen Signale gewährleistet, da eine parallele Übertragung der di­ gitalen Signale über mindestens zwei logisch voneinander un­ abhängigen Kanäle als identische Datenpakete erfolgt. Somit ist eine sichere Übertragung auch dann gewährleistet, wenn eines der identischen Datenpakete auf der Übertragungsstrecke verstümmelt wird oder verloren geht, bspw. weil einer der Ka­ näle gestört wird. Durch die sichere Übertragung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens findet ein selbsttätiges Über­ führen in den sicheren Zustand der Maschine mit wesentlich geringerer Wahrscheinlichkeit statt, so daß damit Zeit und Kosten eingespart werden. Sicherheitssignale in diesem Sinne können sein: Not-Aus Not-Halt; Start; Stop; Achsverfahrbe­ fehle; Zustimmung; Tippbetrieb von Achsen; Schalten von Funk­ tionen (Greifer auf/zu).

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zur Übertragung ein Verfahren nach dem DECT-Standard benutzt wird. Hierbei handelt es sich um einen weitverbreiteten Stan­ dard im Bereich der drahtlosen Telefone, so daß auf die be­ kannten Sende-/Empfangseinheiten zurückgegriffen werden kann, die sehr zuverlässig arbeiten. Bei einem DECT-Verfahren wer­ den digital bidirektional Daten zwischen Sender und Empfänger sicher übertragen mittels einer schon gut entwickelten Tech­ nik, so daß es sich um ein kostensparendes Verfahren handelt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß als Sender ein Handgerät und als Empfänger eine Steuerung einer Maschine verwendet wird. Dadurch ist eine Fernbedienung einer Maschine möglich, was zu einer enormen Erleichterung für die Person führt, die die Maschine bedient, da sie sich frei im Raum bewegen kann, ohne auf eine mögliche Kabelverbindung Rücksicht nehmen zu müssen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das vom Empfänger empfangene digitale Signal an ein Steuergerät weitergegeben wird. Bevorzugt wird das digitale Signal vom Steuergerät in Steuersignale umgewandelt und an die Maschine, insbesondere eine Werkzeug-, eine Kunststoff-, eine Laserschneid-, eine Laserschweiß-, eine ausgedehnte Pro­ duktionsmaschine, einen Roboter und/oder ein Handhabungssy­ stem weitergegeben. Dadurch ist es möglich, die vorgenannten Maschinen sicher vom Sender aus zu steuern und Funktionen wie Start, Stop, Achsverfahren, Not-Halt, Zustimmung auszulösen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein komplettes Datenpaket pro Slot bzw. Frame über­ tragen wird. Ein Frame ist im allgemeinen so aufgebaut, daß er eine gewisse Anzahl von Bits aufweist, wobei zwischen den die Information enthaltenden Bits, der sogenannten Payload, und dem sogenannten Overhead unterschieden wird. Im Overhead befinden sich Bits für den Header, Steuerbits und Endbits so­ wie die Bits der CRC Checksumme. Unter einem Frame wird im Rahmen dieser Anmeldung ein zeitliches Fenster verstanden, innerhalb dem ein Slot übertragen wird. Es wird eine Auf­ splittung der übertragenen Signale auf mehrere Slots bzw. Frames verhindert. Dies geschieht dadurch, daß eine Limitie­ rung der Datenpakete auf einen Wert vorgenommen wird, der dem DECT B-Feldbuffer abzüglich des CRC-Meldungsbyte entspricht. CRC bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung "Cyclic Redundancy Check".

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das digitale Signal vor der Übertragung in einem Vervielfacher vervielfacht wird. Dies stellt eine einfache und sichere Methode dafür dar, daß identische Datenpakete aus einem digitalen Signal gewonnen werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß von dem Empfänger nur eines der Datenpakete weiter­ gegeben wird, insbesondere das erste gültig empfangene Daten­ paket. Dies führt zu einer schnelleren Übertragung des Si­ gnals, wobei durch die Weitergabe des ersten gültig empfan­ genden Datenpakets die Übertragungszeit minimal wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß alle weiteren identischen Datenpakete verworfen wer­ den. Dadurch wird die Weitergabe des Signals vereinfacht, da nur noch ein einziges Datenpaket, das aus dem ursprünglichen Signal gewonnen wurde, vom Empfänger weitergegeben wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Laufzeiten der Datenpakete unter 150 ms, insbe­ sondere 100 ms liegen. Diese Laufzeiten reichen aus, die si­ cherheitsgerichtete Steuerung einer Maschine, die mit dem Empfänger verbunden ist, so schnell zu bedienen, daß es zu einer äußerst geringen Gefährdung der im Gefahrenbereich der Maschine arbeitenden Personen kommt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Übertragung der einzelnen Datenpakete durch ei­ nen CRC innerhalb jedes Slots bzw. Frames gesichert wird. Durch den CRC wird eine Checksumme in einem Slot übertragen, so daß der Empfänger feststellen kann, ob der Slot fehlerfrei übertragen wurde und er somit das empfangene Datenpaket wei­ terleiten kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß keine Rückmeldung an den Sender stattfindet, welche Datenpakete vom Empfänger empfangen werden, insbesondere, daß im Sender kein ARQ stattfindet. ARQ steht für "Automatic Re­ peat reQuest" und ist ein typisches Protokoll im DECT- Standard.

Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ei­ ne Verwendung eines oben beschriebenen Verfahrens zur draht­ losen Steuerung einer Maschine. Dadurch werden die oben ge­ nannten Vorteile erreicht.

Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ei­ ne Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von digitalen Si­ gnalen, insbesondere von Sicherheitssignalen, nach dem DECT- Standard mit einem Sender und mit einem Empfänger, wobei der Sender mindestens zwei parallel nutzbare, bei DECT max. 23 Kanäle pro Frame, aufweist. Durch die zeitlich parallel ver­ laufende Benutzung der Kanäle ist eine schnelle Übertragung der Signale möglich. Je mehr parallel nutzbare Kanäle vorhan­ den sind, desto sicherer wird die Übertragung der digitalen Signale vorgenommen, da die Wahrscheinlichkeit, daß alle par­ allel übertragenen digitalen Signale verstümmelt oder gar nicht den Empfänger erreichen, umso geringer wird, je mehr Kanäle benutzt werden. Die Verwendung von nur einem Kanal reicht nicht aus, da dann das Signal statistisch zu häufig mit zu hohem Delay oder gar nicht beim Empfänger ankommt, wenn eine Störung dieses Kanals während der Übertragung stattfindet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Sender mit einem Vervielfacher verbunden ist, der zur Herstellung von identischen Datenpaketen dient. Dadurch ist es möglich, identische Datenpakete auf einfache, sichere und preiswerte Weise herzustellen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Empfänger einen Konzentrator aufweist, der nur das erste fehlerfrei empfangene Datenpaket weitergibt. Da­ durch wird eine Beschleunigung der Übertragung erreicht, da nicht sämtliche der empfangenen Datenpakete weitergegeben werden, sondern nur das erste fehlerfrei empfangene Datenpa­ ket. Die weiteren fehlerfrei empfangenen Datenpakete bringen keine Information, die über jene, die im ersten Datenpaket enthalten ist, hinausgeht.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß dem Empfänger ein Steuergerät nachschaltbar ist. Be­ vorzugt ist dem Steuergerät eine Maschine, insbesondere eine Werkzeug-, eine Kunststoff-, eine Laserschneid-, eine Laser­ schweiß-, eine ausgedehnte Produktionsmaschine, ein Roboter und/oder ein Handhabungssystem nachschaltbar. Dadurch ist es möglich, daß mittels des Senders eine drahtlose Fernbedienung einer Maschine erreicht wird, so daß diejenige Person, die die Maschine bedient, nicht direkt an dieser Maschine stehen muß.

Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer Vorrichtung mit den vorgenannten Merkmalen zur drahtlosen Übertragen von digitalen Signalen, insbesonde­ re Sicherheitssignalen, und/oder zur drahtlosen Steuerung ei­ ner Maschine. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind oben ausgeführt. Als Steuerung wird hier insbesondere das Auslösen von Funktionen verstanden. Solche Funktionen können sein: Not- Aus, Not-Halt, Start, Stop, Achsverfahrbefehle, Zustimmung, Tippbetrieb von Achsen und/oder Schalten von Funktionen (z. B. Greifer auf/zu).

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind Gegen­ stand der Ausführungsbeispiele, die anhand der Figuren sowie der nachstehend aufgeführten Versuchsergebnisse nachstehend beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit dem die angegebenen Versuchsergebnisse erzielt wurden.

Fig. 1 zeigt einen Sender 1, der ein digitales Signal 3 an einen Vervielfacher 6 weitergibt. Der Vervielfacher 6 gibt aus dem Signal 3 hergestellte identische Datenpakete 9a-9d an jeweils einen DECT-Slot 5a-5d weiter. Die DECT-Slots 5a-5d werden über logisch voneinander unabhängige Kanäle 4a-4d über eine Funkstrecke 11 zu einem Konzentrator 10 übertragen. Der Konzentrator 10 gibt das Signal 3 an einen Empfänger 2 wei­ ter. Der Empfänger 2 gibt das Signal 3 an ein Steuergerät 7 weiter, welches Steuersignale 12 an eine Maschine 8 weiter­ gibt.

In dem in Fig. 1 gezeigten Sender 1, der in einem Handgerät untergebracht ist (nicht gezeigt), wird das Signal 3 erzeugt und an den Vervielfacher 6 weitergeleitet. In dem Vervielfa­ cher 6 werden aus dem digitalen Signal 3 vier identische Da­ tenpakete 9a-9d hergestellt. Dies geschieht in an und für sich bekannter Art und Weise, so daß in diesem Rahmen nicht näher darauf eingegangen werden muß. Jedes der einzelnen identischen Datenpakete 9a-9d wird in einen DECT-Slot 5a-5d als sogenannte Payload eingelesen. Die DECT-Slots 5a-5d set­ zen sich jeweils aus einer Payload und einem Overhead zusam­ men. Der Overhead enthält die zur Übertragung und zur Über­ prüfung, ob ein fehlerfreier Empfang vorliegt, notwendigen Datenbits. Die identischen Datenpakete 9a-9d werden dabei nicht auf verschiedene DECT-Slots bzw. Frames 18 aufgeteilt, sondern jedes einzelne Datenpaket 9a-9d fällt in einen eige­ nen DECT-Slot 5a-5d. Dadurch ist es nicht nötig, daß das übertragene digitale Signal 3 im Empfänger 2 durch kompli­ zierte Verfahren aus unterschiedlichen DECT-Frames 18 bzw. Slots 5a-5d zusammengesetzt werden muß. Die vier DECT-Slots 5a-5d werden über vier separate, logisch voneinander unabhän­ gige Kanäle 4a-4d über die Funkstrecke 11 auf den Konzentra­ tor 10, der ein Bestandteil einer Empfangsvorrichtung ist, übertragen. Im Konzentrator 10 wird das erste empfangene Da­ tenpaket 9a-9d daraufhin untersucht, ob es fehlerfrei über­ tragen wurde. Dies geschieht dadurch, daß die CRC-Checksumme, die im Overhead des dazugehörigen DECT-Slot 5a-5d mitgesendet wurde, mit der Checksumme, die im Konzentrator 10 aufgrund des entsprechenden empfangenen Datenpakets 9a-9d errechnet wird, übereinstimmt. Ist dies der Fall, so wird das entspre­ chende Datenpaket 9a-9d, das dem digitalen Signal 3 ent­ spricht, an den Empfänger 2 weitergeleitet. Stimmen die Checksummen nicht überein, so wird dieses Datenpaket 9a-9d verworfen, und das nächste ankommende, aus dem gleichen digi­ talen Signal 3 gewonnene Datenpaket 9a-9d wird überprüft. Da­ bei wird das oben genannte Verfahren wiederholt. Sobald eines der Datenpakete 9a-9d als fehlerfrei identifiziert wird, wird es an den Empfänger 2 weitergeleitet und sämtliche anderen identischen Datenpakete 9a-9d werden verworfen und nicht wei­ tergeleitet. Dadurch ergibt sich eine Zeitersparnis bei der Übertragung des digitalen Signals 3. Diese ist erforderlich, da es für bestimmte Signale nötig ist, daß sie vom Sender 1 an den Empfänger 2 schnellstmöglich weitergegeben werden, um sicherheitsgerichtete Funktionen durch den Empfänger 2 auszu­ lösen, wie bspw. ein "Not Aus" bei einer Maschine. Das Signal 3 wird vom Empfänger 2 an ein Steuergerät 7 weitergeleitet, in dem das Signal 3 in ein Steuersignal 12 umgewandelt wird. Das Steuersignal 12 wird an eine Maschine 8 weitergeleitet, die durch das Steuersignal 12 zur Verrichtung einer bestimm­ ten Aktion eines Verfahrensablaufs veranlaßt wird. Als Ma­ schine 8 kann jede erdenkliche Maschine verwendet werden, insbesondere eine Werkzeug-, Kunststoff-, Laserschneid-, La­ serschweiß-, oder eine ausgedehnte Produktionsmaschine sowie ein Roboter und/oder ein Handhabungssystem.

Durch eine solche Übertragungsvorrichtung, die eine Funkver­ bindung auf Basis des DECT-Standards verwendet, ist eine Re­ aktionszeit von unter 150 ms gegeben. Als Reaktionszeit wird die Zeit verstanden, die von der Bedienung des Senders 1 bis zum Empfang des Steuersignals 12 durch die Maschine 8 ver­ streicht. Eine solch geringe Reaktionszeit ist nötig, da ge­ wisse Funktionen, die zum Schutz der im Umkreis der Maschine 8 arbeitenden Personen nötig sind, in einer solch kurzen Zeit umgesetzt werden müssen. Die Reaktionszeit wird dadurch noch weiter verringert, daß auf die normalerweise im DECT-Standard vorgenommene ARQ (Automatic Repeat reQuest) verzichtet wird. Um jedoch trotzdem eine sichere Datenübertragung gewährlei­ sten zu können, wird auf vier voneinander logisch unabhängige Kanäle 4a-4d zwischen Sender 1 und Empfänger 2 zurückgegrif­ fen. Die Wahrscheinlichkeit, daß alle vier Kanäle 4a-4d gleichzeitig gestört werden und somit die auf ihnen in den DECT-Slots 5a-5d enthaltenen identischen Datenpakete 9a-9d alle fehlerhaft übertragen werden, ist beinahe gleich null. Sie kann weiter gesenkt werden, indem noch mehr voneinander logisch unabhängige Kanäle 4a-4d verwendet werden, wobei die­ se Anzahl im DECT System auf 23 Kanäle pro Frame 18 be­ schränkt ist.

In Fig. 2 wird eine konkrete Anordnung eines Ausführungsbei­ spiels, mit der Messungen durchgeführt wurden, gezeigt. Glei­ che bzw. gleichwirkende Merkmale sind mit identischen Bezugs­ ziffern bezeichnet. Ein Mobilteil in Form eines Bedienhandge­ räts 13 weist ein Steuerteil 14 auf, welches über serielle Schnittstellen 15 mit einem Sender 1 verbunden ist. Der sich an dem Sender 1 anschließende Datenvervielfacher 6 ist nicht gezeigt. Die vom Sender 1 übermittelten identischen Datenpa­ kete werden von einer Basisstation registriert. Die Basissta­ tion weist einen Empfänger 2 auf, wobei der vorgeschaltete Konzentrator 10 nicht dargestellt ist, der über serielle Schnittstellen 16 mit einem Laptop 17 zur Datenerfassung und Speicherung verbunden ist.

Die Software des Mobilteils liest im Takt von 27,5 ms die Ta­ steninformationen aus. Diese Tasteninformationen werden mit einer eindeutigen Sequenznummer und mit einem Zeitstempel versehen. Über die DECT-Funkstrecke 11 werden die Daten an den Empfänger 2 der Basisstation gesendet. Der Laptop 17 der Basisstation registriert die Empfangszeit und überprüft mit­ tels CRC sowie anhand der Sequenznummer die Korrektheit der Daten. Alle Informationen werden in einem Logfile abgelegt. Die Ermittlung der Übertragungsdauer erfordert eine einheit­ liche Zeitbasis für Sender 1 und Empfänger 2. Diese wird durch eine Synchronisationsroutine vor und nach jedem Test­ durchlauf festgelegt.

Die Tests wurden in zwei Testabschnitten durchgeführt. Im er­ sten Testabschnitt wurden Funkmodule der eines externen An­ bieters, hier kurz A-Module genannt, als Sender 1 bzw. Emp­ fänger 2 verwendet, die nur einen Kanal und eine Mindestlauf­ zeit von 42 ms aufwiesen. Insgesamt wurden die Tests mit ei­ ner Gesamtdauer von 73 Stunden durchgeführt. Dabei ergab sich in einer Büro-/Laborumgebung einmal pro 78 Minuten eine Pa­ ketlaufzeit von über 100 ms. Bei Tests in Werkhallen ergab sich einmal pro 0,5 Minuten eine Paketlaufzeit von über 100 ms. Bei den Tests im Büro und im Labor standen das Bedien­ handgerät 13 und der Laptop 17 im Abstand von 2 bis 5 Meter in Sichtverbindung. Desweiteren wurden im ersten Testab­ schnitt Versuche in zwei Werkhallen durchgeführt. In der er­ sten Werkhalle wurde einmal pro 4,25 Minuten eine Paketlauf­ zeit von über 100 ms festgestellt. In der zweiten Werkhalle wurde dies einmal pro 0,25 Minuten festgestellt.

Der zweite Testabschnitt wurde mit verbesserten A-Funkmodu­ len, mit einer Mindestlaufzeit von 34 ms und zwei Kanälen, bzw. mit einer modifizierten Version des Siemens-Gerätes Gi­ gaset M101 Data (Marke der Firma Siemens AG) mit einer Min­ destlaufzeit von 37 ms und ein bis vier Kanälen durchgeführt.

Während der Tests stand der Laptop 17 an einer konstanten Po­ sition und das Bedienhandgerät 13 wurde von einem Bediener im Bereich einer Maschine bewegt. Die Entfernung zwischen dem Bedienhandgerät 13 und der Basisstation betrug bis zu 30 m, wobei das Bedienhandgerät 13 permanent in Bewegung war und meist kein Sichtkontakt zur Basisstation vorhanden war. In der ersten Halle wurde während einer Testzeit von 3,5 Stunden keine Paketlaufzeit registriert, die größer als 100 ms war. In der zweiten Halle ergab sich in 49 Minuten eine Paketlaufzeit von mehr als 100 ms einmal.

Mit dem Gigaset M101 Data-Funkmodul (Marke der Firma Siemens AG) ergab sich in einem Zweikanalbetrieb in der ersten Halle in 4,25 Stunden keine Paketlaufzeit, die größer als 100 ms war. In der zweiten Halle wurde im Schnitt einmal in 9 Minu­ ten eine Paketlaufzeit, die größer als 100 ms war, regi­ striert. Bei einem Vierkanalbetrieb des Gigaset M101 Data konnte in der zweiten Halle während einer Testdauer von einer Stunde keine Paketlaufzeit über 100 ms registriert werden.

Gegenüber dem ersten Testabschnitt ergab sich während des zweiten Testabschnitts eine signifikante Verbesserung um ei­ nen Faktor 50-200.

Außerdem wurde ein Lasttest im Labor durchgeführt, wobei mit Hilfe eines DECT-Monitors bis zu 193 asynchron betriebene DECT-Basisstationen beobachtet wurden. Ca. 25% der Kanäle wa­ ren mit hohen Feldstärken belegt. Als Einfluß auf das Über­ tragungsverhalten der Funkmodule wurde nur eine leicht erhöh­ te Handover-Rate beobachtet. Die Qualität der Übertragung (Paketlaufzeit, Fehlerrate) war unverändert gut.

Im ersten Testabschnitt wurden insgesamt drei Verbindungsab­ brüche, davon zwei in der zweiten Halle, registriert. Im zweiten Testabschnitt kam es bei den A-Modulen wiederum zu drei Verbindungsabbrüchen, die ausschließlich in der zweiten Halle stattfanden. Dagegen hielten die Gigaset M101 Data- Module die Verbindung immer aufrecht.

Die Daten wurden auf Anwenderebene durch CRC gesichert und nach der Übertragung geprüft. Dabei wurde bei keinem der übertragenen Datenpakete ein Fehler festgestellt.

Hinsichtlich der Störfestigkeit der DECT-Funkverbindungen wurde während der Tests keine Beeinflußung der Funkverbindung zwischen dem Bedienhandgerät 13 und dem Laptop 17 bei Fre­ quenzen außerhalb des DECT-Frequenzbereichs festgestellt. Das gezielte Anlegen einer Trägerfrequenz im DECT-Bereich führte zum erwarteten Ausweichen der Funkverbindung auf eine unge­ störte Frequenz.

Die Untersuchung der Störfestigkeit durch Simatic S5- und S7- Systeme (Marken der Siemens AG) ergab keine Beeinflussung. Getestet wurde bei Frequenzen von 1,4 GHz, 1,89 GHz (DECT- Bereich) sowie 2,45 GHz und Feldstärken von bis zu 10 V/m (S5) bzw. 20 V/m (S7). Durch die in unmittelbarer Nähe be­ triebene DECT-Funkstrecke konnte ebenfalls keine Störung pro­ voziert werden.

Die gemessenen Ergebnisse im zweiten Testabschnitt ergaben, daß die Übertragung sicherheitsrelevanter Funktionen hin­ sichtlich der Laufzeit der übertragenen Daten, der Verfügbar­ keit der Funkstrecke und der Übertragungsqualität ausreichend ist, so daß eine oben beschriebene Vorrichtung zur Übertra­ gung solcher sicherheitsrelevanter Funktion eingesetzt werden kann. Dies gilt schon bei der Verwendung von zwei logisch voneinander unabhängigen DECT-Kanälen, und erst recht bei vier logisch voneinander unabhängigen DECT-Kanälen, wobei dann sogar in der Halle 2, die für die Übertragung äußert un­ günstige Bedingungen zur Verfügung stellte, ein hervorragen­ des Ergebnis erzielt wurde.

Claims (20)

1. Verfahren zur drahtlosen Übertragung von digitalen Si­ gnalen (3), insbesondere von Sicherheitssignalen, von einem Sender (1) zu einem Empfänger (2), dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Signale (3) über mindestens zwei logisch voneinander unabhängige Kanäle (4a-4d) als identische Daten­ pakete (9a-9d) parallel übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung ein Verfahren nach dem DECT-Standard be­ nutzt wird.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender (1) ein Handgerät und als Empfänger (2) eine Steuerung einer Maschine (8) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Empfänger (2) empfangene digitale Signal (3) an ein Steuergerät (7) weitergegeben wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal (3) vom Steuergerät (7) in Steuersi­ gnale (12) umgewandelt wird und an die Maschine (8), insbe­ sondere eine Werkzeug-, eine Kunststoff-, eine Laserschneid-, eine Laserschweiß-, eine ausgedehnte Produktionsmaschine, ei­ nen Roboter und/oder ein Handhabungssystem weitergegeben wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein komplettes Datenpaket (9a-9d) pro Slot bzw. Frame übertragen wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal (3) vor der Übertragung in einem Ver­ vielfacher (6) vervielfacht wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Empfänger (2) nur eines der Datenpakete (9a-9d) weitergegeben wird, insbesondere das erste gültig empfangene Datenpaket (9a-9d).

9. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß alle weiteren identischen Datenpakete (9a-9d) verworfen werden.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeiten der Datenpakete (9a-9d) unter 150 ms, ins­ besondere unter 100 ms liegen.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der einzelnen Datenpakete (9a-9d) durch einen "Cylic Redundancy Check" CRC innerhalb jedes Slots ge­ sichert wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß keine Rückmeldung an den Sender (1) stattfindet, welche Datenpakete (3a-3d) vom Empfänger (2) empfangen werden, ins­ besondere, daß im Sender (1) kein ARQ stattfindet.

13. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur drahtlosen Steuerung einer Maschine (8).

14. Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von digitalen Si­ gnalen (3), insbesondere von Sicherheitssignalen, nach dem DECT-Standard mit einem Sender (1) und mit einem Empfänger (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) mindestens zwei parallel nutzbare Kanäle pro Frame (18) aufweist.

15. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) mit einem Vervielfacher (6) verbunden ist, der zur Herstellung von identischen Datenpaketen (9a-9d) dient.

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden, auf eine Vor­ richtung gerichteten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (2) einen Konzentrator (10) aufweist, der nur das erste fehlerfrei empfangene Datenpaket (9a-9d) wei­ tergibt.

17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden, auf eine Vor­ richtung gerichteten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (2) ein Steuergerät (7) nachschaltbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden, auf eine Vor­ richtung gerichteten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (7) eine Maschine (8), insbesondere eine Werkzeug-, eine Kunststoff-, eine Laserschneid-, eine Laser­ schweiß-, eine ausgedehnte Produktionsmaschine, ein Roboter und/oder ein Handhabungssystem nachschaltbar ist.

19. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorstehen­ den, auf eine Vorrichtung gerichteten Ansprüche zur drahtlo­ sen Übertragung von digitalen Signalen (3), insbesondere von Sicherheitssignalen.

20. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorstehen­ den, auf eine Vorrichtung gerichteten Ansprüche zur drahtlo­ sen Steuerung einer Maschine (8).