Optische Datenübertragung ST100: Automatisierte Kräne für den Einstieg in die Industrie 4.0
Lösung für den Einsatz des optischen Datenübertragungsmoduls der ST100-Serie in Brückenkränen
Brückenkräne spielen eine entscheidende Rolle in der industriellen Produktion und Lagerhaltung, wo präzise Synchronisierung und Sicherheitsvorkehrungen beim Heben und Transportieren schwerer Lasten unerlässlich sind. In komplexen Umgebungen, in denen die herkömmliche kabelgebundene Datenübertragung aufgrund von Installationsproblemen eingeschränkt ist, wird eine schnelle, latenzarme und störungsfreie Datenübertragungsmethode benötigt. Das optische Datenübertragungsmodul der ST100-Serie wurde speziell für solche Szenarien entwickelt. Es nutzt Infrarotlaser, um eine Vollduplex-Kommunikation mit 100 Mbit/s über wählbare Entfernungen (80 m, 120 m oder 200 m) zu erreichen und erfüllt so die Anforderungen an Echtzeit-Datenaustausch, Synchronisierungssteuerung und Kollisionsschutz im Kranbetrieb.
Optisches Datenübertragungsmodul der ST100-Serie
Produktvorteile und Hauptmerkmale
▪️Hochgeschwindigkeits-Vollduplex-Übertragung:
Erreicht eine Datenübertragungsrate von 100 Mbit/s und unterstützt wählbare Entfernungen von bis zu 200 Metern, wodurch ein Datenaustausch in Echtzeit gewährleistet wird.
▪️Vorteile der Laserkommunikation:
Verwendet Infrarotlaser mit Wellenlängen von 785 nm und 850 nm zur Datenübertragung. Mit einem primären Strahlfleck von ca. 5 mm und einem Divergenzwinkel von 1°, gepaart mit einem Empfängersichtfeld von 1,5°, bietet es minimale Kanalstörungen und eine extrem geringe Übertragungsverzögerung.
▪️Flexibles Systemdesign:
Das Modul integriert optische, mechanische, elektronische und Softwarekomponenten und unterstützt die Weltraumlaserkommunikation für jedes Protokoll innerhalb von 200 Metern. Es verfügt außerdem über umfangreiche Interaktions- und Anzeigefunktionen für eine schnelle Installation und eignet sich daher ideal für Szenarien, in denen die Verlegung von Kabeln unpraktisch ist oder eine hohe Echtzeitleistung erforderlich ist.
Übersicht der Arbeitsprinzipien
▪️Datenkonvertierung und -übertragung:
Der Datenstrom vom Hostcomputer wird von der Schaltung des Moduls in Laserimpulssignale umgewandelt und dann als eine Reihe von Laserimpulsen durch den freien Raum an den Empfänger übertragen.
▪️Optoelektronische Umwandlung:
Am Empfangsende erkennt der Sensor die eingehenden Laserimpulse und wandelt die optischen Signale wieder in elektrische Datenströme um, die dann an den Hostcomputer gesendet werden, um die bidirektionale Datenübertragung abzuschließen.
▪️Optimierte Linkparameter:
Durch die präzise Anpassung der optischen Strahleigenschaften (Punktgröße, Divergenzwinkel und Sichtfeld) gewährleistet das Modul eine stabile und zuverlässige Datenübertragung, selbst in stark störungsbehafteten oder komplexen Umgebungen, wie sie für den Betrieb von Brückenkränen typisch sind.
Brückenkran-Anwendungsdesign
Synchronisationssteuerung
Anwendungsszenario:
Bei Einsätzen, bei denen mehrere Kräne oder Mehrträgersysteme synchron bewegt werden müssen, ist eine genaue relative Positionierung entscheidend, um Lastungleichgewichte und mögliche Kollisionen zu vermeiden. Jede Abweichung in der Bewegung einer einzelnen Einheit kann das Gesamtgleichgewicht stören und zu unsicheren Bedingungen führen.
Lösungsansatz:
▪️Datenaustausch in Echtzeit:
Die Installation des ST100-Moduls ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung zwischen Kränen, sodass jede Einheit Echtzeitinformationen zu Position, Bewegungsstatus und Geschwindigkeit erhält.
▪️Koordinierte Bewegungskontrolle:
Die Echtzeitdaten werden vom Hostcomputer verarbeitet, der präzise Synchronisierungsalgorithmen ausführt, um sicherzustellen, dass sich alle Kräne oder Brückenträger in perfekter Harmonie auf derselben Schiene bewegen. Dadurch werden Sicherheitsrisiken durch Abweichungen einzelner Einheiten minimiert.
Antikollisionsfunktion
Anwendungsszenario:
Brückenkräne können in ihrem Arbeitsbereich auf andere Kräne, Hindernisse oder Wände stoßen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass ein Kran bei der Annäherung an ein Hindernis automatisch abbremsen oder anhalten kann, um eine Kollision zu vermeiden.
Lösungsansatz:
▪️Kontinuierliche Entfernungsmessung:
Das ST100-Modul sendet und empfängt kontinuierlich Lasersignale und berechnet in Echtzeit die Entfernung zwischen dem Kran und nahegelegenen Hindernissen.
▪️Adaptive Geschwindigkeitsregelung:
Basierend auf der gemessenen Entfernung behält das System die normale Betriebsgeschwindigkeit bei, wenn das Hindernis weit entfernt ist. Sobald der Kran einen kritischen Bereich erreicht (z. B. die letzten 10 Meter mit normaler Geschwindigkeit, gefolgt von einer allmählichen Reduzierung der Geschwindigkeit auf den letzten 5 Metern auf die halbe Geschwindigkeit), wird die Geschwindigkeit sanft angepasst, bis der Kran vollständig zum Stillstand kommt. Dies gewährleistet eine sichere Verzögerung und ein sanftes Anhalten.
Systemintegration und Installation
▪️Optimale Einbaulage:
Das Modul sollte an einem Ort mit freier Sicht installiert werden, um sicherzustellen, dass der optische Strahl das Ziel direkt erreichen kann. Die Installationspositionen müssen entsprechend der Krankonstruktion sorgfältig geplant werden, um eine stabile Datenübertragung zu gewährleisten.
▪️Parameterkonfiguration und -test:
Parameter wie Übertragungsgeschwindigkeit, Abstrahlwinkel und Antikollisions-Abstandsschwellenwerte können über den Host-Computer konfiguriert werden. Vor-Ort-Tests sind erforderlich, um die Genauigkeit und Reaktionsfähigkeit der Datenübertragung zu überprüfen und bei Bedarf Feineinstellungen vorzunehmen.
▪️Umweltanpassungsfähigkeit:
Angesichts der rauen Betriebsbedingungen (hohe Temperaturen, Vibrationen, Staub) in Kranumgebungen sollte das Modul Schutzmaßnahmen (wie Abschirmungen und Vibrationsdämpfungsvorrichtungen) umfassen, um einen langfristig stabilen Betrieb zu gewährleisten.
Erwartete Ergebnisse und Gesamtvorteile
✅Zuverlässiger Datenaustausch in Echtzeit unterstützt synchronisierte Kranvorgänge mit genauen und aktuellen Informationen.
✅Durch Echtzeitpositionierung und adaptive Geschwindigkeitsregelung wird das Kollisionsrisiko minimiert, wodurch sowohl die Sicherheit der Ausrüstung als auch des Personals gewährleistet und gleichzeitig die allgemeine Betriebseffizienz verbessert wird.
✅Das Plug-and-Play-Design des Moduls ermöglicht eine schnelle Installation und Integration und reduziert so die Einrichtungszeit und die Wartungskosten.
Verwandte Sensoren
Effektive Übertragungsdistanz: 80 m Kommunikationsrate: 100 Mbit/s Kommunikationslicht-Divergenzwinkel: 1° Kommunikationslicht-Empfangswinkel: 1,5°
Effektive Übertragungsdistanz: 120 m Kommunikationsrate: 100 Mbit/s Kommunikationslicht-Divergenzwinkel: 1° Kommunikationslicht-Empfangswinkel: 1,5°
Effektive Übertragungsdistanz: 200 m Kommunikationsrate: 100 Mbit/s Kommunikationslicht-Divergenzwinkel: 1° Kommunikationslicht-Empfangswinkel: 1,5°
Messfrequenz: 1000 Hz Datenübertragungsschnittstelle: SSL, Ethernet 100 BASE-TX Messdistanz: 200 m Messgenauigkeit: ±2 mm
