IO-Link Wireless – industrielle Funkvernetzung mit deterministischer Zykluszeit

Mit der weltweit einsetzbaren IO-Link Wireless Funktechnologie steht ein kostengünstig realisierbarer, hochzuverlässiger und deterministischer Kommunikationsstandard zur Verfügung. Die Funktechnologie nutzt bis zu 80 Kanäle im lizenzfreien 2,4-GHz-ISM-Band und bietet für die industrielle Funkkommunikation besondere Eigenschaften.

SSDM

In dem Projekt Sensor und Software Defined Manufacturing SSDM soll die Bewegungsgenauigkeit eines Roboters durch Sensorik verbessert werden. Dafür müssen mehrachsige inertiale Messeinheiten (IMU) an mehreren Stellen des Roboterarms drahtlos an eine Steuerung angebunden werden. Die Kommunikationsanforderungen zur Übertragung des kontinuierlichen Stroms an Sensordaten sind niedrige Latenz im Bereich von 10 ms und höchste Zuverlässigkeit, die jedes Funksystem vor eine Herausforderung stellen. Viele bestehende Funktechnologien können für solche zeitkritischen Anwendungsfälle mit Echtzeit­anforderungen nicht eingesetzt werden, da sie die höchstzuverlässigen, niedriglatenten Kommunikationsanforderungen nicht erfüllen.

Im Rahmen des Projekts wurde die Eignung von IO-Link Wireless für den vorgesehenen Anwendungsfall untersucht. Es wurden Messungen der Paketfehlerraten auf Ebene der Bitübertragung (Physical Layer) bzw. des Medienzugriffs (Medium Access Control Layer) durchgeführt. Es wurde ein IO-Link Wireless Protokollstack als Prototyp auf einem Dual-Core-System-on-Chip umgesetzt und am Roboter erfolgreich getestet.

Unsere technologische Lösung ist fokussiert auf einen hohen Datendurchsatz mit IO-Link Wireless und hohe Zuverlässigkeit. Neben dem im Standard vorgesehenen Fehlersicherungsprotokolls mit Paketwiederholung (ARQ) wurde eine alternative Fehlersicherung basierend auf Netz-basierter Codierung (Network Coding) umgesetzt. Damit lässt sich die nutzbare Datenrate nahezu verdoppeln bzw. die Zuverlässigkeit weiter steigern.