Übertragung über einen Luftspalt bis zu einigen Zentimetern

In der „NearFi“-basierten Lösung von Phoenix Contact werden zwei 60-GHz-Verbindungen – ein Uplink und ein Downlink – parallel auf getrennten Frequenzbändern eingesetzt, um einen Vollduplex-Betrieb zu ermöglichen. Zum Vergleich: WLAN erzeugt bei einer Ethernet-Kommunikation eine Latenz von rund 10 ms bis 20 ms. 5G strebt für die Zukunft 1 ms an. „NearFi“ bietet hingegen eine Latenz von weniger als 1 μs, ist somit circa tausendmal schneller als 5G. Außerdem erlaubt „NearFi“ eine kontaktlose und latenzfreie Ethernet-Übertragung bis 100 Mbit/s in Echtzeit und arbeitet ferner protokoll-unabhängig. Folglich eignet sich die Technologie auch für zukünftige Entwicklungen (Bild 5).

Da die Funkkommunikation im Nahfeldbereich über einen sehr geringen Abstand erfolgt, entsteht kein Störspektrum im Umfeld der Geräte, sodass sich zahlreiche „NearFi“-Systeme parallel verwenden lassen sowie eine Koexistenz mit vorhandenen Funktechnologien – zum Beispiel WLAN oder Bluetooth – gegeben ist. Industrielle Störspektren, wie sie beispielsweise beim Lichtbogenschweißen auftreten, können die „NearFi“-Technologie ebenfalls nicht beeinflussen. Diese wird erstmals in den neuen „NearFi“-Kopplern von Phoenix Contact genutzt. Die Geräte ermöglichen die Weiterleitung von 50 W Energie (24 V, 2 A) sowie von Echtzeit-Ethernet-Daten über einen Luftspalt bis zu einer Entfernung von einigen Zentimetern. Aufgrund des robusten IP65-Gehäuses mit M12-Anschlüssen für Ethernet und Spannung lassen sich die „NearFi“-Koppler auch in anspruchsvollen Umgebungen einsetzen (Bild 6).

Diagnose über einen digitalen Ausgang

Die Energieübertragung geschieht induktiv. Der Base-Koppler erzeugt über eine Spule ein magnetisches Feld, das in die Spule des Remote-Kopplers induziert wird. Die aktive Regelung wählt immer die bestmöglichen Parameter für die Kommunikation aus. Dadurch reduziert sich die Leistung nicht über den Abstand, sondern wird auf dem gesamten Arbeitsbereich konstant bei 50 W gehalten. Endgeräte, wie IO-Stationen oder Switches, lassen sich also kontaktlos mit Energie versorgen. Die Kopplung erfolgt automatisch, es ist somit keine Konfiguration oder Programmierung erforderlich (Bild 7).

Zum Datenaustausch werden mindestens zwei Geräte benötigt: ein Base- und ein Remote-Koppler. Mit dem Base-Koppler lassen sich beliebig viele Remote-Koppler kombinieren und umgekehrt. Die Koppler bedingen keine Konfiguration und können so einfach verwendet werden wie eine Steckverbindung. Über eine integrierte Ausrichthilfe wird signalisiert, sobald die Geräte optimal verbunden sind. Das leuchtende Koppler-Gehäuse zeigt die Betriebsbereitschaft der Koppelstrecke selbst in schwer zugänglichen Einbauplätzen gut sichtbar an. Über einen digitalen Ausgang lassen sich die Koppler zusätzlich durch ein übergeordnetes Steuerungssystem diagnostizieren. Ein digitaler Eingang am Base-Koppler erlaubt das definierte Ein-/Ausschalten des Remote-Kopplers.