In modernen Industrieanlagen müssen Maschinen, Sensoren und Steuerungen immer schneller und zuverlässiger miteinander kommunizieren. Klassische Kabelverbindungen sind dabei oft unflexibel, während Funklösungen störanfällig sein können. Hier setzt der vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelte Li-Fi Grathus an: Die Technologie nutzt Licht zur Datenübertragung (Li-Fi steht für Light Fidelity) und ermöglicht so eine drahtlose Verbindung ohne Funkwellen. Mit Datenraten von 1Gbit/s oder mehr sowie einer Reichweite von bis zu 10m eignet sich das System für viele industrielle Anwendungen. Ein entscheidender Vorteil ist die extrem kurze, vorhersagbare Verzögerung (deterministische Latenz) von unter 1us. Das bedeutet: Daten werden praktisch in Echtzeit übertragen, was für Robotik und präzise Maschinensteuerung besonders wichtig ist.
High-Speed, zuverlässig und störungsfrei
Im Gegensatz zu WLAN oder anderen Funktechnologien arbeitet Li-Fi Grathus mit Lichtsignalen. Ein wesentlicher Nutzen: Die Übertragung ist unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMV), wie sie in industriellen Umgebungen häufig auftreten. Zudem kann das System gleichzeitig senden und empfangen (Vollduplex), sodass keine Zeitverluste entstehen. Die Technologie lässt sich ohne größere Umstellungen nahtlos in bestehende Anlagen und Netzwerke integrieren und unterstützt gängige Industriestandards wie Profinet, Ethercat, Ethercat G und Sercos III aber auch Time Sensitive Networking (TSN). Neben Ethernet/Gigabit-Ethernet stehen USB 3.0/3.1 sowie kundenspezifische Interfaces zur Verfügung. Ein zusätzlicher Seitenkanal mit 1Mbit/s unterstützt Management-, Diagnose- und Sicherheitssignale.
Einfache Handhabung im industriellen Einsatz
Neben der Leistung spielt in der Praxis vor allem die einfache Nutzung eine wichtige Rolle. Li-Fi Grathus überzeugt hier durch:
- Einfache Installation: Im Vergleich zu komplexen optischen Datenübertragungssystemen wie Freistrahlsystemen, die aufwendig ausgerichtet werden müssen oder teure optische Systeme benötigen (z.B. Beamsteering oder adaptive Optiken), lässt es sich flexibel und ohne Justierung installieren und betreiben.
- Neuartige, patentierte Mehrwegelinse: Sie erlaubt höhere Sendeleistungen und eine einfache Ausrichtung per Hand.
- Augensicherer Betrieb: Laserklasse 1 gewährleistet einen sicheren Einsatz.
- Robuste Bauweise: Thermisch stabile und kompakte Plug&Play-Bauweise mit Metallgehäuse schützt die Technik im industriellen Alltag.
- Hohe Flexibilität: Ermöglicht einen vielseitigen Einsatz in unterschiedlichen Anwendungen.
Breites Einsatzspektrum in der Industrieautomation
Aufgrund der nachweislich vorhersagbaren Echtzeitkommunikation zwischen Steuerungs-, Sensor- und Aktorsystemen eignet sich die Technologie überall dort, wo schnelle und zuverlässige Datenübertragung ohne Kabel erforderlich ist. Typische Einsatzbereiche sind:
