Wireless-Messnetz nach ISA100
Ein Wireless-Messnetz nach ISA100 überträgt Messwerte von Feldgeräten per Funk an Leitsystem, SPS oder Datenerfassung. Yokogawa liefert dafür Wireless-Adapter, Gateways, Access Points und eine Management Station.
Iwan Hinder
Messen, Steuern, Regeln / Heizsysteme Kompensatoren/Filter
Funkmessung nach ISA100: Messstellen ohne Signalkabel anbinden
Viele Messstellen lassen sich nur mit grossem Aufwand verkabeln: an entfernten Tanks, in Pumpstationen oder an Anlagenteilen ohne freie Kabeltrasse. In Ex-Zonen braucht jede neue Leitung zudem Planung und Abnahme.
ISA100 Wireless ist ein Funkstandard für die Prozessautomation, international genormt als IEC 62734. Die Feldgeräte funken im lizenzfreien 2,4-GHz-Band und verschlüsseln ihre Daten mit AES 128 Bit.
Ein Funknetz eignet sich für feste und für zeitweise Messstellen, an denen ein Kabel nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Wir bei HENNLICH liefern alle Bausteine dieser Seite von Yokogawa.
Anzeigen für Schalttafel und Messstelle findest du unter Anzeigen & Regler.
Bausteine eines ISA100-Netzes: vom Feldgerät bis zum Leitsystem
Ein ISA100-Netz besteht aus funkenden Feldgeräten und der Infrastruktur, die ihre Daten an Leitsystem oder SPS übergibt. Diese Bausteine gehören dazu:
- Funkfähige Messumformer: Wireless-Messumformer senden ihre Messwerte selbst, zum Beispiel die Druckmessumformer der EJX-B-Reihe und der Temperaturmessumformer YTA510.
- Wireless-Adapter: Der FN310 macht ein vorhandenes HART-Gerät funkfähig, der FN510 sendet 4–20-mA-Signale, Schaltzustände, Impulse oder Schwingungswerte. Das Funkmodul FN120 sitzt auf dem Adapter und stellt die Funkverbindung her.
- Interface-Adapter und Schwingungssensor: Der LN90 verbindet ein Gateway-Funkmodul über RS-485 mit der SPS und versorgt es mit Strom. Der LN01 misst als Beschleunigungsaufnehmer die Schwingung von Pumpen und Motoren.
- Gateway für kleine Netze: Das FN110 mit dem Code -R1 verwaltet bis 20 Feldgeräte und gibt ihre Werte über Modbus/RTU an eine SPS oder RTU weiter.
- Management Station für grosse Netze: Der YFGW410 verwaltet bis 500 Feldgeräte in bis 20 Teilnetzen. Er übergibt die Werte über Modbus, OPC oder PROFINET an das Leitsystem.
- Access Points und Medienkonverter: Der YFGW520 empfängt die Funksignale von bis 100 Feldgeräten und leitet sie über Ethernet weiter. Der YFGW610 setzt diese Verbindung auf Glasfaser um, für Strecken bis 5 km.
Welcher Baustein passt? Die Produktgruppen im Vergleich
Die Produktgruppen dieser Seite sind Bausteine mit verschiedenen Aufgaben im Netz – vom Signal an der Messstelle bis zur Schnittstelle zum Leitsystem.
| Produktgruppe | Aufgabe im Netz | Anschluss | Kapazität | Speisung und Einbau |
|---|---|---|---|---|
| FN Series – Wireless-Adapter (FN120, FN310, FN510) | macht Feldgeräte und Sensoren funkfähig | HART 7 (FN310); 4–20 mA, Digitalein- und -ausgang, Impulse oder Beschleunigungsaufnehmer (FN510) | 1 HART-Gerät bzw. 1 Signal je Adapter | Batteriepack 7,2 V, 19 Ah; Rohrmontage im Feld |
| Interface-Adapter – LN Series (LN90, LN01) | LN90: RS-485 und Speisung für das Gateway-Funkmodul; LN01: Schwingungssensor für den FN510 | LN90: RS-485, max. 38 400 bit/s, max. 20 m; LN01: Kabel 10 m | LN90: 1 SPS oder RTU | LN90: 10–30 V DC, Hutschiene im Innenraum |
| Wireless Gateway – FN110 | Gateway sowie System- und Security-Manager für ein kleines Netz | Modbus/RTU über RS-485 (mit LN90) | bis 20 Feldgeräte (Aktualisierung 2–3600 s), bis 10 bei 1 s | über den LN90; Funkmodul im Freien |
| Management Station YFGW410 | verwaltet das Funknetz und übergibt die Daten ans Leitsystem | Modbus/TCP, Modbus/RTU, OPC, PROFINET (Option) | bis 500 Feldgeräte, 20 Teilnetze, 20 Access Points | 24 V DC; Hutschiene, IP20 |
| Access Points YFGW520/610 | YFGW520 empfängt die Funksignale; YFGW610 setzt das Backbone auf Glasfaser um | 100BASE-TX oder 100BASE-FX | YFGW520: bis 100 Feldgeräte; Glasfaser bis 5 km | 24 V DC; YFGW520 im Feld (IP66/IP67), YFGW610 auf der Hutschiene |
Quelle: Yokogawa GS 01W03B02-01EN, GS 01W03D01-01EN, GS 01W03E01-01EN, GS 01W03L01-01EN, GS 01W03H01-01EN, GS 01W03B01-01EN, GS 01W02D01-01EN, GS 01W02E02-01EN und GS 01W02D02-01EN. Massgeblich ist das Datenblatt auf der jeweiligen Produktseite.
Kleines Netz an einer SPS: bis 20 Feldgeräte mit dem Gateway FN110
Für eine Pumpstation oder ein Tanklager mit wenigen Messstellen genügt ein kompaktes Gateway. Das Wireless Gateway FN110 verwaltet bis 20 Feldgeräte und liefert ihre Werte über Modbus/RTU an SPS, RTU oder Datenerfassung.
Der Interface-Adapter LN90 speist das Gateway und stellt die RS-485-Verbindung her. Die Modbus-Register sind laut Yokogawa fest belegt, eine Modbus-Konfiguration im Gateway entfällt.
Grosses Netz am Leitsystem: Management Station YFGW410 mit Access Points
Für ganze Anlagen mit vielen Messstellen verwaltet die Management Station YFGW410 das Funknetz. Access Points YFGW520 nehmen die Funksignale auf, zwei Access Points können ein Feldgerät gleichzeitig empfangen (Duocast).
Zwei YFGW410 arbeiten als redundantes Paar mit einer Umschaltzeit von 1 Sekunde. Über den Medienkonverter YFGW610 erreicht das Backbone per Glasfaser bis 5 km.
Bestehende Geräte und Sensoren funkfähig machen
in vorhandener HART-Messumformer bleibt an seiner Messstelle: Der Wireless-Adapter FN310 liest seine Messwerte und kann ihn aus dem eigenen Batteriepack speisen. Der FN510 bindet 4–20-mA-Signale, Schaltkontakte und Impulszähler ein.
Für die Schwingungsüberwachung an Pumpen und Verdichtern schliesst du den Beschleunigungsaufnehmer LN01 an den FN510 an. Den Sensor und den LN90 findest du unter Interface-Adapter – LN Series.
So funktioniert ein ISA100-Netz
Ein ISA100-Netz ist ein Funknetz nach IEC 62734, in dem jedes Feldgerät seine Daten über einen festgelegten Funkweg an einen Access Point oder ein Gateway sendet. Von dort laufen Messwerte, Gerätestatus und Diagnosemeldungen digital weiter zum Leitsystem.
Der System-Manager im Gateway legt für jedes Feldgerät den Funkweg fest und überwacht dessen Zustand. Der Security-Manager lässt nur Geräte mit dem richtigen Schlüssel ins Netz.
Stern oder Mesh: Netzaufbau nach Messzyklus
Brauchst du Messwerte schneller als alle 5 Sekunden, funken die Geräte direkt zum Access Point (Sterntopologie). Bei längeren Zyklen dürfen Geräte die Signale anderer weiterleiten, laut Yokogawa üblicherweise über höchstens zwei Sprünge.
Router und Access Points montierst du möglichst hoch, damit Fahrzeuge und Anlagenteile die Funkstrecke nicht stören. Yokogawa nennt diese Anordnung Sky Mesh.
Reichweite und Standort der Antennen
Die Planungsrichtlinie von Yokogawa nennt mit Standardantenne bis 500 m Funkstrecke im freien Gelände und bis 200 m bei einzelnen Hindernissen. In dicht verbauten Anlagenteilen sind es bis 50 m.
Die Antenne steht senkrecht und braucht Sicht zum nächsten Funkgerät. Wo das am Messort nicht geht, setzt du sie über ein Antennenkabel ab.
Vorteile eines ISA100-Netzes von Yokogawa
Ein ISA100-Netz von Yokogawa ist ein offenes Funksystem nach IEC 62734 – das bringt es dir:
- Messstellen dort einrichten, wo kein Kabel liegt: Batteriegespeiste Geräte brauchen weder Signal- noch Versorgungsleitung. So erfasst du auch Werte an entfernten oder schwer zugänglichen Stellen.
- Vom kleinen Netz bis zur ganzen Anlage ausbauen: Dieselben Funkgeräte arbeiten am Gateway FN110 und an der Management Station YFGW410.
- Vorhandene HART-Geräte weiter nutzen: Der FN310 macht einen installierten HART-Messumformer funkfähig, ohne dass du ihn ersetzt.
- Den Funkweg doppelt auslegen: Mit Duocast empfangen zwei Access Points YFGW520 dasselbe Feldgerät, zwei YFGW410 arbeiten als redundantes Paar.
Anwendungen: wo ISA100-Netze messen
ISA100-Netze messen dort, wo Kabel fehlen oder Messstellen nur zeitweise gebraucht werden – typische Anwendungen nach Branche:
- Wasser und Abwasser: In Pumpstationen, Brunnen und Becken senden Funkgeräte Druck und Füllstand an die Leitstelle.
- Chemie und Petrochemie: In Tanklagern und auf Rohrbrücken messen Funkgeräte Temperatur, Druck und Füllstand. Für Ex-Zonen gibt es eigensichere Adapter und Access Points in druckfester Kapselung.
- Energie und Fernwärme: An Leitungen, Schächten und in Kesselhäusern überwachen Funkmessstellen Druck und Temperatur.
- Instandhaltung: Der FN510 mit dem Sensor LN01 überwacht die Schwingung von Pumpen, Verdichtern und Motoren. Statt eines Werts pro Kontrollgang liegt bis alle 10 Sekunden ein neuer Wert vor.
HENNLICH – dein Partner für Wireless-Messnetze in der Schweiz
Ob du einzelne Messstellen nachrüstest oder eine neue Anlage planst: Wir legen dein ISA100-Netz passend zu Messstellen, Abständen und Leitsystem aus.
Funkgeräte, Adapter, Gateway und Anleitungen bekommst du bei uns aus einer Hand. Für Ersatzteile wie Batteriepacks und Antennenkabel hast du einen festen Ansprechpartner.
Die HENNLICH Schweiz GmbH ist spezialisierter Lieferant von Wireless-Messnetzen nach ISA100 für den Schweizer Industriemarkt. Seit über 100 Jahren auf Industriekomponenten spezialisiert, liefern und beraten wir als Teil der europäischen HENNLICH Gruppe in der ganzen Schweiz. Das Netz arbeitet nach der internationalen Norm IEC 62734; Funk-Druckmessumformer der EJX-B-Reihe findest du bei der Druckmessung.
Schick uns eine Liste deiner Messstellen mit Abständen und der gewünschten Anbindung, gern mit Lageplan. Du erhältst innerhalb von 1–2 Arbeitstagen einen konkreten Vorschlag für dein Funknetz.
DEIN.MEHRWERT.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Sobald dein Netz mehr als 20 Funkgeräte hat, bei 1 Sekunde Aktualisierung mehr als 10: Das sind die Grenzen des Gateways FN110. Auch wenn du Ethernet zum Leitsystem, mehrere Anlagenbereiche oder ein redundantes Gateway brauchst, ist der YFGW410 mit Access Points die richtige Wahl. Er bedient je nach Lizenz bis 500 Funkgeräte.
Ja. Das Field-Wireless-System von Yokogawa unterstützt Feldgeräte, die das ISA100.11a-Konformitätszertifikat des ISA100 Wireless Compliance Institute haben. Für Einbindung und Parametrierung brauchst du die passenden Gerätedateien in FieldMate. Welche Geräte geprüft sind, klären wir vor der Bestellung mit dir und Yokogawa.
Oft nicht: Laut Planungsrichtlinie von Yokogawa genügen bei vielen Anlagen ein Lageplan und eine Begehung. Eine Messung vor Ort empfiehlt Yokogawa für schwierige Umgebungen, etwa Räume mit Metallwänden oder WLAN in der Nähe. Dabei prüfen Testgeräte an den geplanten Standorten, wie zuverlässig die Funkwege sind.
Beide nutzen das 2,4-GHz-Band, ISA100 ist aber darauf ausgelegt, neben WLAN zu arbeiten. Die Geräte wechseln laufend den Funkkanal und können Kanäle mit starken Störungen sperren. Liegt ein WLAN nahe am geplanten Funknetz, empfiehlt Yokogawa in der Planungsrichtlinie eine Messung vor Ort.
Das hängt von Gerät, Aktualisierungszeit und Umgebung ab. Beim Adapter FN510 mit Analogeingang nennt Yokogawa typisch 10 Jahre bei 10 Sekunden, beim FN310 in der 4–20-mA-Schleife typisch 8 Jahre; beides gilt bei 23 °C und ausgeschalteter Anzeige. Den Batteriealarm meldet jedes Gerät vorher über das Funknetz.
Dein Ansprechpartner für Messen, Steuern und Regeln bei HENNLICH plant mit dir Gateway, Standorte der Access Points und Anbindung ans Leitsystem. Bestellst du die Funkgeräte mit Gerätename und Netzwerk-ID, richtet Yokogawa sie ab Werk für dein Netz ein. Das spart die Einbindung jedes Geräts vor Ort.
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