Systeme lassen sich in Zeiten zunehmender Globalisierung zentral beobachten und verwalten sowie aus der Ferne steuern. Industrielle Router dienen bei der standortunabhängigen Kommunikation als Gateway zwischen den Kommunikationsnetzen und Anlagekomponenten. Die aktuelle Generation kommuniziert dabei mit dem jüngsten Mobilfunkstandard Long Term Evolution (LTE).

Bei der Fernwartung und -überwachung von Maschinen ist der Trend zu einem bidirektionalen, automatisierten Informationsaustausch zwischen Anlagen und einer zentralen Leitstelle zu beobachten. Die Vernetzung erfolgt innerhalb von Client-Server-Architekturen über Ethernet-Komponenten, wie sie in der Computertechnik und Netzwerktechnik Standard sind. Die Kommunikation Machine-to-Machine, kurz M2M, spielt im Internet der Dinge eine zentrale Rolle. Denn sie ermöglicht die Rationalisierung von Arbeitsabläufen und führt zu Produktivitätssteigerungen. So auch im Falle der Fernwartung. Um aus der Ferne auf eine Gegenstelle innerhalb eines geschlossenen Systems zuzugreifen, sind entsprechende Hardware-Komponenten sowie Kommunikationssysteme erforderlich. In der Vergangenheit wurden solche Fernabfragen häufig mittels Wählleitungen über Analog-, ISDN (Integrated Services Digital Network)- oder GSM (Global System for Mobile)-Modems realisiert. Damit ließen sich Maschinen zwar über die Konsole steuern, zum Einspielen großer Datenmengen zum Beispiel bei Software-Updates oder für das Ausführen anderer heute üblicher Fernwartungsmöglichkeiten reichte die Bandbreite einer Wählverbindung allerdings nicht mehr aus.

Heute setzen Unternehmen in der industriellen Kommunikation zur Fernabfrage und -steuerung zunehmend auf das Internet. Die hohe Verfügbarkeit und die großen Bandbreiten sind dabei die größten Vorteile. VPN (virtuelles privates Netzwerk)-Techniken ermöglichen zudem die sichere Kommunikation der miteinander verbundenen Komponenten. Die Anbindung an öffentliche oder private Kommunikationsnetzwerke zum Beispiel über Long Term Evolution (LTE) ist im Vergleich zu alternativen Möglichkeiten wie dem Aufbau eines privaten Funknetzwerkes zudem kostengünstig und einfach zu realisieren.

Zur Verbindung mit dem Internet unterstützen industrielle Router alle gängigen Kommunikationswege etwa via LAN (Local Area Netzwork) mittels WAN (Wide Area Network)-Schnittstelle und DSL (Digital Subscriber Line), per Analog- oder ISDN-Modem über die Festnetzleitung oder mit Hilfe des Mobilfunks – GSM, GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) oder LTE.

Überlegenheit von LTE
LTE – der Mobilfunkstandard der vierten Generation – zeigt sich gegenüber den bisherigen Technologien schon heute überlegen: Hohe Geschwindigkeiten, geringe Latenzzeiten, eine gute Verfügbarkeit und die Abwärtskompatibilität zu den früheren Standards steigern die Leistungsfähigkeit von Infrastrukturen. Durch die Breitbandinitiative der Bundesregierung ist LTE in Deutschland bereits nahezu flächendeckend verfügbar. Neben einer besseren Netzabdeckung als beispielsweise UMTS ist der Mobilfunkstandard auch schneller: Downloadraten von 100 MBit/s sind möglich. Der Upload ist bei guten Bedingungen mit 50 MBit/s ebenfalls sehr schnell. Mit diesen Leistungsdaten weist LTE eine bis zu 20-fache Bandbreite gegenüber UMTS/HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) auf.

Besonders Gebiete mit schlechter UMTS- und DSL-Verfügbarkeit wurden im Zuge der digitalen Dividende mit einem 800MHz-Spektrum ausgebaut. Diese Frequenz gilt mit ihrer hohen Reichweite und guten Übertragungskapazität als ideal für ländliche Regionen und Gebiete mit kleinen Städten. Jeder einzelne Sendemast erzielt eine höhere Flächenabdeckung als vergleichbare Masten mit höheren Frequenzen. In bebauten Gegenden ist außerdem die Durchdringung von Gebäuden sehr gut. Mit Frequenzen von 1.800 MHz und 2.600 MHz werden vor allem Städte und Ballungsräume erschlossen. Zudem wird wahrscheinlich im Jahr 2015 der Ausbau von LTE im 450MHz-Band (LTZ450) für M2M-Anwendungen abgeschlossen.

Router für die industrielle Kommunikation
Der Systemanbieter Welotec hat mit der TK800er-Serie drei verschiedene industrielle LTE-Router im Programm. Alle Modelle der Serie ermöglichen einen Zugriff auf Anlagenkomponenten wie Steuerungen, Antriebe, Bedienpanels und Visualisierungssysteme. Ihr Unterschied liegt in der Anzahl der Schnittstellen. So hat das Standardmodell TK802L zwei Ethernet-Ports. Neben einer transparenten Übertragung von seriellen Daten unterstützt der Router auch das in der Industrie verbreitete Modbus-Protokoll. So kann er zum Beispiel Modbus-RTU auf Modbus-TCP wandeln.

Der TK802L-EX0 hat zwei Ethernet-Ports, zwei serielle Schnittstellen (1x RS-232 und 1x RS-485), einen digitalen Eingang und einen Relaisausgang. Neben Ethernet-basierten Geräten können damit auch Geräte mit seriellen Ports zum Beispiel aus früheren Generationen in die TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)-Welt integriert werden. So lassen sich an die seriellen Ports zum Beispiel SPSen, Antriebe, Anzeigen und weitere Anlagen, Maschinen und Instrumente anschließen.

Ein neues Modell mit weiteren Schnittstellen und noch mehr Kommunikationsmöglichkeiten ist der TK805L-EX0. Er besitzt fünf Ethernet-Ports, die aus einem 4-Port-Managed-Ethernet-Switch mit VLAN (Virtual Local Area Network) bestehen und über den sich SPSen, IPCs und andere Komponenten mit Ethernet-Schnittstelle verbinden lassen. Wie beim TK802L-EX0 stehen zusätzlich zwei serielle Schnittstellen (1x RS-232 und 1x RS-485) sowie I/Os bereit.

Die Konfiguration aller TK800-Geräte erfolgt über das integrierte Webinterface oder über die Kommandozeile (CLI, Command Line Interface). Außer lokalen Managementoptionen ist auch SNMP (Simple Network Management Protocol) mit vielen Standardbefehlen und erweiterten MIBs (Mebibyte) verfügbar. Diversity- beziehungsweise MIMO (Multiple Input Multiple Output)-Antennen sorgen für einen guten Empfang. Mithilfe einer großen Auswahl an passenden externen LTE-Antennen und Antennenkabeln für die Router der TK800-Serie lassen sich die Geräte an vielen verschiedenen Orten montieren. Optional sind zum Beispiel spezielle Vandalismus-geschützte Schaltschrank-, Richtfunk-, und Fahrzeugantennen sowie Antennen für weitere Anwendungen verfügbar.

Standortunabhängig kommunizieren
LTE-Router verbessern die Möglichkeiten des Condition Monitoring-, von Digital Signage-, Fernüberwachungs- oder Fernwartungsanwendungen durch eine standortunabhängige Internetkommunikation. Auch das Anlagenmanagement und Alarmbenachrichtigungen lassen sich damit schnell erledigen.