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Feldbus/Sensor-Kabel:
Industrielle Netzwerke können komplex sein. Schon in den 80er Jahren war klar, dass zur digitalen Steuerung eines Systems eine möglichst fehlerfreie Kommunikation zwischen den Systemteilnehmern erfolgen muss. Zur schrittweisen Automatisierung eines Systems sollten daher möglichst viele Geräte mit der Systemsteuerung verbunden werden. Doch möglichst viele Geräte bedeuteten meist einen sehr hohen Verkabelungsaufwand, da die Verdrahtung stets parallel erfolgte und alle Teilnehmer einzeln mit der Steuerung verdrahtet wurden.
Der Wunsch nach einer seriellen Verkabelung rückte näher. Die damals ins Leben gerufene Feldbustechnik kommuniziert daher über nur ein Kabel und überträgt Informationen – in Form von Bits – nacheinander, statt parallel. Als Feldbus bezeichnet man ein Bussystem, das Sensoren und Aktoren zum Informationsaustausch mit einem Steuerungsrechner (SPS) verbindet. Dabei wird also über Busleitungen eine Datenverbindung von einer SPS zu unterschiedlichen Geräteteilnehmern geschaffen.
Die meisten Feldbusse basieren dabei auf dem sogenannten Master-Slave-Verfahren. Der Master ist für die Prozesssteuerung zuständig, die Slaves wickeln die ihnen zugeteilten Kommunikationsaufgaben ab.
Die internationale Norm IEC 61158 (Industrial communication networks - Fieldbus specifications) definiert in Teil 1 das Konzept, das hinter Feldbussen zu verstehen ist und standardisiert in ihren anderen Teilen die diversen Systeme, die mit Feldbussen errichtet werden können.
Eine bequeme Lösung: Die Vorteile der Feldbustechnologie
Feldbusse kommunizieren lediglich über EIN Kabel. Das bietet folgende Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Einfachheit | Die Kommunikation erfolgt über EIN Kabel, was das Planungsprojekt rund um die Verlegung eines Feldbussystems schnell und einfach macht. Ein einziges Kabel bedeutet geringer Installationsaufwand und vereinfachte Schaltschränke. |
| Zuverlässigkeit | Die kurzen Signalwege innerhalb des Feldbussystems erhöhen die Zuverlässigkeit der Kommunikation. Durch den Master-zu-Slave-Kommunikationsweg ergibt sich fast automatisch eine Kollisionssicherheit. |
| Störungssicherheit |
Besonders bei analogen Werten bietet ein Feldbussystem einen erhöhten Schutz vor Störungen. |
| Standardisierung | Die Protokolle der Feldbussysteme sind genormt und können mit verschiedenen Geräten von unterschiedlichen Herstellern funktionieren. Als Kunde ist man nicht auf einen einzelnen Hersteller festgelegt. |
| Flexibilität | Das System ist einfach erweiterbar, ein Hinzunehmen von Sensoren und Aktoren ist flexibel möglich. |
| Umrüstung | Die Feldbustechnik ist häufig gut in Ethernetsysteme integrierbar und ermöglicht somit einen leichten Technologiewechsel. |
Den Vorteilen entgegen stehen jedoch Nachteile, welche die Feldbustechnologie mit sich zieht.
Dazu gehören längere Reaktionszeiten und höhere Kosten, da die einzelnen Feldbus-Komponenten wesentlich teurer sind als alternative Komponenten zu Kommunikationssystemen.
DIE RICHTIGE WAHL: EIGENSCHAFTEN DER FELDBUSS
Ein Feldbussystem wird selten nach den technischen Kriterien ausgewählt, sondern vielmehr nach dem Typ der eingesetzten speicherprogrammierbaren Steuerung, kurz SPS. Jeder SPS-Hersteller favorisiert und optimiert darauf hin eine Feldbustechnologie für seine Anwendungen, damit Sensoren und Aktoren störungs- und verzögerungsfrei Informationen austauschen können.
Alle Feldbusse haben die gleiche Grundfunktion der zyklischen Übertragung von Ein- und Ausgangsdaten. Die technischen Unterschiede zwischen den verschiedenen Feldbussystemen liegen in:
- maximal erreichbare Kabellänge
- maximale Anzahl an Datenbytes pro Datenpaket
- Umfang der Funktionen
- Topologie-Form (z. B. Stern, Ring, Baum)
- Übertragungsmedium (Kupfer, Lichtwellen, Funk)
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