Feldbus

IC FELDBUS BESCHNITTEN

Als Feldbus bezeichnet man ein Bussystem, das Sensoren und Aktoren zum Informationsaustausch mit einem Steuerungsrechner (SPS) verbindet. Jeder Hersteller hat für seinen Feldbus eigene Kommunikationsmechanismen entworfen, damit alle Sensoren und Aktoren störungsfrei Informationen austauschen können. Die meisten Feldbusse basieren dabei auf dem sogenannten Master-Slave-Verfahren.

Vorteile der Feldbustechnologie:

  • Geringerer Installationsaufwand: weniger Verkabelungsaufwand, kleinere, vereinfachte Schaltschränke
  • Fehlersuche im Störungsfall reduziert
  • Ein Kabel für digitale/binäre und analoge Signale
  • Schutz vor Störungen bei analogen Werten
  • Eigendiagnose des Automatisierungssystems - zum Beispiel bei Fehlern in den Sensoren/Aktoren
  • Einfachere Erweiterung, beziehungsweise einfaches Hinzunehmen von Sensoren/Aktoren

Feldbus Protokollstandards

Je nachdem, welche technischen Anforderungen ein Netzwerk in Ihrer Applikationsumgebung erfüllen muss und welche Bussysteme demzufolge zum Einsatz kommen, stehen ihnen bei LAPP viele verschiedene Buskomponenten zur Verfügung. Im Folgenden gehen wir auf die wichtigsten Protokollstandards ein und betrachten dazu einfache S/A-Verdrahtung, die Sensoren und Aktoren miteinander verbindet sowie komplexere Feldbusse, die eine Vernetzung zwischen der dezentralen Peripherie und Steuerungsgeräten herstellen.

Das LAPP-Sortiment bietet Kupferleitungen für alle beschriebenen Bussysteme. Prinzipiell sind jedoch auch Lichtwellenleiter denkbar. Kommen Sie gerne für eine Beratung auf uns zu!

PROTOKOLL FELDBUS

Sensor-Aktor-Verdrahtung

Für den Anschluss von konventionellen Sensoren und Aktoren an übergeordnete Netzebenen stehen Ihnen bei LAPP S/A-Leitungen aus Kupfer sowie diverse Buskomponenten zur Verfügung. Alle dafür bestens geeigneten Produkte der LAPP-Marke UNITRONIC® erhalten den Aufdruck „SENSOR“, um eine sofortige Erkennbarkeit zu garantieren.

AS-Interface(AS-I)
AS-i (Actuator-Sensor-Interface) ist weltweit das einzige Feldbussystem für die untere Prozessebene, das standardisiert wurde. Das einfache Verbindungssystem vernetzt mit nur einem Port und über nur eine einzige zweiadrige Leitung bis zu 31 Sensoren und Aktoren bzw. AS-i-Module mit der Steuerungsebene. Die AS-i-Leitung ist dabei sowohl für den Datenaustausch als auch die Stromversorgung ihrer Slaves verantwortlich. Bei einer Leitungslänge von 100 m kann dabei eine zyklische Übertragungsrate von ≤ 5 ms erreicht werden. Der offene, herstellerunabhängige Industriestandard ermöglicht somit eine schnelle, effiziente und kostenreduzierende Verdrahtung in der industriellen Automatisierung.

Die Verbreitung und Standardisierung des Protokollstandards AS-i wird von der AS International Association e.V. gefördert. LAPP ist Mitglied des Verbands und beteiligt sich aktiv an der Weiterentwicklung.

Kupferleitungen und Komponenten nach AS-I-Standard
Die AS-i-konformen Leitungen der LAPP-Marke UNITRONIC® erhalten den Aufdruck „ASI“, um eine sofortige Erkennbarkeit der AS-i-Eignung zu garantieren.

 

Komplexere Netzwerkverdrahtung

PROFIBUS
PROFIBUS® (Process Field Bus) ist ein Standard für die Feldbuskommunikation und heutzutage einer der Weltmarktführer unter den Feldbussen. Er ermöglicht den zyklischen Datenaustausch zwischen Geräten der unteren Feldebene (dezentrale Peripheriegeräte, Slaves) zu übergeordneten Steuerungseinheiten (zentrale/r Master) und ist zu einem wichtigen Kommunikationsprotokoll in der Fertigungs- sowie Prozess- und Verfahrenstechnik geworden. Im Master-Slave-System können sowohl Twisted-Pair-Kabel als auch Lichtwellenleiter verwendet werden.

Höhere Geschwindigkeiten werden durch den Nachfolger PROFINET® mit seiner Ethernet-Lösung erreicht. 

LAPP Kabel ist Mitglied der PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PNO) und beteiligt sich aktiv an der Weiterentwicklung von PROFIBUS®.

Von PROFIBUS® werden im Wesentlichen die beiden nachfolgenden Varianten genutzt. 

PROFIBUS® DP
Die Feldbuskommunikation in der Fertigungstechnik kann über einen Mono-Master-Betrieb oder einen Multi-Master-Betrieb erfolgen, bei dem mehrere Master an einem Bus hängen. In zyklischen Abständen rufen die Master Eingangsinformationen bei den Slaves ab und senden Ausgangsinformationen zurück. Das PROFIBUS®-DP-System gibt es in verschiedenen Versionen:

  • DP-V0 für die zyklische Kommunikation,
  • DP-V1 zusätzlich für die azyklische Kommunikation,
  • DP-V2 zusätzlich für isochrone Echtzeitfunktionalität, Zeitstempel-Einsatz, Slave-to-Slave-Kommunikation. 

 

PROFIBUS® DP bietet eine Übertragungsrate von 12 Mbit/s und vereint bis zu 126 Geräte (Master und Slaves) in einem Netzwerk.

PROFIBUS® PA
PROFIBUS® PA wird zur Kommunikation in der Prozessautomation eingesetzt. PROFIBUS® PA ist, durch die Leistungsbegrenzung bedingt, besonders geeignet für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Die Übertragungsrate von 31,25 kbit/s ermöglicht lange Kabelwege und eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Die PROFIBUS®-konformen Produkte der LAPP-Marke UNITRONIC® (Leitungen) sowie EPIC Data (Steckverbinder) enthalten im Produktnamen die Bezeichnung „BUS DP“ für PROFIBUS DP und „PA“ für PROFIBUS PA.

 

Kupferleitungen und Komponenten nach PROFIBUS®-DP-Standard

 

Kupferleitungen nach PROFIBUS®-PA-Standard


 

CANopen
Mit CANopen wurde das initial für die Automobilindustrie entwickelte Feldbussystem CAN (Controller Area Network) um ein Kommunikationsprofil erweitert. Damit gilt CANopen als offener Protokollstandard sowohl für die Automatisierungstechnik als auch für viele andere Industrien wie Medizin, Eisenbahn u.a., vorwiegend in Europa.

Der Datenaustausch im seriellen CAN-System erfolgt in Form von Telegrammen, zyklisch und ereignisgesteuert und wird über die beiden ersten Schichten des OSI-Modells geregelt. Die gleichberechtigten Teilnehmer des Netzwerks übertragen ihre Nachrichten, bei einer sicheren Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 1 Mbit/s auf 40 m Leitungslänge, selbständig an den Bus, ein Echtzeitdatenaustausch findet statt.

Im höherschichtigen CANopen wird durch die Integration einer Anwendungsschicht ein Kommunikationsprofil bereitgestellt, das die Geräte- und Anwendungsprofile der im Netzwerk eingesetzten Geräteklassen über einheitliche Schnittstellen einzeln ansprechen kann. Das Kommunikationsprofil regelt demnach, über welche Telegramme welche Gerätedaten ausgetauscht werden sollen.

CANopen wird von der CiA (CAN in Automation) gepflegt.

 

Kupferleitungen und Komponenten nach CANopen-Standard
Die CANopen-konformen Komponenten der LAPP-Marke UNITRONIC® erhalten den Aufdruck „BUS CAN“ (Leitungen und Patchkabel) sowie „CAN“ (Steckverbinder), um eine sofortige Erkennbarkeit der CANopen-Eignung zu garantieren.

 

CC Link
CC-Link ist der in Asien führende, offene Industriestandard mit stark deterministischem Verhalten für den Datenaustausch zwischen Steuerungs- und Fertigungsebene und steht in verschiedenen Varianten zur Verfügung. In der Standard-Variante CC-Link als Feldbussystem, das eine Datenübertragungsrate von bis zu 10 Mbit/s auf 100 m Gesamtkabellänge und die Echtzeit-Kommunikation mit bis zu 64 Geräten im Netzwerk ermöglicht. Da sich die Übertragungsdistanz, bei geringerer Netzwerkgeschwindigkeit, auf bis zu 1.200 m verlängern lässt, eignet sich CC-Link auch für großräumige Applikationen. Die einfache Struktur des Standards ist für viele Aufgaben in der Automatisierungstechnik ausreichend. Auch in Europa findet diese Netzwerktechnologie immer weiter Verbreitung, da CC-Link-kompatible Produkte verschiedener Hersteller ganz einfach integriert werden können.

Mehr zur Ethernet-basierten Variante von CC-Link finden Sie unter CC-Link IE.

CC-Link wird von der Nutzerorganisation CLPA (CC-Link Partner Association) standardisiert.

LAPP ist Mitglied in der CLPA und arbeitet aktiv an der Weiterentwicklung von CC-Link mit.

 

Kupferleitungen und Komponenten nach CC-Link-Standard
Die CC-Link-konformen Leitungen der LAPP-Marke UNITRONIC® erhalten den Aufdruck „CC“, um eine sofortige Erkennbarkeit der CC-Link-Eignung zu garantieren.