Feldbus

Der kritische Faktor bei der Wahl des richtigen Feldbus-Gateways

| Autor / Redakteur: Martin Jenkner * / Gerd Kucera

Bei der Planung und Installation eines Feldbus-Netzes gibt es selbst für den versierten Ingenieur immer wieder Herausforderungen. Der Beitrag zeigt welche und wie man damit umgeht.

Beim Einsatz von Feldbus-Gateways müssen Anwender nicht nur entscheiden, welches Feldbusprotokoll für die spezifische Anwendung das passende ist, sie müssen ebenfalls die Kosten, die Leistungsmerkmale des Produkts sowie dessen Zuverlässigkeit bei der Entscheidung mit in Betracht ziehen. Darüber hinaus sollte das ideale Feldbus-Gateway die einfache Konfiguration und Integration in die bestehende Netzwerkumgebung unterstützen, damit Zeit und Aufwand bei der Installation reduziert werden können.

Festlegung der Funktionen eines Feldbus-Gateway

Feldbus ist ein in industriellen Anwendungen weit verbreitetes, standardisiertes Kommunikationsprotokoll, das für Echtzeit-Prozesssteuerungssysteme eingesetzt wird. Es verbindet z.B. die Geräte innerhalb eines Produktionsstandorts mithilfe von Kommunikationspunkten auf der Steuerungsebene. In einem typischen Echtzeit-Prozesssteuerungssystem im Feld steuern Industrie-PCs und PLCs die Geräte auf der unteren Ebenen des Netzwerks. Wie die Architektur im Bild 1 zeigt, kann eine Anwendung verschiedene Netzwerke umfassen, die in einer Hierarchie angeordnet werden.

Das Feldbus-Gateway ermöglicht es dem Anwender zunächst, die Geräte innerhalb des Produktionsstandorts zu verbinden. Darüber hinaus kann es als Schnittstelle zwischen verschiedenen Kommunikationsstandards fungieren und ermöglicht es dem Anwender, Signale, die zwischen verschiedenen Netzwerken hin und her gesendet werden, zu steuern und zu überwachen.

Der Feldbus deckt verschiedene industrielle Netzwerkprotokolle ab. Profibus, eines der gebräuchlichsten Feldbusprotokolle, wird in verschiedensten Anwendungen, einschließlich der Produktions- und Prozessautomation eingesetzt. Ein weiteres gängiges Feldbusprotokoll ist Modbus, das ebenfalls oft in der Fabrikautomation zum Einsatz kommt. Abwasserklärung, Temperaturkontrolle und weitere Anwendungen nutzen Modbus oftmals in Verbindung mit Profibus, um Sensoren und Messgeräte über ein Gateway ins Netzwerk zu integrieren.

Herausforderungen beimEntwurf eines Feldbusnetzes

Für spezielle Anwendungen werden auch weitere Feldbusprotokolle, wie Ethernet/IP, DF1, CAN und BACnet eingesetzt. Bei der Planung und Installation eines Feldbus-Netzwerks gibt es für Ingenieure durchaus Herausforderungen. Dazu gehören zum Beispiel die Kommunikationsanforderungen, wie die Datenübertragungsrate oder die Datengröße und -Struktur, die davon abhängen, welcher Standort innerhalb einer Fabrik für das Netzwerk vorgesehen ist und welche Hierarchieebene genutzt wird. Hinzu kommen Faktoren aus der spezifischen Umgebungsbedingung, einschließlich Explosionsrisiken, Temperaturschwankungen und elektrischen Störungen.

Daher sollte vor dem Einsatz eines Feldbus-Gateways genau analysiert werden, welches Feldbusprotokoll am besten für die Anwendung und die Netzwerkumgebung geeignet ist. Das Gateway muss dem entsprechend das gewählte Protokoll unterstützen. Zu diesem Zeitpunkt sollten auch Faktoren wie Kosten, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gateways betrachtet werden. Darüber hinaus sollte sicher gestellt sein, dass das gewählte Gateway die zuverlässige Kommunikation zwischen zwei Feldbussystemen leisten kann.

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