I. Einleitung
Als entscheidende Technologie in der industriellen Automatisierung hat der Feldbus in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung und Anwendung erfahren. Es löst digitale Kommunikationsprobleme zwischen Feldgeräten wie intelligenten Instrumenten, Steuerungen und Aktoren in industriellen Umgebungen und ermöglicht den Informationsaustausch zwischen Feldsteuerungsgeräten und übergeordneten Steuerungssystemen. Das Aufkommen der Feldbustechnologie hat die Möglichkeiten der industriellen Automatisierung erheblich erweitert. Dieses Dokument bietet einen detaillierten Überblick über Feldbustypen und ihre Eigenschaften und soll den Lesern ein tiefgreifendes Verständnis und Referenzmaterial bieten.
II. Einführung in Feldbustypen
Profibus
Als Hochgeschwindigkeitsbus wird PROFIBUS häufig in verteilten Peripheriekomponenten (PROFIBUS-DP) eingesetzt. Neben der Unterstützung von PROFIBUS-DP und FMS unterstützt es auch den Antriebskommunikationsstandard PROFIBUS MC. PROFIBUS zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz aus und ist daher weit verbreitet in der Bearbeitungsautomatisierung, Gebäudeautomatisierung, Prozessautomatisierung, Energieerzeugung und Energieübertragung/-verteilung.
EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist eine Echtzeit-Ethernet-Lösung für die industrielle Automatisierung. Seine herausragende Leistung und Benutzerfreundlichkeit haben es zu einem führenden Unternehmen im Bereich der industriellen Automatisierung gemacht. EtherCAT bietet hohe Geschwindigkeit, Synchronisation und Flexibilität und erfüllt vielfältige komplexe industrielle Automatisierungsanforderungen.
Lightbus
Lightbus ist ein bewährtes Beckhoff-Glasfaser-Bussystem mit außergewöhnlicher Störfestigkeit gegen elektromagnetische Störungen. Es zeichnet sich durch einfache Installation, schnellen, zyklischen und deterministischen Datenfluss aus. Lightbus ist ideal für industrielle Automatisierungsumgebungen, die eine hohe elektromagnetische Störfestigkeit erfordern.
Interbus
Interbus ist einfach zu konfigurieren und sorgt für eine schnelle und zuverlässige Kommunikation. Sein Master/Slave-Schieberegisterprotokoll ermöglicht eine effiziente zyklische Kommunikation. Interbus findet umfangreiche Anwendung in der industriellen Automatisierung und zeichnet sich insbesondere in Szenarien aus, die eine hohe Kommunikationseffizienz erfordern.
CANopen
CANopen ist ein offenes Netzwerkkommunikationsprotokoll, das auf CAN (Controller Area Network) basiert. Durch die effiziente Nutzung der Busbandbreite werden selbst bei relativ niedrigen Datenübertragungsraten kurze Systemreaktionszeiten erreicht. CANopen übernimmt die traditionellen Stärken von CAN, wie hohe Datensicherheit und Multi-Master-Fähigkeit.
ControlNet
ControlNet ist ein offenes -Standard-Feldbussystem. Es ermöglicht den gleichzeitigen Austausch zyklischer und azyklischer Daten über den Bus, ohne dass es zu Interferenzen zwischen beiden kommt. ControlNet wird häufig in der industriellen Automatisierung eingesetzt und eignet sich besonders für Szenarien, in denen mehrere Datentypen gleichzeitig verarbeitet werden müssen.
SERCOS-Schnittstelle
SERCOS wurde ursprünglich als Hochgeschwindigkeits-Glasfaserbussystem für Antriebe entwickelt. Durch den Einsatz des Beckhoff SERCOS-Buskopplers erreichen I/O-Geräte eine schnelle Datenübertragung und kurze Zykluszeiten. Der SERCOS
Die Schnittstelle bietet erhebliche Vorteile in industriellen Automatisierungsanwendungen, die eine schnelle Datenübertragung erfordern.
Ethernet
Als Mainstream-Standard in Büroumgebungen hat Ethernet auch in der industriellen Automatisierung breite Akzeptanz gefunden. Es bietet hohe Datenübertragungsraten, einfache Integration in bestehende Netzwerke sowie ein breites Spektrum an Diensten und Schnittstellen. Diese Vorteile werden in den Ethernet-Produkten von Beckhoff noch verstärkt.
PROFINET
PROFINET ist ein von der PNO (PROFIBUS Nutzerorganisation) entwickelter Standard für offenes industrielles Ethernet. Es folgt international etablierten IT-Standards für die Kommunikation (wie dem TCP/IP-Protokoll) und ermöglicht so die nahtlose Integration industrieller Automatisierungssysteme in Unternehmens-IT-Netzwerke.
III. Analyse der Feldbuseigenschaften
Echtzeitfähigkeit
Die Feldbus-Technologie bietet eine starke Echtzeitleistung und ermöglicht die Überwachung und Steuerung von Feldgeräten in Echtzeit. Seine Echtzeitfähigkeit erreicht den Millisekunden- oder sogar Mikrosekundenbereich und erfüllt damit die Echtzeitanforderungen industrieller Automatisierungssteuerungssysteme.
Zuverlässigkeit
Die Feldbustechnologie weist eine hohe Störfestigkeit und Fehlertoleranz auf und gewährleistet so einen stabilen Betrieb in rauen Umgebungen. Seine Zuverlässigkeit spiegelt sich vor allem in einer stabilen Datenübertragung und Interoperabilität zwischen Geräten wider.
Offenheit
Die Feldbustechnologie nutzt offene Kommunikationsprotokolle und unterstützt den Zugriff verschiedener Geräte bei hervorragender Kompatibilität. Diese Offenheit ermöglicht Benutzern die freie Auswahl von Geräten und Systemintegratoren, wodurch die Gesamtsystemkosten gesenkt werden.
Flexibilität
Die Feldbustechnologie bietet eine hohe Flexibilität und ermöglicht die Konfiguration und Erweiterung von Systemen entsprechend den tatsächlichen Anforderungen. Ob es um die Erhöhung der Geräteanzahl, die Erweiterung der Funktionalität oder die Modernisierung von Systemen geht: Die Feldbustechnologie bietet robuste Unterstützung.
Vereinfachte Verkabelung
Die Feldbustechnologie nutzt ein einheitliches Kommunikationsnetzwerk, wodurch die Verkabelung für Feldgeräte erheblich reduziert wird. Dies vereinfacht das Systemdesign und die Installation und senkt gleichzeitig die Gesamtkosten und die Wartungskomplexität.
IV. Abschluss
Als zentrale Technologie in der industriellen Automatisierung verkörpert die Feldbustechnologie Echtzeitfähigkeit, Zuverlässigkeit, Offenheit, Flexibilität und vereinfachte Verkabelung. Verschiedene Feldbustypen verfügen über unterschiedliche Eigenschaften und erfüllen unterschiedliche Anforderungen der industriellen Automatisierung. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der industriellen Automatisierungstechnik werden Feldbusanwendungen in industriellen Automatisierungssteuerungssystemen zunehmend zunehmen und der industriellen Produktion höhere Effizienz und verbesserte Leistung bieten.