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Profibus
Profibus-Stecker

Profibus oder auch PROFIBUS, welches dafür steht Prozessfeldbus, ist ein offener, herstellerunabhängiger Datenkommunikationsstandard (Feldbus), die Automatisierungskomponenten wie Sensoren, Aktoren und Controller (oft SPS's ) Informationen austauschen.

Geschichte und Nutzung

Der Profibus wurde 1989 von einer Zusammenarbeit von 15 Unternehmen und Forschungsinstituten entwickelt. Es wird am häufigsten verwendet Feldbus mit mehr als 20 Millionen Verbindungen ('Knoten') weltweit. Innerhalb Europas dominiert Profibus mit 60 % des Marktes für die industrielle Automatisierung. Der Bus ist der am besten geeignete und am häufigsten verwendete Bus für Anwendungen in der Produktionsautomatisierung und Prozessautomatisierung und wird nun schnell vom Nachfolger auf Basis von . abgelöst Ethernet, Profinet.

Varianten

Es gibt mehrere Varianten von Profibus im Einsatz:

  • Profibus PA, wo der Fokus auf analogen Signalen liegt und derjenige für die Prozessindustrie ist gewünscht. Dies ist ein Zweidraht-Bus, bei dem sowohl Daten als auch Strom über dieselben Drähte laufen. Dadurch ist es für explosionsgeschützte Umgebungen (Ex-Zone 0-1) geeignet. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist deutlich geringer (31,25 kb/sec).
  • Profibus-DP, die am weitesten verbreitete Variante, basierend auf RS-485, die hauptsächlich für digitale Steuerungen verwendet wird.
  • Profibus-FMS, hauptsächlich für die Kommunikation auf höheren Ebenen gedacht. Diese Form von Profibus war nie ein Erfolg, da diese Technik durch Ethernet abgelöst wurde.

Felddatenverknüpfung

Der Field Data Link (FDL) beschreibt das Protokoll, das den Zugriff und die Geschwindigkeit des Profibus steuert. FMS und DP verwenden dieselbe FDL und können daher nicht austauschbar auf demselben Feldbus betrieben werden. PA hat seine eigene FDL; Um FP und PA miteinander zu verbinden, wird eine Schnittstelle oder ein Gateway benötigt.

  • Schnittstelle: Kopplung auf Verdrahtungsebene. Diese Methode ist billig, aber die Geschwindigkeit ist niedrig, da DP der langsamen Geschwindigkeit von PA (45,45 kbps) folgen muss.
  • Tor: Verknüpfung auf Datenverbindungsebene. Diese Methode ist teurer, aber DP kann mit einer viel höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Profibus-Protokoll

Der Zugriffsmechanismus auf das Netzwerk (Bus) bei Profibus erfolgt auf FDL-Ebene über den Polling-Mechanismus. In diesem Fall führt der Master alle zugeordneten und/oder angeschlossenen Slaves nacheinander über die Ausgänge (Ausgänge) schreiben (Anfrage) und die Eingänge (Eingänge) lesen (Antwort).

  • Meister: Aktives Gerät, wie z. B. die Steuerung oder SPS.
  • Sklaven: Passive Geräte wie Remote-IO-Module, Sensoren und/oder Aktoren.

Jeder Slave hat seine eigene Adresse (1..126), die bei Verwendung mit Dip-Schaltern oder einem Schalter hardwaremäßig eingestellt werden muss. Eine spezielle Adresse, Adresse 127, wird zum Senden von Broadcast-/Multicast-Nachrichten verwendet. Dies sind Nachrichten, die für alle Slaves bestimmt sind.

Da der Master alle Slaves zyklisch bearbeitet, ist die Zykluszeit für Profibus sehr optimal und konstant. Die Zykluszeit lässt sich grob mit folgender Formel berechnen:

In der Praxis wird die Profibus-Zykluszeit ca. 3x schneller gewählt als der Programmzyklus des Masters.

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