Auch wenn Sie noch viele analoge Anlagen finden werden, ist das digitale PROFIBUS-Netzommunikationsprotokoll schnell in einer Vielzahl von Branchensegmenten unverzichtbar geworden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Erfahrung, Robustheit und Spitzentechnologie. Aber seine Popularität kommt auch von PROFIBUS & PROFINET International (PI), das Schulungen, Zertifizierungen und Seminare anbietet, um die Reichweite des Protokolls zu erhöhen.

Dieser Artikel wird Ihnen alles darstellen, was Sie über das PROFIBUS-Netzkommunikationsprotokoll wissen müssen.

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Die Geschichte von PROFIBUS

Ende der 1980er Jahre begann die deutsche Regierung mit deutschen Unternehmen und Instituten, ein proprietäres Protokoll zu schaffen. Im Jahr 1987 entwickelten und testen diese Mitarbeiter eine neue offene Feldbus-Lösung. Sie haben einen Bit-seriellen Feldbus entworfen, um Feldgeräte in ihren Grundbedürfnissen zu unterstützen. So begann das Kommunikationsprotokoll PROFIBUS.

1989 haben sie das Projekt abgeschlossen und die PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. gegründet. (PNO). Diese Gruppe begann mit nur 10 Mitgliedern. Im Jahr 1995 expandierten sie zur PROFIBUS International und haben nun mehr als 1400 Mitglieder.

Nach Angaben der PI verwenden heute mehr als 50 Millionen Feldgeräte dieses Protokoll und machen es zu einem globalen Marktführer in der industriellen Kommunikation.

Wie funktioniert PROFIBUS?

Das PROFIBUS-Kommunikationsprotokoll verwendet modulares Design und verschiedene Übertragungstechnologien, wodurch es flexibel eingerichtet und genutzt werden kann. Die Bausteine des Systems können alle Arten von Branchen und Anwendungen abdecken.

profibus

Dezentrale Peripheriegeräte (DP) bilden den Kern der Kommunikation des Systems. Alle PROFIBUS-Anwendungen nutzen DP, um zwischen zentralen und dezentralen Geräten zu kommunizieren.

Meistens werden Sie RS485, ein beliebtes Kupferkabel, verwenden, um Daten zu übermitteln. Das Protokoll bietet jedoch andere Möglichkeiten. Eine Anwendung in einem nicht explosiven Bereich kann RS485 verwenden, aber ein explosionsfähiger Bereich sollte RS485-IS (eigensicher) verwenden.

Sie können auch MBP (Manchester coded Bus Powered) und seine eigensichere Version MBP-IS finden. Sie werden eine dieser beiden Varianten verwenden, wenn Sie Energie und Kommunikation auf dem gleichen Kabel benötigen. Und lassen Sie uns die Ansprechzeit nicht vergessen.

profibus mbp

So können Sie PROFIBUS in vielen Anwendungen verwenden, aber jede erfordert verschiedene Geräte. Das Anwendungsprofil gibt Ihnen das richtige Protokoll, während DP immer als die gemeinsame Kommunikation für alle genutzt wird.

Das OSI-Schichtmodell

PROFIBUS begann auf Basis des Schichtmodells der Open Systems Interconnection (OSI). Das OSI-Modell standardisiert die Kommunikation mit sieben Schichten, wie Sie hier sehen.

image of OSI model Profibus

PROFIBUS verwendet nur die ersten, zweiten und siebten Schichten. Hier definiert die erste Schicht (Übertragungstechnik) die physikalische Übertragung – RS485, MBP, WLAN und so weiter.

Die zweite Schicht definiert das Buszugangsmodell und seine Datensicherheit. Für PROFIBUS haben wir die Master-Slave-Methode mit dem Token-Prinzip. Und die siebte Schicht bietet die Schnittstelle zwischen Kommunikation und Anwendung. DP befindet sich hier.

PROFIBUS DP

PROFIBUS DP arbeitet mit zyklischer und azyclischer Kommunikation mit speziellen Regeln für jeden.

Wie bereits erwähnt, verwendet PROFIBUS die Master-Slave-Methode. Der Master (Controller, PC usw.) verwendet den zyklischen Modus, um Daten (Output, Input usw.) mit Slaves (Feldgeräte, Laufwerke usw.) auszutauschen. Der Master muss auch Daten austauschen mit den Slaves. Dafür benutzt er den azyclischen Modus.

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Sie können Klasse-1- und Klasse-2-Master haben, mit Genehmigung durch den aktiven Master an den zweiten Master mit dem Token-Weitergabe-Prinzip.

  • PROFIBUS DP Klasse 1 Master:  Dieser Master tauscht zyklische Daten mit den Slaves aus, um zu kommunizieren.
  • PROFIBUS DP Klasse 2 Master:  Dieser Master kann auf Slaves zugreifen und diese einrichten, ohne sich dauerhaft mit dem Bus zu verbinden. Es benutzt azyclische Kommunikation.
  • PROFIBUS Slaves: Diese Geräte verbinden sich passiv mit dem Netzwerk, senden Daten nur als Antwort auf Befehle von einem Master. Slaves reichen von Transmittern bis zu Ventilen und vielem mehr.

Weitere Informationen zu PROFIBUS DP:

  • Elektrischer Anschluss
  • Bis zu 126 Knoten
  • Multi-Master
  • 9,6 KBP/s bis 12 Mbp/s
  • Kabel, drahtlose oder optische Faser
  • Profisafe-Profil
  • Segmente mit bis zu 32 Knoten
  • Gateway-Repeater und Terminatoren
  • Netzwerklänge von 100 bis 1000 Meter
  • Lineare Topologie

PROFIBUS PA (Prozessautomatisierung)

PROFIBUS PA konzentriert sich auf die Implementierung von Geräten in der Prozessautomatisierung. Es ähnelt DP in Bereichen wie Kabellänge, intrinsische Operation und mehr. Allerdings verwenden die Gerätespezifikationen hier Funktionsblöcke, in denen wir Klassifikationen wie Input, Output und interne Parameter finden.

Image of PROFIBUS PA

Es hat eine einfachere Einrichtung als ein Standard-Analogsystem, mit transparentem Zugriff auf Gerätedaten mit Beschreibungsdateien.

Weitere Informationen zu PROFIBUS PA

  • IEC 61158-2 Standard
  • Unterstützung für explosive Anwendungen
  • Signal und Strom im gleichen Kabel
  • Bis zu 126 Knoten
  • Multi-Master
  • GSD Konfigurationsdatei
  • 3,25 KBP/s
  • Segmente mit bis zu 32 Knoten
  • Koppler oder Links, Anschlusskästen und Terminatoren
  • Maximale Länge ist 1900 Meter mit Ausläufern bis 120 Meter
  • Unterschiedliche Topologien

PROFIdrive

PROFIdrive finden Anwendung in der Fabrikautomation und definiert Zugriffsmethoden, Geräteverhalten und Datenformate. Er kommuniziert mit einfachen Frequenzumrichtern an Servoregler.

PROFISafe

PROFISafe, wie Sie wahrscheinlich erraten können, hilft bei Sicherheitsanwendungen. Sie können dieses Protokoll in Anwendungen bis SIL 3 verwenden.

Koppler und Links

Koppler senden physische Busmerkmale zwischen DP- und PA-Netzen. Darüber hinaus machen sie dies transparent und bringen die Netze zusammen, anstatt die Aktion zu lenken.

Sie können Koppler in explosiven und nicht explosiven Orten verwenden, die wir in der Industrie ex und non-ex nennen. Beachten Sie jedoch, dass Sie im ex nur eine gewisse Anzahl an Geräten in jedem Segment haben können. Sie wollen nicht zu viele Komponenten in einem unbeständigen Umfeld, richtig?

Links agieren als Slaves für DP und Master für PA. Sie unterstützen auch größere Netze als Koppler. Jeder Link hat eine physische Adresse und kann mit bis zu fünf Kupplern verbinden.

GSD-Dateien

Die allgemeine Stationsbeschreibung (GSD) enthält alle Daten, die Sie für Ihr PROFIBUS- oder PROFINET-Feldgerät benötigen. Wenn Sie das Gerät in Ihr Steuerungssystem integrieren wollen, müssen Sie die GSD-Datei haben.

Sie können sich die GSD-Datei als Form vorstellen, gefüllt mit allen Daten auf dem Gerät und der Art von Informationen, die er bereitstellt. Es hat auch einen Editor mit einer Syntax und Semantik-Prüfung, um die Datei entsprechend den GSD-Spezifikationen einzurichten.

Terminatoren im Netzwerk

Jedes PROFIBUS-Netzwerk läuft bei hohen Frequenzen auf RS485. Jedes Segment dieses Kupferkabels benötigt einen terminierenden Widerstand an beiden Enden, um Signalreflektionen zu absorbieren, die Nachrichten korrumpieren und das Netzwerk aussetzen können.

Ein Terminator besteht grundsätzlich aus drei Widerstandskreisen, die der Impedanz der PROFIBUS-Kabel entsprechen. Sie können passive oder aktive Terminatoren verwenden, aber aktive Terminatoren werden Ihr Netzwerk robuster machen.

Unterschied zwischen PROFIBUS und PROFINET

PROFIBUS ist im Grunde das traditionelle digitale Protokoll, das auf der seriellen Kommunikation basiert. PROFINET ist ein neues Protokoll basierend auf dem industriellen Ethernet. PROFINET unterstützt eine schnellere Kommunikation mit mehr Bandbreite. Das bedeutet, dass Sie größere Nachrichten versenden können als auf PROFIBUS.

Diese Tabellenkalkulation vom PROFIBUS-Verband bietet einen Vergleich zwischen diesen Protokollen. Es bietet einen guten Überblick über die Unterschiede zwischen PROFIBUS und PROFINET: PROFINET hat auch den Vorteil der drahtlosen Kommunikation. Als Standard-Ethernet-Protokoll können Sie auch WiFi und Bluetooth verwenden, wenn Sie wollen.

Wenn Sie weitere Fragen zu PROFIBUS haben, you can get in touch with our engineers!

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