Die Entwicklung von Feldbussystemen und Industrial Ethernet konzentriert sich zur Zeit vor allem auf Industrial Ethernet-Protokolle. Daneben findet jedoch die Weiterentwicklung bestehender Feldbussysteme statt. Die unterschiedlichen Anforderungen seitens der Anwendung und das Bestreben, das in der Bürowelt verbreitete Ethernet auch in der automatisierten Industriewelt einzusetzen, führten zu Feldbus-Varianten und Anpassungsversuchen.
Variantenbildung
Am Beispiel des Profibus kann man dies besonders gut verdeutlichen. Zunächst wurde Profibus als Zellenbus definiert, der dazu diente, Steuerungen und komplexe Automatisierungsgeräte zu vernetzen. Diese Profibus-FMS Variante war jedoch für die Anbindung der dezentralen Peripherie zu langsam, so dass die Profibus DP-(V1)-Variante entwickelt wurde, mit der abhängig von der Entfernung eine Übertragungsrate von bis zu 12MBit/s erreichbar war. Das verwendete Protokoll berücksichtigt die zyklische Übertragung von E/A-Daten zwischen Steuerung und den E/A-Einheiten, wie sie in der Fertigungsautomatisierung üblich sind. Für die speziellen Anforderungen der Prozessautomatisierung wurde die Profibus-Variante Profibus PA entwickelt. Die PA-Kommunikation baut auf den Diensten von DP-V1 auf und wird als Teilsystem eines übergeordneten DP-Kommunikationssystems verwirklicht. Im Bereich der Antriebstechnik gibt es erhöhte Anforderungen an ein Feldbussystem. Diese Funktionen sind in der Version Profibus DP-V2 zusammengefasst. Um Feldbustechnik z.B. zur Steuerung der Bewegung mehrerer Achsen einsetzen zu können, müssen zwei Anforderungen erfüllt sein. Zum einen ist die Taktsynchronität wichtig und zum anderen muss der Datenaustausch direkt von Teilnehmer zu Teilnehmer ohne Umweg über die zentrale Steuerung gewährleistet sein. Mit der Slave-to-Slave Kommunikation können Regelkreise zwischen einzelnen Slaves über den Bus geschlossen werden. Die zentrale Steuerung wird entlastet – die Slaves unterhalten sich untereinander, dadurch sinken deren Reaktionszeiten. Für den zunehmend wichtigeren Bereich der sicherheitsgerichteten Anwendungen, bei dem es um den Schutz von Menschen und Maschinen vor Schäden geht, entwickelte man schließlich die Profisafe Variante. Bei vielen dieser Protokollerweiterungen geht es um anwendungsspezifische Festlegungen in Form so genannter Profile, in denen sich branchenspezifische oder spezielle Geräteigenschaften niederschlagen. Mit den Profilen wird eine Standardisierung erreicht, die den Datenaustausch von Geräten unterschiedlicher Hersteller erst ermöglicht, so dass die Profilfestlegung eine wichtige Arbeit von Feldbusorganisationen bildet. Mit dem Profinet entstand ein Automatisierungssystem, dass man nicht mehr als reine Profibus-Protokollerweiterung bezeichnen kann. In diesem System spielt der Gedanke der vertikalen Integration, d.h. der durchgängigen Kommunikation von der Feldebene zur Unternehmensleitebene, die tragende Rolle. Hierzu dient Ethernet als wichtigstes Kommunikationsmedium, in das sich jedoch bestehende Profibus-Netze integrieren lassen. Ein eigenes Echtzeitprotokoll erlaubt den Datenaustausch mit schneller zyklischer Peripherie über Ethernet.
Komplexität beherrschen
Die zunehmende Komplexität der Kommunikationsbeziehungen in den Automatisierungsapplikationen lässt sich nur beherrschen, wenn entsprechende Werkzeuge für das gesamte Engineering, die Überwachung und Diagnose bereitstehen. Um zu verhindern, dass beim Projektieren einer Anlage Werkzeuge verschiedener Hersteller nebeneinander eingesetzt werden müssen, wurde bei Profinet ein herstellerübergreifendes Engineeringkonzept eingeführt. Damit war eine wichtige Voraussetzung erfüllt, um die Engineeringgosten zu senken. Für die Inbetriebnahme und den laufenden Betrieb von Maschinen und Anlagen, die mit Feldbussen vernetzt sind, sind spezielle Werkzeuge nötig, mit denen die Feldbuskommunikation beobachtet und überwacht wird. Die eingesetzten Softwaretools wie Bus-Analyzer, Busmonitore usw. helfen im Fehlerfall, aber auch beim laufenden Betrieb. Die Tendenz geht dahin, Informationen nicht nur ausschließlich Spezialisten, sondern auch dem Service- und Wartungspersonal an die Hand zu geben. Mit leicht verständlicher Darstellung von Unregelmäßigkeiten wie dem Überschreiten von Busumlaufzeiten, einem Anstieg von Telegrammfehlern oder dem Ausfall von Busteilnehmern ist die Feldbuskommunikation auch für das Service- und Wartungspersonal gut zu beherrschen. (ghl/hsc)
