Fieldbus ist ein revolutionäres Kommunikationssystem, das den Datenaustausch und die Steuerung von Prozessen in der industriellen Automatisierung erleichtern soll. Anders als bei der herkömmlichen Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung, bei der einzelne Geräte separat an einen zentralen Controller angeschlossen werden, ermöglicht Fieldbus mehreren Geräten die gemeinsame Nutzung eines gemeinsamen Kommunikationskanals, was die Effizienz optimiert und den Verdrahtungsaufwand reduziert.
Die Entstehungsgeschichte des Feldbusses und seine ersten Erwähnungen.
Das Konzept des Feldbusses stammt aus den frühen 1970er Jahren, als man erkannte, dass ein effizienteres Kommunikationssystem in der industriellen Automatisierung erforderlich war. 1979 gründete eine Gruppe von Branchenführern die Fieldbus Study Group (FSG), um dieses Konzept weiter zu erforschen. Der Begriff „Feldbus“ wurde 1985 offiziell eingeführt, als aus der FSG die Fieldbus Foundation wurde. Seitdem haben sich Feldbustechnologien weiterentwickelt und verbreitet und die Landschaft der industriellen Automatisierung verändert.
Detaillierte Informationen zum Thema Feldbus. Erweiterung des Themas Feldbus.
Die Feldbustechnologie arbeitet in einem digitalen, seriellen Kommunikationsnetzwerk und ermöglicht es Geräten wie Sensoren, Aktoren, Steuerungen und anderen Feldgeräten, miteinander und mit dem zentralen Steuerungssystem zu kommunizieren. Im Gegensatz zu analogen Systemen überträgt der Feldbus Daten in einem digitalen Format und sorgt so für höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
Die Grundprinzipien von Fieldbus basieren auf offenen Kommunikationsstandards, die die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller fördern. Diese offenen Standards ermöglichen es Benutzern, flexible und skalierbare Automatisierungssysteme aufzubauen und so die Abhängigkeit von proprietären Lösungen zu verringern.
Die zwei primären Typen von Feldbustechnologien sind:
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Geräte Netz: DeviceNet wird hauptsächlich in der Fabrikautomatisierung verwendet, nutzt das Controller Area Network (CAN)-Protokoll und eignet sich gut für den Anschluss von Sensoren und Aktoren an speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS).
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Profibus: Profibus ist eine weit verbreitete Feldbustechnologie, die eine Kombination der Standards RS-485 und IEC 61158 verwendet. Sie eignet sich sowohl für diskrete als auch für Prozessautomatisierungsanwendungen und bietet Hochgeschwindigkeitskommunikation und Robustheit.
Die interne Struktur des Feldbusses. So funktioniert der Feldbus.
Das Herzstück des Feldbussystems ist das Kommunikationsprotokoll, das definiert, wie Daten zwischen Geräten übertragen und interpretiert werden. Die interne Struktur eines Feldbussystems besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten:
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Feldgeräte: Dies sind die Sensoren, Aktoren und anderen Geräte, die direkt mit den physischen Prozessen in der Fabrikhalle oder Industrieanlage interagieren.
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Feldbus-Schnittstellenmodul: Dieses Modul wird auch als Gateway bezeichnet und dient als Brücke zwischen dem Feldbusnetzwerk und dem zentralen Steuerungssystem.
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Feldbuskabel: Das physische Medium, über das Daten zwischen Geräten übertragen werden. Feldbuskabel sind für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen ausgelegt.
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Stromversorgung: Feldbussysteme versorgen Feldgeräte normalerweise über das Kommunikationskabel selbst mit Strom, wodurch der Bedarf an separaten Stromkabeln reduziert wird.
Die Funktionsweise eines Feldbussystems umfasst einen zyklischen Datenaustausch zwischen der zentralen Steuerung und den Feldgeräten. Jedes Gerät im Netzwerk hat eine eindeutige Adresse und die Steuerung kommuniziert über diese Adresse mit ihnen. Dieser zyklische Datenaustausch ermöglicht die Echtzeitüberwachung und -steuerung von Prozessen und optimiert so Effizienz und Reaktionszeiten.
Analyse der Hauptmerkmale des Feldbusses.
Feldbus bietet mehrere wichtige Funktionen, die ihn zur bevorzugten Wahl in der industriellen Automatisierung machen:
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Reduzierter Verdrahtungsaufwand: Durch den Feldbus ist keine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung mehr erforderlich, was die Installationszeit und -kosten erheblich reduziert.
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Interoperabilität: Offene Standards gewährleisten die Kompatibilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller und fördern ein vielfältiges und flexibles Automatisierungs-Ökosystem.
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Echtzeitkommunikation: Der zyklische Datenaustausch ermöglicht eine Echtzeitüberwachung und -steuerung, die für zeitkritische industrielle Prozesse von entscheidender Bedeutung ist.
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Diagnosefunktionen: Feldbussysteme liefern detaillierte Diagnoseinformationen und unterstützen so eine schnelle Fehlerbehebung und Wartung.
Feldbustypen und ihre Eigenschaften
| Feldbustyp | Eigenschaften |
|---|---|
| Geräte Netz | – Wird hauptsächlich in der Fabrikautomatisierung verwendet. |
| – Nutzt das CAN-Protokoll zur Kommunikation. | |
| – Geeignet zum Anschluss von Sensoren und Aktoren an SPS. | |
| Profibus | – Weit verbreitet sowohl in der diskreten als auch in der Prozessautomatisierung. |
| – Verwendet die Standards RS-485 und IEC 61158. | |
| – Bietet Hochgeschwindigkeitskommunikation und Robustheit. |
Einsatzmöglichkeiten des Feldbusses:
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Prozesssteuerung: Feldbus ermöglicht eine nahtlose Kommunikation zwischen Prozessinstrumenten, Controllern und Aktoren und verbessert so die Effizienz der Prozesssteuerung.
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Fabrikautomation: In der Fabrikautomatisierung vereinfacht der Feldbus die Geräteintegration, was zu optimierten Produktionsprozessen und reduzierten Ausfallzeiten führt.
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Verteilte E/A: Feldbus ermöglicht verteilte Eingabe-/Ausgabesysteme (E/A), wodurch die Kabellänge reduziert und die Systemflexibilität erhöht wird.
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Latenz und Verzögerung: In großen Netzwerken kann es zu übermäßigen Latenzen kommen. Die Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Feldbusprotokollen und die Minimierung der Netzwerklast können dazu beitragen, dieses Problem zu mildern.
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EMI-Störung: Elektromagnetische Störungen (EMI) können die Feldbuskommunikation stören. Dieses Problem lässt sich durch geeignete Kabelabschirmung und Erdung lösen.
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Gerätekompatibilität: Geräte verschiedener Hersteller können unterschiedliche Kompatibilitätsgrade aufweisen. Die Bevorzugung von von der Fieldbus Foundation zertifizierten Geräten kann Kompatibilitätsprobleme ausräumen.
Hauptmerkmale und weitere Vergleiche mit ähnlichen Begriffen.
| Feldbuseigenschaften | Vergleiche mit herkömmlicher Verkabelung |
|---|---|
| Reduzierter Verdrahtungsaufwand | Bei herkömmlicher Verkabelung sind separate Anschlüsse für die Geräte erforderlich. |
| Interoperabilität | Proprietäre Systeme kommunizieren möglicherweise nicht miteinander. |
| Echtzeitkommunikation | Analoge Systeme haben möglicherweise langsamere Reaktionszeiten. |
| Diagnosefunktionen | Die Fehlerbehebung bei analogen Systemen kann anspruchsvoller sein. |
Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird erwartet, dass sich Fieldbus weiter verbessert und höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten, verbesserte Sicherheitsmaßnahmen und eine stärkere Unterstützung für die IoT-Integration bietet. Fortschritte bei drahtlosen Fieldbus-Lösungen können Automatisierungsprozesse weiter rationalisieren und die Kommunikation in abgelegenen oder anspruchsvollen Umgebungen ermöglichen.
Wie Proxy-Server verwendet oder mit Fieldbus verknüpft werden können.
Proxy-Server können eine wichtige Rolle bei der Sicherung und Optimierung der Feldbuskommunikation spielen. Indem sie als Vermittler zwischen dem Feldbusnetzwerk und externen Kommunikationskanälen fungieren, können Proxy-Server:
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Erhöhen Sie die Sicherheit: Proxyserver können zum Schutz des Feldbusnetzwerks vor externen Bedrohungen beitragen, indem sie als Barriere gegen unbefugten Zugriff fungieren.
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Zwischenspeichern und Optimieren von Daten: Proxy-Server können häufig angeforderte Daten zwischenspeichern, wodurch die Belastung des Feldbus-Netzwerks verringert und die Reaktionszeiten verbessert werden.
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Filtern Sie den Verkehr: Proxyserver können eingehenden und ausgehenden Datenverkehr filtern und so sicherstellen, dass im Fieldbus-Netzwerk nur legitime Kommunikation zulässig ist.
Verwandte Links
Weitere Informationen zu Fieldbus finden Sie in den folgenden Ressourcen:
