Startseite » Chemie » Automation (Chemie) »

Vereinfachter Feldbusanschluss

Der FieldBusPlug verbindet neutrale Feldgeräte mit unterschiedlichen Bussystemen
Vereinfachter Feldbusanschluss

In den letzten Jahren hat die Zahl der Feldbus-Endgeräte rapide zugenommen und dabei zu einer verwirrenden Vielfalt von Standards geführt. Dadurch sind die Hersteller gezwungen, stets mehrere Produktvarianten anzubieten, um die verschiedenen Bustypen abzudecken. Diese komplexe Vielfalt gehört nun bald der Vergangenheit an, denn mit dem FieldBusPlug (FBP) kann ein Produkt einfach und schnell an jeden beliebigen Bus angeschlossen werden.

Die Automatisierung erfordert nicht nur intelligente Produkte, sondern auch eine reibungslose Kommunikation. Der wichtigste Kommunikationskanal für die Automatisierung ist heutzutage der Feldbus. In jeder Fertigungs-, Kraftwerks- oder verfahrenstechnischen Anlage kommunizieren Hunderte von Aktoren und Sensoren über solch einen Bus mit ihren Steuerungen. Aber welcher Bus ist der richtige? Die Liste der verfügbaren Feldbusse scheint endlos. Nationale Vorzüge spielen hier eine große Rolle: DeviceNet (weit über 300 Unternehmen weltweit entwickeln DeviceNet-kompatible Produkte) und Foundation Fieldbus H1 sind mittlerweile besonders in den USA vorherrschend. Der Profibus ist der dominierende Bus in Europa. Darüber hinaus werden manche Bustypen schwerpunktmäßig in bestimmten Industriezweigen eingesetzt.

Während die Industrie in immer kürzere und effizientere Produktions- und Betriebszyklen investiert, nimmt die Zahl der intelligenten Endgeräte, die an diese Bussysteme angeschlossen werden, rapide zu. Deren Verwendung erleichtert zwar das Leben und das Geschäft der Kunden erheblich, doch die Anbieter von Endgeräten stehen vor einem großen Problem. Sie müssen bei der Entwicklung ihrer Produkte die Vielzahl von Feldbussen berücksichtigen, an die das jeweilige Gerät angeschlossen werden könnte. Diese Komplexität steht im direkten Gegensatz zum heutigen Trend zur Vereinfachung. Die Systemlieferanten setzen auf das Plug and Produce-Prinzip, und Anbieter mit zu vielen Produktvarianten haben schlechte Karten. Eine flexiblere und einfachere Lösung ist gefragt.
FieldBusPlug-Konzept
Das neue ABB FieldBusPlug (FBP)-Konzept macht das Leben in der Welt der Feldbusse erheblich leichter. ABB-Produkte werden jetzt nur noch in einer Variante mit einer neutralen feldbusunabhängigen Schnittstelle angeboten. Die technische Anpassung von Produkten für verschiedene Feldbus-Zielmärkte gehört somit der Vergangenheit an. Es muss lediglich der für den jeweiligen Feldbus richtige FBP an das Produkt angeschlossen werden, und schon kann das Produkt mit dem Feldbus kommunizieren. Die Feldbus-Kopplung besteht aus der Feldbus-Anschaltung für das Endgerät sowie Kabel und Stecker zum Feldbus.
Der FBP eignet sich für alle Arten von Fertigungsmaschinen (z. B. für Montage und Verpackung) sowie für andere Fabrikeinrichtungen, die eine Vielzahl von binären Sensorsignalen oder andere Aktoren in Feldbustechnik enthalten. Der FBP enthält die gesamte Elektronik, die zum Anschluss an einen der vielen Feldbusse (z. B. AS-i oder DeviceNet) erforderlich ist. In naher Zukunft werden für alle wichtigen Feldbusse auf dem Markt entsprechende Stecker erhältlich sein.
Ein großer Vorteil bei diesem Ansatz ist, dass ABB keinen eigenen Bus entwickelt, sondern sich die Marktstellung vorhandener Busse zu Nutze macht. Darüber hinaus unterstützt der FBP als offenes System jede vom Anwender genutzte SPS und ist nicht auf bestimmte Anbieter beschränkt. Für einige wichtige SPS-Systeme (ABB, Siemens, Allen Bradley) bietet ABB vorgefertigte Funktionsbausteine an, die dem Anwender die Implementierung zusätzlich erleichtern.
Der FBP ist auch skalierbar: sowohl ein einfacher Sensor als auch ein komplexeres Endgerät mit mehreren Eingabe/Ausgabesignalen kann angeschlossen werden. Während der Inbetriebnahme vereinbaren Endgerät und Stecker die notwendigen Parameter für die Kommunikation, sodass keinerlei gerätespezifische Hard- oder Software erforderlich ist. Da das Produkt über Steckverbinder an den Feldbus und die Spannungsversorgung angeschlossen wird, müssen keinerlei Kabel konfektioniert, abisoliert oder vorbereitet werden. Diese Lösung trägt zu weiteren Produktivitätssteigerungen bei: durch die Verwendung von Standards werden die Projektlaufzeiten verkürzt; vorgefertigte Einheiten ermöglichen eine einfachere und schnellere Installation und Inbetriebnahme, reduzieren Fehlerquellen und verkürzen Stillstandszeiten bei Service und Wartungsarbeiten. Da es nur eine Produktvariante gibt, kann der Lagerbestand reduziert, und die im Einsatz befindlichen Geräte können problemlos ausgetauscht werden.
Erste Produkte auf dem Markt
Die Innovation beim FBP liegt im Wesentlichen in der Miniaturisierung und der speziellen Packung der elektronischen Bauelemente. Die Feldbusanschaltung wurde so konzipiert, dass das Produkt die Anforderungen für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen nach IP 65 erfüllt. Dies umfasst auch Beschränkungen hinsichtlich der Baugröße, thermische Überlegungen, Rüttelfestigkeit und vieles mehr. Auf der Softwareseite wurde die Funktionalität der verschiedenen Feldbusse auf ein gemeinsames Kommunikationsschema abgebildet.
Als erste ABB-Produktfamilie werden Motorstarter und Motorsteuerungen von dem FBP profitieren. Ein Beispiel hierfür ist der Motorstarter MSD11-FBP. Dieses Produkt zum Schalten und Schützen von Drehstrommotoren übermittelt Befehle und Zustandsdaten über den Feldbus. Statt eine Variante des MSD11-FBP für jeden gängigen Feldbus auf dem Markt anzubieten, muss nun lediglich eine Ausführung bereitgestellt und mit dem entsprechenden FBP geliefert werden. Zur Zeit sind die FieldBusPlugs für AS-i (Actuator-Sensor-Interface) und DeviceNet verfügbar. Die Arbeiten an Profibus-DP sind bei ABB im Gange und technische Vorstudien für Ethernet und CAN werden in naher Zukunft beginnen.
Licht im Feldbus-Dschungel
Die Welt der Feldbusse ist eine Welt der Abkürzungen. Mit der Zeit haben verschiedene Organisationen und SPS-Hersteller Hunderte von Bussen geschaffen und mit entsprechenden Akronymen benannt. Hier ein kleiner Überblick:
Auf unterster Ebene stehen die einfachen Aktor/Sensornetzwerke, die ursprünglich in erster Linie für digitale Ein/Aus-Signale konzipiert wurden. Beispiele hierfür sind AS-i (Actuator-Sensor-Interface), Bitbus und Seriplex. Diese sind zwar schnell und effizient, jedoch nur geeignet für die einfache Maschinensteuerung. AS-i, die wohl einfachste und kostengünstigste Busvariante, ist in Europa weit verbreitet, während Seriplex in den USA verwendet wird. AS-i wird bevorzugt für Näherungsschalter, Endschalter, Ventile und Befehls- und Meldegeräte verwendet.
Auf der nächst höheren Ebene stehen die Feldbusse. Der Profibus ist für die Kommunikation zwischen Feldgeräten und SPS-Systemen konzipiert. Sein hoher Datendurchsatz (bis zu 12 MBit/s) über eine Zweileiter-RS485-Verbindung macht ihn zur idealen Lösung für größere Anlagen. Einer der gängigen frühen Feldbusse ist der Interbus, der sich durch seine Schnelligkeit sowie Diagnose- und Autoadressierungsfähigkeiten auszeichnet.
Controller Area Network (CAN) ist ein schneller serieller Bus mit einer verdrillten Zweidrahtleitung und einem Durchsatz von bis zu 1 MBit/s, über den bis zu 40 Geräte betrieben werden können. Ursprünglich wurde er von Bosch als Ersatz für Kabelbäume in Kraftfahrzeugen entwickelt. Er ist für die einfachere Verdrahtung in Autos vorgesehen, denn seine Fehlererkennungs- und -korrektureigenschaften sind ideal für die rauen Bedingungen in Fahrzeugen. Mittlerweile hat sich CAN auch in Maschinen und in der Automatisierung bewährt. Der CAN-Bus bildet die Grundlage für mehrere Feldbus-Varianten wie DeviceNet – eine Anpassung von Allen Bradley – oder den SDS von Honeywell.
Auf der nächsten Ebene stehen die Steuerungsnetzwerke, zu denen auch ControlNet gehört, das als das ultimative High-Level-Feldbusnetzwerk konzipiert wurde. LONWorks arbeitet über größere Entfernungen und ist zwar recht langsam, kann aber mehrere Tausend Knoten umfassen. Profibus-PA ist ein Profibus für eigensichere Anwendungen. Hart wurde ursprünglich für die Kalibrierung und Diagnose von hochwertigen Sensoren entwickelt.
Foundation Fieldbus ist ein hochentwickelter Feldbus, der es einer Steuerung unter anderem ermöglicht Konfigurations- und Parameterinformationen von an den Bus angeschlossenen Geräten zu erfassen. Ein Zeitgeber garantiert die Übermittlung von Nachrichten, sodass die Reaktionszeiten auch für den ungünstigsten Fall mit 100%iger Sicherheit bekannt sind (Determinismus).
Keine Abhandlung über Feldbusse wäre vollständig ohne einen Hinweis auf Ethernet, das vor über 20 Jahren als Verbindung für die Datenübertragung mit hohen Geschwindigkeiten entwickelt wurde. Heute basieren über 85% aller Netzwerkverbindungen auf Ethernet. Damit ist Ethernet das am weitesten verbreitete Local Area Network. In den letzten Jahren wurde intensiv daran gearbeitet, die Defizite von Ethernet im Hinblick auf Determinismus und Geschwindigkeit durch Weiterentwicklung und neue Technologien auszugleichen. Heute ist Ethernet viel besser für raue Industrie-Umgebungen geeignet und kann sowohl in der Prozessindustrie als auch im Fertigungsbereich in größerem Umfang eingesetzt werden. Ferner ist das internetfreundliche TCP/IP-Protokoll von Ethernet bestens geeignet, die Anbindung von intelligenten Geräten mit immer höheren Anforderungen zu unterstützen.
Unsere Webinar-Empfehlung
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de