Grundlagen der Bussysteme

Kommunikation in der Automatisierung – von der Parallelverdrahtung zum modernen Feldbus.

Warum Bussysteme?
Früher wurde jeder Sensor und Aktor einzeln mit der Steuerung verdrahtet. Das führte zu riesigen Kabelbäumen und aufwändiger Fehlersuche. Bussysteme reduzieren den Verdrahtungsaufwand drastisch und ermöglichen eine flexible, schnelle Kommunikation zwischen vielen Teilnehmern.

Von der Parallelverdrahtung zum Feldbus

In der klassischen Steuerungstechnik (VPS) wird jeder Sensor und jeder Aktor einzeln mit der Steuerung verkabelt. Bei einer großen Maschine mit hunderten von E/As führt diese Parallelverdrahtung zu riesigen Kabelbäumen, hohem Arbeitsaufwand und einer schwierigen Fehlersuche.

Die moderne Lösung ist ein Bussystem. Hierbei werden alle Teilnehmer an eine gemeinsame Leitung (den "Bus") angeschlossen und tauschen Daten in Form von digitalen Telegrammen aus. Man kann es sich wie eine Buslinie in einer Stadt vorstellen: Eine Straße (das Buskabel) verbindet viele Haltestellen (die Geräte).

Wichtige Bussysteme in der Industrie

AS-i (Aktor-Sensor-Interface)

Zweck: AS-i ist das einfachste Bussystem für die unterste Feldebene. Es dient dazu, eine große Anzahl von einfachen, digitalen Sensoren und Aktoren (wie Taster oder Ventile) kostengünstig einzusammeln.

  • Charakteristisches, gelbes Flachkabel.
  • Daten und Energie (24V) werden über dieselbe zweiadrige Leitung übertragen.
  • Einfache Installation durch "Vampirtechnik" (Durchdringungstechnik), bei der die Module einfach auf das Kabel geklemmt werden.

PROFIBUS DP

Zweck: PROFIBUS (Process Field Bus) war jahrzehntelang der führende Standard für die Automatisierung und ist in Bestandsanlagen noch extrem verbreitet. Die Variante "DP" (Dezentrale Peripherie) dient der schnellen Kommunikation zwischen einer zentralen Steuerung (Master, z.B. eine S7-SPS) und dezentralen Feldgeräten (Slaves, z.B. Frequenzumrichter, Ventilinseln).

  • Charakteristisches, violettes Kabel.
  • Basiert auf einer seriellen RS-485-Schnittstelle.
  • Ermöglicht hohe Übertragungsgeschwindigkeiten über weite Strecken.

PROFINET

Zweck: PROFINET ist der moderne Nachfolger von PROFIBUS und der heutige Standard für neue Anlagen, besonders im Siemens-Umfeld. Es ist kein einfacher Bus mehr, sondern ein vollwertiges Industrie-Netzwerk.

  • Basiert auf dem Industrie-Ethernet-Standard.
  • Verwendet Standard-Netzwerkkomponenten und -kabel (grünes Industriekabel, RJ45- oder M12-Stecker).
  • Ermöglicht extrem schnelle Datenübertragung, flexible Topologien (Linie, Stern, Ring) und die nahtlose Integration in die IT-Welt.

Bussysteme im Vergleich

Bussystem Typische Farbe Topologie Max. Teilnehmer Typische Anwendung
AS-i Gelb Linie, Stern 31 (Standard) Sensoren, einfache Aktoren
PROFIBUS DP Violett Linie 126 Feldgeräte, dezentrale Peripherie
PROFINET Grün Linie, Stern, Ring 200+ (praktisch unbegrenzt) Vernetzte Anlagen, IT-Integration
Praxistipp: Die Wahl des Bussystems hängt von der Anwendung, der Anzahl der Teilnehmer und der gewünschten Flexibilität ab. In modernen Anlagen wird meist PROFINET eingesetzt!