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Definition Was ist PROFIBUS?

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PROFIBUS ist ein universell einsetzbares Feldbussystem. Es ist für Automatisierungsanwendungen vorgesehen und wurde bereits ab den 1980er-Jahren standardisiert. Verteilte Automatisierungsgeräte lassen sich über den seriellen Bus miteinander vernetzen. Was Protokolle, Übertragungstechnologien und Schnittstellen angeht, orientiert sich der Feldbus an den Schichten des OSI-Referenzmodells. PROFIBUS hat sich etabliert und ist weltweit in der Fertigungs- und Prozessindustrie im Einsatz.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com )

PROFIBUS ist das Kürzel für Process Field Bus. Es handelt sich um ein universell einsetzbares, für Automatisierungsanwendungen vorgesehenes Feldbussystem. Über den Feldbus können verteilte Automatisierungsgeräte verschiedener Hersteller von der Feldebene bis zur Zellenebene vernetzt werden und miteinander kommunizieren.

Was Protokolle, Übertragungstechnologien und Schnittstellen angeht, orientiert sich der Feldbus an den Schichten des ISO/OSI-Referenzmodells. Unter anderem sind mit dem Layer 1 die physikalische Übertragungstechnik, mit dem Layer 2 der Data Link Layer und mit dem Layer 3 die Anwendungsebene definiert.

PROFIBUS geht auf eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in den 1980er-Jahren zurück. Zahlreiche Firmen haben in der PROFIBUS-Nutzerorganisation bei der Normierung des bitseriellen Feldbusses mitgearbeitet. Das Feldbussystem wurde zunächst in der Norm DIN E 19245 definiert. 1996 erfolgte mit EN 50170 die europaweite und 2000 mit der Normenreihe IEC 61158 die internationale Normierung. PROFIBUS ist weltweit etabliert und mit einer großen Installationsbasis in vielen Anwendungen der Fertigungs- und Prozessindustrie zu finden.

Architektur und prinzipielle Funktionsweise

Die Architektur orientiert sich am OSI-Referenzmodell. Der physikalische Layer und die Bitübertragungsschicht kennen verschiedene Methoden. Für die Bustopologie können verdrillte Zweidrahtleitungen mit einer Wellenimpedanz von 150 Ohm verwendet werden. Über diese Verbindungen sind Bitraten von bis zu 12 Mbit/s und Kabellängen von 100 bis 1.200 Meter erreichbar. Ebenfalls möglich ist die Vernetzung über Glasfasern in Stern-, Bus- und Ringtopologie. Die MBP-Übertragungstechnik nutzt für die Datenübertragung und die Speisung der Feldgeräte das gleiche Kabel.

Der Data Link Layer arbeitet mit Master und Slaves und einem Token-basierten Zugangsverfahren. Der Master ist die aktive Station im Bus. Die Slaves sind passive Stationen. Die Kontrolle über den Bus und die Kommunikation zwischen Master und Slaves sind über Token geregelt. Erhält ein Master ein Token, kann er über einen definierten Zeitraum seine Slaves abfragen.

Auf der Anwendungsebene sind drei DP-Protokolle definiert. DP-V0 ist für den zyklischen Daten- und Diagnoseaustausch, DP-V1 für den antizyklischen und zyklischen Datenaustausch und die Alarmbehandlung und DP-V2 für den isochronen Datenaustausch, die Slave-to-Slave-Kommunikation und die Uhrzeitsynchronisation vorgesehen.

Die verschiedenen PROFIBUS-Varianten

PROFIBUS wird in den zwei Varianten PROFIBUS-DP und PROFIBUS-PA verwendet. PROFIBUS-DP ist Nachfolger der älteren FMS-Variante (Fieldbus Message Specification). DP steht für dezentrale Peripherie. Die DP-Variante kommt zur Kommunikation einer zentralen Steuerung mit Sensoren und Aktoren, beispielsweise für Anwendungen in der Fertigungstechnik zum Einsatz. PROFIBUS PA (Prozess Automation) ermöglicht die Datenübertragung und Energiespeisung der Endgeräte über den Bus. Die PA-Variante ist zum Beispiel für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet. Die Datenübertragungsrate ist auf 31,25 kbit/s beschränkt.

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