PROFIBUS – Protokoll

PROFIBUS ist ein Feldbussystem, welches auf der Basis eines  standardisierten Datenkommunikationsprotokolls arbeitet. Im Hintergrund dieses Protokolls sorgt eine anspruchsvolle Architektur dafür, dass Daten innerhalb industrieller Umgebungen zuverlässig ausgetauscht werden. Netzzugriff, Telegrammformat sowie Fehlererkennung sind durch das Protokoll definiert. Darüber hinaus stehen integrierte Schaltungen, sogenannte ASICs, zur Verfügung, die es einem Produktentwickler ermöglichen, auch mit verhältnismäßig geringen PROFIBUS-Kenntnissen Feldinstrumente zu entwickeln. 

Folgende Merkmale machen den Einsatz des PROFIBUS-Protokolls für Ihre Installation unverzichtbar:

  • seriell
  • zuverlässig
  • ASICs

Telegrammformate

Jeder der vier verschiedenen, durch das PROFIBUS-Protokoll definierten Telegramm-Typen besitzt einen festgelegten Aufbau und dient einer bestimmten Anwendung; SD1 (keine Daten), SD2 (Daten variabler Länge), SD4 (Token) und SC (Kurzquittung). Jedes Telegramm beginnt mit einem Header, dem ein Datenfeld folgt, das dann durch einen Footer abgeschlossen wird, wobei Header und Footer eine festgelegte Funktion und Bedeutung haben. Die Bytes der Telegramme haben auf dem Bus-Kabel eine Größe von 11 Bits; 8 Daten-Bits, Start-Bit, Stopp-Bit sowie Paritäts-Bit.

Netzzugriff

Um eine netzwerkspezifische Hierarchie herzustellen, arbeitet PROFIBUS mit einem Master-Slave-Verfahren. Der Master ist innerhalb des Systems das Instrument, welches die Berechtigung besitzt, auf eigene Initiative hin Nachrichten zu übermitteln, und ist oftmals das Gerät, welches die Prozesssteuerung ausführt. Beispiele hierfür sind SPSs, DCS-Systeme und PCs. Slaves dahingegen sind Peripheriegeräte wie zum Beispiel Sensoren, Aktoren oder Remote I/O-Systeme, welche tatsächliche Messungen oder Steuerungen ausführen. Ein Slave ist ausschließlich zur Datenübertragung berechtigt, wenn ein Master den entsprechenden Befehl hierfür erteilt hat. 

In den meisten Fällen findet eine Nachrichtenübermittlung zwischen dem Master und einem einzelnen Slave statt. Erst nachdem das Slave-Gerät seine Antwort auf die empfangene Nachricht zurückgesendet hat, widmet sich der Master einem nächstfolgenden Slave. Netzwerke können aus mehreren Master-Geräten bestehen, die miteinander mithilfe sogenannter Tokens-Übertragungsrechte auswechseln. Nach Beendigung einer Aktivität sendet das entsprechende Gerät eine Token-Nachricht, um somit die Steuerung auf einen anderen Master zu übertragen – eine Methode, die einem Staffellauf gleicht.

Der Master, der im Besitz des Tokens, also der Steuerungsrechte, ist, handelt zuerst alle ihm in der Konfiguration zugeteilten Slaves ab, bevor er schließlich die Staffel (Token) weitergibt. Dies ist ein gänzlich eigenständig operierendes System, welches keinerlei Einstellungen oder Tätigkeiten des Nutzers bedarf.

Fehlererkennung

Während des Kommunikationsprozesses sind diverse Fehler nicht auszuschließen: Beschädigungen von Bits durch elektrische Interferenzen, Abschaltung von Systemkomponenten oder durch Vibrationen hervorgerufene Kabelbrüche – mögliche Szenarien, für welche die Geräte gerüstet sein müssen und die auf verschiedenen Ebenen im PROFIBUS-System implementiert sind; von Paritäts- über CheckSum-Fehlern bis hin zu Retrys und Time-outs.

ASICs

PROCENTEC bietet Hightech-ASICs, welche die Koordination des gesamten PROFIBUS-Protokolls übernehmen. Diese einfach in das System zu integrierenden Chips gewährleisten, dass ein PROFIBUS-Produkt allen relevanten Standards entspricht. Darüber hinaus bietet PROCENTEC eine Zertifizierung, welche durchgeführte Implementierungen verifiziert.

Hier finden Sie alle PROFIBUS-Produkte.