Vordringen in unbekannte, tiefe Gesteinsschichten - Digital ...

58 Komponenten + Werkstoff e
SONDERTEIL Komponenten + Werkstoff e
Die industrielle Automatisierung begann
mit der Parallelverdrahtung –
alle Teilnehmer wurden mit der Regel-
und Steuerebene einzeln verdrahtet.
Übertragen wurden dabei analoge wie
digitale Signale. Mit dem steigenden Automatisierungsgrad
einer Anlage steigt
auch die Anzahl der Teilnehmer – was
bei der parallelen Verdrahtung zu einem
erhöhten Verkabelungsaufwand führte.
Höherer Montageaufwand, hohe Investitionskosten
und geringe Flexibilität waren
die Folge. Heute kommt die Parallelverdrahtung
immer seltener zum Einsatz,
denn es gibt schnellere und kostengünstigere
Feldbus- und Netzwerksysteme.
Grundlagen der industriellen
Automatisierung
Die industrielle Kommunikation kennt
folgende grundlegenden Topologien:
Ring, Stern, Linie und Baum. Weitere
Topologien setzen sich aus diesen Grundarten
zusammen. Dabei stimmt die logische
Topologie mit der physischen nicht
immer überein. So kann die Leitung physisch
als Linie verlegt sein, logisch funktioniert
das Kommunikationssystem aber
wie ein Ring. Möglich ist das, wenn ein
Kabel die Daten sowohl in eine wie auch
in die andere Richtung über unterschiedliche
Adern übertragen kann. Am Ende
der Leitung wird ein Abschlusswiderstand
zugeschaltet. Dieser Beitrag geht
4/2011
Automatisierungstechnologie
TOPOLOGIEN MODERNER FELDBUS- UND NETZWERKSYSTEME
Vom Feldbus zum
Industrial Ethernet
VON DIPL.-WIRT.-ING. ANASTASIA FRIESEN
Zur industriellen Automatisierung in modernen Produktionsanlagen gibt es zwei grundverschiedene
Kommunikationssysteme, die sich in Aufbau und Funktionsweise unterscheiden
und auf verschiedenen Ebenen zum Einsatz kommen: zum einen die Feldbus-Systeme und zum
anderen die Ethernet-basierten Kommunikationsnetzwerke. Dieser Beitrag geht auf die unterschiedlichen
Topologien und Technologien genauer ein.
von der logischen Topologie aus (Bild 1).
Bei der Linien-Topologie werden alle Teilnehmer
einfach hintereinander geschaltet,
sie weisen keine Hierarchie auf. Die
Bus-Topologie ist eine abgewandelte
Linien-Topologie. Hier werden die Teilnehmer
mittels Stichleitungen an eine
Busleitung gekoppelt. Damit die Gerätekommunikation
funktioniert, darf nur
ein Gerät zum selben Zeitpunkt Signale
an das Übertragungs medium senden.
Vorteilhaft ist hier die einfache Verkabelungsstruktur
sowie die einfache Netzerweiterung;
nachteilig sind die Refl exionen
durch die Stichleitung.
Die Stern-Topologie bietet sich bei einer
Maschine mit kurzen Leitungslängen
an. Die Rolle des zentralen Teilnehmers
übernimmt in der Automatisierungstechnik
ein Hub oder Switch. Von Vorteil
bei dieser Topologie sind die einfache Erweiterbarkeit
und eine leichte Fehlersuche.
Zu den Nachteilen zählt der höhere
Verkabelungsaufwand.
Die Integration
von Feldbus- und
Netzwerksystemen
ist eine Voraussetzung
für
die zeitgemäße
industrielle Automatisierung.
Bei der Ring-Topologie werden jeweils
zwei Teilnehmer über Zweipunkt-Verbindungen
in einem logischen Aufbau verbunden,
wodurch ein geschlossener Ring
entsteht. Vorteilhaft ist hier, dass jeder
Teilnehmer als Verstärker auftritt, nachteilig
der hohe Verkabelungsaufwand.
Bei der Baum-Topologie verbindet man
mehrere Netze der Stern-Topologie hierarchisch
miteinander. Die Baum-Topologie
fi ndet man häufi g in der Gebäudeverkabelung,
da das Netzwerk auf einfache
Weise erweitert werden kann.
Entstehung von Feldbus
und Industrial Ethernet
Weil mit der Komplexität auch der Verkabelungsaufwand
bei der parallelen
Verdrahtung steigt, entstanden in den
1980er Jahren die ersten Feldbusse. Zeit-
und Kostenaufwand bei der Verkabelung
konnten nun deutlich verringert werden.
Der Feldbus kommuniziert nur über ein
Kabel. Heute kommen unterschiedliche
Die industrielleKommunikation
kennt
unterschied liche
Topologien: Linie
(1), Bus (2), Stern
(3), Ring (4) und
Baum (5).