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2. Bussysteme
Für die Automatisierung der Kühlanlage in einer Schlachterei
soll ein Bussystem installiert werden. Der in der Nähe
der Kühlanlage installierte Verteilerschrank wird hierüber
an die SPS angeschlossen. Dieses Bussystem dient zur
Übertragung der Eingangs- und Ausgangsdaten vom Prozess
zur SPS und umgekehrt. Im Bild 2 wird die Struktur
der SPS dargestellt.
Es sind sehr viele unterschiedliche Bussysteme am Markt.
Ihre Einsatzgebiete unterscheiden sich teilweise. Um das
richtige Bussystem für die Automatisierungsaufgabe
„Kühlanlage“ bestimmen zu können, werden in den nachfolgenden
Kapiteln einige Bussysteme vorgestellt.
2.1 AS-INTERFACE
AS-INTERFACE oder AS-Interface steht als Abkürzung für
Aktor-Sensor-Interface und bezeichnet ein Sensor-Aktor-
Bussystem für die untere Feldebene. Die Technik ist in der
Norm DIN EN 50295 offen gelegt, und es werden daher
Geräte von vielen Herstellern angeboten.
Überblick
E/A Baugruppen
Kühlanlage
Visu
E/A Baugruppen
Verdichter (in Vorbereitung)
E/A Baugruppen
Dampferzeugung (in Vorbereitung)
Bild 2: Struktur der SPS mit den Eingabe- und Ausgabebaugruppen
Beim AS-INTERFACE-System handelt es sich um ein Bussystem
der unteren Feldebene, d. h. bei der Konzeption
wurde angestrebt, die herkömmliche E/A-Verkabelung
(den Kabelbaum) durch ein Bussystem zu ersetzen. Folgende
Forderungen standen bei der Entwicklung des AS-
INTERFACE-Systems im Vordergrund:
– offenes System: Sensoren und Aktoren verschiedener
Hersteller an einer vereinheitlichten digitalen seriellen
Schnittstelle anschließbar
– Kabel: einfaches preiswertes Zweileiterkabel ohne
Schirm
– Netztopologie ohne Beschränkungen (freie Baumstruktur)
– Signalübertragung und Spannungsversorgung der Teilnehmer
über ein Kabel
– hohe Betriebssicherheit in rauer Industrieumgebung
(hohe EMV-Festigkeit)
Industriebussysteme 5
– kurze Systemreaktionszeiten (Zykluszeit des Bussystems
klein gegenüber der Zyklus- oder Reaktionszeit der
übergeordneten Steuerung), harte Echtzeitbedingungen
– geringes Bauvolumen der Anschlussschaltung
– geringe Kosten pro Teilnehmer
– einfache Projektierung
– einfache Wartung und Fehlerbehebung
Entstanden ist hieraus das AS-INTERFACE-System als ein
Bussystem mit einem festen Master-Slave-Buszugriffsverfahren.
Ein Master kommuniziert hierbei mit bis zu 62 Slaves.
Zum System gehört neben dem Master und den Slaves
noch ein Netzteil und eventuell ein oder mehrere
Signalverstärker, wenn die maximale Leitungslänge von
100 m nicht ausreicht.
Kabel
Das AS-INTERFACE-Kabel hat zwei Funktionen. Einerseits
versorgt es die Teilnehmer mit Versorgungsenergie und
andererseits dient es der Datenübertragung. Auf Grund
der gewählten Übertragungstechnik ist eine Abschirmung
der Leitung nicht nötig. Als Aderquerschnitt wurde
1,5 mm 2 festgelegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch
bei maximaler Kabellänge von 100 m höchstens ein Spannungsabfall
von etwa 3 V auftritt.
– Zweileiterkabel in Flachbandausführung
– Polaritätskennung durch mechanischen Verpolschutz
– Adernfarbenkennung hellblau für (-) und braun für (+)
– Kabelisolierungen:
Normale Anwendungen: Gummimischung EPDM
höhere Anforderungen: Thermoplastische Elastomere
(TPE) oder Polyurethan (PUR)
AS -Interface Elektromechanik
Verpolsichere Flachbandleitung
Durchdringungsdorne
Bild 3: AS-Interface-Flachbandleitung mit Durchdringungstechnik
Die spezielle Geometrie des Kabels erlaubt als Anschlusstechnik
die einfache Montage mit Durchdringungstechnik
(C Bild 3). Hierdurch ist eine Montage der Slaves an jeder
beliebigen Stelle des Buskabels ohne Abisolieren der Bus-

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Slave
Industriebussysteme
Slave
Slave
Slave
leitung möglich. Auf Grund der Selbstheilungsfähigkeit
der Busleitung ist sogar ein Demontieren und Versetzen
der Slaves problemlos möglich.
Topologie
Die Topologie des AS-Interface-Systems ist sehr frei.
Linien-, Stern- und Baumstrukturen sind möglich (Bild 4).
Leitungsabschlusswiderstände sind nicht erforderlich.
Die einzige Randbedingung, die beachtet werden muss,
ist die Beschränkung auf eine Gesamtlänge von 100 m. In
diesem Wert sind alle Leitungslängen, also etwa auch die
von Stichleitungen, einzubeziehen.
Ein AS-Interface-Bussegment enthält als notwendiges
Bestandteil neben dem Master und den Slaves ein AS-
Interface-Netzteil. Leitungslängen von über 100 m lassen
sich durch den Einsatz von Repeatern oder Extention Plugs
erreichen.
2.2 INTERBUS
Der INTERBUS ist ein Bussystem für die untere Feldebene
in der Automatisierungstechnik. Er ist nach der Normenreihe
DIN EN 61158 ein offenes Feldbussystem für die Datenübertragung
aus dem Sensor- und Aktorbereich.
Überblick
Linie
Steuerung
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave Slave
Bild 4: Mögliche Topologie des AS-Interface-Bussystems
Steuerung
Slave
Slave
Der INTERBUS bietet als Feldbus in der Automatisierungstechnik
u.a. folgende Eigenschaften:
– maximale E/A Punket: 4096
– Übertragungsgeschwindigkeiten:
500 kBit/s oder 2 MBit/s
Stern
Master
Slave
Slave
Slave
– echtzeitfähig
– maximale Teilnehmerzahl: 512, davon 254 Fernbusteilnehmer
– maximale Leitungslängen: Kupfer 12,8 km, Glasfaser
80 km
– Übertragungsmedien: Kupferleitung, Lichtwellenleiter,
Schleifringübertragung, Datenlichtschranke und Schlitz-
Hohl-Leiter
Topologie
Slave
Slave
Slave Slave
Steuerung
Slave
Slave
Slave
Baum
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Slave
Die Topologie des INTERBUS-System besteht aus unterschiedlichen
INTERBUS-Systemen, die in einer Ringstruktur
angeordnet sind.
Der Hauptbus ist der Fernbus (Remote-Bus) und verbindet
Fernbusteilnehmer miteinander. Wie der Name schon
sagt, können hier lange Strecken überbrückt werden. Bei
einer Kupferleitung ist die maximale Länge zwischen zwei
Fernbusteilnehmern 400 m. Die gesamte Kupferleitung
darf 12,8 km nicht überschreiten. Ist die Verbindung zwischen
den Fernbusteilnehmern mit Lichtwellenleiter (Glasfaser)
ausgestattet, darf 3 km zwischen den Teilnehmern
nicht überschritten werden.
Zusätzlich werden Lokalbusse eingesetzt. Je nach eingesetztem
Modul wird der Lokalbus durch Kontakte an den
Modulen von einem zum anderen Modul weitergeleitet.
Der INTERBUS arbeitet nach dem Master-Slave-Verfahren.
Der Master (INTERBUS-Anschaltbaugruppe) ist für die
Kommunikation aller INTERBUS (Slave) zuständig und
überwacht diese. Die Erstellung des Bussystems wird mit
Hilfe der CMD-Software erstellt (C Bild 5). Hier wird der
Aufbau mit den einzelnen Modulen vorgegeben und der
INTERBUS-Teilnehmer parametriert.