Explosionsschutz und Eigensicherheit - Pepperl+Fuchs

Ausgabe 220716 06/2012
Technologie
MODBUS arbeitet ebenfalls nach dem Master-Slave-Prinzip.
Dabei adressiert das Master-PLS bzw. die SPS Register
bzw. Spulen in den Slaves, um Daten auszutauschen.
MODBUS ist ein vielfach bewährtes, offenes Protokoll, das
von vielen Systemherstellern angeboten wird. Anders als
bei PROFIBUS PA gibt es für MODBUS keine spezielle
Feldbus-Variante.
Weitere Einzelheiten finden Sie im Internet unter www.
modbus.org.
FOUNDATION Fieldbus
Ebenso wie bei PROFIBUS PA gestattet auch die Physical
Layer des FOUNDATION Fieldbus den Einsatz von
Stichleitungen und Chicken-Foot-Topologien. Beide basieren
auf der Norm IEC 61158-2.
Der FOUNDATION Fieldbus deckt bei 31,25 kBd eine maximale
Entfernung von 1900 m ab. Die Entfernung hängt größtenteils
von der Busarchitektur und von der Anzahl der daran
angeschlossenen Geräte ab.
Theoretisch können 32 Geräte am Bus angeschlossen
werden. In der Praxis überschreitet die Anzahl der
Busteilnehmer die Zahl 12 jedoch in der Regel nicht, um eine
vertretbare Buslänge zu erhalten. Wenn eine angemessene
Kommunikationsgeschwindigkeit gewährleistet werden soll,
ist die Anzahl der Geräte auch aufgrund des erheblichen
Datenaufkommens der einzelnen Feldgeräten begrenzt.
Ein ausführlicheres Kapitel zum FOUNDATION Fieldbus ist in
der Einleitung zu den Daten unserer FOUNDATION Fieldbus
Modular I/O-Baugruppen zu finden.
Weitere Einzelheiten finden Sie im Internet unter www.fieldbus.org.
Ethernet/MODBUS TCP
Bei MODBUS TCP wird eine industrielle Ethernet-Variante
als Physical Layer benutzt. Zur Kommunikation dienen
MODBUS Standard-Funktionsblöcke. Einfache Client/Server-
Netzwerke auf Ethernet TCP/IP-Basis kommen zum Einsatz.
Die Topologie ist mit Stern-, Baum- und Liniearvernetzungen
sehr flexibel. Diese können ausnahmslos mittels Ethernet-
Standardtechnologie realisiert werden, unter anderem mit
Netzwerken und Switches. Es werden immer Punkt-zu-Punkt-
Verbindungen eingesetzt. Im Gegensatz zu RS 485-Bussen
gibt es keine Verkettungen von Busteilnehmern, die parallel
auf den Bus geschaltet sind.
Die Übertragungsgeschwindigkeit im Netzwerk variiert
zwischen 10, 100 oder 1000 Mbit/s und basiert wahlweise auf
Kupferleitungen, Lichtleiter- oder drahtlosen Standards. Die
verfügbaren Optionen werden in den Datenblättern zum LB/
FB Remote I/O Gateway aufgeführt.
Die Anzahl der Busteilnehmer in einem Netzwerk ist nahezu
unbegrenzt. Die Systemgeschwindigkeit insgesamt sollte
allerdings dabei berücksichtigt werden.
Die Entfernung zwischen den Teilnehmern in einem Netzwerk
mit Kupferleitungen ist je nach Baudrate auf 100 m begrenzt.
Mit Glasfasertechnik lassen sich Entfernungen von 1000 m
oder mehr bei hoher Geschwindigkeit überbrücken.
Weitere Einzelheiten finden Sie im Internet unter www.
modbus.org.
Zumutbare Änderungen aufgrund technischer Verbesserungen vorbehalten
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Online-Konfiguration
Allgemeines
Die Online-Konfiguration gehört zu den
Grundvoraussetzungen einer Prozessautomation und besagt,
dass Änderungen an einem laufenden System jederzeit
möglich sind. Das gilt auch für Bussysteme.
PROFIBUS arbeitet nun mit festen Datenstrukturen. Nach
jeder Veränderung der Datenstrukturen wird deshalb ein
Reset veranlasst. Bei Feldgeräten kommt dies zwar nur
selten vor, bei Remote I/O jedoch häufiger. Je nachdem, wie
viele Daten übertragen werden sollen, und ob es sich um
ein Eingangs- oder Ausgangsgerät handelt, arbeitet jedes
Remote I/O-Modul mit seinem eigenen Datentelegramm.
Jede Änderung, Ergänzung oder Entnahme eines Geräts
würde unweigerlich zu einer Veränderung der Datenstruktur
führen und folglich einen Reset provozieren.
Ein PROFIBUS-Reset führt dazu, dass die Remote I/O-Daten
gegen Null laufen, was bei bestimmten Prozessanwendungen
eine verheerende Wirkung hat, wenn dies bei laufendem
System geschieht. Aus diesem Grunde war es bei
Remote I/O notwendig, Möglichkeiten zur Umgehung dieser
Hürde zu entwickeln.
Vorkonfiguration
Eine Möglichkeit zum Verhindern eines Reset auf dem
PROFIBUS besteht darin, ein Remote I/O-Modul in Bezug auf
die anstehenden Aufgaben vorzukonfigurieren. Ein Eingangsoder
Ausgangsgerät kann als passiv deklariert werden.
Seine Datenstruktur bleibt dabei unverändert, enthält jedoch
keine aussagekräftigen Informationen. Das Gerät muss nicht
einmal eingebaut sein, sondern kann bei Bedarf auch später
angeschafft werden.
Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt ganz klar in der
Tatsache, dass das Modul zu jeder Zeit aktiviert werden kann,
ohne die Datenstruktur ändern zu müssen. Dadurch wird
ein Reset des PROFIBUS verhindert. Online-Änderungen
wären daher kein Problem. Die zukünftigen Anforderungen
sind aber in einer Prozessanwendung oft noch nicht bekannt,
und das vorkonfigurierte Gerät ist unter Umständen sogar
das Falsche. So wäre ein vorkonfigurierter Analogeingang für
den vielfach benötigten Binäreingang ziemlich nutzlos. Die
Vorkonfiguration ist somit nicht unbedingt die bestmögliche
Lösung für eine Online-Konfiguration.
Hot Configuration in Run (HCiR)
Grundlagen
Ein weiteres Mittel, um zu verhindern, dass ein PROFIBUS-
Reset eine unkontrollierte Reaktion der Signale hervorruft,
besteht in der Einführung der HCiR-Lösung (Hot
Configuration in Run). Hierbei werden die Ausgangsdaten
während des PROFIBUS-Resetvorgangs eingefroren, um ein
unnötiges Abschalten der Ventile zu vermeiden. Gleichzeitig
muss verhindert werden, dass durch die Eingangsdaten
zum System unerwünschte Reaktionen ausgelöst werden.
Manche PLS-Systeme unterstützen diese Funktion, andere
aber nicht.
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