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September 02, 2020

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Die Zukunft von Feldbus
Die Zukunft von Feldbus

Gemeinsam stärker

Im Zuge seiner Weiterentwicklung zu dem facettenreichen Unternehmen, das es heute ist, hat Uber erkannt, dass es für all seine Dienstleistungen allgemeine Open-Source-Designbibliotheken bereitstellen musste, damit seine Designer koordiniert arbeiten können. Dieser Ansatz erwies sich als Erfolg. Doch was können Automatisierungsfachkräfte daraus lernen?

Im Jahr 2018 veröffentlichte Uber sein Open-Source-Projekt „Base Web“, eine umfangreiche Bibliothek für Elemente wie Buttons, Listen und Steuerungen mit einheitlicher Typografie, Farbpalette und Ikonografie. Davor hatten die Dienstleistungen von Uber alle verschiedene Icon-Bibliotheken und Styles, bis das Unternehmen erkannte, dass allgemeine Transport- und Lifestyle-Icons in all seinen Bereichen funktionieren würden. Die neue Open-Source-Bibliothek vereinheitlichte das Markenimage von Uber und ermöglichte es Designern, schneller und effizienter zu arbeiten. 

Wird sich Feldbus je in dieselbe Richtung bewegen? Im Jahr 1999 wurden mit der europäischen Norm IEC 61158 die Parameter für industrielle Kommunikationsnetze vorgegeben, die für alle konkurrierenden Feldbus-Systeme gelten und acht Protokolle umreißen, die Typen genannt werden. Mehr als 20 Jahre später existieren die konkurrierenden Systeme nach wie vor.

Die dauerhafte Anwendung mehrerer konkurrierender Feldbus-Technologien bedeutete, dass der ursprüngliche Plan eines einheitlichen Kommunikationsmechanismus nie in die Tat umgesetzt werden konnte. Wie die Produkte von Uber sind auch die Anwendungsgebiete von Feldbus so vielseitig, dass ein allgemeines System als unrealistisch erschien. Doch hatte diese Uneinheitlichkeit negative Auswirkungen auf Feldbus?

Die Grundlagen

Um diese Frage zu beantworten, muss man bei den Grundlagen anfangen. Feldbus ist eine Gruppe industrieller Computernetzwerkprotokolle für Echtzeit-Prozessleitsysteme. Mit ihnen lassen sich industrielle Anlagen und Maschinen miteinander vernetzen und so Netzwerktopologien bilden wie z. B. Stern, Ring, Verkettung, Baum und andere. 

Vor Feldbus wurden Maschinen mithilfe von RS-232-Verkettungen vernetzt, bei denen sich lediglich zwei Geräte miteinander vernetzen lassen. Durch den Anstieg der Digitalisierung in Fertigungsstätten ersetzte Feldbus nach und nach die Punkt-zu-Punkt-Vernetzung zwischen Maschine und Steuerung. 

Bei Feldbus sind mehrere Maschinen mit einem Verbindungspunkt verbunden, der wiederum mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verbunden ist. Dieses System reduziert im Vergleich zu RS-232-Schnittstellen die Verkabelungskomplexität und die Kosten. 

Feldbus ist kein Schnittstellentyp per se, sondern eine Beschreibung zur Festlegung einer Gruppe von Protokollen, wie z. B. ControlNet in der Allen-Bradley-Familie, Modbus, ProfiBus, EtherCAT, HART und viele mehr. 

Um eine Kommunikation zu ermöglichen, benötigt die Werks-SPS ein Kommunikationsprotokoll, das mit den Feldgeräten kompatibel ist. Dafür ist nicht unbedingt ein Protokoll von der gleichen Marke wie die SPS erforderlich – ProfiBus lässt sich beispielsweise mit allen SPS der Allen-Bradley-Familie vernetzen. Dies ist jedoch nicht für alle Protokolle der Fall. 

Dies verkompliziert die Dinge für Hersteller, die nach den besten Protokollen suchen müssen, um dafür zu sorgen, dass ihre gesamte Ausrüstung miteinander kommunizieren kann.

Industrielles Ethernet

Obwohl der Feldbus-Markt segmentiert bleibt, hat das industrielle Ethernet an Popularität gewonnen. Forschungen des Fachunternehmens für Industriekommunikation HMS Networks haben ergeben, dass industrielles Ethernet herkömmliche Feldbusse in Sachen neu installierter Knoten überholt hat. 

Im Gegensatz zu den Design-Bibliotheken von Uber scheint es unwahrscheinlich zu sein, dass konkurrierende Feldbusse sich zu einer Open-Source-Architektur weiterentwickeln. In der Zwischenzeit wird Feldbus jedoch vom industriellen Ethernet abgehängt, da es eine hohe Geschwindigkeit, eine höhere Verbindungsentfernung und die Möglichkeit bietet, mehrere Knoten zu verbinden. 

Das Problem der Komplexität bleibt jedoch bestehen. Das ursprüngliche Ziel des industriellen Ethernets war die Vereinheitlichung der Kommunikationsinfrastruktur, doch momentan ist die Anzahl der Ethernet-Lösungen auf dem Markt sogar höher als die Anzahl der Feldbusse. 

Diese Komplexität erschwert Endverbrauchern einen Vergleich der verschiedenen Systeme, bedeutet jedoch auch, dass Herstellern viele Optionen zur Verfügung stehen.

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