3. Kommunikations - Steuerung

3. Kommunikations - Steuerung
Inhalt Automatisierungssysteme / Systemkommunikation 1. Prinzip - Anforderungen, Aspekte, Begriffe - ISO / OSI - Modell - Signalpegel, Codierung, Bit- Umwandlung - Datensicherung - Nachrichteninhalt 2. Netztopologien 3. Kommunikations - Steuerung - Zugriffsverfahren - Kommunikationsbeziehungen 4. HW - Schnittstellen (RS232, RS422, RS485) 5. Protokolle, Übersicht 6. Feldbusse - Übersicht (PROFIBUS, AS-I, MODBUS, CAN, EIB, LON) - PROFIBUS, PROFIsave, - INTERBUS, - AS-I, - CAN, CANopen, DeviceNet - SERCOS 7. LAN / WAN - Ethernet - FDDI 8. Industrial - Ethernet 9. Planung 10. Beispiele ausgeführter Anlagen September 2018 Aug. 2014 Sept. 2016 Juli 2015 Juli 2012

Aufgaben 1. Prinzip:

Anwendungen 1. Prinzip: Aufgaben Realisierung Anforderungen ver-
drahtet mit Bus wireless Unternehmens- Betriebs- und Ebene - große Datenmengen (MB), - kleine Geschwindigkeit Statistik, Disposition Bedienung, Beobachtung Engi- neering - große Datenmengen (MB), - mittlere Geschwindigkeit Kommunikation „Kommunika- tionsbus“: Ethernet Server - mittlere Datenmengen (KB), - hohe Geschwindigkeit (ms) (für korrespondierende Automatis.- Stationen) Ver- arbei- tung „Systembus“ Prozessleitebene Echtzeit-Ethernet Ein/ Ausg. (I/O) Feldbus Energie + SIgnal RIO - kleine Datenmengen (Bytes) (einzelne Signal- Werte), - hohe / sehr hohe Geschwindigkeit (ms / μs)  Regelgüte, besonders bei Motion Control,  Echtzeit für Störungs- Analyse (1 ms Auflös.) 24/48 V bzw.0/4 ..20 mA Not-AUS Signal M Mess- Um- form. Leist.- Schalt. Sensoren Energie Feld

1. Prinzip: Anforderungen
Dat.menge Übertrag.Dauer Übertr.Häufigkeit Busse z.B.: Leitebene Mbyte Minuten Tag / Schicht Ethernet „Zellenebene“ Kbyte Sekunden Std./Minuten PROFIBUS-DP -FMS Systembusse Feldebene Byte einige 100 s 10 bis 100 ms PROFIBUS-DP, bis 100 ms FMS Interbus, CAN Aktuator / Bit, Byte s bis ms ms PROFIBUS-PA, Sensor- AS-I Ebene Übertragungsleitung: billig, störsicher, einfache Anschlusstechnik, im Feldbereich: wirtschaftlicher Ersatz der Verkabelung! Betriebsverhalten: - selbst anlaufend, auch wieder selbst startend nach Störung, - selbsttätige Erkennung neuer (aktiver) Teilnehmer, - Feldebene: Echtzeit - Betrieb (wie parallele Verbindungen) (Prinzip „Steh-auf-Männchen) „Echtzeit“ in der Feldebene: Erfüllung der zeitlichen Anforderungen einer Anwendung (z.B. Regelung mehrerer Achsen) d.h. klar definiertes, unter allen Betriebsbedingungen gewährleistetes Zeitverhalten „hart“: keine Abweichung zulässig, „weich“: geringe Abweichungen zulässig - Laufzeit: maximale Zeit für die Übertragung einer Information - Zykluszeit: vorgegebenes Zeitraster / - Reaktionszeit: Zeit zwischen einem Ereignis und der darauf folgenden Reaktion - Jitter: Abweichung vom Sollwert der Reaktionszeit - Synchronität: gleichzeitige Ausführung von Aktionen auf verschiedenen Geräten - Datendurchsatz: Datenmenge in vorgegebener Zeit (nicht identisch mit „Bit pro s“!)

Aspekte 1. Prinzip: Bus / Linie Netz - Topologien: Beschreibung gemäß
ISO / OSI Schichten- Modell Informationsweg - Broadcasting: von 1 Sender an alle anderen Teilnehmer - Punkt zu Punkt - Ring - Verkehr Stern Baum 7 6 5 4 3 2 1 Ring HW - Schnittstelle - Signaldefinition, - Leitungsart, - Anschlussbelegung, Steckertyp Komm. beziehungen - Zugriffsverfahren (reihum / per Kollision), - Ein / mehrere Master, - mit / ohne „Verbindung“ Teilnehmer Nachrichteninhalt: - Funktion (Übertragungsweg, Art, Aufbau / Inhalt der folgenden Informationen) - Adresse (Quelle / Ziel) - Daten - Informations - Sicherung Übertragungsrichtungen: Empfänger Sender simplex Empfänger Sender halb - duplex Zu einem Zeitpunkt nur 1 Übertragungsrichtung Empfänger Sender voll - duplex beide Übertragungsrichtungen auf getrennten Leitungen Nur 1 Übertragungsrichtung August 2014

ISO / OSI - Modell 1. Prinzip:
OSI (Open System Interconnection) „7 - Schichten - Referenzmodell“ der ISO (International Standard Organisation): - Rahmen zur Beschreibung der Busübertragung (Protokoll - Charakteristika), um Daten zwischen verschiedenen Produkten auszutauschen, - Die komplexe Gesamtaufgabe ist in separate „Protokolle“ aufgeteilt, die zusammenwirken, - Das Schichtenmodell definiert Teilaufgaben als Dienste in „Layern“, mit definierter Datenübergabe, - Es müssen nicht immer alle Schichten benutzt werden. 7 Application / Anwendung 6 Presentation / Darstellung 5 Session / Kommunikation 4 Transport / Transport 3 Network / Vermittlung 2 Link / Sicherung 1 Physical / Bitübertragung & Dienstleistungen der Anwenderprogramme: Dateitransfer, Datenbank - Abfrage A B ,5 .. / ( ) .. Codierung / Konvertierung von Datentypen (z.B. Zahlen, Texte) zum Austausch zwischen verschiedenen Systemen (z.B. ASN.1, XDR) Steuert Datenaustausch auf der Transfereinrichtung: Wechsel Transferrichtung, Neustart nach Verbindungsabbruch (z.B. LU6.2) A B Transport von Nachrichten zwischen den Kommunikationspartnern, Adressierung, steuert den Datenfluss, stellt Unverfälschtheit der Daten sicher (z.B. TCP, UDP) Errichtung virtueller Pfade zwischen Stationen am Netz, z.B. durch Vermittlung von Paketen über Knotenrechner (z.B. IP, X.25) Gesicherte Übertragung von Informationseinheiten (Pakete oder Blöcke), Adressierung der am Übertragungsmedium angeschlossenen Stationen (z.B. CSMA/CD) Austausch der Informations - Bits über Medium: Geschwindigkeit, Bit-Codierung, elektrische Signaldefinition, Kabel, Stecker, Anschlüsse (z.B. RS232, X.21)

Signalpegel, Codierung
1. Prinzip: GRD asymmetrisch (RS232) >3V < -3V „0“ „1“ Signalpegel: + + - bipolar + - 3 Pegel - / 0 / + 0 / + 2 Pegel - / + 2 Pegel unipolar Übertragung im „Basisband“ (nicht moduliert) Leitung nimmt 2 oder 3 Pegel (Zustände) ein +0,3 bis + 6 V „0“ „1“ symmetrisch (RS422, 485) + unterdrückt Gleichtaktstörungen -> längere Leitung! Codierung = Abbild der Information (log. „0“ oder „1“) auf Signalpegel: Rückgewinnung für Empfänger nur bei Manchester Takt (bei NRZ u. MLT: Taktleitung, kurze Telegramme oder Bit- Umwandlung nötig, z.B. 4Bit / 5Bit ) Bit-Werte NRZ = None Return to Zero Hoher Gleichspannungsanteil möglich! - keine Trafos als Übertrager möglich, - Störabstand wird geringer: kurze Leitungen Keine Rückkehr auf 0, Leitung stets auf Signalpegel + leicht realisierbar: NRZI = None Return to Zero Inverted  Anwendung: FDDI, CAN, Pegelwechsel nur bei „1“ in Bit- Mitte + kein Gleichspannungsanteil: große Leit.-Längen Manchester (Ort der Festlegung) + Takt- Rückgewinnung Neg./pos. Flanke für „1“ / „0“ (nach IEEE 802 umgekehrt!) - Effizienz: 50% (1 Mbd überträgt 0,5 Mbit/s Daten) Differential Manchester  Anwendung: Ethernet Übergang am Bit-Anfang nur bei folgender „0“  Anwendung: Token Ring MLT-3 = Multi Level Transmission Encoding - 3 levels + -  Anwendung: Ethernet 100-BaseTX Signalpegel wird bei „1“ verändert In Reihenfolge 0, +, 0, -, 0, … Dezember 2014

Bit- Umwandlungen 1. Prinzip: Zweck der Bit- Umwandlungen :
- Taktrückgewinnung ermöglichen durch Verhinderung vieler gleicher Signalpegel - kleinerer Gleichspannungsanteil Block – Codes: mit max. 4 gleichen Pegeln in Folge + geringer Gleichsp.anteil(10%) -> Leitungslänge + Synchronisation durch ausreich. viele Pol.-Wechsel + Gewinn zusätzlicher Zeichen bzw. Sicherung + Effizienz: 80 % (Übertragung: 5 Bit für 4 Bit Inform.) Baud-rate: 125 Mbit/s, Datenrate: 100 Mbit/s auf Kabel Kat. 5 4 Bit / 5 Bit (4B5B): je 4 Bit Information werden übersetzt in einen 5 - Bit - Code, Pegel wie bei „Gleichspannung“ Anwendung: z.B. 100BaseTx 8 Bit / 10 Bit: ähnlich Anwedung: Gigabit Ethernet auf Kabel Kat. 3 (6-er - Gruppen) 0+-.. ++0-.. 8 Bit / 6 Ternary (8B/6T): je 8 Bit Inform. werden übersetzt in 6 Ternaries (= 3-wertige Sign.) auf 3 Aderpaare aufgeteilt Pegel: pos. / neg. / keine Spanng. Anwendung: z.B. 100BaseT4 auf Parallelleitungen mit 3-wert. Signalen + geringer Gleichspannungsanteil + Synchronisation durch ausreich. viele Pol.-Wechsel + Effizienz: 100 %, Daten: 100 Mbit/s unidirektional (je 33,3 Mbit/s Datenrate auf 1 von 3 Aderpaaren, Leitungskontrolle von Empf. An Sender auf 4. Paar)

Datensicherung 1. Prinzip: Zeichensicherung 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
Startbit Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Parity Stopbit Zeichensicherung 1 1 Startbit bit 0 bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit 5 bit 6 bit 7 Parity Stopbit t = Buchstabe ‚A‘, ASCII 65 Signal - Zustände mit Parität ‚Ungerade‘ z.B. Parity - Bit bei RS232: t = Buchstabe ‚A‘, ASCII 65 Signal - Zustände mit Parität ‚Gerade‘ Nachrichten - Sicherung Nachricht 1. Sender Empfänger z.B. CRC Cyclic Redundancy Check, Berechnung nach „Generator - Polynom“, realisiert meist mit HW, hier vereinfacht: Prüfsumme Prüfsumme 2. 3. Vergleich, wenn ungleich: Alarm (tatsächlich wird die Nachricht als Zahl interpretiert und durch ein Generatorpolynom geteilt, Rest = „Prüfsumme“) Schieberegister mit Rückführungen 2. Maß für Codesicherheit: Hamming - Distanz d = e + 1 (e: erkannte, gleichzeitig aufgetretene Fehler) d.h.: d gibt an, ab wie vielen bei einer Übertragung auftretenden Fehlern diese nicht mehr erkannt werden. (üblich: d = ) z.B. für ohne / mit Parity - Bit: Senden ohne Sicherung: Verfälschung: eine Empfang: gültig, falsch! Senden mit gerader Parität: Verfälschung: eine Empfang: 3 x „1“ = ungerade, Ungültig! z.B.: zwei 4 x „1“ = gerade, Gültig! Erkennbar: 0, also d = 1 (ab 1 Fehler Falschinformation!) Erkennbar:1 Fehler, also d = 2 (ab 2 Fehler Falschinformation!)

Nachrichteninhalt 1. Prinzip:
Durch das jeweilige Protokoll ist der Aufbau einer Nachricht (eines Telegramms) als „Rahmen“ (en: Frame) festgelegt. Für verschiedene Vorgänge können verschiedene Rahmen benutzt werden (z.B. Aufruf / Antwort) Beispiele: Ethernet Frame („Standard - Ethernet“, nicht TCP / IP) 7 Bytes Präambel Start Zieladresse Quelladresse Typ zu übertragende Nachricht Prüfzeichen Frame (Dest.Add.) (Source Add.) (Frame Check Delimiter (SFD) Sequence 1 B 6 Bytes 2 Bytes Header 64 bis 1600 Bytes Daten 4 Bytes Trailer PROFIBUS Frame Antworttelegramm: Synchr. Start Daten- Wieder Zieladresse Quelladresse Kontroll-u. Nachricht Endbyte (SYN) Byte Länge holung Prüfbyte (1 UC: 11 bit) (End Delimiter (SD1) (LE) (LEr) (SD2) (DA) (SA) (FC) (FCS) (FCS) ED) ~33 „0“ 1 B 4 bis 249 UCs Kurzquittung: 1 B Einzelzeichen (Single Character: )

- Anforderungen, Aspekte, Begriffe - ISO / OSI - Modell - Codierung
Gliederung Automatisierungssysteme / Systemkommunikation 1. Prinzip - Anforderungen, Aspekte, Begriffe - ISO / OSI - Modell - Codierung - Datensicherung - Nachrichteninhalt 2. Netztopologien 3. Kommunikations - Steuerung - Geräte im Netz - Zugriffsverfahren, Kommunikationsbeziehungen 4. HW - Schnittstellen (RS232, RS422, RS485, IEC ), Kabel 5. Protokolle, Übersicht 6. Feldbusse (PROFIBUS, AS-I, MODBUS, CAN, EIB, LON) - PROFIBUS, PROFIsave - Interbus, - AS-I, - CAN, CANopen, DeviceNet - SERCOS 7. LAN / WAN - Ethernet - FDDI 8. Industrial - Ethernet 9. Planung 10. Anwendungsbeispiele

Übersicht 2. Netztopologien Punkt zu Punkt
„Bus“ (z.B. thin wire Ethernet: „T-Stücke“ mit Stichleitungen) Repeater (Verstärkung, Entkopplung) Segment 1 Segment 2 Zur Vergrößerung der Distanz, und Vergrößerung der Teilnehmerzahl (Teilnehmeranzahl, Leitungslänge begrenzt durch elektrische Daten) „Linie“ (z.B. Profibus) oder Stern mit Hub (Verteiler) Stern mit Switch (Vermittler) z.B. Ethernet Mehrere Verbindungen gleichzeitig, nur gezielte Weitergabe an andere Eine Nachricht zu einer Zeit Segment 1 Baum (z.B. Profibus-PA) Ring a) Linie als Ring geschlosen für höhere Verfüg- barkeit „zwei Wege“, Spez. Protokoll zur Auswahl des Weges 1 2 3 Logischer Ring („Token - Ring“) als Reihenfolge der Sende- (bzw. Aufruf-) berechtigten Teilnehmer (Master) in einer Baum - Struktur (z.B. PROFIBUS) Teilnehmer Ringleitung b) HW - Ringleitung, „durchschieben“ aller Nachrichten durch alle (z.B. FDDI) August 2014

Verkabelung, Redundanz in der Leitebene (1)
Relative Kosten bezogen auf „Linie“ als billigster Variante Relative Kosten der Kabel 16 14 12 10 8 6 4 2 LWL: zweifacher Tw. Pair- Preis 15,7 3,2 Stern, Switch in der Warte Relative Kosten der Ports (mit Switch- Anteil) LWL: dreifacher Port- Preis 9,0 3,2 Stern, Switch in Proz.- Bereich 4 Mengengerüst: 6 ABK (Anzeige- u. Bedien- Komponenten) 12 PNK (Prozess- nahe Komponenten) in 4 Anlagenbereichen, innerhalb der Anl.-Bereiche Twisted Pair möglich 2,7 1,0 Baum 1,9 1,1 Ring 1,0 Linie

2. Netztopologien: (ABK: Anzeige- u. Bedien-Komponente, PNK: Prozess- Nahe Komp., z.B. SPS, Sw: Switch, Port für Tw. Pair, Port für LWL) ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Warte ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Prim. Switch Sek. Warte Medien- konverter Distanz! →LWL PNK 1.1 PNK 1.2 PNK 2.1 PNK 2.2 Prim. Sw. Sek. Sw. Prim. Sw. Sek. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 Prim. Sw. Sek. PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 Redundanter Stern Red. Linie und Redundanter Ring (erweit. Linie) mit spez.Protokoll zur Vermeidung von Teklegr.-Zirkulation, z.B. „Rapid Spanning Tree – Protocol, herstellerspez. Prot. Kosten: hoch ( viele Verbindungen über große Distanz) Kosten Linie: sehr gering (Topologie mit geringsten Kosten) Durchschn. Faktor gegenüber Linie: 5,6 Switches oft in Interface- Geräte integriert! Bei kleinen Distanzen: ohne LWL billiger Kosten Ring: gering (nur 2 Verbindungen mehr) Durchschn. Faktor gegenüber Linie: 1,7

2. Netztopologien: (ABK: Anzeige- u. Bedien-Komponente, PNK: Prozess- Nahe Komp., z.B. SPS, Sw: Switch, Port für Tw. Pair, Port für LWL) ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Prim. Switch Sek. Warte ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Warte Prim. Switch Sek. Distanz! Server 1 2 Prim. Sw. Sek. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 Prim. Sw. Sek. PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 Prim. Switch Sek. Prim. Sw. Sek. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 Redundanter Baum Kosten: gering (Durchschn. Faktor gegenüber Linie: 1,8) Redundantes gestuftes Netzwerk - Entkopplung zwischen ggf. zeitkritischer Komm. zwischen PNK und nicht zeitkritischer Kommunikation mit ABK

Störungsverhalten in der Leitebene (1)
2. Netztopologien: ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Warte Prim. Sw. PNK 1.1 PNK 1.2 Sek. PNK 2.1 PNK 2.2 Distanz! →LWL Redundanter Stern Medien- konverter Zuverlässigkeit: Einfachfehler: Umschaltung auf Sek., bleibt in Betrieb Zweiter Fehler: vollständiger Ausfall ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Prim. Switch Sek. Warte Sw. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 3 1 2 1 2 Red. Linie und Redundanter Ring (erweit. Linie) Zuverlässigkeit Redundante Linie: Einfachfehler: Umschaltung auf Sek., bleibt in Betrieb Zweiter Fehler in Proz.Ber. 1: vollständiger Ausfall Zuverlässigkeit Redundanter Ring: Einfachfehler: Umschaltung auf Sek., bleibt in Betrieb Zweiter Fehler in Proz.Ber. 1: Proz.Ber. 1 wird isoliert (3) In Verbindung zw. Sw.: bleibt in Betrieb

Störungsverhalten in der Leitebene (2)
2. Netztopologien: ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Prim. Switch Sek. Warte Sw. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 ABK 1 ABK 2 ABK 3 ABK 4 Prim. Switch Sek. Warte Sw. PNK 1.1 PNK 1.2 Prozessbereich 1 PNK 2.1 PNK 2.2 Prozessbereich 2 Server 1 2 Redundantes gestuftes Netzwerk Zuverlässigkeit: Wie Baum 3 1 2 Redundanter Baum Zuverlässigkeit: Einfachfehler: Umschaltung auf Sek., bleibt in Betrieb Zweiter Fehler in Proz.Ber. 1: Proz.Ber. 1 wird isoliert (3) In „Wurzel“: Ausfall

Ethernet-Redundanz-Verfahren
2. Netztopologien: Ethernet erlaubt nur einen Pfad zwischen Sender und Empfänger In einem Ring oder Baum mit redundanten Verbindungen gibt es zwei Pfade Im Fehler-freien Betrieb muss der physikalische Ring aufgetrennt werden, im Fehlerfall wird die unterbrochene Verbindung genutzt Diese „Re-Konfiguration“ kann Zeit benötigen, in der die Übertragung gesperrt ist! Dazu dienen verschiedene im Laufe der Zeit entwickelte Verfahren: Verfahren Topologie Rekonfig. Wirkungsweise Realisierg. (R)STP (Rapid) Spanning Tree Protocol Ring,Stern, Baum 5 ms (RSTP) bis >200 (STP) je nach Topol. Blockieren von Ports zur Vermeidung zirkulierender Telegramme, - Aktivierung im Fehlerfall IEEE 802 RSTP: ungestörte Verbindungen Bleiben länger in Betrieb als bei STP MRP Media Redund. Protocol Ring RM Red.Manager prüft Ring mit Test-Tel. sperrt zirkulierende Telegramme Weitergabe im Fehlerfall ms IEC 62439 PRP Parall. Redund. Protocol IEC Versenden auf beide Leitungen, Empfänger benutzt nur erstes Telegr. - lfd. Tel.-Nr. zur Idntifizierung (Header) Sub-Layer oder HW Linie,Stern, Baum stoßfrei HSR High available Seamless Red. IEC Versenden in beiden Richtungen, Empfänger benutzt nur erstes Tel. - lfd. Tel.-Nr. zur Idntifizierung (Header) HW (Integrierter 3-fach-Switch) Ring stoßfrei Siehe Siemens-Druckschrift „Redundante Netze für die Industrie“ 6ZB5530-1BL01-0BA0 Oktober 2013

Verkabelung, Redundanz im Feld (1)
2. Netztopologien: Remote I / O - mit PROFInet Switch # mA P redundant (gilt aber nur für Kabel !) Switch # mA P Kabel Eing.- Geräte Mess- Umf. Switches in Interface- Geräten integriert Linie MRP-Protokoll möglich! Auch als Ring mit # mA P Int.f. redundant (so auch bei FF) - mit PROFIBUS DP Linie # mA P Kabel Eing.- Geräte Mess- Umf. Int.f. einfach Bus- fähige Sensoren am Profibus PA bzw. Found.- Fieldbus Strom- Vers. Segm.-Koppler Profibus-PA, Found.Fieldb. -DP Abschluss # P T-Abzweige oder Verteiler (IP67) oder Schleifenstecker Linie bzw.Baum P: Prozessmessung, z.B. Pressure Juli 2015

Redundanz mit PROFIBUS PA
2. Netztopologien: Koppler- Redundanz PROFIBUS DP M DP / PA- Koppler redundant Einspeisung Ring- Redundanz Active Field Distributor Teilnehmer (mit Medien-Umsetzer auch LWL) # autom. Bus-Abschluss fester Bus-Abschluss Segmentkoppler (immer nötig) PROFIBUS DP M DP / PA- Koppler redundant (M=Master) Einspeisung Active Field Splitter PROFIBUS –PA Teilnehmer # PROFIBUS DP M Active Field Splitter DP / PA- Koppler redundant (M=Master) Einspeisung PROFIBUS –PA Teilnehmer Fehlerfall: # Fehlerfall: PROFIBUS DP M DP / PA- Koppler redundant Einspeisung Active Field Distributor Teilnehmer # - durch automatischen Busabschluss: automatische stoßfreie Isolation / Ersatz eines defekten Segments - Drahtbruch / Kurzschluss unterbricht nur „letzte“ Strecke Verteiler – Teiln.

Geräte im Netz, Übersicht
2. Netztopologien: ISO/OSI Eigenschaften: - Verbindung von Netzen mit verschieden- artigen Protokollen: Protokollwandlung (nicht „routbare“ Protokolle, nicht OSI) 4 oder höher Gateway 3 Router zum Aufbau eines logischen Gesamtnetzes durch Kopplung zwischen Netzwerken, auch unterschiedl. Topologien Router C Z X Y Netz 2 Netz 1 A B WAN - „Weg-Findung“ über Routing - Inform. (man. eingegeben oder dyn. erzeugt) - HW Broadcast - Abschottung - Fragmentierung (Längen-Anpassung) - Adress - Anpassung, - Segmentierung - Vergrößerung der Adressenanzahl durch Verbindung von Adressräumen - Anbindung von WAN - Diensten Vermittlung 2 Bridge log. Kopplung zwischen Segmenten auch verschiedener Zugriffsmethoden Speicher, Zugriff Segment 1 Segm. 2 Weiterentw. zu Switch viele Ports, parallele Verbind. parallele Verbindungen - Unterteilung eines Netzes in veschiedene Kollisions - Domänen - gleiche „Broadcast - Domäne“, aber - Store-and-Forward - Technologie: überträgt nicht Segm.-internen Verkehr - Verzögerung (Latency): ms (Store & Forw.) / us (Cut-through) - Ausfiltern ungültiger Pakete - Format / Zugriffs - Umsetzung (Translation Bridges) Sicherung, Zugriff 1 - Verlängerung eines Segments (bei Kabel - Restriktionen) in gleicher „Kollisions - Domäne“ mit gleichem Zugriffsverfahren, - Hub ersetzt Störungs - anfälligen Linien-Bus durch entkoppelte Ports, - kann defekte Leitungen abtrennen, - kann Kollisionen erkennen - nur HW, daher relativ niedriger Preis Repeater (teils regenerierend) Signal-Auffrischung, el. Trennung Teilnehmer Ethernet: max. 4 Rep. kaskadiert! Hub Verbindung + Auffrischung, 1 Segment (mit Port pro Teilnehmer) Teilnehmer Ports Physikalische Leitung, Bit - Codierung

3. Kommunikations - Steuerung:
- Zugriffsverfahren 3. Kommunikations - Steuerung: Master / Slave für 1 Master, 1 .. n Slaves) M S Master fordert Slave auf, Daten zu senden bzw. Daten vom Master zu empfangen. (Slave kann nicht von sich aus senden) M S z.B.: Datenaustausch zwischen Systemen über z.B. DIN-Protokoll, MODBUS, .. -> „deterministisch“: Reaktionszeit berechenbar CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) für mehrere Master, allgemein auch „Polling“ genannt - Teilnehmer „hört“, ob Netz frei ist. - Wenn frei: sendet für beschränkte Zeit - wenn nicht frei: wartet und „hört mit“ - Greifen mehrer Teilnehmer zu (Kollision) wird abgebrochen und nach „Zufalls“-Zeit neu versucht zu senden. M1 M2 M3 z.B.: Ethernet -> „stochastisch“: Reaktionszeit nicht berechenbar Token - Bus - Passing (Token: Merkmal, „Staffelholz“) für mehrere Master (und ggf. Slaves) - Im Netz gibt es ein Bitmuster (Token), das Sendeberechtigung ausweist. - Es sendet derjenige Master, der das Token besitzt, und gibt es dann an den nächsten Master weiter (z.B. nächste Nummer). - Hat der nächste nichts zu senden, so gibt er ohne zu senden weiter. M1 M2 M3 S1 S2 z.B. Profibus -> „deterministisch“: Reaktionszeit berechenbar: - max. Bus-Zugriffszeit pro Master - feste Zeiten für Slaves Token - Ring - Zugriff (Token: Merkmal) für mehrere Master in einem physikalischen Ring - Ähnlich Token - Bus - Zugriff, jedoch: - Token und Nachricht werden von einem Teilnehmer zum nächsten physikalisch weitergereicht. M1 M2 M3 z.B. FDDI -> „deterministisch“: Reaktionszeit berechenbar: - max. Bus-Zugriffszeit pro Master, - bekannte „Umlaufzeit“ Zeit - Multiplex: jeder Teilnehmer erhält „Zeitschlitz“, in den er Daten füllen kann LWL - Ring bei 100 MBit/s „Leere Abschnitte“: Zirkulierende „Slots“ (leer), in die Daten gefüllt werden Ring, z.B. Cambridge Ring

- Kommunikationsbeziehungen
3. Kommunikations - Steuerung: Kommunikationsbeziehungen Verbindungs - orientiert Verbindungs - los - Verbindungsaufbau zwischen Sender und 1 Empfänger, - Schutz während Datenübertragung mit Verbindungsüberwachung, - Abbau nach Beendigung - Ein Teilnehmer kann gleichzeitig mit mehreren anderen Teilnehmern kommunizieren, - meist keine Verbindungsüberwachung, - kein Verbindungs - Aufbau / Abbau nötig Master / Master Master / Slave Multicast Broadcast Punkt - zu Punkt - Verbindung mit gegebenen Adressen - 1 Teilnehmer sendet, - alle anderen empfangen, - verwenden Nachricht wenn von ihnen benötigt, Erkennung z.B. über Quelladresse - 1 Teilnehmer sendet, - bestimmte andere empfangen Mit oder ohne Slave - Initiative „Slave - Initiative“: Alarm - Meldungen an zuständigen Master (PROFIBUS) Zyklisch oder azyklisch Zyklisch: lesen / schreiben in festem Zyklus, dadurch feste Abtastzeiten z.B.: Abfrage der Eingabegeräte bei SPS / PLS azyklisch: lesen / schreiben nach Anforderung (z.B. eines Anwenderprogramms)

RS232 / V24 4. HW - Schnittstellen: Signaldefinition
Sender Empfänger (Transmitter) (Receiver) +15V + 3V - 3V -15V 0V Nicht definierter Bereich t Ausgangsspannung Länge: max 15 m (ohne Verstärker) „0“ +12V Daten- Eingabe Daten- Ausgabe Ausgangsspannung: < - 3V > + 3V „1“ -12V Übertragungsrate: 20 kBit / s Netztopologie: (Ein) Punkt - zu - (einem) Punkt, Übertragungsrichtung: auf einer Leitung simplex, mit Sende- und Empfangsleitung duplex (siehe unten) Verbindungstechnik: mehradriges Signalkabel, unsymmetrisch (Signale gegen “Ground“) genormt: 25 - oder 9 - poliger Stecker TD RD RTS CTS DSR DTR GND 2 3 4 5 6 20 7 „Daten - Endgerät“ TD RD RTS CTS DSR DTR GND 2 3 4 5 6 20 7 „Daten - Endgerät“ „Daten -Übertragungs - gerät“ (z.B. Verstärker) mindestens nötig, mit “Hand Shaking“ (meist nicht benutzt)

RS422 und RS485 4. HW - Schnittstellen: RS422 RS485
Sender / Empfänger 1 (Transceiver) Sender / Empfänger n Länge: max 1200 m 10 Mbit/s max RS485 Signaldefinition (für 1 Leitungspaar): (wie RS422) 220 GND (5) 390 VP(6) Signaldefinition (für 1 Leitungspaar): Sender (Transmitter) Länge: max 1200 m 10 Mbit/s max p Daten - Eingabe Logisch 1: Up - Un < V Logisch 0: Up - Un > +0.3 V S R = 120/ 150 n Empfänger (Receiver) R R Netztopologie: Bus, 1 Sender an max. 10 Empfänger Übertragungsrichtung: simplex Netztopologie: Bus, zwischen max. 32 Teilnehmern Übertragungsrichtung: halb - duplex Verbindungstechnik: verdrillte Adern, symmetrisch genormt: 37 / 15 / 9 - poliger Stecker, entsprechend RS485 Verbindungstechnik: verdrillte Adern, symmetrisch genormt:37/15/ 9 - poliger Stecker, Belegung: (* „muss“) 1 Schirm Abschirmung / Schutzerde 2 M24 Masse der 24V Augangsspannung 3 RxD/TxD-P* Empfangs / Sendedaten „Positiv“ 4 CNTR-P Steuersignal für Repeater (Richtung) 5 DGND* Datenübertragungspotential (Masse zu 5V) 6 VP* Versorg.spg. für Abschl.widerstände (P 5V) 7 P24 Ausgangsspannung + 24V 8 RxD/TxD-N* Empfangs / Sendedaten „Negativ“ 9 CNTR-N Steuersignal für Repeater (Richtung) RS485-IS (z.B. PROFIBUS-DP in Ex-i - Ausführung RS485 Pot.-Trennung, - Energiebegrenzung Fieldbus Isolating Repeater RS485-IS mit max. 4,2V max.32 Teilnehmer

IEC 1158-2 4. HW - Schnittstellen: als: Anwendung: Segmentkoppler
Explosionsgefährdeter Bereich PROFIBUS -DP Repeater PROFIBUS-PA 93,75 kBit/s + IEC (“Powered Manchester“) RS 485 (NRZ) 31,25 kBit/s - Versorgung 13V Speisegerät Feldgeräte (= passive Strom-Senken) L H Leitungsabschluss Versorgung TXD CTS RXD I I I 9mA 9mA 1mA Anwendung: - PROFIBUS -PA als: IEC H1 - Teilnehmerspeisung über Bus, eigensicher (Ex-i) - 31,2 kBit/s bei 1900 m - Foundation Fieldbus IEC H2 - Teilnehmerspeisung über Bus (möglich), Nicht eigensicher 1 MBit/s bei 750 m oder 2,5 Mbit/s bei 500 m

Vergleich 4. HW - Schnittstellen:
Standard: EIA: RS232-C RS422-A RS485-A FDDI CCITT: V.24/V28 V.11/X.27 V.11/X.27 ISO: / /4903 IEC IEC Steck-Verbindung 25 / 9 - polig 37 / 15- polig 37 / 15 / 9- polig Klemmen, Glasfaser- Übertragungsart asymmetrisches symmetrisches symmetrisches symmetrisch, Stecker Spannungssignal Spannungssignal Spannungssignal, Stromsignal als Bus verwendb. Linie / Baum Übertragungsweg, 1 Sender, 1 Sender, 32 Sender max, 1 Master, log. = physik. 1 Empfänger 10 Empfänger max, 32 Empf.max., 32 Slaves als Ring, gleich- simplex simplex = 32”Transceiver” Empf./ Sender berechtigte Bus - Struktur Teilnehmer max Kabellänge 15 m 1200 m 1200 m bis 1900 m bis 200 km max Übertrag.Rate 20 Kbit/s 10 Mbit/s 10 Mbit/s 31,25 kbit/s bis Gbit/s Sende-Pegel (Lichtpulse) Signal ohne Last: + 15V + 5V + 5V + 9mA auf Speise- Signal mit Last: + 5V + 2V + 1,5V leitung moduliert Last: K  100  54  Anwendung PC - Peripherie LAN - Bereich LAN - Bereich Feld, Ex-i LAN, WAN bei nur 1 Sender (PROFIBUS-PA) Verteiler bus 1 Standardisierung: V... (LAN) u X.. (WAN): CCITT-Empfehlungen (Comité Consultative International Télégraphique et Télécomm.) RS.. EIA - Standards (Electronic Industries Association, USA) DIN .. DKE - Norm (Deutsche Elektrotechnische Kommission im DIN und VDE) ISO (International Standard Organisation)

Verdrillte Kabel, Ausführungen
4. HW - Schnittstellen: Abschirmung: Gesamt / Paar ~ Kategorie Z (Ohm) UTP Unshielded Twisted Pair STP Shielded /120/150 S/UTP Screened / Unshield. * S/STP Screened / Shielded * + 7, 8 100 * Metallgeflecht („S“) und/oder Metallfolie („F“) Paare verdrillter Cu-Leiter Aderisolation Paar-Abschirmung (en: Shield) Außen- Isolation Füllmaterial Gesamt - Abschirmung (en: Screen) Kateg.: Aufbau: Bit - Durchsatz: spez.bis Z [Ω] Einsatz für: Cat. 1 UTP bis Mbit/s 100 kHz 100 Ω Telefon (nur analoge Sprachübertragung) Cat 2 UTP bis Mbit(s 100 kHz Ω (veraltet) Telefon, Datenübertragung bis 4 Mhz Cat. 3 UTP bis 10 Mbit/s 16 MHz 100 Ω Sprach- u. Datenübertragung bis 25 MHz. i.d.Regel: 4 Paare. 10BaseT, 100BaseT4, ISDN (Gängigster älterer Typ) Cat. 4 UTP bis 20 Mbit/s MHz 100 Ω Sprach- u. Datenübertragung bis 33 MHz. I.d.Regel: 4 Paare. u.größere Entf. UTP, nicht gängig Cat. 5 UTP / STP bis 100 Mbit/s 100 MHz 100 Ω Sprach- u. Datenübertragung bis 125 MHz. 4 Paare, 3 Verdr./30cm 100BaseTx, S/UTP, gängiger Typ (5e UTP / STP 100 MHz vorübergehende Bezeichnung (bis 2002) für verbessertes Cat 5 ) Cat. 6 UTP / STP bis 1 Gbit/s 250 MHz 100 Ω 1000BaseTx, 155-MBit-ATM, gängiger aktueller Typ 6A versch MHz Cat.7/7a S/FTP bis 10 Gbit/s MHz 100 Ω 622 Mbit/s- ATM, Gigabit- Ethernet 10GBASE-T Cat. 8 S/FTP bis ca. 1Tbit/s ? MHz 100 Ω Digitale Netze, 40 GBASE T Ethernet standardisiert Sept

Verdrillte Kabel, Klassen
4. HW - Schnittstellen: „Klassen“ (Leistungsvermögen der Verkabelung) nach IEC und EN für symm. Kupferleitung Klasse spez. bis: Anwendung: benötigt Komponenten-Kategorie: D 100 MHz 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s 5 E 250 MHz 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s mit Leist.Reserve 6 EA 500 MHz 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s oder 10 Gbit/s 6A MICE-Matrix (Umweltanforderungen nach DIN EN ) Mechanical Mechanische Eigenschaften Ingress Dichtigkeitseigenschaften Climatic / Chemical Klimatiscen / chemischeEigenschaften Electromagnetic Elektromagnetische Eigenschaften In drei „Schärfen“ (M1 bis E3): üblicherweise ausreichend für Büroumgebung üblicherweise ausreichend für leichte Industrieumgebung üblicherweise ausreichend für schwere Industrie Beispiele: M1 I1 C1 E1 Meisterbüro, Bürocontainer M3 I3 C2 E3 Anschluss ingeschlossenem Schaltschrank M3 I3 C2 E3 Anschluss im Feldbereich Sept

Übersicht 5. Protokolle:
Name / Standard: Hauptsächlich benutzt für: Bemerkung: DIN Allgemeiner Datenaustausch Alt, wenige Datenarten, geringe Geschwindigkeit (für RS232) ANSI X3.28 Allgemeiner Datenaustausch MODBUS Allgemeiner Datenaustausch, wichtig für Kopplungen zu amerikanischen Produkten, verteilte Automatisierung (USA) große Funktionsauswahl 3964 Siemens Datenaustausch mit Siemens SPS Weiterentwicklung aus DIN für: - höheren Datenumfang, Geschwindigkeit, (Speicherprogrammierte Steuerung) - mehr Datenarten Teleperm ME Datenaustausch mit / in Produkt - spezifisch, Siemens - Leitsystem Teleperm ME Anwendung abnehmend ABB PROCONTROL Kraftwerksautomatisierung Produkt - spezifisch, Ereignis – gesteuert, Anwendung abnehmend ABB Advant Fieldbus Datenaustausch mit / in Produkt - spezifisch, AF100 ABB Advant - Systeme Anwendung abnehmend PROFIBUS Verbindung zu Feldgeräten Zunehmend Standard (in Europa) mit Ein/Ausgabe- sowie für Feldgeräte und Leiteinrichtungen (verschiedene Profile) Steuerungs / Regelungsfunktionen in der Prozessautomatisierung LON Gebäude - Leittechnik Grosse Teiln.Zahl, Ereignisbetrieb, alle OSI - Schichten in 1 Chip EIB “ Ethernet, Standard LAN kaum angewandt TCP / IP LAN (Prozessleitebene u. darüber), praktisch Standard für LANs und WAN, mit Verbindungsaufbau, WAN nicht für Echtzeitübertragung (Unterbrechung Datenstrom bei Üb.-Fehler) UDP Automatisierung ohne Verbindungsaufbau, für Echtzeit, aber nicht fehlertolerant SCTP Automatisierung (Zukunft) Eigenschaften von TCP und UDP, daher echtzeitfähig und fehlertolerant MAP, Fertigungsleittechnik, Standardisierung Schicht 1, 2 u. 7 (Manufactoring Automation Protocol) auf Ethernet, FDDI MMS (ISO/IEC 9506) Fertigungsleittechnik, mit MAP, abstrakte Objektmodellierung in Sch. 7 (Manufactoring Message Standard) MMS auch auf PROFIBUS Micros.Media Serve Prot. Prozessleittechnik: Controller-Komm. CIP z.B. Achssteuerungen (synchron) Upper Layer Protokoll auf DeviceNet, ControlNet, Ethernet/IP, (Comm.Industr. Prot.) erreicht als “CIP Motion” 100ns Jitter IEC DIN EN Anbindung von (Nieder-/) Mittel-/Hoch- Festlegung von Meldungen, Diagnose, dezentraler Verarbeitung in Schaltanlage, spannungsanlagen an Proz.Leittechn. Datenaustausch über Ethernet, für therm. und Wasserkraftwerke, Windenergie,.. August 2008

6. Feldbusse: Feldbus- Anwendungen
Automotive Kommunikation in PKW, LKW, Baumaschinen  Zeitkritisch, Preis, Sicherheit Fertigungsautomation Automobilfertigung, Maschinenbau, Stückfertigung  Hohe Bandbreite Trend: - Ethernet-basierte Lösungen werden immer mehr eingesetzt wegen Durchgängigkeit zu höheren Ebenen Dynamik des Bussystems CAN, FlexRay, MOST, TTP/A, . . . AS-Interface, Interbus, Profibus DP, EtherCat, CANopen, Sercos, DeviceNet, VARAN, Profinet, Ethernet/IP, ControlNet, SDS, . . . Prozessautomation Chemie, Pharma, Öl & Gas, NuG, Wasser / Abwasser, Stromerzeugung, . . .  Eigensicher, Energie über Bus, Investitionsschutz (Kompatibilität) Gebäudeautomation Home / Building Automation: Wind-, Temperatursensoren, Lichtschutz- / Schließanlagen  Preis Trend: - FF H1 und Profibus-PA bleiben vorrangig, - Ethernet-basierte Lösungen selten, dann im nicht-Ex-Bereich, - zunehmend aber als „Backbone“ Foundation Fieldbus H1, Profibus -PA (FF HSE), (Profibus DP) (Profinet) EIB, InstaBus, ZigBee, . . . Anwendungsmöglichkeiten [NAMUR, atp 2/2007] Januar 2009

Übersicht (1) 6. Feldbusse, H1 ähnl. PROFIBUS -PA,
PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA Found. AS-Interface Interbus (Decentralized Periphery) (Process Automation) Fieldbus (Actor/Sensor Interface) Internat. Standard: EN Vol.2 EN Vol.2 Field- EN DIN DIN E Teil 3 DIN E Teil 4 bus IEC bzw. Firma Schicht 1: IEC Found. Phoenix Contact Anwendung: Feldbus Feldbus, eigensicher, preisgünstige Verbindung Feld, Systembus Teilnehmer mit Fernspeisung SPS - Aktoren / Sensoren bei kleinen Anlagen Teilnehmer - Art: binäre/analoge Feldgeräte Feldgeräte der binäre Sensoren / Aktoren 1 Master, Slaves Programmiergeräte, Verfahrenstechnik (unter Benutzung mehrerer Operator Panels Zyklen / Adr. auch analog) max. Anzahl: bzw. 62 (bei 3 Ausg.Bits) 540 Teiln. max. Datenvolumen 244 Byte 244 Byte 4 Bit Eingänge, 4096 Datenpunkte je Slave: 4 Bit Ausgänge insgesamt Reaktionszeiten, kurz: kurz kurz kurz (Datenrate): typisch 1 ms (12 Mbit/s) nicht Ex-i: 93,75 kBit/s 1,0 Mbit/s nach Teilnehmerzahl 500kBit/s typisch 5 ms (1,5 Mbit/s) Ex-i: 31 / 21 kBit/s 1,5 MBit/s max. 5 ms bei 31 Teiln. (bis 2 MBaud) 31,2kBit/s max. 10 ms bei 62 Teiln. Ausdehnung: sehr groß mittel mittel gering groß typisch: bis einige 100 m typisch: bis einige 100 m max. 100 m, 13 km maximal: bis 90 km maximal: bis 1,9 km 1,9km mit Repeater 300 m 400 m zw. Teiln. Übertragungs- geschirmte Zweidrahtleitg. Verdrillte Zweidrahtleitg. Gesch. Ungeschirmte mehradriges Kabel, medien: oder geschirmt / ungeschirmt Zweidr.- Zweidrahtleitg. LWL Lichtwellenleiter Leitung (Glas oder Plastik) (Glas oder Plastik) Infrarot, Funk Zugriff: Token Passing + Master/Slave Token Master / Slave Summenrahmen, zykl. HW - Schnittstelle: RS 485 IEC Install. Knoten; 15 Mio 0,5 Mio 0,6 Mio 8 Mio (H1) H1 ähnl. PROFIBUS -PA, aber Teiln.-Teiln.-Verkehr H2 od.HSE „High Speed“ 22.1. August 2012

Übersicht (2) 6. Feldbusse, (Wie CAN)
MODBUS CAN (..B, ..C, ..D2B) CANopen EIB LON (Contr. Area Netw.) ähnlich: DeviceNet (European Inst. Bus) (Local Oper. Network) Schicht 7- Komm.Prot. Internat. Standard: ISO / EN bzw. Firma: (Fa. AEG, Gould) Nutzer-Org. “CiA“ (European Installation diverse Firmen (CAN in Automation) Bus Association EIBA) Anwendung: Automatisierung Kfz, Industrie Automatisierung Gebäude-Installation Gebäude-Leittechnik (USA), Datenaus- (robuster Feldbus) (haupts. Europa, tausch mit U.S. Syst. allmählich auch USA, Asien Teilnehmer - Art: 1 Master, Slaves gleichberechtigte CAN- Master / -Sensoren: Taster, Stationen Slaves Grenzwertbilder 2032 Botschaften, -Aktoren: Schalter -PC zur Parametrier. max. Anzahl: 240 Slaves .Theor..: unbegrenzt ( Schalt (aber: elektr. Werte) Kanäle) Adressierung, Slave - Nr. Botschaft-bezogen, Zugriff feste Prioritäten,die CSMA/CP Zugriff steuern max. Datenvolumen je Slave: Reaktionszeiten, ms Datenrate: 1 Mbit/s bei 40 m TP: 9,6 kbit/s 50 kbit/s bei 1000 m PL:1,2 kbit/s Ausdehnung: (siehe oben) 2,7 km ohne Rep. PL: innerh.1 Geb. Übertragungs- Zweidrahtleitung Twisted Pair / PL: auf Starkstr.leitg. Starkstr.leitg., LWL Funk, LWL, Infrarot (Wie CAN)

.1 PROFIBUS: Varianten, Struktur
6. Feldbusse, PROFIBUS-DP Decentralized Periphery (oder Distributed Control) - auf Geschwindigkeit optimierte Variante, speziell zwischen Automatisierungsgeräten und E / A - Geräten - besonders geeignet als Ersatz für parallele Signalübertragung (24 V und 0 / mA), DP V1 zyklischer Betrieb (Daten) und azyklischer Betrieb (Alarme) - DP V2 isochroner Datenaustausch PROFIBUS-FMS Fieldbus Message Specification, gleichzeitig am gleichen Bus wie -DP möglich - universelle Lösung in Feld - und Zellebene, durch –DP ersetzt, - Flexibilität und umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten durch leistungsfähige “FMS - Services“, nicht mehr eingesetzt mit zyklischem und azyklischem Datenverkehr, PROFIBUS-PA Process – Automation oder Manschester coded, Bus Powered - für Automatisierungstechnik in der Verfahrenstechnik - auch eigensicher (erlaubt in explosionsgefährdeten Räumen, „Ex-i“) - Fernspeisung der Teilnehmer über den Bus Teilnehmer - Typen - DP, -FMS: - Master Class 1 für Prozessdaten - Handhabung (z.B. SPS) - Master Class 2 für Konfiguration / Programmierung - Slave (Sensoren, Aktoren) -PA: Master, Slaves (Feldgeräte) Struktur: 1 Master (Class 1) Mehrere Master (Class 1) M S1 S2 Sn Slaves Senden Ausgänge, Abruf Eingänge, Konfiguration, Diagnose Antworten: Eingänge, Konfiguration, Diagn. Zyklisch: Azyklisch: Service über Master Cl.2 Cl.1 M1 S1 S2 S3 S4 M2 Bei Mehrfachzuordnung von Slaves ist nur der Master schreibberechtigt, der den Slave konfiguriert und parametriert hat. Zusätzlich: Broad / Multicast Erteilen Buszugriff durch Tokentausch (mehr Funktion möglich jedoch nicht sinnvoll)

.1 PROFIBUS: Profile 6. Feldbusse,
„Profile“: Anwendungs-spezifische Festlegungen als Auszug des tatsächlich benötigten Funktionsumfangs aus PROFIBUS-FSM EN legt drei nationale Feldbus - Standards fest. Die europäische Maschinenrichtlinie EN schreibt die Anwendung der EN vor. Europa: - „PNET“, Europäische Feldbusnorm EN Volume 1: (Dänemark) - Multi - Master - System, Unterscheidung: Master, Slaves, Controller - Master rufen, wenn sie das Token besitzen, in Eigeninitiative Slaves auf, Slaves antworten nur nach Aufruf. - Feste Baudrate: 76,8 kbit/s, je Teilnetz max Teilnehmer, ca. 300 Messwerte / s - Alle Anwenderfunktionen mit „Read“ und „Write“ realisiert. - „PROFIBUS“, Europäische Feldbusnorm EN Volume 2 (Deutschland) enthält PROFIBUS-DP und -FMS (-PA wird später integriert): - Multi - Master - System wie PNET, - 1,5 Mbit/s bzw. 12 Mbit/s (DP), max. 127 Teilnehmer, siehe „Feldbusse, Übersicht“ - FMS enthält leistungsfähige Dienste für breiten Anwendungsbereich - „WorldFIP“, Europäische Feldbusnorm EN Volume 3 (Frankreich) - System mit zentraler Buszuteilung: 1 Master vergibt nacheinander Sendeberechtigung per Token an alle Teilnehmer, - Linien - Struktur, max. 256 Teilnehmer - „verteilte Datenbasis“ - 31,25 kbit/s oder 1,5 Mbit/s oder 2,5 Mbit/s, typisch: 3200 Variable in 10 ms - Auszug aus FMS - Diensten mit zyklischem und azyklischem Verkehr International: - “PROFIBUS International“ (PROFIBUS - Dachverband) - “Fieldbus Foundation“: Zusammenführung von ISP (Interoperable System Project -> -PA) und World-FIP um aus ISP- und IEC - Festlegungen einen Welt - weiten Standard zu schaffen. Verbreitet hauptsächlich in USA und Asien, Spez. erlaubt Datenverkehr Teiln. zu Teilnehmer: dezentrale Verarbeitung in Ausg.Ger.! August 2012

.1 PROFIBUS: Reaktionszeiten
6. Feldbusse, Annahme: jeder Slave erhält 4 Bytes Ausgangsdaten und liefert 4 Bytes Eingangsdaten Reaktionszeit am PROFIBUS-DP [ms] 10 ms 9 ms 8 ms 7 ms 6 ms 5 ms 4 ms 3 ms 2 ms 1 ms Feld-Geräte pro Segment 300 ms 200 ms 100 ms Zykluszeit pro -PA - Segment -DP / -PA - Koppler 1,5 MBaud 12 MBaud 100us DP Slaves Vereinfachte Berechnung bei 12 Mbaud: 28 us + ca. 1 us / zu übertragendes Nettodatum

.1 PROFIBUS: Telegrammaufbau
6. Feldbusse, Feste Inf.-Länge, ohne Daten SYN SD1 DA SA FC FCS ED Aufruf / Antworttelegramm (ohne SYN): SC Kurzquittung mit 8 Byte Datenfeld SYN SD3 DA SA FC Data Unit FCS ED Aufruf / Antworttelegramm (ohne SYN): Variable Inf.-Länge 4 bis 246 Byte SYN SD2 LE LEr SD2 DA SA FC Data Units FCS ED Aufruf / Antworttelegramm (ohne SYN): Allgemein: SYN SD4 DA SA Token - Telegramm: Abkürzungen: DA Destination Address Zieladresse: Empfänger der Information ED End Delimiter Endbyte, End - Begrenzung FC Frame Control Steuerbyte: Kennzeichnung des Telegrammtyps FCS Frame Check Sequence Prüfbyte: Prüfinformation (Blocksicherung) LE Length Längenbyte, Wert zwischen 4 und 249 LEr Length repeated Längenbyte, zur Sicherheit wiederholt SA Source Address Quelladresse: Versender der Information SC Single Character Einzelzeichen, Code E5H SDn Start Delimiter Startbyte, und Unterscheidung des Telegrammformats mit n SYN Synchronisation Synchronisierbits: mindestens 33 Bit Ruheustand Data Unit Dateneinheit: 11 Bit UART (DIN ): Start-,Stopbit, 8 Informationsbits, 1 Parity Bit (gerade) Übertragungsdienste: PROFIBUS-FMS: -DP: -PA SDN Send Data with No Acknowledge - - SDA Send Data with Acknowledge Benutzer - Zugriff über - - SRD Send and Receive Data Kommunikationsobjekte - - CSRD Cyclic Send and Request Data nur zykl. Datenabbild - SRD/DDT ../Distributed Data Transfer - - Slave antwortet in „Broadcast“: für alle Teiln. lesbar

.1 PROFIBUS: Kombinationsmöglichkeiten in der Fertigungsautomatisierung
6. Feldbusse, PG Programmier- u. Diagnosegerät B+B Bedien- u. Beobachtungsgerät NC Numerische Steuerung RC Robotersteuerung PLS Prozessleitstation (-System) Rechner Leitstation Leitebene MAP / Industrial Ethernet PG B+B SPS NC RC PLS Zellebene / Steuerungs- Ebene PROFIBUS-DP PG SPS B+B SPS E/A PROFIBUS-DP Segment- Koppler Speisung Feldebene PG SPS Remote I/O Ex- Bereich Ex Feldbus- Barrieren -PA (Ex-e) oder: E/A E/A Multibarriere AS-I Interface DP-IS -PA (Ex-i) T- Stücke -PA (Ex-i) Feldgeräte Sensor / Aktor E / A binär E / A (analog) „Intell.“ Antrieb E/A E/A E/A E/A E/A E/A E/A E/A max. 6! Bus- fähige Sensoren am Profibus-PA bzw. Found.- Fieldbus Strom- Vers. Segm.-Koppler Profibus-PA, Found.Fieldb. -DP Abschluss # P T-Abzweige oder Verteiler (IP67) oder Schleifenstecker Linie bzw.Baum P: Prozessmessung, z.B. Pressure

.1 PROFIBUS: PROFIsave 6. Feldbusse,
Ziel: Standard - Telegramme und Sicherheits - relevante Telegramme auf einem Bus - System Lösung: spezielle Sicherheits - Telegramme am Standard - Übertragungsweg - fortlaufende Nummerierung der Sicherheitstelegramme - Zeiterwartung (und -Überwachung) für ankommende Telegramme und deren Quittierung - Kennung zwischen Sender und Empfänger („Losungswort“) - zusätzliche Datensicherung (CRC): übertragen als zusätzl.Daten im Datenfeld, ausgewertet durch zusätzl. Layer F-Prozess Status lfd. Nr. CRC Standard-Prozess- Daten (Quelle) Daten 12/122 Bytes 1 Byte 1 Byte 1/2 Bytes F-Daten PROFIBUS DP- Telegramme PROFIsave - Telegramm Standard- PROFIBUS DP - Protokoll (L 1, 2, 7) Profisafe-Layer Standard - Anwendung Fail save - Protokoll RS485 / „Powered Manchester“ PROFIBUS Protokoll: Fail save CPU DP-Master Komm. Zugriffs-Sperre z.B. Firewall TCP/IP DP Slave Bus - Struktur Standard Fail safe- Gerät DP/PA- Koppler PA Sicherheits-relev. Einrichtungen Not-AUS „gekapseltes“ PROFIBUS - Segment Etwa nach dem gleichen Prinzip gibt es weitere Sicherheits-Busse, z.B.: Open safety (z.B. bei B&R) Safety Net p (proprietär bei PILZ) ASI Safety at work

.2 InterBus-S 6. Feldbusse, Topologie Zugriff:
Master - Slave Protokoll („Summenrahmenprotokoll“): Bus - Master mit Buffern für alle Schieberegister Eingaben Kopplung Ausgaben Teilnehmer mit Daten - Schieberegistern Koppler und Bus-Master STOP für Datenumlauf Twisted Pair Kabel: 2 verdrillte Ader-Paare + Erde Steuerung Loopback Dat.1 Dat.2 Dat.3 CRC Bus - „Klemme“: - Repeater (RS485), - Anschluss Sub-Ringe Peripheriebus 8 Teiln., 10m Steuerung Loopback Dat.1 Dat.2 Dat.3 CRC 400m Takt Summenrahmen: Header + alle Schieberegister Install.-Fernbus: 50m, Fernbus: je 400m Steuerg. Steuerg. Steuerg. Dat.3 Dat.2 Dat.1 Teilnehmer: integrierte Repeater - Funktion Gesamtausdehnung: bis 13 km

.3 AS-I (Aktor / Sensor - Interface)
6. Feldbusse, Übertragungsrichtung: halb - duplex Netztopologie: Baum (geringere Kosten als konventionelle Verkabelung!) Master: PC - Karte oder SPS - Modul P N Slaves mit Kopplungs - IC (12 x 8 mm) z.B. Pneumatik-Zylinder z.B. End- lagemelder AS-I Netzteil Baum - Struktur Aktor/ Sensor mit Direkt- Anschluss Passive AS-I Klemmen (ohne Koppl.-ASIC) Aktive AS-I Klemme (mit Koppl.-ASIC) Übertragungsart: zyklische Abfrage des Masters mit direkter Antwort des Slave, Zykluszeit 5 ms / 10 ms bei 62 Slaves (Maximalzahl) Daten: Ursprünglich nur für binäre Daten, inzw.(über mehrere Adressen) auch analog 5 Adressbits Stopbit Master-Pause Steuerbit Datenbits Parit.bit bits Startbit 4 Dat.b. Slave-Pause Schaltausgang + Diagnose-Bits (Diagn., Vorausfall, betriebsbereit) Telegramme: Aufruf / senden vom Master: Antwort vom Slave: Weitere Funktionen (über Dienst - Schnittstelle im Master): - Automatische Projektierung, - Austausch Konfigurationsdaten (vermeidet Neu - Programmierung) - Schreiben Parameter / ändern Betriebsadresse an Slaves, - Setzen Master - Betriebsmodi / Parameter, - Statusabfragen

.4 CAN – Wirkungsweise, Aufbau
Controller Area Network: - entwickelt von Bosch / Intel für Kfz, inzwischen auch in Automatisierungssystemen eingesetzt (nur Layer 1 u. 2) (und kleinen / mittl. Firmen) (Textilmaschinen, Aufzugsteuerungen, Landmaschinen, ..) - Gleichberechtigte Teilnehmer an einer Linie (Twisted Pair), beidseitig abgeschlossen Varianten: CAN C CAN B D2B optical Teilnehmerzahl: Baudrate: 500 KBd 83,33 KBd 5,65 MBd übertragbare Daten: Steuer-u.Regelungsdaten Steuerungsdaten Steuerungs- u. Audiodaten physikalischer Layer: ISO ISO modif. Fibre-optic Transceiver (fehlertolerant) Übertragungsmedium Twisted Pair (Cu) Twisted Pair (Cu) Kunststoff-LWL (PMA) - Aufbau: Linie Vcc - Adressierung: Telegramme (nicht Stationen) Gerät 1 CAN 120Ω Gerät 2 Gerät n per „Identifier“ am Telegrammanfang Driver Je höher die Priorität desto niedriger der Identifier- Wert CANH Auf Bus- Leitung Differenzsignal: „0“: >3,5V / „1“: <1,5V <1,5V >3,5V CANL - Senden:: „Open Collector“, Empfangen: Diff.Verstärker Receiver Zugriffssteuerung: - „0“ überschreibt „1“ (Wired OR für „0“), dadurch tiefster Identifier- Wert am Bus GND CAN-GND „1“ „0“ = dominant - Receiver liest den dominanten Pegel und stoppt, wenn eigener Identifier- Wert größer Telegramme: Frame 1 Bit Start 12 / 32 Bit Identifier + Status 6 Bit Steuerg: Anzahl Daten- Bytes u.a. Bytes ( Bit) Variables Datenfeld gemäß „Steuerung“ 16 Bit Frame- Sicherung 2 Bit 7 Bit Ende Bestätigung (wird im ge- sendeten Tel. von Empfängern überschrieben! Niedrige Id.-Nr.(„0“) = hohe Priorität

.4 CAN OPEN - Wirkungsweise
- auf CAN basierendes Schicht 7 – Kommunikationsprotokoll, „offen“ für verschiedene Hersteller, legt Zeitverhalten, Art der Datenübertragung, Verwendung der Identifikations-Nr., Anwendungsprofile fest - Pflege: CiA (Nutzerorganisation „CAN in Automation“), inzwischen EN Anwendung: Automatisierungstechnik, zunächst Europa, allmählich auch USA und Asien Grunddienste: Anwendung „Request“ (Dienst- Anforderung) „Indication“ (Meldung: Ergebnis / Nachricht vorhanden) „Response“ (Antwort auf Indication) „Confirmation“ (Bestätigung der Ausführung) Kommunikationsobjekte: Prozessdatenobjekte PDO), hohe Priorität, und Servicedatenobjekte (SDO), niedrige Priorität, ferner: Netzwerkmanagement, Synchronisation, Zeitstempel, Fehlermeldungen in Objektverzeichnis = alle Variablen und Parameter, Identifikations- Nr. gibt Priorität an Synchronisierte Übertragung möglich: Aufruf durch Sync- Telegramme des Master Zur Reduzierung der Bus- Belastung: - Ereignis – gesteuerte Synchronisation: senden nur bei Pegeländerung - Timer- Synchronisation nur nach bestimmter Anzahl Sync- Telegrammen - Zeit – gesteuerte Synchronisation: senden nur nach bestimmter Zeit „harte“ Synchronisierung bei CANsync: mittels zusätzlicher Synchronisierleitung, Jitter + 1µs CAN- Geräte: beschrieben durch EDS- Dateien (Electronic Device Description), festgelegte „Geräteprofile“ mit Auswahl an Parametern z.Zt.: Umstellung auf XML- Format (ISO 15745) zur detaillierten Geräte- Beschreibung DeviceNet: - Ebenfalls auf CAN basierendes Protokoll, „CIP auf CAN“, (Common Industrial Protocol, Schichten ) - Entwickelt von Bailey, daher in USA stärker verbreitet

.4 CAN - Anwendung im Kfz 6. Feldbusse, Controller Area Network - CAN
wurde ursprünglich entwickelt für Datenübertragungen mit wenig Nutzdaten (max. 8 Byte pro Nachricht), Datenrate (max. 1 MBit/s) Übertragungsstrecken: bis max m Multi-Master Buszugriff Durch die Art der Busarbitrierung (CSMA/CA with AMP) werden zwar Daten- Zerstörungen am Bus vermieden und die höherpriore Nachricht setzt sich bei gleichzeitigem Sendestart durch, dies kann aber dazu führen, dass niederpriore Nachrichten blockiert werden. Für „harte“ Echtzeitanforderungen in sicherheitskritischen Applikationen kann die prioritätsgesteuerte Datenübertragung problematisch sein. CAN Class A für Low-Speed bis 10 KBit/s, typische Anwendungen: - Bedienelemente (z.B. am Lenkrad), - nicht sicherheitskritische Systeme im Karosseriebereich CAN Class B für Low-Speed bis 125 KBit/s: erfüllt alle CAN Class A Anforderungen, arbeitet typ. mit komplexeren Fehlererkennungs- und -behebungsmechanismen und höherer Baudrate, Single-wire oder Twisted-Pair für Body Control, Twisted-Pair für Komfort-Elektronik CAN Class C für High-Speed bis 1 MBit/s: - hohe Datenübertragungsraten bei geringer Fehlerrate erfordert zusätzlichen Aufwand / erhöhte Kosten, Twisted-Pair für Power-Train Applikationen, ABS, ASR, ...

.4 TTCAN: Time Triggert CAN
6. Feldbusse, TTCAN als Time-Triggered CAN-Variante vermeidet das mögliche Blockieren niederpriorer Nachrichten dadurch, dass mit Zeitintervallen gearbeitet wird und ist damit auch für sicherheitsrelevante Applikationen geeignet. Nach einer systemweiten Referenz - Nachricht hat jede hochpriore Nachricht ein exklusives Zeitfenster zur Verfügung. Für niederpriore Nachrichten steht ein arbitrierendes Zeitfenster zur Verfügung, das verschiedene konkurrierende Nachrichten gemeinsam nutzen.

SERCOS 6. Feldbusse, SERCOS mit LWL- Ring
SErial Realtime COmmunication System) Weltweit genormte Schnittstelle (IEC / EN 61491) zur Komm. zw. Steuerung (NC) und dig. geregelten Antrieben (SERCOS I (1995): bis 4 Mbit/s) SERCOS II (1999): bis 16 Mbit/s für synchronen Daten-Übertragung + asynchronen Servicekanal - kollisionsfreie Übertragung (Zeitschlitz- Verfahren) Spezifizierte Telegramme zur Übertragung von: - hocheffizientes Kommunikations-Protokoll, - Sollpositionen (Lageregelung), - Solldrehzahl (Drehzahlregelung, - Solldrehmoment (Drehmomentregelung) - EMV- Sichere Übertragung durch Lichtwellenleiter- Ring - einfache Schnittstelle über ASIC mit Dual Port RAM Anwendungen: Fertigungsautomatisierung (z.B. 40 Achsen bei 1 ms Zykluszeit und < 1 s Jitter) - Drehen und Komplettbearbeitung, Freiformflächen Fräsbearbeitung, Formschleifen, Zahnrad- Feinbearbeitung, - Rundtaktmaschinen, Montagelinien, -Roboter, Druckmaschinen, Verpackungsmaschinen, Manipulatoren, ... SERCOS III (2004): bis 254 Antriebe (zu 16 Bit) zykl. in 1 ms, auf Basis von Standard- Ethernet (später auch LWL) - Synchronisation von max. 254 dig. Antrieben mit 1 Steuerung, - Querkommunikation zw.Slaves, Master (CNCs) - Integration von IP- Protokollen - Ring- oder Linienstruktur - Übertragung sicherheitsrelevanter Daten SERCOS mit LWL- Ring Anwendungsbeispiel: Werkzeugsteuerung

WAGO Speedway (IP67 – System)
6. Feldbusse, Steuerung , Visualisierung Feldbus, z.B. sercos Zykluszeit bei Feldbus-Typ: sercos sonstige Eingänge: synchron asynchron mit S-Bus S-Bus (Systembus) IP20 IP67 Service und Diagnose Switch digital 250µs ca. 700µs 256 dig.+ 64 analog 250µs ca. 700µs 32 dig analog 250µs ca. 400µs Bus-Koppler I / O -Geräte Diagnose-Laptop über USB-Kabel Prozess- kabel Spannungsversorgung Spannungsversorgung M12-Stecker Für 0,75 mm² Bild: WAGO Juli 2015

Gliederung Automatisierungssysteme / Systemkommunikation 1. Prinzip - Anforderungen, Aspekte, Begriffe - ISO / OSI - Modell - Codierung - Datensicherung - Nachrichteninhalt 2. Netztopologien 3. Kommunikations - Steuerung - Geräte im Netz - Zugriffsverfahren, Kommunikationsbeziehungen 4. HW - Schnittstellen (RS232, RS422, RS485, IEC ), Kabel 5. Protokolle, Übersicht 6. Feldbusse (PROFIBUS, AS-I, MODBUS, CAN, EIB, LON) - PROFIBUS, PROFIsave - Interbus, - AS-I, - CAN, CANopen, DeviceNet - SERCOS 7. LAN / WAN - Ethernet - FDDI 8. Industrial Ethernet 9. Planung 10. Anwendungsbeispiele

Übersicht 7. LANs, WANs: Ethernet Fast Ethernet Token Ring LAN Switching ATM (FDDI) Datenrate 10 MBit/s 100 MBit/s 100 Mbit/s 10,4 / 16 Mbit/s Mbit/s Zugriff CSMA / CD CSMA / CD Token Passing LAN - basiertes Zellen, Switching virt. Verbindung Codierung Manchester 4B5B, 8B6T 4B5B (verschiedene) 4B5B, 8B10B Paketgröße Byte Byte Byte Byte 53 Byte (Zellen) Topologie Linie, Stern Stern Ring Stern mit Switches Stern mit Switch (spez. Management) Netzwerk- 100m .. 2,5km 100m .. 2,5km 100m km 100 m m .. Ausdehnung mehrere km tausende km Kosten sehr niedrig niedrig mittel niedrig hoch Anwendung LAN LAN, Backbone LAN, Backbone LAN, Backbone Backbone, WAN Übertragungs- Geschwindigkeit 1G 1M 1K ISDN geswitchte Pakete Frame Relay Öffentliche Netze Ethernet FDDI 100M Ethernet ATM „Private“ Netze MBit/s gleich lange Zellen: 5 B Header, 48 B Daten, Transport mit unterschiedlicher Priorität Sprache Video Daten Verzögerung: Verzögerung: kritisch kritisch zerlegt in ATM

.1 Ethernet 7. LANs, WANs: Signaldefinition:
im Prinzip RS485 (bei Koax: mit Trafo) Übertragungsrichtung: halb-duplex (CSMA/CD) Netztopologie: Linie („Bus“) mit Koax - Kabel halb-/voll duplex, Netz / Punkt zu Punkt Stern über Hub Mit Twisted Pair über Switch Receiver „Thin“ wire oder „thick“ wire (Koax) Abschluss 50 Ohm Controller Teilnehmer mehradriges Signalkabel, 15 - poliger Stecker BNC - Stecker > 2,5 m Receiver separat oder im Teilnehmer „TAP“ Teilnehmer RJ45 Verdrillte Leitungen (Twisted pair) Hub (Verteiler) Teiln. Switch („Vermittlung“) RJ45 z.B. WAN Verbindungstechnik / Leistung je nach Enwicklungsstufe (Version): Version: Kabel, Stecker: Baudrate: Segmentlänge Topol. 10Base5: Spez. Koax 50 Ohm, Spezialstecker 10 Mbit/s, 500 m, mit Repeater: m Linie 10Base2: Koax 50 Ohm („dünn“), normaler BNC 10 Mbit/s, 185 m, mit Repeater: m Linie 10BaseT: Twisted Pair (1xSend./1xEmpf.) RJ Mbit/s 100 m Stern 10BaseF: Glasfaser 10 Mbit/s FP:500 / FL: 1000 / 2000 m Stern 100BaseTx Twisted pair (2 x 2) RJ Mbit/s 100 m Stern 100BaseT4: Twisted pair (4 x 2, je 25Mbit/s) RJ Mbit/s, 100 m Stern 100BaseFx: 2 Glasfasern, Stern in duplex 100 Mbit/s, 400 m, mit SWITCH: 2000 m Stern in Einführung: Gbit/s „nicht mehr für Neuentw.“ „Fast Ethernet“ Spezialanwendungen (Preis!) CSMA/CD benötigt 576 Bit-Zeiten für die Kollisionserkennung, hierdurch ist die max. Laufzeit und damit Entfernung zwischen Stationen begrenzt. Durch das Zugriffsverfahren ergeben sich für Baudrate 10 Mbit/s nur ca Mbit/s Datenübertragungsrate! 25.11.

Geräte im Netzwerk 7. LANs, WANs: Bus - Linie (oder Hub)
Server - Daten, - Progr. Clients z.B. Bedienrechner SPS / PLS - Einheiten Eingriffe Daten Gesamter Datenverkehr in 1 Segment, d.h. nur ein Paket zu einer Zeit, Alle Pakete behindern sich gegenseitig Bus - Linie (oder Hub) Clients z.B. Bedienrechner Server - Daten, - Progr. SPS / PLS - Einheiten Parallele Verbindungen im Switch, d.h. mehrere Pakete zu einer Zeit, keine gegenseitige Behinderung bei verschiedenen Partnern. Switch Switch mit Einzel - Anschluss Methoden: - Store and Forward: bis 300 ms Verzögerung im Switch - Cut through: Auswertung der Ziel- Adresse parallel zum Tel.-Eingang und quasi gleichzeitige Weitergabe (bis 5 us bei 100 MB Fast Ethernet) Für Echtzeit-Übertragung: Markierung der entspr. Telegramme für bevorzugte Weitergabe (gegen Stau an Ausg.-Ports) Clients z.B. Bedienrechner Server - Daten, - Progr. SPS / PLS - Einheiten Switch, Bridge Netz 1 Netz 2 Switch / Bridge zwischen Netzen Interner Datenverkehr in einem Netz behindert nicht das andere Netz

.2 FDDI (Fiber Distribution Data Interface)
7. LANs, WANs: Signaldefinition: (Lichtpulse, 4B / 5B - Code: Einschieben eines 5. Bit nach 4 Bit für Zeichenwechsel innerhalb 3 Bitzeiten) Übertragungsrichtung: halb - duplex Netztopologie: Ring „A“- Stationen am Doppelring mit optischenSchaltern (Dual Att. Station) FDDI Bridge Ethernet LAN FDDI als „Backbone“ (Rückgrat) Hub Ring- Zugriff Verschiedene Teilsysteme über FDDI verbunden „B“- Stationen (Single Att. Stat.) sternförmig an „Konzentrator“ (Stern - Verteiler, „DCA“) Optische Schalter (isolieren defekte Teile durch Benutzung des Sekundär - Rings) 100 Mbit/s 100 km Radius Max. 2 km Primär - Ring Segment A Segment B Segment D Segment C SWITCH Segment A Segment B Segment D Segment C HUB, Repeater Sekundär - Ring Verbindungstechnik: Lichtwellenleiter

„Industrial Ethernet“ * Definition:
Übersicht 8. Echtzeit - Ethernet: „Industrial Ethernet“ * Definition: - mit Protokoll nach IEEE 802.3 (Ethernet, CSMA, inzwischen viele verschiedene Protokolle) - Erfüllt „Echtzeit“ - Ansprüche  Anwendungs- abhängig: „schnell genug“ für Echtzeit-Aufgaben (µs – ms) zyklisch (deterministisch!), mit kleinen Zyklus-Zeiten, kleine Abweichungen von Zykluszeit (Jitter) Realisierung: - Feldbusse mit Ethernet- Übertragungsschicht ● spezielles Echtzeit-Protokoll steuert die Übertragung, TCP/IP- Verkehr vom Echtzeit-Protokoll nur „zugelassen“ z.B.: „Ethercat“, „Varan“ ● Spezielle HW (FPGA oder ASIC) erforderlich  Kein „echtes“ Ethernet, aber sehr schnell - „Kooperatives“ Industrial Ethernet ● TCP/IP- Verkehr ohne besondere Vorkehrungen, Echtzeit-Verkehr durch Priorisierung: z.B. Profinet RT, Ethernet/IP (Profinet IRT noch kaum angewandt) (Prio 0 – 7 im „VLAN-Tag“als „Quality of Service“) ● keine spezielle HW erforderlich, aber ● Verbesserung durch spez. Teiln.-Controller (HW-Lösung) „echtes“ Ethernet, günstig für heterogene Anwendungen mit viel TCP/IP – Verkehr, Maßnahmen gegen Jitter erforderlich - Standard-Ethernet mit Echtzeit-Erweiterungen ** „Ethernet TSN“ (Time Sensitive Networking) ● zeitgesteuerte deterministische Übertragung von echtzeitkritischen Nachrichte über Standard-Hardware  zusammen mit OPC UA voraussichtlich der zukünftige Übertragungs-Standard in der Automation (* nach Volker Goller von Innovasic Inc. in etz 6/2012, ** etz 7/2018) Sept. 2018

Aktuelle Systeme im Vergleich
8. Echtzeit - Ethernet: Ziel: Ethernet - Funktionalität mit Feldbus - Zeitverhalten Die interessantesten aktuellen Systeme: (* größte Ind.Ethern.-Anwendergruppe: >2200 Mitgl. in 56 Ländern) Produkt-Name: Powerlink Ethernet/IP FF HSE Profinet RT Profinet IRT EtherCAT VARAN (High Speed (Real Time,V2) (Isochrone Ethernet) Real Time, V3) Firma / Organis. B&R ControlNet, Fieldbus Profibus-Nutzer-Organisation Beckhoff, VNO ODVA Foundation Eth..Techn.Gr.* Seit/ab verfügbar: ca (theoret.) Teiln.Anzahl: < dig.Eas 1024 I/Os Zykluszeit: ms 150 Achsen 30µs, < 0,1 ms 30 Antr. In 1 ms, 100 Achsen in 1 ms typ. 10 ms * einige ms V2.3:32µs Zyk in 0,1 ms in 0,1 ms Jitter: 1 µs <1µs ** * wenige µs < 1 us << 1 µs < 0,1 µs Verfahren: Zeitschlitze CIP Linking-Gerät SRT IRT, FMMU „1 Speicher“ (Priorisierung Ethernet - FF (Priorisierung) ASIC-Switch Prot.: HW Protokoll: TCP/UDP/IP TCP/UDP/IP TCP/IP komp. TCP/IP komp. TCP/IP IEEE1588 Topologie: switched Stern, auch redundanter Bus Linie / Baum/ Linie / Baum (Koppler und Leitung) Stern Stern Anwendung: Motion allg. Industrie Fertigung, Motion Motion Fertigung Control Prozess Prozess Control Control (* mit spez. HW-Controller) (** mit spez. Prot.-Erweiterung) CIP: Common Industrial Protocol (Applikationsschicht, Producer-Consumer-Verfahren) FMMU: Fieldbus Memory Management Unit, in I/O - Klemme, entnimmt / ergänzt Daten im Durchlauf (in einigen ns) IRT: Isochrone Real Time: neue Echtzeit - Lösung (bisher noch nicht breit eingesetzt) SRT: Soft Real Time: Echtzeit – Lösung, * verbesserbar durch spez. Controller UDP: User Datagram Protocol (erweitert durch IP hergestellte Host-zu-Host- auf Prozess-zu-Prozess – Verbindung) Oktober 2013 Juli 2012

Aktuelle Systeme im Vergleich laut EPSG *
Die 5 „wesentlichen“ Systeme: PROFINET POWERLINK Ethernet / IP EtherCAT SERCOS III RT IRT Betreuung durch: PNO EPSG ODVA Beckhoff /EtherCAT SERCOS III (Verein) (Verein) (Verein) (Verein) Technology Group (Verein) Basis: Standard Ethernet x x x modifiziertes Ethernet x x x Telegramme: Einzel- teilw. Einzeltelegr., Einzeltelegr. Summenrahmen, Summenrahmen, telegr. Summ.-R. Antw.: broadcast kein Querverkehr kein Querverkehr Spezielle HW: x spez. ASIC Verfahren: Priori- per HW Zeitschlitz/Polling Echtzeit: UDP, lesen/schreiben Echtzeitkanal sierung. synchr. erst zyklische Tel. andere Tel: TCP, „on the fly“ (Zeitschlitz, Switches dann asynchrone Switches, Synchronisierg.) verteilte Uhren + normaler Kanal Zykluszeit für I/O – Anwendg.: ~10ms <1ms ~10ms DatenBYTE * 10ns Jitter <100ns (hart**) (weich**) <100ns (hart**) <100ns (hart**) Netzwerk-Topologie: BUS, auch redund. freie Wahl Stern (Switches) Ring, durch Ab- Ring (Koppl.+ Leitung) zweige auch Baum Anwendungen: allgemein allgemein allgemein z.B. Servo-Mot. allgemein, digitale Motion kleinere Anlagen Antriebs- Schnittst. Hot plug-in x x x x Eignung für Gigabit x x x (- wegen spez.HW) (- wegen spez.HW Minimale HW-Kosten: ,2 $ ,2 $ ,2 $ ,0 $ ,2 $ Sonstiges: kompl. patentfrei Slave: Master: open source freie Source freie Source * Nach „Industrial Ethernet Facts, Ethernet Powerlink Standardization Group, Februar 2013 ** „harte“ Echtzeit: keine Abweichungen erlaubt, „weiche“ Echtzeit: begrenzte Abweichungen erlaubt September 2017

Struktur mit Powerlink
8. Echtzeit - Ethernet: Powerlink Knoten 1 Powerlink Knoten Powerlink Bridge TCP / IP Host MSR - Anwendung zykl. Daten azykl. Daten MSR - Anwendung zykl. Daten azykl. Daten Host azykl. Daten TCP UDP IP TCP UDP IP Bridge TCP UDP IP Powerlink Powerlink Powerlink Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD (geschütztes) Powerlink - Segment mit deterministischem Verhalten Synchronisation nach IEEE 1588 für - Endgeräte untereinander, - Segmente untereinander

Powerlink - Prinzip 8. Echtzeit - Ethernet: Powerlink Manager
Anwendung Synchr. Stack Asynchr. Stack Zeit Zyklus 1 Zyklus 2 Zyklus n Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot n Asyn- chron Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot n Asyn- chron ... ... Synchrone Übertragung (Determinismus) - in festen „Zeitschlitzen“ (Slots), variabel: Anzahl, Datenmenge, Zykluszeit, - ggf. zusätzlich von Zentraluhr synchronisiert, - mit „Master / Slave“ - Zugriffsteuerung (nur Manager kann aufrufen), - in Multicast - Methode Abfrage Antwort Multi cast Powerlink Controller 1 2 3 n Asynchrone Übertragung für Verbindung zum „offenen“ Ethernet“ in zusätzlichem Slot pro Zyklus (zeitlich begrenzt) . . . Anwendg.

PROFInet 8. Echtzeit - Ethernet:
Echtzeit - Telegramm bei PROFInet V2.0 (Standardisiert bei IEEE802.3, dadurch Kompatibilität für Standardtelegramme) Preambel Syncr. Source Destin. VLAN Ether- Application Application Status FCS MAC MAC ID type ID Data Info 7 Byte Byte 1 Byte 6 Byte 4 Byte 2 Byte byte up to 1494 Byte 4 Byte 4 Byte Prioritäts - Vermerk (IEE802.1Q) Eigener Typ für Echtzeit - Telegramme zur Ausfilterung in Layer 2 Zuordnung zu einer Kommunikationsbeziehung Controller Redundanter Bus Abzweig („Baum“) „Ring“ Switch PROFInet RT / IRT- Controller ERTEC 200 / 400 mit integriertem 4-fach Switch (Siemens) Teilnehmer Optimierter Echtzeitdaten - Komm.-Kanal ISO/OSI- Layer: 7 4 3 2 PROFInet DCOM Realtime-Daten TCP IP RT-Software Ethernet (Standard Controller) PROFInet V2.0 Runtime - Software ● Kollisionsvermeidung durch konsequ. Switchen ● Hohe Prorität für Echtzeit- Telegramme in Feld „VLAN ID“ (QoS) ● Bevorzugung in Echtzeitkanal, Switches und Routern Juli 2012

PROFInet V2.3 8. Echtzeit - Ethernet:
Profinet V2.3: neue Spezifikation für IRT, dadurch Zykluszeiten hinunter bis 31,25 µs 3 Mechanismen, realisiert im Siemens- Asic „ERTEC 200P“ normal: Header 64 bis 1600 Bytes Daten Trailer Fast Forwarding Adresse (Frame ID) zusätzlich am Anfang des Frames FID neu: dadurch frühere Weiterleitung in Switches Dynamic Frame Packing Dat.1 Dat.2 Dat.3 I/Os brauchen weniger als 64 Byte, daher Daten für mehrere Geräte in 1 Frame:  weniger Header-Anteil,  Kürzere Telegr. am Ende der Linie Gerät 1 Gerät 2 Gerät 3 Fragmentation Langer TCP/IP – Inhalt (max. 125 ms) wird auf mehrere kürzere Frames verteilt und beim Empfänger wieder zusammengesetzt  Uneingeschränkter TCP/IP - Verkehr bei gleichzeitiger IRT-Kommunikation mit kurzen Zykluszeiten Juli 2012

PROFINET: IRT, Ankopplung an Feldbusse
8. Echtzeit - Ethernet: IRT-Kan Standard-Kanal 1 Zyklus IRT- Daten RT - TCP/IP - Komm. Verarbeitung PROFINET PROXY PROXY Zykluszeit: 1 ms 0,5 ms Jitter: < 1 μs Anzahl Teilnehmer: 70 150 Reserve für TCP/IP: 75% 50% INTERBUS Verarbeitung I/O PROFIBUS Verarbeitung I/O „PROXY“: lat. proximus = der Nächste, engl.: proxy representative = Stellvertreter, Vermittelt in Datennetzen: ist von oben: Client, ist von unten: Server

EtherCAT- Prinzip (Fa. Beckhoff)
8. Echtzeit - Ethernet: Verarbeitung oder Ethernet  1 Telegramm läuft durch alle Teilnehmer, jeder liest / schreibt Daten, letzter Teilnehmer sendet Telegr. zurück Verzögerung im Teiln. nur einige ns Grenzwerte: beliebig verteilte dig. I/O übertragen in 30 µs, Analogwerte übertragen in 50 µs, Achsen steuern / regeln in 100 µs (Stellwerte u. Steuerungsdaten hin, Istwerte zurück, Jitter < 1 µs) - in kleinen bis mittleren Anlagen nur 1 Frame notwendig!  „FMMU“ als ASIC statt Switch: billiger  EtherCAT- Master in Ethernet- Controller  „Mapping“ im EtherCAT, per DMA werden Daten direkt ins Verarbeitungs- RAM gestellt  Ethernet- Protokoll bis in die „Klemmen“

EtherCAT- Topologie (Fa. Beckhoff)
8. Echtzeit - Ethernet: Power EtherCAT Bis 100 m CAT5 100BASE-TX EtherCat- „Klemmen“ PC Ethernet Port EtherCAT Interner E-Bus 100Base-TX Feldbusmaster für Profinet / CANopen / DeviceNet Ethernet Switchport für andere Ethernet- Geräte Binäreingabe (2/4/8 Kanäle) Analogeingabe (1/2/4/8 Kanäle) Topologie: - Linie und Baum, Adressenvergabe: - automatisch - bis Teilnehmer EtherCAT für > 200 Signalarten einschl. Safety

Ethernet TSN (Time Sensitive Networking)
8. Echtzeit - Ethernet: Ethernet TSN (Time Sensitive Networking) = Standard - Ethernet - Hardware mit integrierter Echtzeitfähigkeit Produktions- und IT- Netzwerke auf einheitlichem Netzwerk-Standard, Ideale Basis für Industrie 4.0 (zusammen mit OPC UA) ● Zeitsynchronisation räumlich verteilter Echtzeituhren nach IEEE 802.1ASrev / IEEE 1588 ● Zeitschlitzverfahren: synchrone Zeitschlitze für verschiedene Traffic-Klassen nach IEEE 802.1Qbv Master- / Quitt.-Tel. Synchr. Header Echtzeit-Kanal UC – Kanal (Unified Communictaion) Standard- Telegramme Kommunikationszyklus i Kommunikationszyklus i+1 (Bild: nach SERCOS) Frame Preemtion ● Alle Teilnehmer arbeiten nach gleichen Regeln (Scheduling and Traffic Shaping, IEEE 802.1Qcc) ● Unterbrechung zu langer Telegramme, spätere Fortsetzung (Frame Preemtion, IEEE 802.1Qcbu) Sept. 2018

OPC UA als Wegbereiter von Industrie 4.0
8. Echtzeit - Ethernet: OPC UA: Internationaler Standard für vertikale und horizontale Kommunikation Hersteller- und Plattform- unabhängig: Betriebssystem-übergreifender Datenaustausch zwischen Produkten verschiedener Hersteller Enterprise Resource Planning Unternehmens - weite Einsatzplanung der verfügbaren Kapazitäten Manufacturing Execution Systems Betriebsführungssysteme für dispositive / kaufmännische Belange Supervisory Control and Data Acqisition / Human Machine Interface (Bedienen und Beobachten) Programmable Logic Control (Steuerung / Regelung) Prozess Power Link OPC Open Platform Communication (Offene Kommunikation für Process Control) UA Unified Architecture wird „die“ Standard-Schnittstelle für Industrie 4.0 Oktober 2017

Gliederung Automatisierungssysteme / Systemkommunikation 1. Prinzip - Anforderungen, Aspekte, Begriffe - ISO / OSI - Modell - Codierung - Datensicherung - Nachrichteninhalt 2. Netztopologien 3. Kommunikations - Steuerung - Geräte im Netz - Zugriffsverfahren, Kommunikationsbeziehungen 4. HW - Schnittstellen (RS232, RS422, RS485, IEC ), Kabel 5. Protokolle, Übersicht 6. Feldbusse (PROFIBUS, AS-I, MODBUS, CAN, EIB, LON) - PROFIBUS, PROFIsave - Interbus, - AS-I, - CAN, CANopen, DeviceNet - SERCOS 7. LAN / WAN - Ethernet - FDDI 8. Industrial Ethernet 9. Planung 10. Anwendungsbeispiele

innerhalb eines Leitsystems: Kommunikationsdienste allgemein
9. Planung, Produkt - spezifischer Systembus oder Feldbus (z.B. PROFIBUS) Durch Engineering Tool: - Definition / Parametrierung von Kommunikations- Funktionsbausteinen (Objekte) auf Sende- und Empfangsseite für systemkonforme Geräte Variablen für Ein/Ausgabekanäle (Objekte) systemintern (z.B.“Write“/“Read“ am PROFIBUS) für Datenzugriff über Zugriffspfade auf Variable von Feldbusgeräten. Am PROFIBUS durch spez. Dienst auch für nicht konforme Geräte. Unterstützt durch Objektdaten - Bibliothek im Engineeringtool, Daten z.B. über Typ abrufbar Station 1 (SPS, PLS) Station 2 (SPS, PLS) CPU Koppl. E / A CPU Koppl. FB FB & „send“ Backplane „receive“ VAR & FB Z.B. „n“ „write“ Lage- Regl. FB „read“ Z.B. „Lage“ Feldbus (z.B. Profibus) „Intelligentes“ Feldbusgerät, z.B. Positionier- Antrieb Objektdaten (z.B. „Pos. Antrieb“) M

Kommunikationsfunktionen nach DIN EN 61131
9. Planung, innerhalb eines Leitsystems: Bei Implementierung eines Gerätes nach DIN EN 61131: - Abbilden der Kommunikationsobjekte auf konkrete Objekte des genutzten Feldbusses. Zur Sicherstellung der „offenen“ Kommunikation verbindliche Festlegungen: Für die Interoperabilität der Geräte: - eindeutiges Abbild aller SPS / PLS - Objekte und Datentypen Für die Portabilität der Norm - Anwendungen: - nur Zulassung von Funktionalitäten gemäß DIN EN 61131 - Ausnahmen: wenn Hersteller - übergreifend z.B. in Feldbus - Nutzerorganisation festgelegt Für die Verwendung nicht Norm - konformer Geräte: - nur Nutzung der Dienste des unterlagerten Feldbusses (z.B. PROFIBUS), keine speziellen Protokolle - Ausnahmen: bei paarweisen Funktionsbausteinen (z.B. SEND / RECEIVE), da beide Norm - konform

Feldbus-Geräte, Remote I/O
9. Planung, innerhalb einer SPS: CPU Koppler & Backplane Datenspeicher „Merker“ 1 2 3.1 3.2 ... Eingaben Ausgaben Variablen, direkt adressiert auf Feldbus- Abbild im Daten- Speicher der CPU VAR „Objekte“ oder zykl. Abbild Engineering Tool für Feldbus-Anschaltung (teilw. Integriert in PLS) Feldbus- verwaltung asynchron, zyklisch Feldbus (z.B. Profibus) - Geräte, Remote I/O 1 2 3

EDD, DTM 9. Planung: Feldgeräte - Hersteller liefert: Engineering Tool
(beliebiger Hersteller) Zyklische Daten - Prozess-Messwerte, - Stellwerte, Befehle GSD teilweise auch integriert Engineering SPS / PLS Geräte-Stamm-Datei - Bus - Verhalten, - zyklisch übertr. Daten Daten als Objekte oder Bus - Abbild Neue Entwicklung Azyklische Daten - Parametrierung, - Diagnose DD Device Description (Electronic Device Description Language) - Funktionalität des Gerätes - Parameter Engineering Feldgeräte FDI (Field Device Integration) Entwicklung: ECT & FDT-Gr. Technologie- Unabhängige Schnittstelle für Gerätedaten Über gesamten Lebenszyklus Vorstufe: OPC UA möglich: Konvertierung DTM FDT (Field Device Tool) mit DTMs (Device Type Manager) =Gerät als Objekt - Funktionalität des Gerätes, - Parameter, - Schnittstellen, - Benutzerdialog(e) oder für komplexe Geräte: Standard - Schnittstelle Engineering Feldgeräte, FDT-geeignet Erweiterter funktionaler Nutzen, auch für Asset Management (Probleme: Betr.System abhäbngig)

zwischen verschiedenen Leitsystemen
9. Planung, z.B. DIN, MODBUS, .. System 1 (SPS, PLS) System 2 (SPS, PLS) Spezielle Firmware zur Anpassung der Variablen in SPS / PLS an das jeweiligeBus - Protokoll CPU Koppl. CPU Koppl. Durch Engineering - Tool: - Liste der zu übertragenden Variablen oder - Definition spezieller Objekte für die zu übetragenden Variablen & VAR VAR Backplane & Anwendung: Einsatz verschiedener Produkte in einer Anlage, wenn zumindest 1 Produkt nicht Norm - konform Probleme: - verschiedene Datenarten, Definitionen, z.B.: - Real - Darstellung (Auflösung, Darstellung negativer Werte), - Integer - Auflösung - Verwendung spezielle Signalgruppen (diverse bits in 1 „Wort“) bei verschiedener Wortlänge - verschiedene Adressierung - Laufzeiten durch unterschiedliche Abfragemechanismen, fehlende Zeitstempel - Kenntnis beider Systeme nötig (meist nur in Teamarbeit lösbar)

10.1 Anwendungsbeispiel Siemens (BASF Styrolfabrik)
Messwarten, Bedienstand, Labor Bereich Bereich Bedienung PCs mit Windows - Oberfläche, Zugriff auch auf Rezepte und historische Daten Farbdrucker . . . . . . Terminalbus: Redundanter Industrial Ethernet - Ring mit LWL Server-Paar . . . Engineering BASF-Netz Daten- Sicherung Datenhaltung, Engineering PCs mit Windows - Oberfläche Gate- ways Systembus: Redundanter Industrial Ethernet - Ring mit LWL Automat. Syst. PCS7 (AS417H) Ereignis - synchr. CPU CPU CPU CPU Feld, Ex-Bereich Remote I/O Remote I/O E A E A Feldbus: PROFIBUS -DP V1 E A E A Mehrere tausend PLT - Stellen Redundanter Aufbau Redundanter Aufbau T3000

10.2 Anwendungsbeispiel: ABB (Walzwerke)
Messwarten, Bedienstand, Labor Unternehm.- Fremd- Mobile Arbeitsplatz Arbeitsplatz n Optimierung Server Bedienung Bedienung PCs mit Windows - Oberfläche, Zugriff auch auf historische Daten Anlagen- Netzwerk / Intranet . . . Kommunik.bus Datenhaltung, Engineering PCs mit Windows - Oberfläche Verb.- Server Engineering- Arbeitsplatz Aspekt- Server Anwendungs- Server Redundanter Systembus Automat. Syst. (AC 800M) redundante Stat. (AC 800C) CPU CPU CPU Feld: Feldbus (PROFIBUS, FF, HART) E A E A P P Mehrere tausend PLT - Stellen M M M M M Remote I/O Remote I/O S 800 Schalt- Anlage oder vor-Ort

10.3 Anwendungsbeispiel: Feldbus - Installationssystem Pepperl + Fuchs „FieldConnex“
Pepperl + Fuchs - System „FieldConnex“ - Geräte: Power Link Modul, nicht Ex-i Power Link Modul, Ex-i Gateway modular, bis 20 PA - Segmente PLT mit Schnittstelle zum Profibus -DP (RS485) CPU „Power Link“- Module (max. 20) Segmentkoppler -DP / -PA -Umsetzung „transparent“: wird nicht konfiguriert Profibus -PA (IEC MBP = Manchester Bus Powered) Feldbus- Barriere Ex-i - Anschlüsse bis 120 m, bis 40 mA bis 400 mA Zone 1 nicht Expl.- geschützt Ex Gateway Spezialkabel (Ex e), max. 400 mA geschützt (Ex i) Explosions- Feldbusbarriere mit Ex i - Ausgängen Ex e Profibus -PA Ex i (MBP-IS) max. 40 mA, 120 m Bus-fähige Messumformer Ventilanschaltung / Prozes - I/O - Box Ventilanschaltung für: Prozess - I/O - Box für: Max. 12 Kontakte ohne Bus-Ansch. Und ähnlich: Messumformer ohne Bus-Anschl. Aktoren (max. 4 Magn.V.) ohne Bus-Anschl. Januar 2004

10.4 Anwendungsbeispiel: Etikettierdruckmaschine (Fertigungsautomatisierung)
„Funktionsbausteine“ In den SPS pro Antrieb

- Aufgabe 11. Anwendungs - Übung Verbindung(en) zu / zwischen
Kommunikations - PCs Verbindung zu Engineering PC Verbindungen zwischen PLCs Schn.st. CPU E / A Schn.st. CPU E / A PLC PLC Feldverbindungen a) direkt verkabelt b) über „Remote I/O“ c) mit AS-I - Schnittstelle d) Feldbus im Ex-i - Bereich Ex-i REMOTE I/O Koppl. E / A b) a) d) c) = = = AS-I IC = =

- Lösung 11. Anwendungs - Übung Verbindung(en) zu / zwischen
Kommunikations - PCs Switch Ethernet Verbindung zu Engineering PC Verbindungen zwischen PLCs RS232 PROFIBUS-DP /FMS Schn.st. CPU E / A Schn.st. CPU E / A PLC PLC Segment- Koppler PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA Feldverbindungen a) direkt verkabelt b) „Remote I/O“ c) Feldbus d) Feldbus im Ex-i - Bereich Ex-i Z.B.: AS-I REMOTE I/O Koppl. E / A b) a) d) c) = = = AS_I IC = =

3. Kommunikations - Steuerung

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