Profibus (Process Field Bus) ist ein durchgängiges, digitales Kommunikationssystem mit breitem Anwendungsbereich in der Prozess- und Fertigungsautomatisierung. Es ist für schnelle, zeitkritische und komplexe Kommunikationsaufgaben geeignet. Das Kommunikationssystem existiert aus Anwendersicht in den drei folgenden Varianten:

• Profibus DP (Decentralised Peripherals) für den schnellen Datenaustausch hauptsächlich in der Fertigungstechnik
• Profibus PA (Process Automation) für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Prozessautomatisierung
• Profibus FMS(Fieldbus Message Specification) für den schnellen Datenaustausch auf der Zellenebene.

Profibus ist zusammen mit weiteren Feldbussystemen in der IEC 61158 genormt. Somit ist es ein offener und herstellerunabhängiger Standard.

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Gemäss der Automatisierungspyramide kommunizieren auf der Feldbusebene dezentrale Peripheriegeräte mit den Automatisierungssystemen. Der Profibus kann auf der Feldbusebene oder auf der Zellenebene angesiedelt werden. Während Profibus DP und Profibus PA auf der Feldebene eingesetzt wird, verwendet man Profibus FMS auf der Zellenebene.

Profibus DP
Während früher die Eingabe- und Ausgabeanschlüsse in einer zentralen Steuerung zu finden waren, werden heute zunehmend dezentrale Anschlussmodule eingesetzt. Mit Profibus DP können nun diese Peripheriegeräte untereinander und mit der Steuerung verbunden werden. Ein typisches Profibus DP-System besteht aus einer Steuerung, dem sogenannten DP-Master, und einer Anzahl Anschlussmodule, welche auch DP-Slaves genannt werden. Die Hauptaufgabe des DP-Masters ist die Durchführung einer zyklischen Prozessdatenübertragung.

Profibus PA
Profibus PA ist eine Erweiterung von Profibus DP um die Übertragung gemäss MBP (Manchester coded, Bus Powered), welche Eigensicherheit und Fernspeisung der Teilnehmer ermöglicht. Dadurch kann Profibus PA auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Um den erhöhten Anforderungen der Prozessautomatisierung gerecht zu werden, wurden neben den bereits vorhandenen zyklischen Diensten zusätzlich noch azyklische Dienste eingeführt. Diese erlauben ein Umparametrieren der Geräte im laufenden Betrieb.

Profibus FMS
Wird für die Kommunikation auf der Zellenebene verwendet. Eine SPS kann so beispielsweise mit einem PC oder einer anderen SPS kommunizieren.

Netzwerktopologie
Die Topologie kann als Linien- oder als Baumstruktur (mit Repeatern) ausgeprägt werden. Die Anzahl Teilnehmer pro Segment hängt vom Speisestrom ab und bestimmt schlussendlich die Leitungslänge.
Wichtig ist, dass in jedem Segment beim ersten und beim letzten Teilnehmer der Abschlusswiderstand eingeschaltet ist.

Komponenten und Netzaufbau
Der Profibus hat ein breites Anwendungsgebiet in der Automatisierungstechnik. Anders als bei herstellerspezifischen Bussystemen stand beim Profibus die herstellerübergreifende Standardisierung im Vordergrund. Der Profibus ist inzwischen weltweit normiert. Da zahlreiche Firmen Geräte für Profibus anbieten, besteht eine breite Auswahl an solchen Produkten. Eine typische Anwendung ist der Einsatz eines dezentralen Peripheriemoduls an dem Ein-/ Ausgänge angeschlossen werden können. Das Peripehriemodul kann mit einem Buskabel an eine SPS angeschlossen werden. Die SPS hat die Aufgabe des Masters, während das Peripheriemodul als Slave arbeitet.
Wenn die Sensoren/Aktoren weit entfern von der SPS montiert werden müssen, kann die Verkabelung schnell aufwendig und unübersichtlich werden. Mit dem Einsatz eines dezentralen Peripheriegemoduls können die Sensoren/Aktoren vor Ort an das Peripheriemodul angeschlossen werden. So kann eine aufwendige Verkabelung vermieden werden.

{.imgcenter} Bildquelle: www.automation.siemens.com

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Bildquelle: Buch Bussysteme

Buszugriffsverfahren
Grundsätzlich werden Mono-Master- und Multi-Master-Systeme unterschieden. In einem Mono-Master-System ist nur ein Master am Bus aktiv. In diesem Fall wird das Master/Slave Verfahren angewendet.
Bei einem Multi-Master-System hingegen befinden sich mehrere Master am Bus. Hier kommt das Token-Prinzip zur Anwendung.

Die Angaben beziehen sich auf Profibus DP. Die Kenngrössen können je nach Hersteller variieren.

Max. Teilnehmer:
Max. 126 Teilnehmer

Übertragungsrate:

Telegrammformat:

1. Steuertelegramm ohne Daten
2. Fest mit 8 Byte Daten
3. Variabel mit 4 bis 246 Byte Daten

Datensicherung:
Längs- und Querparität, HD = 4

Der Profibus kann auf der Feldbusebene oder auf der Zellenebene angesiedelt werden. Während Profibus DP und Profibus PA auf der Feldebene eingesetzt wird, verwendet man Profibus FMS auf der Zellenebene.

Vor- und Nachteile eines Profibus:

Ausblick
Der Profibus hat sich in den letzten Jahren auf dem Markt etabliert. Die Normierung des Profibusses sorgt zugleich für die Zukunftssicherheit dieses Bussystems, da bestehende Anlagen mit normgerechten Modulen und Komponenten beliebig erweitert werden können.