Kommunikationssysteme

• Datennetze: Aufgabe: Austausch von Daten zwischen Geräten.
• Backbone Netzwerke
• Der Zellenbus verbindet die Anzeige und Bedienkomponenten sowie die Engineering Workstation mit den prozessnahen Komponenten.
• Der Feldbus verbindet die prozessnahen Komponenten mit der Sensor/Aktor-Ebene. Die Aktoren,Sensoren werden als Feldgeräte bezeichnet
• FeldgerÄte können intelligent sein, d.h. die haben einen eigenen Prozessor zur Messwertvorverarbeitung. Dieser Prozessor übernimmt auch die Kommunikation über den Bus. (MAn kann Aktoren/Sensoren aber auch direkt an den Feldbus anschliessen.
• Der Sensor-Aktor-Bus ist eine besonders einfache und preisgünstige Variante des Feldbusses.
• Bild 3.5 (Moderne Kommunikationsstrukturen (Anschlussmöglichkeiten von Sensoren/Aktoren))
• Kommunikation in Fertigungsbetrieben: Planungsebene - Leitebene - Führungsebene - Steuerungsebene - Aktor/Sensorebene (abnehmende Datenmengen und Reaktionszeit)
• TCP/IP
• ISO/OSI-Referenzmodell
• Für die Fertigungstechnik: MAP/TOP-Spezifikation mit den Protokollen FTAM und MMS.
• FTAM (File Transfer, Access and Management). Grundlage ist die Definition eines virtuellen Dateisystems VFS (Bild 3.16 (baut auf ACSE und CCE (Committment, Concurrency and Recovery) auf (FTAM-Diensterbringer).
• MMS: Manufacturing Message Specification definiert den Aufbau (Syntax) und den Inhalt (Semantik) der Nachrichtentelegramme, die zur Erfüllung der Fertigungsaufgaben zwischen den programmierbaren Automatisierungsgeräten in Fertigungseinrichtungen auszutauschen sind. Es stützt sich auf Client/Server-Modell (Bild 3.18) und das Virtual Manufacturing Device Modell.
• Virtual Manufacturing Device Modell: Voraussetzung für herstellerneutrale Kommunikation ist, dass auf Funktionen verschiedener Automatisierungsgeräte in gleicher Art und Weise zugegriffen werden kann. Durch Abbildung der Eigenschaften und Funktionen eines Automatisierungsgerätes auf die abstrakten MMS-Objektklassen entsteht ein Modell (VMD-Modell). Es repräsentiert den Server. (Bild 3.21 grob)
• Kommunikationsprofil:
  • Lokale Netzwerke besitzen grundsätzlich ein Kommunikationsprofil mit den 7 ISO-Schichten, während die Feldbusse grundsätzlich nur ein aus den OSI-SChichten 1,2 und 7 zusammengesetztes Kommunikationsprofil besitzen!
• Feldbussysteme:
  • Der Feldbus ist das digitale Gegenstück zu der weitverbreiteten analogen 4-20mA Schnittstelle. Nachteil: sie kann jeweils nur einen einzigen analogen Wert in eine Richtung übertragen.
  • Feldbussysteme zeichnen sich aus durch: erhöhte Genauigkeit und Übertragungssicherheit, Reduzierung des Verkabelungsaufwandes, Fernkalibrierung möglich, Bereitstellung von Diagnose- und Wartungsfunktionen. (Bild 3.27)
  • Messignal beim Messaufnehmen liegt nur in digitalisierter Form vor (wandeln)
  • Hersteller von Sensoren und Feldgeräten fahren mehrgleisig und bieten ihre Produkte für mehrere Bussysteme an. und liefern entsprechende Gateways
  • In der Fertigungsautomatisierung PROFIBUS-DB (Siemens), in der Automobilindustrie CAN-Bus von Bosch
  • Der PROFIBUS ist ein genormter, universeller Feldbus, dessen Stärken in der Vernetzung intelligenter Steuerungen und Feldgeräte liegen. Man unterscheidet prinzipiell zwischen Mastern (aktiv (SPS, CNC)) und Slaves (passiv (E/A-Module, Sensoren, Aktoren)). Das Senderecht zirkuliert in Form eines Tokens. (Bild 3.31 (Prinzip: PROFIBUS, Interbus-S)
  • Der Interbus-S hat als Aktor-Sensor-Bus hohe Verteilung gefunden, da der PROFIBUS zu langsam war. Jeder Busteilnehmer empfängt die für ihn bestimmten Telegrammteile vom Bus, liest die Daten bzw. setzt eigene ein und sendet das Telegramm weiter. Fremde Telegramme werden unverändert weitergeschickt.