Immer mehr industrielle Steuerungssysteme setzen Feldbusse ein, um eine größere Anzahl von Sensoren und Aktoren zu steuern. Elektrische Aktoren, die in Fluidsteuerungsprozessen eine Schlüsselrolle spielen, werden häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt. Zu den gängigsten Bussystemen für elektrische Aktoren zählen Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART und Ethernet.

Gängige Bussysteme für elektrische Aktuatoren:

  • Modbus

  • DÜRFEN

  • Profibus

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • HIRSCH

  • Ethernet

Modbus

Im Vergleich zu anderen Feldbustechnologien ist Modbus einfach, aber multifunktional. Es bietet alle für die Fabrikautomation erforderlichen Dienste, wie den Austausch einfacher Binärinformationen, analoger Werte, Geräteparameter oder Diagnosedaten.

Für die Fabrikautomation und Geräte wie Profibus wird typischerweise die einfache und robuste physikalische Schnittstelle RS-485 verwendet. Auf dieser Schnittstelle basiert Modbus und unterstützt verschiedene Telegrammformate wie Modbus RTU oder Modbus ASCII. Die Ethernet-basierte Modbus-TCP/IP-Variante ermöglicht die vertikale Integration mit Host-Automatisierungssystemen.

Merkmale:

  • Einfaches Protokoll

  • Geeignet für einfache industrielle Automatisierungsumgebungen
    www.modbus.org

CAN (Controller Area Network)

CAN ist ein serielles Kommunikationsprotokoll, das von der ISO standardisiert wurde und erstmals 1986 von Bosch vorgeschlagen wurde. Es findet breite Anwendung in der Automobilelektronik, der industriellen Automatisierung, der Schifffahrt, medizinischen Geräten und Industrieanlagen.

CAN verfügt über zwei standardisierte Protokolle: ISO11898 für Hochgeschwindigkeitskommunikation (125 kbit/s bis 1 Mbit/s) und ISO11519-2 für Niedriggeschwindigkeitskommunikation (unter 125 kbit/s). CAN ist äußerst zuverlässig und unterstützt Multi-Master-Steuerung, hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und die flexible Erweiterung um weitere Knoten.

Merkmale:

  • Multi-Master-Steuerung

  • Hohe Übertragungsgeschwindigkeit

  • Flexible Knotenerweiterung

Profibus

PROFIBUS ist ein internationaler, offener und geräteunabhängiger Feldbusstandard. Seine Übertragungsgeschwindigkeit reicht von 9,6 kbaud bis 12 Mbaud. PROFIBUS findet breite Anwendung in der Fertigungsautomation, der Prozessindustrieautomation und der Gebäudeautomation.

PROFIBUS besteht aus drei kompatiblen Teilen:

  • PROFIBUS-DP (Dezentrale Peripherie) zur Kommunikation zwischen Gerätesteuerungssystemen und verteilten E/A-Schnittstellen.

  • PROFIBUS-PA (Prozessautomatisierung) zum Verbinden von Sensoren und Aktoren auf demselben Bus mit intrinsischen Sicherheitsstandards.

  • PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification) für die Werkstattüberwachung mit Echtzeit-Multi-Master-Netzwerk.

Merkmale:

  • Offene Architektur

  • Zuverlässigkeit

  • Flexibilität

  • Echtzeitleistung

DeviceNet

DeviceNet ist ein kostengünstiger Kommunikationsbus, der industrielle Geräte wie Endschalter, Sensoren, Ventile, Motorstarter und mehr miteinander verbindet und so teure Festverdrahtungen überflüssig macht. Er verbessert die Kommunikation zwischen den Geräten und bietet wichtige Diagnosefunktionen auf Geräteebene, die mit herkömmlichen E/A-Schnittstellen nur schwer zu realisieren sind.

DeviceNet basiert auf dem CAN-Protokoll und ermöglicht Datenübertragung in Echtzeit. Es unterstützt Punkt-zu-Punkt-, Multi-Master- und Master/Slave-Kommunikation und kann bis zu 64 Knoten verbinden. Die Übertragungsgeschwindigkeiten betragen 125 kbit/s, 250 kbit/s und 500 kbit/s.

Merkmale:

  • Kostengünstige Kommunikation

  • Einfache Netzwerklösung

  • Offener Standard für Hardware und Software

  • Diagnosefunktionen

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus wurde speziell für die Prozessautomatisierung entwickelt und verwendet das FF H1-Protokoll für die Feldübertragung. FF unterstützt verschiedene Topologien und ermöglicht die direkte Kommunikation zwischen Geräten, wenn diese mit einem Link Active Scheduler (LAS) ausgestattet sind.

Merkmale:

  • Flexibilität in der Topologie

  • Unterstützt dezentrale digitale Steuerung

  • Direkte Kommunikation zwischen Feldgeräten

  • Basierend auf standardisierten Funktionsbausteinen für Ein-/Ausgabe

www.fieldcommgroup.org

HART (Highway Addressable Remote Transducer)

HART nutzt das standardmäßige 4-20-mA-Analogsignal zur Übertragung sowohl analoger als auch digitaler Daten. Die HART-Kommunikation moduliert das zusätzliche Signal über das analoge 4-20-mA-Signal und ermöglicht so die gleichzeitige Übertragung digitaler und analoger Signale.

Es unterstützt das Master/Slave-Prinzip und wird häufig in der Punkt-zu-Punkt-Kommunikation eingesetzt.

Merkmale:

  • Nutzt die vorhandene 4-20 mA-Infrastruktur

  • Digitale Kommunikation für zusätzliche Parameter und Diagnosen

  • Unterstützt von einer Vielzahl von Geräten
    www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Heute ist klassisches Ethernet der führende Datennetzwerkstandard in Büroumgebungen. „Industrial Ethernet“ bezeichnet erweitertes Ethernet, das in industriellen Automatisierungsumgebungen eingesetzt werden kann.

Merkmale:

  • Echtzeit- und IT-Datenübertragung über gängige Medien

  • Nahezu unbegrenzte Teilnehmerzahl und Netzwerkerweiterung

  • Skalierbare und flexible Topologie

  • Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, auch für große Datenmengen

  • Einfache Integration mit Netzwerkservern und IoT-Schnittstellen (z. B. OPC UA)

Industrielle Ethernet-Protokolle wie Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP sind direkt in DCS-Systeme integriert und gewährleisten eine zuverlässige Kommunikation und einen einfachen Zugriff auf Feldgeräte.