Feldbus Hersteller

Der Beitrag erklärt Grundlagen und Praxis der industriellen Kommunikation auf der Feldebene. Er ordnet Technologien, benennt Grenzen und zeigt, wie Planung, Inbetriebnahme und Diagnose gelingen – mit Hinweisen zu Arbeitsorganisation und Sicherheit.

Grundlagen und technische Funktionsweise

Ein Feldbus auf der Feldebene ersetzt die Parallelverdrahtung durch eine gemeinsame Busleitung. Ein einheitliches Protokoll regelt den Datenaustausch zwischen Steuerungen, Sensoren, Aktoren, Messfühlern und Antrieben. Das reduziert den Verkabelungsaufwand und schafft klare Schnittstellen zwischen Geräten und Software.

Kernkomponenten und Topologie

Ein Controller koordiniert viele Feldgeräte über ein Buskabel. Linien-, Baum-, Stern- und Ringstrukturen ermöglichen ein passendes Layout für Anlage und Gebäude. Die Wahl der Topologie beeinflusst Störungssicherheit, Latenz und Redundanz.

Vorteile zur Parallelverdrahtung

Weniger Verdrahtung senkt Material- und Montageaufwand. Herstellerangaben nennen bis zu 80 Prozent weniger Installationsaufwand gegenüber der Punkt-zu-Punkt-Verkabelung. Zentrale Diagnosefunktionen lokalisieren Fehler entlang des Signalwegs, einschließlich Steckverbindern und Leitungspaaren.

Protokolle und Einsatzgebiete

PROFIBUS DP (IEC 61158) arbeitet bis 12 Mbit/s, mit Entfernungen von 100 Metern je Segment bei hoher Geschwindigkeit oder längeren Leitungen bei geringerer Rate. Es wird in der Fertigungs- und Prozessautomation eingesetzt.

PROFINET (IEEE 802.3) nutzt Industrial Ethernet mit 100 Mbit/s bis 1 Gbit/s. RT und IRT unterstützen deterministische Zykluszeiten für Motion-Anwendungen und die Anbindung von Robotern.

EtherCAT verarbeitet Telegramme im Durchlauf. Das Verfahren ermöglicht kurze Zyklen und hohe Synchronität für dynamische Achsen. Master-Slave-Topologie und On-the-fly-Verarbeitung begrenzen Jitter im Mikrosekundenbereich.

CAN (ISO 11898-2) erreicht 1 Mbit/s über 40 Meter, 125 kbit/s über 500 Meter. Es stammt aus der Automobilindustrie und wird in Medizintechnik, Maschinenbau und Gebäudeautomation genutzt. CiA e.V. fungiert als Institution für Profile.

Modbus unterstützt RS‑232, RS‑485 und Ethernet (Modbus TCP/IP) und eignet sich für einfache Aufgaben, Anlagenmodernisierung und Installationsbus-Szenarien.

Kriterien für die Systemwahl

Technik, Integration und Profile

Relevante Parameter sind Übertragungsgeschwindigkeit, Entfernung und Timing. Das Anwendungsprofil bestimmt benötigte Steuersignale und Messwerte. Passende Geräteprofile, die Übertragungsschicht und die verwendete Schnittstelle sichern die Einbindung ohne Medienbrüche.

Die Auswahl richtet sich nach Funktionsumfang, Schnittstellen und Software-Stacks der Steuerung. Einheitliche Konfiguration verringert Varianz im Projekt und erleichtert die Einbindung unterschiedlicher Automatisierungsgeräte.

• Deterministik: Zykluszeit, Jitter und Synchronität müssen zum Motion-Konzept passen.
• Diagnosepfad: Transparenz entlang des Signalwegs unterstützt schnelle Fehlersuche.
• Störungssicherheit: Medien, Topologie und Redundanz reduzieren Risiken.
• Compliance: Arbeitssicherheit, Arbeitsschutz und Vorgaben der Unfallversicherung beeinflussen Auswahl und Dokumentation.

Kosten und Zukunftssicherheit

Weniger Verkabelung senkt den Installationsaufwand und den Ressourcenverbrauch. Robust ausgelegte Buskabel und Stecker minimieren Wartungsaufwand über Jahre und sichern die Ersatzteilverfügbarkeit.

Planer berücksichtigen Redundanz, skalierbare Controller-Leistung und Hersteller-Support. Protokollfamilie, Zertifizierungen und aktive Mitglied-Institutionen stärken die langfristige Perspektive.

Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung

Engineering und Startphase

Die Inbetriebnahme umfasst Busleitung, Schaltschrank-Verdrahtung, Terminierung und Spannungsversorgung. Ein sauber verlegtes Leitungspaar, definierte Versorgungsspannung und eine eindeutige Kennung jedes Teilnehmers sind Voraussetzung.

Engineering-Tools schreiben die Konfiguration in Controller und Steuergerät. Die Software hält Adressierung, Geräteprofile und Topologie konsistent, dadurch gelingt späterer Gerätetausch schnell.

Diagnosepfade und Service

Systeme überwachen den Signalweg, erkennen Bitfehler und Grenzwerte. Bei Busstörung oder Störfall liefern Analysewerkzeuge Ereigniszeitleisten, was die Fehlersuche bis auf Steckverbinder- oder Leitungsabschnitte eingrenzt.

Standardisierte Meldungen unterstützen die Entkopplung von Anlagenteilbereichen. So bleibt der Querverkehr zwischen IT und OT kontrollierbar, und Servicefenster lassen sich planbar gestalten.

Fallbeispiele

Ein Brauereibetrieb migrierte von PROFIBUS auf PROFINET-IRT. Die Geschwindigkeit der Rezeptwechsel stieg, während die Leitungslängen unverändert blieben. Das Mapping von Steuersignal und Messwert erfolgte ohne Eingriff in das Steuerungsmodell.

In Saalbach automatisiert ein Beschneiungsnetz Pumpen und Ventile via CANopen. Die Entfernung zwischen Stationen variiert stark, weshalb Segmentierung und Repeater definiert wurden. Messfühlerdaten fließen in ein übergeordnetes Leitsystem.

Eine Linie in der Medizintechnik verband Prüfzellen per EtherCAT. Harte Synchronität sicherte präzise Motion-Sequenzen, die Einbindung von Sicherheitsmodulen folgte dem gewählten Anwendungsprofil.

Aktuelle Entwicklungen und Ausblick

Konvergenz von IT und OT

Industrial Ethernet, OPC UA und TSN bringen deterministische Kommunikation über Standardnetze. Das fördert die Anbindung analytischer Systeme und begrenzt den Querverkehr durch Zeitfenster und Priorisierung.

Hybride Architekturen kombinieren etablierte Bussysteme und Ethernet-Backbones. Diese Entkopplung ermöglicht lokale Echtzeit und globale Datensammlung, ohne die Feldebene zu überlasten.

Drahtlos und Sensorik

Feldnahe Funkstrecken adressieren mobile Einheiten und schwer zugängliche Messpunkte. Für Installationsbus-Anwendungen in Gebäuden entstehen Profile, die geringe Datenmenge und lange Batterielebensdauer priorisieren.

In der Gebäudeautomation gewinnen kabellose Netze als Ergänzung zur Busleitung an Gewicht. Robuste Funkprotokolle und bessere Energieversorgung haben den Aufschwung der letzten Jahre ausgelöst.

Bekannte Hersteller und Ökosystem

Komponenten, Controller und Tools stammen u. a. von Siemens, Beckhoff Automation, Rockwell Automation (Allen‑Bradley), Schneider Electric, ABB, Bosch Rexroth, Eaton, Phoenix Contact, WAGO, B&R Industrial Automation, Endress+Hauser, ifm electronic, Pepperl+Fuchs.

Profinet & Profibus International und die CAN in Automation (CiA) bilden Institutionen für Spezifikation, Tests und Schulungen; Hersteller und Anwender sind dort als Mitglied organisiert.

Praxisleitfaden für Planung und Betrieb

• Dokumentation: Vollständige Netzpläne mit Leitung, Buskabel, Dämpfungsbudgets, Abschlusswiderständen und Kennung.
• Qualitätssicherung: Messungen von Pegel, Laufzeit und Störabstand vor Produktionsstart.
• Betrieb: Zustandsbasierte Wartung, Logauswertung und definierte Serviceprozesse für Gerätetausch.
• Kompetenz: Schulungen für Planer, Maschinenbauer und Anwender. Transferformate für Berufseinsteiger und Schüler festigen die Arbeitskultur beim Arbeitgeber.

Begriffe, Profile und Hinweise

Der Begriff Feldbustechnik umfasst Protokollfamilie, Übertragungsschicht und Geräteprofile. Schreibvarianten wie Feldbuss sowie seltene Tippfehler wie Orteile kommen vor und sollten in professionellen Unterlagen bereinigt werden.

Die Einheitlichkeit der Schnittstelle erleichtert die Einbindung neuer Automatisierungsgeräte in bestehende Bussysteme. Das reduziert Heterogenität und unterstützt die langfristige Feldbuslösung und Wartung.

Für die Arbeit vor Ort gelten Vorgaben zu Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz. Die Abstimmung mit der Unfallversicherung betrifft insbesondere elektrische Schutzmaßnahmen, Spannungsversorgung und Notfallabläufe.