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Entwicklung der Feldbusnormen

80er Jahre des 20. Jahrhunderts

Die Feldbusse werden Ende der 80er Jahre vor allem mit Forschungsprojekten in Deutschland und in Frankreich vorangetrieben. Diese Lösungen, der FIP in Frankreich und der PROFIBUS in Deutschland, sind in nationale Normen eingeflossen, die in die internationale Normierung bei der IEC eingebracht wurden. Da die Systeme völlig unterschiedlich sind, soll ein universeller Feldbus beide Modelle unterstützen. Die Norm dieses Universalfeldbusses ist jedoch nicht praxistauglich, da Geräte nach dieser Norm entweder zu teuer werden, oder, wenn nur ein Teil der Spezifikationen implementiert wird, inkompatibel bleiben und nicht zusammen arbeiten können.

90er Jahre des 20. Jahrhunderts

Im Jahr 1995 entschließen sich vor allem amerikanische Firmen, diesem Ränkespiel zwischen deutschen und französischen Experten nicht mehr einfach zuzuschauen und beginnen mit der Definition eines optimalen Feldbusses für die Prozess- und Verfahrenstechnik: der Foundation Fieldbus (FF). Diese Arbeiten werden in der International Society of Automation (ISA) – einem Industrieverband in den USA – vorangetrieben. Die Europäer sehen die Gefahr, dass ihre nationalen Normen nicht in eine internationale Norm übernommen werden könnten und finden sich in der CENELEC (Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung) zu einem Kompromiss: alle nationalen Feldbusnormen werden zu Europäischen Normen zusammengefasst. Dabei ist ein Teil der Norm immer eine Kopie einer nationalen Norm, d. h. jeder Teil der Norm ist ein funktionierendes und kompatibles System. Damit die Zusammenstellung nicht sofort zu umfangreich wird, werden unterschiedliche Nummern und Teile, aufgeteilt nach Anwendungsgebieten, eingeführt. Die Engländer spielen dabei die Rolle der Vertretung der amerikanischen Konzerne und bringen auch den FF, DeviceNet und ControlNet in die europäische Normierung ein. Andere Normen entstehen auch für die Gebiete der Maschinen in der ISO und der Gebäudetechnik in der CEN (Europäisches Komitee für Normung) und CENELEC.

Die Kompromisslösung

Am 1. Januar 2000 ist die umfassende IEC-61158-Norm in Kraft getreten, in der alle Feldbusse Platz finden. Ihre aktualisierte Version ist seit Ende 2002 gültig. Die Experten haben bei der Einführung der IEC-61158-Norm entschieden, dass die Struktur der IEC 61158 nach unterschiedlichen Layer (Schichten), aufgeteilt nach Diensten und Protokollen, beibehalten wird. Die einzelnen Feldbusse werden als unterschiedliche Typen in diese Struktur eingearbeitet. Diese Sammlung von Feldbusnormen in der IEC 61158 taugt nicht zu einer Implementierung. Sie muss mit einer Anleitung zum Gebrauch ergänzt werden. Diese Anleitung zeigt auf, wie und welche Teile der IEC 61158 zu einem funktionierenden System zusammengebaut werden können. Diese Bauanleitung ist als IEC 61784 mit sogenannten Profilen nachträglich zusammengestellt worden. Der internationale Feldbus nach IEC 61158 besteht aus 7 unterschiedlichen Hauptprofilen, die wiederum weiter unterteilt werden können. Alle wichtigen Feldbusse aus der Prozess- und Verfahrenstechnik werden hier aufgeführt und die weltweit größten Automatisierungskonzerne sind eingebunden.

Ethernet-Erweiterung

Gleichzeitig mit der ersten Revision im Jahr 2002 hat man stillschweigend einzelne ethernet-basierte Lösungen einfließen lassen. Doch es war absehbar, dass ethernet-basierte Feldbusse in der Zukunft eine wesentliche Rolle bei industriellen Netzwerken spielen werden. Darum wurde die Aufgabe für eine Norm für „Echtzeit-Ethernet“ definiert. Im Normenantrag waren klare Kriterien wie Switched (keine Hubs) Ethernet und Kriterien für die Echtzeit vorgeschlagen. Doch mit der Feldbusnorm war eigentlich die Tür offen, um die Sammlung von Feldbussen mit einer Sammlung von ethernet-basierten Lösungen zu ergänzen. Somit hat man einfach alle Lösungen, die in nützlicher Frist vorgeschlagen werden konnten, in die neue Norm IEC 61784 Teil 2 integriert. Bei der Festlegung der ethernet-basierten Feldbusse hat man einen Krieg vermieden, indem man einfach jeder Lösung den Zutritt zur Norm erlaubt. Dies hat fast zu einem Gewohnheitsrecht geführt, in dem heute weitere Feldbusse und Ethernet-Lösungen ohne Diskussion in die Normen integriert werden.

Wireless-Erweiterung

Drahtlose, funkbasierte Netzwerke werden für spezielle Anwendungen in der Praxis eingesetzt. Es kommt der Bedarf nach der Normung solcher drahtloser Netzwerke insbesondere für Sensoren und Aktoren auf. Der Highway Addressable Remote Transducer – besser bekannt unter der Abkürzung HART – unterdessen auch ein Teil der IEC-Feldbus-Norm, ist am weitesten fortgeschritten und wird als erstes als WirelessHART zur Normierung bei IEC vorgeschlagen. Nun wird die grundlegende Entscheidung gefällt, diese drahtlosen Systeme nicht in die Feldbus-Normen zu integrieren, sondern in eine eigene Norm IEC 62591 aufzunehmen. Damit wollte man die unselige Normensammlung unterbrechen und wieder selektiver werden. Dies scheint aber nicht wirklich gelungen zu sein, wird doch die chinesische Lösung Wireless network for Industrial Automation – Process Automation (WIA-PA) mit vergleichbarer Funktionalität wie WirelessHART ohne nennenswerten Widerspruch auch als Norm IEC 62601 angenommen. Wir können also damit rechnen, dass wir in der Zukunft noch eine Sammlung von Normen zu Wireless-Feldbussen unserer Liste anfügen können.