Ihr Wegweiser für
industrielle Netzwerke

Realisierung einer Profibus-Schnittstelle

Typische Feldgeräte wie dezentrale E/A, HMI, Ventile, Waagen, drehzahlveränderbare Antriebe und Barecode-Scanner brauchen eine Profibus-Slave-Schnittstelle mit DP- oder DPV1-Funktionen. Umrichter und Servoantriebe in Motion-Control-Anwendungen benötigen eine Profibus-Slave-Schnitsttelle mit DPV2-Funktionen. Profibus-Anschaltungen in speicherprogrammierbaren Steuerungen, Industrie-PCs oder Prozessleitsystemen benötigen in der Regel eine Profibus-Master-Schnittstelle mit DPV1- oder DPV2-Funktionen.

Die Realisierung der Profibus-Schnittstelle kann entweder als Eigenentwicklung oder mit einbaufertigen Kommunikationsmodulen erfolgen. Generell ist es vorteilhaft, eine modulare Lösung anzustreben, die neben Profibus auch andere Feldbusstandards wie DeviceNet, Interbus und CANopen sowie Industrial-Ethernet-Systeme wie Profinet, EherNet/IP und EtherCAT berücksichtigt.

Externer Profibus-Anschluss

Anybus CommunicatorDer Einsatz eines externen Protokollkonverters bietet sich an, wenn das Feldgerät über eine serielle Schnittstelle verfügt und die Profibus-Anbindung nicht zum Standardfunktionsumfang des Gerätes gehören soll. Protokollkonverter werden an der seriellen Schnittstelle des Feldgerätes angeschlossen und setzen dessen spezifisches Protokoll auf Profibus um. Intelligente Protokollkonverter wie der Anybus Communicator von HMS können mit einem Konfigurator an das serielle Protokoll des Feldgerätes angepasst werden. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass weder Hardware noch Software des Feldgerätes verändert werden müssen. Der Protokollkonverter repräsentiert das Feldgerät stellvertretend im Profibus. Die Lösung ist nach einer einmaligen Konfiguration sofort einsatzfähig und es fallen keine Entwicklungsaufwendungen an. Unter Kostengesichtspunkten empfiehlt sich der externe Busanschluss insbesondere für solche Geräte, die nur in geringen Stückzahlen (< 100 p.a.) mit Profibus oder anderen Kommunikationssystemen vernetzt werden. Die erzielbare Performance dieser Lösung wird stark durch die Geschwindigkeit der seriellen Schnittstelle des Feldgerätes und die zu übertragende Datenmenge beeinflusst. Typische Durchlaufzeiten liegen im Bereich einiger Millisekunden. Kommt der Anybus Communicator von HMS zum Einsatz, so ergibt sich als weiterer Vorteil: Den Communicator gibt es nicht nur für Profibus. HMS bietet funktionskompatible Varianten z. B. auch für Profinet, DeviceNet, CANopen, Interbus, CC-Link, Modbus und Ethernet/IP sowie für viele Industrial-Ethernet-Systeme an. Je nach dem, welcher Bus vom Endkunden gefordert ist, wird der passende Communicator verwendet und so das Feldgerät in unterschiedlichste Kommunikationswelten integriert.

Einsatz eines steckbaren Kommunikationsmoduls

Kommunikationsmodule beinhalten die komplette Hard- und Software einer Profibus-Anschaltung. Die gesamte Elektronik ist in einem kompakten Gehäuse untergebracht. Das Konzept der steckbaren Kommunikationsmodule ist auf die ständig wachsende Vielfalt der industriellen Netzwerke zugeschnitten und bietet ein Höchstmaß an Flexibilität beim Anschluss von Feldgeräten an Feldbusse und Industrial Ethernet. Ein spezieller Einschubmechanismus garantiert die einfache Handhabung und zuverlässige Verriegelung. Für die Montage sind keine Spezialwerkzeuge erforderlich.

Anybus-CCDie Kommunikationsmodule von HMS Industrial Networks sind in der Produktfamilie Anybus CompactCom zusammengefasst. Die Bauform der Module ähnelt einer Compact-Flash-Karte. Typische Anwendungen sind Bedienterminals, Frequenzumrichter, Roboter, Waagen und Messumformer. Die Module sind sowohl mechanisch als auch hard- und software-seitig standardisiert. Durch den Einsatz der Anybus-CompactCom-Module verringert sich der Aufwand zur Entwicklung einer universellen Kommunikationsschnittstelle ganz erheblich. Der CompactFlash-Standardstecker stellt geringe Anschlusskosten und breite Verfügbarkeit sicher. Auch in hohen Stückzahlen stellen Anybus-CompactCom eine attraktive Alternative zur Eigenentwicklung der Kommunikationsschnittstelle dar. Die Module sind intelligent. Sie wickeln das gesamte Busprotokoll selbständig ab.

Auch die Software-Schnittstelle (API) zwischen dem Anybus-Modul und der Elektronik des Automatisierungsgerätes ist vollständig standardisiert.  Die API arbeitet objektorientiert und unabhängig von der jeweils eingesetzten Busvariante. Die Gerätesoftware braucht sich nicht um die Unterschiede zwischen den einzelnen Busprotokollen kümmern, sondern setzt auf der einheitlichen Anybus-CompactCom-Softwareschnittstelle auf. Die geräteseitige Hardware-Schnittstelle unterstützt den Zugriff über Dual-Port-RAM oder eine schnelle serielle Schnittstelle. Die jeweilige Busschnittstelle ist potenzialgetrennt und mit dem systemtypischen Steckverbinder ausgerüstet. Das moderne Hardware-Design in 3,3-Volt-Technik stellt einen hohen Datendurchsatz, gute Störsicherheit und eine geringe Leistungsaufnahme sicher.

Anybus-CCDas Anybus CompactCom gibt es auch als teil-integrierte Kommunikationsschnittstelle in kompakter Bauform. Das B40-Brick ist eine hoch performante, vollwertige Netzwerkschnittstelle im Brick-Format. Sie ist mit dernotwendigen Software und Hardware ausgestattet, um die Kommunikation zwischen Ihrem Gerät und einem industriellen Netzwerk zu ermöglichen.

Vorteile modularer, einbaufertiger Lösungen

Modulare Lösungen auf Basis einbaufertiger Kommunikationsschnittstellen zeichnen sich durch geringe Entwicklungskosten und kurze Entwicklungszeiten aus. Als typische Entwicklungszeit brauchen lediglich wenige Wochen veranschlagt werden. Dies reduziert das Entwicklungsrisiko und verkürzt die Zeit bis zum Verkaufsstart des Produktes (Time-to-Market). Darüber hinaus bieten modulare Lösungen den Vorteil, dass eine universelle Schnittstelle entsteht, die neben Profibus auch Kopplungen an viele andere Feldbusse und Industrial-Ethernet-Systeme in einem Entwicklungsprojekt entstehen lässt. Hierdurch kann der Gerätehersteller seine Feldgeräte von vorneherein an fast alle namhaften SPS- und PC-basierten Automatisierungsgeräte ankopplen und sich neue Marktpotenziale erschließen.

Individuelle Entwicklung

Die individuelle Entwicklung einer Profibus-Schnittstelle sollte nur dann ins Auge gefasst werden, wenn die externe oder modulare Lösung aus funktionalen oder mechanischen Gesichtspunkten nicht in Frage kommt. Für eine ausreichend performante Bearbeitung des Profibus-Protokolls sind ein 16-Bit-Mikroprozessor und ausreichend Flash- und RAM-Speicher erforderlich. Für die individuelle Entwicklung werden spezielle Protokollchips und passende Protokollstacks benötigt. Wer das Rad nicht noch einmal neu erfinden möchte, kann auch hier auf das langjährige Know-how von HMS zurückgreifen. Denn HMS bietet auf Basis der Standardkommunikationsmodule auch die Entwicklung kundenspezifischer Profibus-Schnittstellen an. Bei kundenspezifischen Lösungen werden die bei HMS vorhandenen Hard- und Software-Standardkomponenten an die im Einzelfall gewünschten mechanischen und elektrischen Anforderungen angepasst. Dadurch werden kurze Entwicklungszeiten, geringe Entwicklungskosten und gleichzeitig ein hoher Qualitätsstandard erreicht. Typische Anwendungen sind Kommunikationsschnittstellen in Schutzart IP65 oder höher sowie Geräte, bei denen es auf besonders kleine Abmessungen ankommt.