Profi-Bus

PROFIBUS (kurz für Process Field Bus) ist ein international standardisiertes, dominierendes elektrisches Feldbusprotokoll (nach IEC 61158), das speziell für die digitale Kommunikation zwischen speicherprogrammierbaren Steuerungen (PLCs), Feldgeräten (Sensoren, Aktoren) und übergeordneten Leitsystemen in der industriellen Automation entwickelt wurde. Organisatorisch ermöglicht PROFIBUS die zentrale Steuerung und den dezentralen Datenaustausch in Echtzeit, wodurch es eine wesentliche Grundlage für die effiziente Prozessführung und die Vernetzung von Produktionsanlagen darstellt.

PROFIBUS – Ausführliche technische und organisatorische Aspekte

Die Einführung von PROFIBUS ersetzte die aufwendige und starre Parallelverdrahtung von Einzelgeräten durch eine serielle Busstruktur. Technisch zeichnet es sich durch seine Robustheit und seine Fähigkeit aus, sowohl schnelle als auch hochsichere Kommunikationsanforderungen in rauen Industrieumgebungen zu erfüllen. Organisatorisch wird die Entwicklung und Standardisierung von PROFIBUS durch die PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PNO) gesteuert.

Technische Protokolle und Topologien

PROFIBUS ist keine einzelne Technologie, sondern umfasst technisch verschiedene, auf unterschiedliche Anforderungen zugeschnittene Protokolle:

• PROFIBUS DP (Decentralized Periphery):
  • Technische Funktion: Dies ist die am häufigsten genutzte Variante und dient dem schnellen Datenaustausch zwischen der zentralen Steuerung (Master, z.B. PLC) und den dezentralen Feldgeräten (Slaves, z.B. I/O-Module, Antriebe).
  • Übertragungsmedium: Meist über eine geschirmte, verdrillte Kupferleitung (RS-485) mit Übertragungsraten von bis zu 12 Mbit/s.
  • Topologie: Wird technisch als Linien- oder Baumstruktur ausgeführt.
• PROFIBUS PA (Process Automation):
  • Technische Funktion: Speziell für die Anforderungen der Prozessindustrie (Chemie, Petrochemie) entwickelt, wo der Datenaustausch langsamer ist, aber hohe Sicherheitsanforderungen gelten.
  • Eigensicherheit: Unterstützt das Intrinsically Safe-Konzept (IS) nach IEC 60079-11, das den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (Ex-Zonen) erlaubt, indem die Energie im Kabel technisch so begrenzt wird, dass keine Zündquelle entstehen kann.
  • Übertragungsmedium: Standardisiert über die Manchester Bus Powered (MBP)-Technologie.
• PROFIsafe: Eine zusätzliche technische Schicht, die die funktionale Sicherheit über den Feldbus gewährleistet (bis zu SIL 3), indem sie sicherheitsrelevante Daten mit speziellen Mechanismen (z.B. Zeitüberwachung, Duplizierung) schützt.

Organisatorische und Standardisierungsaspekte

Die organisatorische Durchdringung von PROFIBUS in der Industrie basiert auf seiner Offenheit und Standardisierung:

• Offener Standard: Die Spezifikationen sind international genormt, was die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller sicherstellt. Organisatorisch können Anlagenbetreiber Geräte flexibel auswählen, ohne sich an einen einzigen Hersteller binden zu müssen (Multi-Vendor-Fähigkeit).
• Gerätedefinitionsdateien (GSD): Für jedes PROFIBUS-Gerät ist eine standardisierte GSD-Datei erforderlich. Diese Datei enthält alle relevanten technischen und kommunikativen Eigenschaften des Geräts, was die organisatorische Projektierung und Inbetriebnahme in der Steuerungssoftware vereinfacht.
• Systemintegration: PROFIBUS hat organisatorisch die Komplexität der Systemintegration stark reduziert. Statt Tausender von Einzelkabeln genügt ein einziges Buskabel zur Steuerung von Dutzenden von Geräten.
• Evolution: PROFIBUS wird zunehmend durch seine Weiterentwicklung PROFINET (basierend auf Industrial Ethernet) ergänzt oder abgelöst, behält aber in vielen Bestandsanlagen und in der Prozessindustrie (PA) seine technische Dominanz.