Automatisierung mit Profibus-Prozessoren
Bewährte Technik in neuem Gewand
Viele Anwender stehen bei neuen Projekten vor der Entscheidung, ob ein Wechsel der bevorzugten Businfrastruktur in Richtung Ethernet-Lösungen durchzuführen ist. Auch wenn Profinet dabei die erste Wahl sein sollte, kann der bewährte Profibus seine Vorzüge ausspielen - und zum Beispiel eine schrittweise, kostenoptimierte Migration ermöglichen.Vor über 20 Jahren eroberte Profibus als herstellerunabhängiges Feldbussystem die Welt der Automatisierungstechnik. Seitdem garantiert eine Vielzahl von Geräten unterschiedlicher Hersteller ein breites Spektrum an Kommunikationsmöglichkeiten für die Fertigungs- und Prozessindustrie entsprechend den Anforderungen an eine moderne Produktion. Dennoch stehen Anwender im Rahmen neuer Projekte immer wieder vor der Entscheidung, ob ein Umstieg auf einen Industrial-Ethernet-basierenden Feldbus wie Profinet zu diesem Zeitpunkt sinnvoll ist. Ein solches System bietet zwar sehr viele Vorteile, doch der bewährte Profibus offenbart nicht minder seine Vorzüge, wobei hohe Verfügbarkeit und lang erprobte Zuverlässigkeit an erster Stelle stehen. Insbesondere im Rahmen von Migrationskonzepten zahlt sich Profibus weiterhin aus. Schrittweise Migration Beim Ersatz eines alten Automatisierungssystems durch ein modernes Steuerungssystem kommen nach wie vor Kommunikationsprozessoren für Profibus zum Einsatz, um die Anbindung der bisherigen Infrastruktur an das neue System zu ermöglichen. Die Kommunikationsprozessoren bieten dabei den Vorteil, dass der Anlagenbetreiber eine Migration in eine Ethernet-Umgebung auch schrittweise durchführen kann. Eine schrittweise Migration trägt dazu bei, im Rahmen des jährlich verfügbaren Budgets kostenoptimiert in innovative Technik zu investieren, mit der sich auch zukünftige Anforderungen an Flexibilität, Zuverlässigkeit und Leistung erfüllen lassen. Dafür existieren durchaus Beispiele: Arcelor Mittal, Weltmarktführer in der Stahlindustrie, konnte etwa in seinem Stahlwerk in Gent aufgrund der Flexibilität und Modularität der eingesetzten Systeme die bewährte Profibus-Technik in einer Kransteuerung mit innovativen Konzepten basierend auf Profinet und IWLAN (Industrial Wireless Local Area Network) zur Anbindung an das MES-System verbinden. Aus der Perspektive einer Automatisierungsinfrastruktur lassen sich die Feldbussysteme auf diese Weise hervorragend nebeneinander betreiben. Vorteile von Profinet liegen beispielsweise in der Flexibilität beim Aufbau und der Konfiguration des Netzwerks. Auch die Erweiterung um Komponenten in das Ethernet-Netzwerk und die Integration in die Automatisierungsumgebung ist mit Profinet besonders leicht umzusetzen. Die Möglichkeit, inzwischen bewährte IWLAN-Technik für mobile Anwendungen zu nutzen, bringt weitere Vorzüge. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach und berührungslos etwa bei Einschienen-Hängebahnen die sichere Kommunikation von und zum Fahrzeug realisieren. Profibus für die Prozessindustrie Dennoch sind es häufig auch die besonderen Anforderungen aufgrund der geplanten Aufgabenstellung einer Automatisierungslösung, die zu einer Entscheidung für Profibus und somit zum Einsatz von Profibus-Kommunikationsprozessoren führen. Die Anforderungen aus der Prozessindustrie erfordern die Anwendung von Profibus PA (PA = Prozessautomation). Profibus PA ist nach Profibus DP (DP = Dezentrale Peripherie) eine der erfolgreichsten Ausprägungen dieses Feldbussystems. Profibus PA ist auf die Anforderungen der Prozessindustrie zugeschnitten und kann - abhängig von der Anwendung und den Umgebungsbedingungen - in explosionsgefährdeten Bereichen (EX Zonen 1 und 2 beziehungsweise 21 und 22) arbeiten. Es bietet einen eigensicheren Stromkreis, was durch die Begrenzung von Strom und Spannung zur Vermeidung von Funken und hohen Temperaturen als mögliche Zündquellen gelingt. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist im Vergleich zum Profibus DP jedoch nicht variabel, sondern auf 31,25 kBit/s festgelegt, und die maximale Zahl der Teilnehmer ist auf 32 pro Segment begrenzt. Geräte mit Profibus PA sind üblicherweise über so genannte DP/PA-Koppler an ein zentrales Profibus-DP-Segment eines Kommunikationsprozessors angebunden. Die DP/PA-Koppler dienen dabei auch der Stromversorgung, die den Geräten des PA-Segments über die Datenleitung zugeführt ist. Viele Hersteller von Automatisierungssystemen haben erkannt, dass bei bestimmten Anforderungen Profibus die optimale Lösung für die Anwender darstellt. So hat Siemens mit den neuen Systemen Simatic S7-1200 und S7-1500 auch Kommunikationsprozessoren für die Profibus-Kommunikation als Master oder Slave eingeführt. Auch für die beiden etablierten Systeme Simatic S7-300 und S7-400 sind neue Kommunikationsprozessoren für Profibus erhältlich. Optische Datenübertragung für EMV-Festigkeit Besondere Anforderungen hinsichtlich EMV-Festigkeit der Übertragungsstrecke in einem Profibus-Segment lassen sich mithilfe optischer Übertragungsstrecken über Lichtwellenleiter erfüllen. Dies bietet zahlreiche zusätzliche Vorteile: Galvanische Trennung der Teilnehmer und Segmente, keine Beeinflussung des Übertragungswegs durch externe elektromagnetische Störungen etwa durch Kabel mit hohen Strömen in unmittelbarer Nähe, keine Potenzialausgleichströme, Blitzschutzelemente sind nicht erforderlich, keine Störabstrahlung entlang der Übertragungsstrecke, geringeres Gewicht, keine Abhängigkeit der maximal zulässigen Streckenlängen von der Übertragungsgeschwindigkeit und abhängig vom Fasertyp sind Leitungslängen von einigen Kilometern auch bei höheren Übertragungsgeschwindigkeiten realisierbar. Fazit Profibus gilt unter Experten als ein äußerst verlässliches Bussystem. Die Stärken liegen in der Einfachheit des Aufbaus sowie in der Verfügbarkeit von Lösungen sowohl für die Fertigungs- wie auch die Prozessindustrie. Mit Kommunikationsprozessoren für Profibus ist der Anlagenbetreiber auch bei neuen Automatisierungslösungen für die Anforderungen von morgen gerüstet und kann mit diesen erfolgreich anstehende Automatisierungsaufgaben bewältigen. Das ermöglichen die Hersteller auch dadurch, dass sie neben der Entwicklung neuer Kommunikationsprozessoren für neue Automatisierungssysteme auch die Lieferfähigkeit von Kommunikationsprozessoren für bereits bestehende Produktlinien sicherstellen.
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