Immer wieder wird darauf hingewiesen, dass die Verdrahtung von Ethernet gegenüber einem Feldbus wie PROFIBUS Vorteile hat. Wir wollen hier die gültigen Regeln auffrischen und aktuelle Entwicklungen aufzeigen.

 

In einem PROFIBUS Netzwerk können maximal 126 Teilnehmer adressiert werden. Die Adresse 0 wird normalerweise für ein Programmiergerät reserviert. Die Adresse 126 ist die Defaultadresse für neue Feldgeräte und sollte somit freigelassen werden. Somit können von einer Steuerung maximal 123 Feldgeräte in einem PROFIBUS Netzwerk angesprochen werden.

 

Die Verdrahtung eines PROFIBUS folgt der Norm EIA RS-485. Diese schreibt vor, dass nicht mehr als 32 Teilnehmer an einem Kabel angeschlossen werden dürfen. Ebenso wird die maximale Kabellänge, abhängig von der eingestellten Bitrate gemäss Tabelle 1 beschränkt. Für einen PROFIBUS von 12 MBit/s bedeutet dies eine maximale Kabellänge von 100 Meter.

Tabelle 1: maximale Längen pro Segment

 

 

Diese Einschränkung ist begründet durch Verzerrungen der Signale auf dem Kabel unter anderem durch die Leitungskapazitäten. Diese Leitungskapazitäten werden durch Stichleitungen und mangelhafte Stecker noch weiter vergrössert, die Signalqualität verringert und die Anfälligkeit der Übertragung auf Störungen erhöht. In der Norm wird darum eine maximale Leitungskapazität vorgeschrieben, was bei einem Kabel von einem Kapazitätsbelag von 30 pF/m zu den in Tabelle 2 aufgeführten maximalen Stichleitungen führt. Bei einem Einsatz von PROFIBUS mit 12 MBit/s sind somit keine Stichleitungen toleriert und es muss darauf geachtet werden nur Stecker mit minimaler Kapazität einzusetzen, die für diese Bitrate freigegeben sind.

 

Tabelle 2: Maximale Längen der Stichleitungen

 

* Berechnet für PROFIBUS Kabel Typ A mit 30pF/m                

 

Das Problem dieser Begrenzung umgeht man mit dem Einsatz von Verstärkern, bei PROFIBUS als Repeater bezeichnet. Die erste Generation dieser Repeater hatte einfach das elektrische Signal verstärkt und somit auch die Verzerrungen des Signals. Heutige Repeater regenerieren die Signalform und es können somit nach den Herstellerangaben bis zu 9 Repeater in Serie geschaltet werden. Die Signalregeneration eines Verstärkers weist auch noch weitere Vorteile auf: Neben der galvanischen Trennung wird auch die Signalverzerrungen und Störungen auf das gestörte Kabelsegment begrenzt und somit steigt die Zuverlässigkeit des gesamten PROFIBUS durch den Einsatz der Repeater.

 

Um die maximale Anzahl der PROFIBUS Teilnehmer anzuschliessen benötigen wir nun mindestens 4 solche Repeater. Jeder Repeater selber zählt auf jedem angeschlossenen Kabelstück wieder als einer der möglichen 32 Teilnehmer.

 

Bei Ethernet kennen wir ähnliche Beschränkungen: zwischen zwei Teilnehmern darf ein Kabel maximal 100 Meter lange sein. Als Verstärker werden die sogenannten Hubs eingesetzt. Diese verstärken das ankommende Signal auf mehrere Ausgänge, hier als Port bezeichnet. In der Praxis werden solche Hubs mit 4, 8 oder mehr Ports eingesetzt. Alle Teilnehmer werden sternförmig auf diesen Hub Verdrahtet, mehrere Hubs können zu einem ganzen Baumförmigen Netzwerk zusammengefasst werden.

 

 

Nun kennen wir auch den Hub für PROFIBUS: den ProfiHub. Es handelt sich um einen Repeater mit 5 unabhängigen Netzwerkanschlüssen, was einem Hub mit 5 Ports entspricht. Wir können nun ein PROFIBUS Netzwerk Sternförmig auf diesen Hub verdrahten wie wir dies vom Ethernet gewohnt sind. Diese Hubs regenerieren das Signal und können somit in beliebiger Anzahl hintereinender geschaltet werden. Gleichzeitig können an jedes angeschlossene Kabel maximal 31 Teilnehmer angeschlossen werden. Somit können wir mit nur einem ProfiHub den maximalen Ausbau des PROFIBUS auf 127 Teilnehmer erreichen. Durch geschickte Kombinationen wird es möglich, jede beliebige Topologie optimal abzudecken. Damit der ProfiHub an jedem optimalen Standort, unabhängig von vorhandenen Schaltschränken eingesetzt werden kann, ist der ProfiHub in IP65 ausgeführt.

 

Wir erkennen hier: die PROFIBUS Technologie bleibt nicht stehen, sondern passt sich dauernd den neuen Anforderungen an. Diese Regeln und Komponenten zum Planen eines PROFIBUS Netzwerkes lernt man unter anderem auch beim Besuch in einem Kurs des Certified PROFIBUS Network Engineers genauer kennen und anwenden.