Serielle Bussysteme: Profibus in der Praxis

PROFIBUS Netze können auf der Basis von

· geschirmten, verdrillten Zweidrahtleitungen (Wellenwiderstand 150 Ω)
· geschirmten, verdrillten Zweidrahtleitungen eigensicher (mit PROFIBUS–PA)
· Lichtwellenleitern
· drahtlos (Infrarot–Technik)

ausgeführt werden.

Die verschiedenen Kommunikationsnetze können sowohl unabhängig voneinander

eingesetzt werden, als auch, je nach Bedarf, miteinander kombiniert werden. Von einigen Herstellern gibt es inzwischen auch Funkkomponenten, die PROFIBUS DP und PROFISAFE bittransparent übertragen können. Die entspchenden Normen und Standards können über die Website der PNO http://www.profibus.com/community/regional-pi-associations/germany/ abgerufen werden.

9.1.1 Installation von Busleitungen

Hier sei auf die Montagenorm MO 1 als auch auf die Installationshinweise von Herstellern oder der PNO verwiesen. Grundsätzlich gilt für die Installation aber immer:

- Nur geeignete Betriebsmittel einsetzen

- Massung und Potentialausgleich beachten

- räumliche Trennung zwischen Leitungen unterschiedlicher Spannungsebenen

9.2 Elektrische Eigenschaften des Profibus

Die seriellen Daten werden ohne Massebezug als Spannungsdifferenz zwischen zwei korrespondierenden Leitungen übertragen. Für jedes zu übertragende Signal existiert ein Aderpaar, das aus einer invertierten und einer nicht invertierten Signalleitung besteht. Die invertierte Leitung wird in der Regel durch den Index "A" oder "-" gekennzeichnet, während die nicht invertierte Leitung mit "B" oder "+" bezeichnet wird. Der Empfänger wertet lediglich die Differenz zwischen beiden Leitungen aus, so daß Gleichtakt-Störungen auf der Übertragungsleitung nicht zu einer Verfälschung des Nutzsignals führen. RS485-Sender stellen unter Last Ausgangspegel von ±2V (Inzwischen bis zu ±7V) zwischen den beiden Ausgängen zur Verfügung; die Empfängerbausteine erkennen Pegel von ±200mV (RS 485-Richtlinie) noch als gültiges Signal.

Die Zuordnung Differenzspannung zwischen A und B zu logischem Zustand ist nach der Profibusrichtlinie wie folgt definiert:

A - B < -0,3V = OFF = Logisch 1

A - B > +0,3V = ON = Logisch 0

Prinzipieller Busaufbau mit realen Elementen

Ein realer RS-485-Transceiver (Maxim MAX14770E) hat einen Eingangswiderstand von 48 kW. Bei der Definition des Profibusses wurde ein standardisierter Eingangswiderstand von 12 kW für die Transceiver als sog. Unitload festgelegt. Diese Unitload führt in Verbindung mit den anderen elektrischen Daten zu der Festlegung, dass an einem Bussegment maximal 32 Teilnehmer sicher betrieben werden können. Das heisst aber im Umkehrschluss, dass bei modernen Bauteilen durchaus auch mehr Teilnehmer betrieben werden können.

Vorsicht: Dies erklärt auch, warum nach einer Busstörung und Wechsel des ausgefallenen Teilnehmers der Bus wieder läuft, obwohl die Ursache woanders liegt.

In den folgenden Oszillogrammen sind typische Kurvenformen für RS-485-Kommunikation aufgezeichnet.