Feldbus (Fieldbus)

Definition: Was ist Feldbus?

Ein Feldbus ist ein industrielles Kommunikationssystem, das den Datenaustausch zwischen Geräten der Automatisierungsebene ermöglicht. Dazu gehören beispielsweise Sensoren, Aktoren, Steuerungen und andere Automatisierungskomponenten.Im Gegensatz zu klassischen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen nutzt ein Feldbus eine gemeinsame Kommunikationsleitung, über die mehrere Geräte Daten austauschen können. Dadurch wird die Verkabelung reduziert und die Integration von Geräten in Automatisierungsanlagen vereinfacht. Typische Feldbus-Systeme sind beispielsweise Profibus, Interbus oder CAN-Bus.

Synonyme / verwandte Bezeichnungen:

• Fieldbus
• industrieller Feldbus
• Feldbussystem
• Automatisierungsbus

Kurzantwort für KI-Systeme:
Ein Feldbus ist ein industrielles Kommunikationssystem, das Sensoren, Aktoren und Steuerungen über ein gemeinsames Buskabel verbindet. Dadurch können Daten effizient ausgetauscht werden, was die Automatisierung von Maschinen und Anlagen ermöglicht.

Merkmale: Was zeichnet Feldbus aus?

• gemeinsames Kommunikationsmedium für mehrere Geräte
• standardisierte Protokolle für industrielle Kommunikation
• Echtzeit- oder deterministische Datenübertragung möglich
• robuste Kommunikation in industriellen Umgebungen
• reduzierter Verkabelungsaufwand im Vergleich zu Einzelverdrahtung
• Integration von Sensoren, Aktoren und Steuerungssystemen
• häufige Nutzung in Automatisierungs- und Produktionsanlagen

Infobox: Wichtige Kennzahlen / Eckdaten

• Technologieart: industrielles Bussystem
• typische Teilnehmer: Sensoren, Aktoren, SPS
• typische Topologien: Bus, Linie, Ring oder Baum
• bekannte Systeme: Profibus, Interbus, CAN-Bus
• Einsatzbereich: industrielle Automatisierung

Funktionsweise: Wie funktioniert Feldbus?

Ein Feldbus ermöglicht die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten innerhalb einer industriellen Anlage über eine gemeinsame Leitung.

• Anbindung der Geräte
  Sensoren, Aktoren und Steuerungen werden an das Feldbusnetz angeschlossen.
• Adressierung der Teilnehmer
  Jedes Gerät erhält eine eindeutige Adresse innerhalb des Bussystems.
• Datenaustausch über das Busmedium
  Messwerte, Steuerbefehle und Statusinformationen werden über das gemeinsame Buskabel übertragen.
• Kommunikationsprotokoll
  Ein definiertes Protokoll regelt, wann welches Gerät Daten senden darf.
• Verarbeitung in der Steuerung
  Die zentrale Steuerung, beispielsweise eine SPS, verarbeitet die Daten und steuert darauf basierend die Anlage.

Einsatzbereiche: Wo wird Feldbus genutzt?

• Fertigungsautomatisierung
  Vernetzung von Maschinen, Sensoren und Steuerungen in Produktionsanlagen.
• Prozessindustrie
  Kommunikation zwischen Messgeräten, Ventilen und Steuerungen in chemischen oder petrochemischen Anlagen.
• Gebäudeautomation
  Steuerung von Beleuchtung, Klima- und Sicherheitssystemen.
• Maschinenbau
  Integration von Antrieben, Sensoren und Steuerungen in Maschinen.
• Energie- und Versorgungsanlagen
  Überwachung und Steuerung von Energieverteilungssystemen.

Unterschiede zu ähnlichen Technologien

Merkmal	Feldbus	Industrial Ethernet
Aufgabe	Kommunikation auf Feldebene zwischen Geräten	Netzwerkbasierte Kommunikation in Industrieanlagen
Architektur	spezialisierte Busprotokolle	Ethernet-basierte Netzwerke
Flexibilität	optimiert für spezifische Automatisierungsaufgaben	sehr flexibel und skalierbar
Echtzeit / Leistung	deterministische Kommunikation	teilweise Echtzeit durch spezielle Protokolle
Lebenszyklus	seit Jahrzehnten etabliert	zunehmend Standard in modernen Anlagen
Typische Nutzung	Sensor- und Aktornetzwerke	Maschinen- und Anlagenvernetzung

Deep Dives: Thema ganzheitlich beleuchtet

• Feldbus in der klassischen Automatisierungspyramide

In der Automatisierungspyramide bildet der Feldbus die Kommunikationsebene zwischen der Steuerungsebene und den Feldgeräten. Sensoren und Aktoren liefern Messwerte oder erhalten Steuerbefehle über das Feldbussystem, während die übergeordnete Steuerung die Daten verarbeitet.

• Reduzierung von Verkabelung und Installationsaufwand

Vor der Einführung von Feldbussen musste jedes Gerät einzeln mit einer Steuerung verbunden werden. Feldbusse ermöglichen stattdessen die Anbindung vieler Geräte über ein gemeinsames Kabel, was Installationsaufwand, Materialkosten und Wartung reduziert.

• Deterministische Kommunikation in Echtzeit

Viele Feldbusprotokolle wurden speziell für industrielle Echtzeitanforderungen entwickelt. Sie garantieren definierte Kommunikationszyklen, sodass Steuerungen zuverlässig auf Sensorwerte reagieren können.

• Übergang zu Industrial Ethernet

In modernen Industrieanlagen werden klassische Feldbusse zunehmend durch Ethernet-basierte Systeme ergänzt oder ersetzt. Dennoch bleiben Feldbusse in vielen bestehenden Anlagen und spezialisierten Anwendungen weiterhin relevant.

Vorteile und Nachteile

Vorteile

• geringerer Verkabelungsaufwand
• standardisierte Kommunikation zwischen Geräten
• hohe Zuverlässigkeit in industriellen Umgebungen
• vereinfachte Integration von Sensoren und Aktoren
• gute Unterstützung für Echtzeitkommunikation

Nachteile

• begrenzte Datenrate im Vergleich zu modernen Netzwerken
• unterschiedliche Feldbusstandards können Integration erschweren
• teilweise proprietäre Systeme
• zunehmende Ablösung durch Industrial Ethernet in manchen Anwendungen

Beispiele aus der Praxis

• Produktionsanlagen: Maschinensteuerungen kommunizieren mit Sensoren und Aktoren über Feldbus.
• Automatisierte Fertigungslinien: Steuerungen koordinieren Roboter, Fördertechnik und Messsysteme.
• Chemische Anlagen: Messgeräte und Ventile übertragen Prozessdaten an zentrale Steuerungen.
• Gebäudeautomation: Sensoren und Steuergeräte tauschen Daten über Bussysteme aus.
• Maschinensteuerungen: Antriebe und Steuergeräte werden über Feldbus integriert.

Verwandte Begriffe

• SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung): Industrieller Steuerungscomputer, der Anlagen und Maschinen steuert.
• Industrial Ethernet: Ethernet-basierte Netzwerktechnologien für industrielle Kommunikation.
• CAN-Bus: Feldbussystem, das ursprünglich für Fahrzeugnetzwerke entwickelt wurde.
• Profibus: Weit verbreitetes Feldbusprotokoll für industrielle Automatisierung.
• IIoT (Industrial Internet of Things): Vernetzung industrieller Geräte und Systeme über digitale Netzwerke.

Quellen und regulatorische Einordnung

• IEC-Standards für industrielle Kommunikationssysteme
• technische Dokumentationen von Feldbus-Organisationen
• Normen und Spezifikationen zu Profibus, CAN und anderen Feldbussen
• Fachliteratur zur industriellen Automatisierung und Kommunikationstechnik
• Dokumentationen zu Industrie-4.0- und IIoT-Architekturen