Feldbus ist der Oberbegriff für verschiedene physikalisch ausgeprägte Bussysteme für die Automatisierung, Fertigungstechnik, Gebäudeautomation und die Automotive-Technik. Es handelt sich um leitungsgebundene oder drahtlose Bussysteme mit denen Feldgeräte, das sind Sensoren und Aktoren, wie Antriebe, Schalter, Motoren, Stellglieder und Lampen mit den Steuerungsgeräten und Leitrechnern verbunden werden und über die der schnelle Datenaustausch zwischen den Komponenten erfolgt.
Feldbusse arbeiten meistens im Master-Slave-Betrieb, dabei übernimmt die Masterstation die Steuerung der Prozesse und Protokolle und die Slave-Stationen die Abarbeitung der Teilaufgaben.
Da die Steuerung der Aktoren mit einer vorhersagbaren Verzögerungszeit muss, benutzen Feldbusse deterministische Zugangsverfahren, wie der Time Division Multiple Access ( TDMA) oder andere. Dies unterscheidet sie ganz wesentlich von dem stochastischen Zugangsverfahren, das in Ethernet eingesetzt wird und verdeutlicht die Probleme bei der Migration zwischen den nicht-deterministischen IP-Netzen und den deterministischen Feldbussen beim Übergang in das industrielle Ethernet.
Die Topologie von Feldbussen
Feldbusse unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Topologie, ihrer Übertragungsmedien und haben je nach Ausführung unterschiedliche Übertragungsprotokolle. Man unterscheidet dabei zwischen den nachrichtenorientierten Verfahren und dem Summenrahmenverfahren. Eines der bekannteren in der Automation auf Feldbussen eingesetzten Protokolle ist das Manufacturing Automation Protocol ( MAP).
Feldbusse unterliegen diversen nationalen und internationalen Standards und adaptieren die Schichtenstruktur des OSI-Referenzmodells. Einen gemeinsamen Standard für Feldbusse gibt es nicht, es handelt sich in aller Regel um proprietäre Systeme, die durch Interessengruppen weiterentwickelt und gefördert werden. Von der Topologie können sie aufgebaut sein wie Netzwerke, nämlich in Ringtopologie, Baumtopologie, Bustopologie oder Sterntopologie.
Feldbusse sind für ihr Einsatzgebiet optimiert, so dass es diverse Versionen für den Anlagenbau und die Automation gibt, ebenso wie für den Maschinenbau, die Automotive-Technik, die Prozess- und die Gebäudeautomation.
Die bekanntesten Feldbusse
Bekannte Feldbusse sind der Interbus, Profibus, HART, Bitbus, I2C-Bus, Modbus, LIN-Bus, MOST-Bus, IDB-1394, TTP/A-Bus, TTP/C-Bus, BACnet, Batibus, VARAN-Bus und der CAN-Bus. Neben den genannten setzen sich zunehmend Feldbusse auf Basis des IP-Protokolls durch, also über Ethernet. Das klassische Übertragungsmedium über Kupferkabel, das in EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet-Powerlink, DeviceNet, ControlNet und Sercos-Interface eingesetzt wurde, wird zunehmend durch Funknetze wie WiFi ergänzt oder abgelöst. Der Vorteil der IP-basierten Übertragung besteht auch darin, dass eine hohe Durchlässigkeit der Daten über die verschiedenen Prozessebenen hinweg gewährleistet ist, ohne dass die Daten gewandelt werden müssen.