Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik: Grundlagen, Systeme und Anwendungen der industriellen Kommunikation
Gespeichert in:
| Weitere Verfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2019]
|
| Ausgabe: | 9., aktualisierte und verbesserte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 408 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm, 982 g |
| ISBN: | 9783658236878 3658236876 |
Internformat
MARC
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
TECHNISCHE
GRUNDLAGEN
.......................................................................................
1
1.1
NETZWERKTOPOLOGIEN
......................................................................................
1
1.1.1
ZWEIPUNKTVERBINDUNGEN
....................................................................
1
1.1.2
ZWEIPUNKTVERBINDUNGEN
MIT
MULTIPLEXER
......................................
2
1.1.3
BUS-STRUKTUR
......................................................................................
3
1.1.4
BAUMSTRUKTUR
....................................................................................
6
1.1.5
RINGSTRUKTUR
......................................................................................
7
1.1.6
STERNSTRUKTUR
......................................................................................
8
1.2
KOMMUNIKATIONSMODELLE
...............................................................................
9
1.2.1
DAS
ISO/OSI-REFERENZMODELL
.........................................................
9
1.2.1.1
ALLGEMEINES
.........................................................................
9
1.2.1.2
DIE
PHYSIKALISCHE
SCHICHT
ODER
BITUEBERTRAGUNGSSCHICHT
.
11
1.2.1.3
DIE
SICHERUNGSSCHICHT
.......................................................
11
1.2.1.4
DIE
NETZWERKSCHICHT
........................................................
12
1.2.1.5
DIE
TRANSPORTSCHICHT
..........................................................
13
1.2.1.6
DIE
SITZUNGSSCHICHT
..........................................................
13
1.2.1.7
DIE
DARSTELLUNGSSCHICHT
.....................................................
14
1.2.1.8
DIE
ANWENDUNGSSCHICHT
..................................................
14
1.2.1.9
DIENSTE
FUER
DIE
KOMMUNIKATION
ZWISCHEN
DEN
SCHICHTEN
15
1.2.1.10
BEISPIEL:
ABLAUF
EINER
KOMMUNIKATION
IM
OSI-MODELL
.
15
1.2.2
DAS
TCP/IP-PROTOKOLL
......................................................................
17
1.3
BUSZUGRIFFSVERFAHREN
....................................................................................
19
1.3.1
MASTER/SLAVE-VERFAHREN
...................................................................
20
1.3.2
TOKEN-PRINZIP
....................................................................................
22
1.3.3
TOKEN-PASSING
....................................................................................
24
1.3.4
CSMA
.................................................................................................
25
1.3.5
CSMA/CA
.........................................................................................
28
1.3.6
BUSARBITRATION
....................................................................................
29
1.4
DATENSICHERUNG
..............................................................................................
30
1.4.1
EINLEITUNG
.........................................................................................
30
1.4.2
FEHLERARTEN
.........................................................................................
31
VII
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
1.4.3
EINIGE
GRUNDLEGENDE
BEZIEHUNGEN
................................................
31
1.4.3.1
BITFEHLERRATE
.........................................................................
31
1.4.3.2
WIEDERHOLUNG
EINER
UEBERTRAGUNG
......................................
31
1.4.3.3
RESTFEHLERRATE
......................................................................
32
1.4.3.4
HAMMING-DISTANZ
..............................................................
32
1.4.3.5
TELEGRAMMUEBERTRAGUNGSEFFIZIENZ
......................................
33
1.4.4
EINIGE
STRATEGIEN
DER
FEHLERERKENNUNG
..........................................
34
1.4.4.1
PARITAETSBIT
............................................................................
34
1.4.4.2
BLOCKSICHERUNG
....................................................................
35
1.4.4.3
CRC
......................................................................................
37
1.4.5
DATENINTEGRITAETSKLASSEN
...................................................................
40
1.4.6
TELEGRAMMFORMATE
............................................................................
41
1.4.6.1
TELEGRAMM
MIT
PARITAETSBIT
.................................................
41
1.4.6.2
TELEGRAMM
MIT
CRC
...........................................................
42
1.5
TELEGRAMMFORMATE
......................................................................................
44
1.5.1
DAS
HDLC-PROTOKOLL
.........................................................................
44
1.5.2
UART
.................................................................................................
47
1.5.3
PROFIBUS-NORM
EN
50
170
TEIL
2
..............................................
48
1.5.4
HART-PROTOKOLL
.................................................................................
49
1.5.4.1
SMART-TRANSMITTER
..............................................................
50
1.5.4.2
BUSAUFBAU
............................................................................
51
1.5.4.3
BUSZEITEN
............................................................................
52
1.5.5
TOKEN-TELEGRAMM
..............................................................................
53
1.5.6
ETHERNET-TELEGRAMM
.........................................................................
53
1.5.6.1
DIE
FELDER
DES
ETHERNET-TELEGRAMMS
................................
53
1.5.6.2
TCP/IP-PROTOCOL
.................................................................
55
1.6
BINAERE
INFORMATIONSDARSTELLUNG
...................................................................
55
1.6.1
NRZ,
RZ
............................................................................................
56
1.6.2
BIPOLAR-KODIERUNG,
HDB
N
-KODIERUNG
...........................................
57
1.6.3
NRZI
.................................................................................................
58
1.6.4
AFP
....................................................................................................
59
1.6.5
MANCHESTER-II-KODIERUNG
.................................................................
59
1.6.6
FSK,
ASK,
PSK
.................................................................................
60
1.7
UEBERTRAGUNGSSTANDARDS
.................................................................................
60
1.7.1
RS
232-,
V.24-SCHNITTSTELLE
..............................................................
60
1.7.2
RS
422-SCHNITTSTELLE
.........................................................................
63
1.7.3
RS
485-SCHNITTSTELLE
.........................................................................
63
1.7.4
20MA-STROMSCHLEIFE
.........................................................................
66
1.7.5
IEC
61158-2,
FISCO-MODELL
...........................................................
67
1.7.6
ETHERNET-UEBERTRAGUNGSARTEN
...........................................................
72
1.7.6.1
10
MBD
ETHERNET
.................................................................
73
1.7.6.2
100
MBD-ETHERNET
(FAST
ETHERNET)
...................................
75
INHALTSVERZEICHNIS
IX
1.7.6.3
LOOOBASE
ETHERNET
(GIGABIT
ETHERNET)
..............................
76
1.7.6.4
LOGIGASSIT
ETHERNET
...........................................................
78
1.7.6.5
INFRASTRUKTUR-KOMPONENTEN
..............................................
78
1.8
LEITUNGEN
UND
UEBERTRAGUNGSARTEN
..............................................................
79
1.8.1
UEBERSICHT
UEBER
DIE
LEITUNGSARTEN
...................................................
79
1.8.2
PARALLELDRAHTLEITUNG
............................................................................
80
1.8.3
KOAXIALLEITUNG
....................................................................................
84
1.8.4
LICHTWELLENLEITER
(LWL)
...................................................................
86
1.8.5
UEBERTRAGUNGSARTEN
...........................................................................
87
1.8.5.1
BASISBANDUEBERTRAGUNG
.........................................................
87
1.8.5.2
TRAEGERFREQUENZUEBERTRAGUNG
..............................................
87
1.8.5.3
BREITBANDUEBERTRAGUNG
.........................................................
88
1.9
VERBINDUNG
VON
NETZEN
.................................................................................
89
1.9.1
REPEATER
............................................................................................
89
1.9.2
BRIDGES
..............................................................................................
90
1.9.3
ROUTER
.................................................................................................
92
1.9.4
GATEWAYS
............................................................................................
94
1.10
FELDBUSANKOPPLUNG
AN
HOST-SYSTEME
.........................................................
95
1.10.1
GRUNDLAGEN
.........................................................................................
95
1.10.2
SPS-ANKOPPLUNG
..............................................................................
96
1.10.2.1
FELDBUSFUNKTIONEN
AUF
KOMMUNIKATIONS-BAUGRUPPEN
.
.
96
1.10.2.2
SOFTWARE-SCHNITTSTELLE
........................................................
97
1.10.2.3
EINHEITLICHE
PROGRAMMIERUNG
MIT
IEC
1131
...................
98
1.10.3
PC-ANKOPPLUNG
.................................................................................
99
1.10.3.1
HARDWARE-ASPEKTE
..............................................................
99
1.10.3.2
TECHNIKEN
DES
ANWENDERZUGRIFFS
.........................................
100
1.10.4
CONTROLLER-ANKOPPLUNG
......................................................................
104
1.10.5
ANKOPPLUNG
AN
HOEHERE
NETZE
UEBER
GATEWAYS
...................................
104
1.10.6
HOST-ZUGRIFFE
UNTER
MMS
........................
105
1.11
BUSZYKLUSZEITEN
..............................................................................................
106
1.11.1
DETERMINISTISCHE
BUSSYSTEME
............................................................
106
1.11.2
NICHTDETERMINISTISCHE
BUSSYSTEME
...................................................
109
1.12
SICHERHEITSBUSSYSTEME
....................................................................................
110
LITERATUR
................................................................
113
2
NETZWERKHIERARCHIEN
IN
DER
FABRIK-
UND
PROZESSAUTOMATISIERUNG
...............
117
2.1
UEBERSICHT
UND
SPEZIFIK
DER
KOMMUNIKATION
IN
DER
AUTOMATISIERUNG
...
117
2.1.1
FABRIKAUTOMATISIERUNG
.........................................................................
122
2.1.2
PROZESSAUTOMATISIERUNG
......................................................................
123
2.2
KOMMUNIKATIONSEBENEN
BEI
STUECKGUT-
UND
FLIESSGUTPROZESSEN
.....................
126
2.2.1
STUECKGUTPROZESSE
.................................................................................
126
2.2.2
FLIESSGUTPROZESSE
.................................................................................
127
X
INHALTSVERZEICHNIS
2.3
MANAGEMENTEBENE
............................................................................................
129
2.4
PROZESSLEITEBENE
...............................................................................................
131
2.4.1
ETHERNET
FUER
DEN
INDUSTRIEEINSATZ
.................................................
131
2.4.2
LOESUNGSMOEGLICHKEITEN
MIT
TCP/IP
....................................................
134
2.4.3
ETHERNET-AN
WENDUNGEN
IN
DER
INDUSTRIELLEN
KOMMUNIKATION
.
137
2.5
FELDEBENE
..........................................................................................................
138
2.5.1
ANFORDERUNGEN
AN
EIN
BUSSYSTEM
DER
FELDEBENE
..............................
138
2.5.2
INDUSTRIELOESUNGEN
FUER
BUSSE
DER
FELDEBENE
......................................
139
2.6
SENSOR-AKTOR-EBENE
..........................................................................................
140
2.6.1
ANFORDERUNGEN
IM
SENSOR-AKTOR-BEREICH
.........................................
140
2.6.2
INDUSTRIELOESUNGEN
FUER
SENSOR-AKTOR-BUSSYSTEME:
...........................
142
2.7
FAZIT
..................................................................................................................
142
LITERATUR
......................................................................................................................
143
3
FELDBUSNORMUNG
.......................................................................................................
145
3.1
INTERNATIONALE
NORMUNGSARBEIT
.......................................................................
145
3.2
EUROPAEISCHE
NORMUNGSARBEIT
.........................................................................
149
LITERATUR
......................................................................................................................
150
4
BEISPIELE
AUSGEFUEHRTER
BUSSYSTEME
........................................................................
151
4.1
SENSOR/AKTOR-BUSSE
...........................................................................................
151
4.1.1
AS-INTERFACE
-
AKTOR/SENSOR-INTERFACE
..............................................
151
4.1.1.1
KONZEPT
DES
INTELLIGENTEN
VERKABELUNGS-SYSTEMS
...........
151
4.1.1.2
DER
MASTER
...............................................................................
152
4.1.1.3
NETZTEIL
....................................................................................
152
4.1.1.4
ELEKTROMECHANIK
....................................................................
154
4.1.1.5
NETZWERKTOPOLOGIE
.................................................................
155
4.1.1.6
SLAVES
.......................................................................................
155
4.1.1.7
BITUEBERTRAGUNG
.......................................................................
156
4.1.1.8
BUSZUGRIFFSVERFAHREN
............................................................
157
4.1.1.9
A/B-UND
SINGLE
SLAVES
.........................................................
158
4.1.1.10
ANALOGWERTUEBERTRAGUNG
.........................................................
159
4.1.1.11
DATENSICHERHEIT
.......................................................................
161
4.1.1.12
ELEKTROMAGNETISCHE
VERTRAEGLICHKEIT
......................................
161
4.1.1.13
AS-INTERFACE
IM
EXPLOSIONSGEFAEHRDETEN
BEREICH
..............
163
4.1.1.14
NEUERUNGEN
NACH
DER
SPEZIFIKATION
3.0
..............................
164
4.1.1.15
SAFETY
AT
WORK
.........................................................................
165
4.1.2
DAS
KNX-SYSTEM
FUER
DIE
HAUS-UND
GEBAEUDESYSTEMTECHNIK
...
167
4.1.2.1
EINFUEHRUNG
...............................................................................
167
4.1.2.2
NETZWERKTOPOLOGIE
.................................................................
168
4.1.2.3
UEBERTRAGUNGSMEDIEN
...............................................................
169
4.1.2.4
KNX
OSI
KOMMUNIKATIONSPROTOKOLL
.................................
171
INHALTSVERZEICHNIS
XI
4.1.2.5
NETZVERWALTUNG
UND
ADRESSIERUNG
.....................................
173
4.1.2.6
DATENFORMATE
UND
INTERWORKING
...........................................
174
4.1.2.7
WERKZEUGSAETZE
UND
SOFTWARE
ENGINEERING
........................
176
4.1.2.8
WEITERE
SYSTEMMERKMALE
.....................................................
176
4.1.2.9
SPEKTRUM
VERFUEGBARER
PRODUKTE
...........................................
177
4.2
FELDBUSSE
.......................................................................................................
178
4.2.1
SERCOS
....................................................................................................
178
4.2.1.1
EINLEITUNG
..............................................................................
178
4.2.1.2
TOPOLOGIE
..............................................................................
179
4.2.1.3
UEBERTRAGUNGSVERFAHREN,
SYNCHRONISATION
UND
PROTOKOLLSTRUKTUR
............................................................
181
4.2.1.4
IMPLEMENTIERUNG
....................................................................
185
4.2.2
PROFIBUS
............................................................................................
186
4.2.2.1
PROFIBUS
ALS
*SYSTEM-BAUKASTEN
*
...................................
186
4.2.2.2
UEBERTRAGUNGSTECHNIK
..............................................................
189
4.2.2.3
KOMMUNIKATION
....................................................................
191
4.2.2.4
ALLGEMEINE
APPLIKATIONSPROFILE
............................................
197
4.2.2.5
SPEZIFISCHE
APPLIKATIONSPROFILE
............................................
199
4.2.2.6
GERAETEMANAGEMENT
..............................................................
202
4.2.2.7
PROFIBUS
IMPLEMENTIERUNG
..............................................
202
4.2.2.8
QUALITAETSSICHERUNG
UND
ZERTIFIZIERUNG
...............................
203
4.2.3
INTERBUS
.................................................................................................
203
4.2.3.1
TOPOLOGIE
.............................................................................
203
4.2.3.2
INTERBUS-PROTOKOLL
................................................................
206
4.2.3.3
PROTOKOLLREALISIERUNG
.......................................................... 208
4.2.3.4
ANWENDUNGSSCHNITTSTELLE
......................................................
211
4.2.4
MODBUS-RTU
UND
MODBUS-ASCII
...................................................
212
4.2.5
LON
......................................................................................................
214
4.2.5.1
LON-GERAET
.................................
214
4.2.5.2
LONWORKS-PROTOKOLL
.............................................................. 218
4.2.5.3
FUNKTIONSPROFILE
FUER
LON-GERAETE
........................................
226
4.2.5.4
LON-UEBERGREIFENDE
KOMMUNIKATION
...................................
228
4.2.5.5
NETZWERK-MANAGEMENT
UND
TOOLS
......................................
228
4.2.6
CAN-BASIERENDE
NETZWERKE
..............................................................
229
4.2.6.1
GRUNDLAGEN
...........................................................................
229
4.2.6.2
PHYSIKALISCHE
UEBERTRAGUNG
...................................................
230
4.2.6.3
CAN-PROTOKOLL
......................................................................
231
4.2.6.4
CANOPEN
..............................................................................
234
4.2.6.5
DEVICENET
..............................................................................
248
4.2.7
FOUNDATION
FIEIDBUS
HL
..............................................................
254
4.2.7.1
UEBERSICHT
................................................................................
254
XII
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.7.2
DIE
FELDBUSPHYSIK
.................................................................255
4.2.7.3
DIE
KOMMUNIKATION
..............................................................
260
4.2.8
CONTROLNET
...........................................................................................
264
4.2.8.1
ZIELANWENDUNGEN
.................................................................
266
4.2.8.2
DAS
CONTROLNET-PROTOKOLL
...................................................
266
4.3
ETHERNETBASIERTE
FELDBUSSE
..............................................................................
270
4.3.1
INDUSTRIAL
ETHERNET
-
WAS
IST
DAS
EIGENTLICH?
...................................
270
4.3.2
GRUNDLAGEN
DES
ETHERNET
...................................................................
271
4.3.3
ETHERNET
IM
VERGLEICH
ZU
MODERNEN
FELDBUSSYSTEMEN
......................275
4.3.4
PROFINET
............................................................................................
281
4.3.4.1
PROFINET
IM
UEBERBLICK
......................................................
283
4.3.4.2
GRUNDLAGEN
VON
PROFINET
IO
...........................................
284
4.3.4.3
IRT-KOMMUNIKATION
BEI
PROFINET
IO
...........................
291
4.3.4.4
PROFINET
IO-CONTROLLER
UND
-DEVICES
..............................293
4.3.4.5
CONFORMANCE
CLASSES
(CC)
...................................................
294
4.3.4.6
APPLIKATIONSPROFILE
FUER
PROFINET
IO
..............................
294
4.3.4.7
INTEGRATION
VON
FELDBUS-SYSTEMEN
......................................
296
4.3.4.8
NETZWERKINSTALLATION
..............................................................
296
4.3.4.9
PROFINET
IO-ZERTIFIZIERUNG
..............................................
300
4.3.5
ETHERNET/IP
............................................................................................
301
4.3.6
ECHTZEIT-ETHERNET:
POWERLINK
..............................................................
305
4.3.7
MODBUS-TCP
......................................................................................
314
4.3.8
ECHTZEIT
ETHERNET
ETHERCAT
..............................................................
316
4.4
PERIPHERIEBUSSE
AM
PC
....................................................................................327
4.4.1
VERGLEICH
USB
-
FIREWIRE
....................................................................327
4.4.2
USB
.......................................................................................................329
4.4.3
BLUETOOTH
...............................................................................................
333
LITERATUR
....................................................................................................................
335
5
WEITVERKEHRSNETZE
.................................................................................................
339
5.1
ISDN
.................................................................................................................
339
5.2
DSL
-
OEFFENTLICHES
BREITBANDNETZ
.................................................................
343
LITERATUR
....................................................................................................................
349
6
INSTALLATIONSBEISPIELE
AUS
DER
BUS-PRAXIS
.............................................................
351
6.1
VERBINDUNG
VON
FELDGERAETEN
UEBER
PROFIBUS
UND
OPC
MIT
ANWENDERSOFTWARE
....................................................................................
351
6.1.1
KURZE
EINFUEHRUNG
IN
OPC
....................................................................
351
6.1.2
DIE
AUFGABE:
PROFIBUS
AN
VISUALISIERUNGSSOFTWARE
...................
352
6.1.3
KONFIGURATION
DES
PROFIBUS
...........................................................
353
6.1.4
KONFIGURATION
DES
OPC-SERVERS
.........................................................
354
6.1.5
SCADA-PROJEKT
UND
OPC-KONFIGURATION
.........................................
354
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
6.2
PROZESSSTEUERUNG
UEBER
DAS
INTERNET-NETZWERK
..............................................
358
6.2.1
DIE
AUFGABE
.........................................................................................
358
6.2.2
ERSTELLUNG
DER
LAB
VIEW-APPLIKATION
.................................................359
6.2.3
INTERNETANBINDUNG
..............................................................................
360
6.2.4
DIE
KONFIGURATION
DES
HTTP-SERVERS
.................................................364
6.3
KONFIGURATION
AS-I/INTERBUS-GATEWAY
AN
INTERBUS
......................................
365
6.3.1
AUFBAU
DER
BUS-SYSTEME
...................................................................
365
6.3.2
KONFIGURATION
DES
AS-I
......................................................................
367
6.3.3
KOMMUNIKATION
DES
AS-I/INTERBUS-GATEWAY
MIT
DEM
INTERBUS
.
.
367
6.3.4
DIE
SW-VERKNUEPFUNG
INTERBUS/AS-I
................................................... 369
6.4
DIE
VERBINDUNG
EINER
SPS
MIT
DEM
PROFIBUS
DP
...................................
371
6.4.1
S7-PROJEKT
............................................................................................
373
6.4.2
KONFIGURATION
DER
S7-STATION
..............................................................
373
6.4.3
KOMMUNIKATION
ZWISCHEN
CPU
UND
CP
............................................ 377
6.4.4
PROGRAMMBEISPIEL
..............................................................................
378
6.5
KONFIGURATION
AS-I/ETHERNET/IP-GATEWAY
AN
ETHERNET/IP
...........................379
6.5.1
AUFBAU
DER
BUSSYSTEME
......................................................................
379
6.5.2
KONFIGURATION
DES
AS-I-NETZWERKS
UND
DES
AS-I/ETHERNET/IP-GATEWAYS
.................................................................
380
6.5.3
KOMMUNIKATION
UEBER
ETHERNET/IP
......................................................
381
6.5.4
DIE
SOFTWARE-VERKNUEPFUNG
ZWISCHEN
AS-I
UND
ETHERNET/IP
....
382
7
DATENBLAETTER
............................................................................................................
389
7.1
AS-I
(AKTOR/SENSOR-INTERFACE)
.........................................................................
389
7.2
KNX
(EHEMALS
EIB,
EUROPEAN
INSTALLATION
BUS)
........................................
390
7.3
SERCOS
I,
II
UND
III
...........................................................................................
391
7.4
PROFIBUS
......................................................................................................
392
7.4.1
PROFIBUS-DP
...................................................................................
392
7.4.2
PROFIBUS-PA
........................................
393
7.5
INTERBUS
............................................................................................................394
7.6
MODBUSPLUS
...................................................................................................
395
7.7
INDUSTRIAL
ETHERNET
...........................................................................................
396
7.8
LON
(LOCAL
OPERATING
NETWORK)
...................................................................
397
7.9
CAN
(CONTROLLER
AREA
NETWORK)
...................................................................
398
7.10
FOUNDATION
FIELD
BUS
......................................................................................
399
7.11
EIGENSICHERE
FELDBUSSE
...................................................................................
400
7.11.1
PROFIBUSPA
...................................................................................
400
7.11.2
PROFIBUS
(DP)
EX-I
.........................................................................
400
7.12
DEVICENET
.........................................................................................................
401
7.13
CONTROLNET
......................................................................................................
402
7.14
ETHERNET/IP
......................................................................................................
403
STICHWORTVERZEICHNIS
.........................................................................................................
405
|
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| discipline | Informatik Elektrotechnik / Elektronik / Nachrichtentechnik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik / Mechatronik |
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