M. Schock: "Moderne Busschnittstellen-Steckverbinder"

<BODY> <H1>www.aud24.net : M. Schock: "Moderne Busschnittstellen-Steckverbinder"</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>11.12.2000</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>ERNI Elektroapparate GmbH:</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>M. Schock: "Moderne Busschnittstellen-Steckverbinder"</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Modulares, flexibles Steckverbinder-Konzept unterstützt alle gängigen Bussysteme</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Verschiedene Bussysteme wie Interbus, Profibus, CAN-Bus oder Bitbus dominieren den Automatisierungsbereich. Für den System-Aufbau sind entsprechende Schnittstellen-Verbinder erforderlich. Ein modulares, felxibles Steckverbinder-Konzept unterstützt alle gängigen Bussysteme und bietet darüber hinaus die Vorteile schneller Montage, einfacher Wartung und hoher EMV.<BR><BR>Einleitung<BR><BR>Das Angebot an Bussystemen ist schier unüberschaubar, speziell dann, wenn der Anwender sich für ein System entscheiden soll. Prinzipiell geht es zuerst um die Frage: "Soll ich mich für ein offenes oder ein firmenspezifisches System entscheiden oder soll ich einen Sensor-/Aktorbus oder einen Feldbus einsetzen?" Die erste Frage verlangt eher nach einer "strategischen" Entscheidung, denn wenn der Anwender ein firmenspezifisches System wählt, begibt er sich in die Abhängigkeit eines Herstellers. Allerdings können auch technische Parameter einen solchen Schritt notwendig machen. Die zweite Frage ist eine Entscheidung über die Funktionalität. Die Vielfalt und unterschiedlichen Merkmale und Spezifikationen der Bussysteme erfordern aber auch von den Anbietern der entsprechenden Schnittstellen-Steckverbinder eine entsprechende Produktgestaltung, um die Entscheidungsfindung einfacher zu gestalten.<BR><BR>Haupteil<BR><BR>Feldbus-Einsatz<BR>Grundsätzlich gibt es viele Gründe, die für den Einsatz eines Bus-Systems sprechen: Beispielsweise ersetzt der Feldbus dicke Kabelbäume durch einfache, verdrillte Aderpaare oder optische Fasern, was zu erheblichen Einsparungen bei den Kabel- und Verlegekosten führt. Überdies ermöglicht er eine einfache Fehlersuche sowie Diagnose der angeschlossenen Geräte durch Netzverwaltungsfunktionen. Außerdem erlaubt der Einsatz eines Feldbusses eine Fernbedienung der Geräte über das Netzwerk, wodurch eine einfache Kalibrierung und Parametrierung der Geräte möglich ist. Darüber hinaus lassen sich neue Geräte leichter in bestehende Anlagen einbinden. Ein weiterer Pluspunkt ist die Modularität, denn der Einsatz eines Feldbusses macht es möglich, Leitsysteme aus standardisierten Geräten zusammenzustellen, die Module können separat eingekauft, getestet und in Betrieb genommen werden. Hinzu kommt noch, daß über den Feldbus intelligente Geräte, zum Beispiel eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), verbunden werden können. Als letzten Punkt läßt sich die Austauschbarkeit anführen. <BR><BR>Soweit zu den Vorteilen der Bus-Systeme. Das Problem dabei ist nur, daß sich bei allen Punkten ein "ja, aber" hinten anstellen läßt. Der Pluspunkt "Einsparungen bei den Kabel- und Verlegekosten" wird relativiert, wenn man sich vor Augen führt, daß die gesamte Verkabelung durchschnittlich weniger als 10 Prozent des Wertes einer Kommunikation ausmacht. Hinzu kommt noch, daß sich die Anzahl der Endpunkte vergrößert und Stecker, Verzweigungskästen, Busanschlüsse, EMV-Schutz etc. werden aufwendiger und damit auch kostenintensiv. Ähnlich verhält es sich in bezug auf "Leichte Erweiterbarkeit und Retrofit". Denn um neue Geräte in bestehende Anlagen leicht integrieren zu können, müßten über Jahre hinweg die Protokolle stabil bleiben. Und dies ist selbst bei normierten Protokollen nicht der Fall. <BR>Doch auch angesichts der beschriebenen Probleme ist klar, daß es keine Alternative zu den Bus-Systemen gibt. <BR><BR>Die wesentlichen Bus-Systeme<BR>Der Profibus wurde im Jahr 1987 als Verbundprojekt "Feldbus" von 13 Unternehmen und fünf Forschungseinrichtungen in Deutschland ins Leben gerufen. 1991 erfolgte dann die Normung als erster vollständig spezifizierter, offener Feldbusstandard. Beim Profibus handelt es sich um ein Multimaster-System, der Bus-, Stern- und Baumtopologien ermöglicht. Die Teilnehmerzahl kann zwischen 32 und 127 mit drei Repeatern liegen. Bei einer Leitungslänge von 1,2 km beträgt die Übertragungsrate 93,75 kbit/s. Verringert sich die Leitungslänge auf 200 m ist eine maximale Übertragungsrate von 500 kbit/s möglich. Das Buszugriffsverfahren erfolgt über die Verwendung eines Token. Als Übertragungsmedium können verdrillte 2-Drahtleitungen sowie LWL-Kabel (Lichtwellenleiter) gewählt werden. <BR><BR>Der Bitbus kommt aus dem Hause Intel und wurde 1984 spezifiziert. Er sollte den Informationsaustausch zwischen SPS und Industrie-Computer gewährleisten. Bei diesem Bus-System handelt es sich um eine Master-Slave-Konstruktion, mit dem eine Bus- oder Baum-Topologie (mit Repeatern) möglich ist. Es können ein Master und 27 Slaves mit einander kommunizieren. Bei einer Leitungslänge von 1,2 km ist eine Übertragungsrate von 62,5 kbit/s möglich, bei nur 300 m erhöht sich dieser Wert auf 375 kbit/s. Die Übertragung kann über verdrillte 2-Drahtleitungen sowie über LWL-Kabel erfolgen. Die Übertragungsrate ist mit 375 kbit/s bei asynchronem Betrieb spezifiziert und mit 2,4 kbit/s bei synchronem. Mittels Polling wird auf den Bus zugegriffen. <BR>Der CAN-Bus (Controller Area Network) wurde von Bosch und Intel für die Vernetzung innerhalb des Automobils entwickelt. Die Nutzerorganisation CiA (CAN in Automation) wurde 1992 als Hersteller- und Anwendervereinigung gegründet. Die Teilnehmerzahl in einem CAN-Netzwerk ist lediglich vom Physical-Layer abhängig. Durch die speziellen Eigenschaften des differenziellen 2-Draht-Übertragungsverfahrens ist ein Notbetrieb auch bei Ausfall einer Kabelader möglich. Bei diesem Bus handelt es sich um einen Multimaster, mit dem eine Bus- sowie Sterntopologie möglich ist. Die Übertragungsrate bei einer Leitungslänge von 1 km wird mit 50 kbit/s angegeben, bei nur 40 m erhöht sich dieser Wert auf 1 kbit/s. Die Übertragungsmedien sind die gleichen wie bei Bitbus und beim Profibus. Die Übertragungsrate ist mit 1 Mbit/s spezifiziert.<BR>Der Interbus ist seit 1987 als ein offenes Feldbussystem von Phoenix Contact und in DIN 19258 als Feldbus für die Sensor-/Aktorebene standardisiert. Es handelt sich um einen Master-Slave-Aufbau. Die Topologie ist als physikalischer Ring ausgeprägt, bei dem Hin- und Rückleitung in einem Kabel geführt werden. Es muß zwischen dem Fernbus (12,8 km) und dem Installationsfernbus (50 m) auf Basis der RS-485-Spezifikation und den Peripheriebus mit TTL-Pegeln (10 m) unterschieden werden. Die maximale Entfernung zwischen zwei benachbarten Busklemmen beträgt 400 m. Jeder Teilnehmer ist an den Ring gekoppelt, wodurch sich seine Adressierung aus der physikalischen Position ergibt. Die maximale Teilnehmerzahl wird mit 256 angegeben. Die Übertragungsrate ist mit 500 kbit/s spezifiziert.<BR><BR>Der SafetyBUS p der Firma pilz schließlich ist eine sicheres, offenes Feldbussystem für dezentrale Applikationen. Dabei werden sicherheitsreleveante Informationen seriell übertragen. Die lineare Bustopologie mit Multi-Master-System erlaubt bis zu 64 Teilnehmer, bis zu 1008 sichere I/Os sowie bis zu 500 m Leitungslänge. Durch die hohe Arbeitsgeschwindigkeit (bis zu 500 kbit/s bei 100 m Leitungslänge) können auch zeitkritische Anwendungen realisiert werden. <BR><BR>Flexible Schnittstellen<BR>Als Steckverbinderhersteller geht Erni den Weg, dem Anwender alle Optionen offenzuhalten. Entsprechend wurde unter der Bezeichnung Erbic eine flexible Schnittstellen-Steckverbinder-Baureihe entwickelt, die für die gängigen Bussysteme wie Bitbus, CAN-Bus, Interbus, Profibus und Safetybus geeignet ist. Durch zwei Kabeleingänge bei beiden Ausführungen mit horizontalem oder vertikalem Kabelabgang werden die Kosten für Busknoten reduziert, da hier bisher jeweils ein Sub-D-Steckverbinder für Ein- und Ausgang eingesetzt wurde.<BR>Für jedes Bussystem gibt es Knoten-Versionen und Abschluß-Versionen mit Bus-abschlußwiderständen. Für den Bitbus stehen als Knoten die Versionen &bdquo;in“ und &bdquo;out“ zur Verfügung, während beim Interbus, die Ausführungen Stift- und Federleiste verfügbar sind. Beim Profibus ist geräteseitig die Sub-D-Buchse genormt, sodaß der Erbic hier als Sub-D-Stift ausgeführt ist. Beim CAN-Bus schließlich ist die Situation gerade umgekehrt und der Erbic daher standard-mäßig mit Sub-D-Buchse bestückt.<BR>Um eine fehlerfreie Installation und einen schnellen Service zu gewährleisten, sind die Knotenversion und die Abschlußversion mit integrierten Abschluß-Widerständen in klar unterscheidbaren Farben ausgeführt. Auch bei Lösungen mit zwei Bussystemen werden durch verschiedene Farben für Knoten- und Abschlußversion der unterschiedlichen Bussysteme Fehler vermieden. Durch Schraubanschlüsse bei den Printklemmen sind die Einzelleiter einfach abschließbar.<BR>Für verschiedene Einbauverhältnisse und den damit verbundenen Anforderungen an die Kabelführung gibt es einen horizontalen oder vertikalen Kabelausgang. Die vielfach sehr starren Buskabel erfordern eine stabile und zuverlässige Zugentlastung. Beim Erbic wird dies durch eine massive Metall-Zugentlastung erzielt. Gleichzeitig wird mit der Zugentlastung die Schirmübergabe realisiert, wodurch eine gute und niederohmige Masseverbindung des Kabelschirmes zur Gehäuse-Masse erzielt wird. <BR>Für Programmierung und Diagnose gibt es den Erbic mit einem zweiten Sub-D für den Anschluß eines Programmier- oder Diagnose-Gerätes.<BR>Bei den Profibus-Versionen sind bereits generell die für Übertragungsraten bis 12 Mbit/s in der Profibus-Norm DIN 19245 T3 spezifizierten SMD-Induktivitäten integriert. Daneben gibt es bei den CAN-Bus-Versionen eine Sonderausführung mit Schirmentkopplungs-Kondensator, der zwischen Kabelschirm und Sub-D-Gehäuseschirm liegt und so beide entkoppelt.<BR>Kennzeichen der neuen SafetyBUS p Version des Erbic ist die modifizierte Ausführung mit speziellen Printklemmen, die den Schraubanschluß von Leitungsquerschnitten bis zu 1,5 mm2 ermöglichen. Dadurch können Kabel angeschlossen werden, die gleichzeitig Signale und Stromversorgungs-Leitungen führen oder auch lagerhaltige Standardkabel als Buskabel verwendet werden. <BR>Auf der Leiterplatte des Erbic sind die Ein- und Ausgänge "gebrückt", wodurch beim CAN- , Profibus und Bitbus auch nach Ziehen des Knoten-Steckverbinders der Bus voll funktionsfähig bleibt. Der Erbic ist optional mit Abschirmung der Gehäuseinnenseite lieferbar. Durch das vollisolierte Gehäuse und die Ausführung der Rändelschrauben aus Kunststoff ist hier für ESD-Schutz gesorgt sowie durch optionale Metallisierung für EMI/RFI-Schutz. Weitere Konstruktionsmerkmale sind eine integrierte Zugentlastung der Buskabel mit Außendurchmessern von 4,5 bis 8 mm und eine zuverlässige Masseverbindung des Kabelschirms. Das Gehäuse ist mit Thermoplast gemäß UL 94-V1 ausgeführt. Die Schutzart ist mit IP 40 und der Betriebstemperaturbereich mit -20 bis +70 °C spezifiziert. <BR><BR>Steckkarten mit Feldbus-Schnittstelle<BR>Speziell für Steckkarten mit einer Feldbus-Schnittstelle steht der Erbic auch in einer Reversed-Ausführung zur Verfügung. Durch ein,,im Vergleich zur Standard-Version um 180 Grad gedrehtes Sub-D-Steckgesicht wird ein einfacheres Stecken erreicht. So kann auch in Applikationen noch ein Feldbus-Interface realisiert werden, wo es mit der Standard-Version nicht möglich ist. Die Reversed-Ausführung gibt es als Knoten- und Abschluß-Version für CAN-Bus und Profibus sowie als Stifversion für Interbus und Bitbus.<BR><BR>Kundenspezifische Busse<BR>Speziell für kundenspezifische Bussysteme wurde der vielfältig anwendbare Erbic Universal entwickelt. Mit 9 Printklemmen mit Schraubverschluß, die auf die 9 Pins des Sub-D-Steckverbinders gehen, kann der Installateur kundenspezifische Bussysteme direkt vor Ort einfach konfektionieren. Auch für den schnellen und einfachen Schraubanschluß bei RS232- oder RS485-Schnittstellen ist der Erbic Universal bestens geeignet. Die Version Erbic Universal ist in der Farbe Anthrazit mit 9poligem D-Sub-Steckverbinder in der Stift-Version ausgeführt. Auch für den Erbic Univeral gibt es die Wahl zwischen horizontalem und vertikalem Kabeleingang. <BR><BR>Zusammenfassung<BR><BR>Ähnlich vielfältig wie die Einsatzgebiete für Feldbus-Komponenten sich auch die Applikationen für den Erbic-Schnittstellen-Verbinder. Hier sind beispielsweise nur der Kfz-Karosseriebau, die Ankopplung von Feldbusgeräten an Steuerungen oder auch die Verbindung von verschiedenen Antriebskomponenten über ein Feldbussystem mit der Steuerung zu nennen. Dabei werden alle gängigen Bussysteme unterstützt, aber auch Anwendungen mit kundenspezifischen Bussen sind möglich.<BR></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>