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Letzte Änderung:
21.11.2017

+++ NEWS: Neuer OPC-UA-Leitfaden für den Mittelstand +++ 

Feldbussysteme
Verteilte Anwendungen

Eingebettete Systeme werden nicht nur immer komplexer, sondern sie werden dank Feldbus-Systemen und Netzwerk-Technologien aus der IT-Welt auch immer vernetzter.

Mit CAN-Bus, Profibus, Flexray, dem LIN-Bus, TTP und Industrial Ethernet seien hier nur einige Vertreter dieser Systeme erwähnt.
 

Controller Area Network - CAN

Längst selbstverständlich: Airbag, ABS, ESP & Co.

Seit Anfang der 1980er Jahre hält die Elektronik Einzug in unsere Autos. Motormanagement, ABS und ESP sind längst nicht mehr alles.

In einem modernen Fahrzeug finden sich heute durchschnittlich 50 Electronic Control Units (ECU), die größtenteils miteinander vernetzt sind. Meistens verbirgt sich der CAN-Bus in einer seiner Ausprägungen dahinter.

CAN zeichnet sich durch Zuverlässigkeit, geringe Kosten, ein effektives Protokoll sowie Multi-Master-Fähigkeit aus und ist genormt. Seit Anfang der 1990er Jahre wird CAN auch vermehrt in der Automatisierungstechnik (Stichwort: CANopen) eingesetzt.
 

Flexray

Flexray wurde ursprünglich für sicherheitskritische Systeme wie X-by-Wire-Anwendungen im Automobil konzipiert.

Bei X-by-Wire werden mechanische Komponenten von Lenkung, Bremse und Antriebsstrang durch rein elektronische Lösungen ersetzt.

Flexray garantiert für verteilte Anwendungen ein deterministisches Verhalten für harte Echtzeit und ist fehlertolerant. Flexray wird heute u. a. in Fahrzeugen von Audi, BMW und Mercedes eingesetzt.
 

Profibus

Der Process Field Bus, kurz: Profibus, existiert seit 1989 in den Ausprägungen Dezentrale Peripherie (DP), Fieldbus-Message-Specification (FMS) und Prozeßautomatisierung (PA). Die Varianten DP und PA werden heute am häufigsten eingesetzt. Profibus ist in der IEC 61158 genormt.

Beim Profibus handelt es sich um ein Multi-Master-/Multi-Slave-System, bei dem durch Token-Passing der jeweilige Master identifiziert wird.

Inzwischen gibt es das auf Ethernet basierende Profinet. Es bietet im industriellen Umfeld hohe Übertragungsraten und eine Durchgängigkeit von der Sensor- bis zur IT-Ebene.
 

LIN-Bus

Der LIN-Bus ist für die Sensor-Aktor-Kommunikation mit niedrigen Übertragungsraten konzipiert. Im Automobil kommt LIN hauptsächlich als Subbus für CAN zum Einsatz.

LIN dient der Anbindung einfacher Steuergeräte, z. B. für Klimaanlage, Außenspiegel oder Schiebedach, Anwendungen, für die CAN zu aufwendig wäre.

Time Triggered Protocol (TTP)

TTP ist ein zeitgesteuertes Protokoll, das in verschiedenen Versionen verfügbar ist:

TTP/C ist für sicherheitskritische verteilte Echtzeitsteuerungen vorgesehen. Zum Einsatz kommt das System u.a. im Airbus A380.

TTP/A ist eine weniger aufwendige Ausführung des TTP-Protokolls und spielt gegenwärtig nur eine untergeordnete Rolle.
 

Industrial Ethernet

Bewährte Technik aus der IT-Welt, niedrige Kosten, einfache Handhabbarkeit, hohe Bandbreite, durchgängige Kommunikation von der Sensor-/Aktor-Ebene bis zur Betriebsebene. Es gibt eine Vielzahl von Gründen, die für den Einsatz von Ethernet in der Automatisierung sprechen.

Leider gibt es auch mindestens genauso viele Standards, die in der Regel nicht kompatibel zueinander sind.

Wesentliche Standards sind heute Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT, Modbus TCP, Powerlink, Sercos III und andere.
 

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Dipl.-Inf. Olaf Barheine, Freiberufler/Freelancer, IT-Consultant, Entwickler

Ettlingen bei Karlsruhe, Baden-Württemberg, Germany

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