Interbus-Topologie

Der INTERBUS ist als Ring aufgebaut und nutzt zur physikalischen Datenübertragung eine verdrillte Zweidrahtleitung oder alternativ Lichtwellenleiter. Er arbeitet auf der physikalischen Ebene mit einer RS-485 Schnittstelle. Die Hin- und Rückleitung wird innerhalb eines Kabels durch sämtliche Teilnehmer geführt. Hierdurch ergibt sich das physikalische Erscheinungsbild einer Busstruktur mit Hauptstrang (Fernbus) und Stichleitungen (Lokalbus). Das ermöglicht eine flexible Anpassung an die Anlagenstruktur.

Erkennt ein Teilnehmer, daß kein Stecker in seiner Ausgangsbuchse zu einem weiterführenden Teilnehmer gesteckt ist, weiß er, daß er der letzte Teilnehmer in einer Stichleitung ist und schließt den Ring. Es sind somit keine Abschlußwiderstände notwendig und die damit verbundenen Fehlerquellen durch falsche oder vergessene Aktivierung entfallen.

Der INTERBUS arbeitet nach einem Master-Slave-Zugriffsverfahren. Nur der Master hat die Kontrolle über das Gesamtsystem. Die Slaves können nur dann auf den Bus zugreifen, wenn sie dazu aufgefordert werden. Beim INTERBUS kann der Master bis zu 256 Slaves koordinieren. Der Master ist in Form einer Anschaltbaugruppe realisiert und übernimmt gleichzeitig die Kopplung an das überlagerte Steuerungssystem (SPS, Industrie-PC). Ein INTERBUS Master hat im wesentlichen folgende Aufgaben:

Der innere Aufbau eines Interbusteilnehmers setzt sich aus folgenden Schieberegistern zusammen:

Die Anzahl der Schieberegister bestimmt die Menge der E/A-Punkte des Teilnehmers. Diese können zwischen 0 Bit (Busklemme) und 32x16 Bit liegen. Ein Teilnehmer mit 16 Ein- und Ausgängen besitzt demzufolge je ein Eingangs- und Ausgangsregister.

Der Fernbus wird vom Master ausgehend installiert. An den Fernbus werden die Fernbusteilnehmer angeschlossen, das können einfache E/A-Geräte sein oder Buskoppler bzw. Mischformen. Zwischen zwei Fernbusteilnehmern kann eine max. Distanz von 400m liegen. Theoretisch könnte die max. Ausdehnung bei kupfergebundener Übertragung 256 * 400 m=102 km betragen. Garantiert werden aber aus Gründen des Testaufwandes nur 12,8 km (das heißt es wurde mit einer Zwischendistanz von 12,8 km / 256 = 50 m wurde getestet). Als Übertragungsmedium dient z.B. ein geschirmtes, verdrilltes 3x2x0,25mm² Cu-Kabel. Durch Einsatz von Glasfaserkabel sind Entfernungen von mehr als 80 km möglich.

Die Fernbusteilnehmer besitzen eine lokale Spannungsversorgung, sowie eine galvanische Trennung zum weiterführenden Teilnehmer. An die Buskoppler werden die unterlagerten Subringe (Lokalbus) angeschlossen. Zur Unterstützung der Fehlerdiagnose sind die Buskoppler in der Lage, die weiterführende Schnittstelle unter Kontrolle des Masters ein- und auszuschalten. Das ermöglicht rückwirkungsfreies Manipulieren von Teilnehmern in Untersystemen.

Der Lokalbus findet dort Einsatz, wo es darum geht, viele Signale an den Bus zu koppeln. Der typische Einsatzort sind Schaltschränke und Klemmkästen. Zusätzlich zu den Daten überträgt der Lokalbusstich die Versorgungsspannung für Buslogikteilnehmer. Diese Spannungsversorgung wird zentral vom Buskoppler eingespeist. Für die E/A-Peripherie sind separate Spannungsversorgungen notwendig. Die Anzahl der Lokalbusteilnehmer wird einmal physikalisch begrenzt durch den maximal möglichen Strom den das Netzteil des Buskopplers liefern kann (800 mA) und zum anderen logisch begrenzt durch die Masterfirmware, die maximal 8 Module pro Busklemme unterstützt. Die heutige Beschränkung von 256 Teilnehmern und 8 Teilnehmern pro Lokalbus kann durch Weiterentwicklung der Masterfirmware den wachsenden Anforderungen angepaßt werden. Das von den Fernbusteilnehmern unterstützte Ein- und Ausschalten der weiterführenden Busschnittstelle wird von den Lokalbusteilnehmern nicht unterstützt.

Wird das Ein- und Ausschalten von Teilnehmer gefordert, und sind Distanzen von mehr als 1,5m zwischen zwei Teilnehmern erforderlich, so kann statt des Lokalbusses ein Fernbusstich verlegt werden. Im Gegensatz zum normalen Fernbus führt der Fernbusstich die Versorgungsspannung im Buskabel mit.

Der INTERBUS-Loop ist ein unterlegter Sensor-Aktuator-Ring. Er dient dem direkten Anschluß einzelner Sensoren und Aktoren mit geringer Datenbreite. Physikalisch ist er als Ring aufgebaut und beginnt und endet an einer Loop-Busklemme. Die Loop-Teilnehmer sind durch eine zweiadrige ungeschirmte 2x1,5mm² Leitung miteinander verbunden. Über diese Leitung wird auch die Versorgungsspannung übertragen. Der Anschluß des Kabel erfolgt über eine Schneidklemmtechnik. In einen Loop-Ring können max. 32 Teilnehmer angeschlossen werden. Der max. Abstand zwischen 2 Teilnehmern beträgt 10m. Insgesamt kann der Loop-Ring 100m lang sein. Die Loop-Module haben im allgemeinen einen höheren Schutzgrad (bis IP65).