Die Topologie von PROFIBUS ist eine Linienstruktur mit Abschlußwiderständen an beiden Leitungsenden sowie mit kurzen Stichleitungen. Durch Repeater wird die Linienstruktur in Segmente unterteilt. An ein Bussegment können maximal 32 Teilnehmer angeschlossen werden. Die Kabellänge ist bei RS 485 - Terminals auf 1200 m begrenzt. Diese Länge wird bei der niedrigsten Datenübertragungsrate von 9,6 kbit/s erreicht. Bei höheren Datenübertragungsraten verkürzt sich die maximal mögliche Kabellänge. In der maximalen Ausbaustufe können bis zu 124 Teilnehmer angeschlossen werden. Bei der Kopplung mehrerer Bussegmente muß folgendes berücksichtigt werden :

Profibus-Topologie

Die Busstruktur bietet die Möglichkeit, einzelne Teilnehmer rückwirkungsfrei an- bzw. abzukoppeln und damit das System schrittweise in Betrieb zu nehmen. Spätere Erweiterungen haben keinen Einfluß auf die Konfiguration bereits installierter Geräte. Dies gilt nur bedingt für LWL, da hier die Teilnehmer aktiv an den Bus gekoppelt sind.

PROFIBUS FMS und PROFIBUS DP können auch auf dem gleichen Bussystem miteinander kommunizieren. Allerdings muss sich PROFIBUS DP dann geringeren Übertragungsraten von PROFIBUS FMS anpassen.

Mit PROFIBUS lassen sich Mono- oder Multi-Master-Systeme realisieren. Bei Mono-Master-Systemen ist nur ein Master am Bus aktiv. Der Master ist die zentrale Steuerungskomponente, die DP-Slaves sind über das Übertragungsmedium dezentral an den Master gekoppelt. Es liegt ein reines Master-Slave -Zugriffsverfahren vor. Mit dieser Systemkonfiguration wird die kürzeste Buszykluszeit erreicht.

Im Multi-Master-Betrieb befinden sich an einem Bus mehrere Master. Sie können entweder voneinander unabhängige Subsysteme bilden, bestehend aus je einem Master und den zugehörigen Slaves, oder als zusätzliche Projektierungs- und Diagnosegeräte fungieren. Die Eingänge der Slaves können von allen Mastern gelesen werden. Das Beschreiben der Ausgänge ist jedoch nur für einen Master möglich. Natürlich können die Master auch untereinander Datentelegramme über FDL-Verbindungen austauschen. Multi-Master-Systeme erreichen eine mittlere Buszykluszeit.

Als Übertragungsmedium wird eine geschirmte, verdrillte 2 - Drahtleitung (twisted pair) verwendet. Für höhere Datenübertragungsraten müssen leistungfähigere Übertragungsmedien eingesetzt werden, wie z.B. Koaxialkabel oder LWL.

Aufbau des Profibus

Die folgende Tabelle zeigt die Abhängigkeit der Leitungslänge (Kupfer) von der Übertragungsrate.

Übertragungsrate in kBit/s 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 3000 6000 12000 max. Länge in m bei PROFIBUS DP 1200 1200 1200 1000 400 200 100 100 100 max. Länge in m bei PROFIBUS FMS 1200 1200 1200 600 200

Master-Geräte kontrollieren den Datenverkehr auf dem Bus. Ein Master darf Nachrichten ohne externe Aufforderung aussenden, wenn er im Besitz der Buszugriffsberechtigung (Token) ist. Bei PROFIBUS DP sind die Master in 2 Klassen definiert:

Als Slave wird ein Peripheriegerät (Sensor/Aktuator), das Eingangsdaten einliest und Ausgangsdaten an die Peripherie abgibt, bezeichnet. Es sind auch Geräte möglich, die nur Eingangs- oder nur Ausgangsinformationen bereitstellen. Typische DP-Slaves sind Geräte mit binären Ein-/Ausgängen für 24 oder 220 V, analoge Eingänge, analoge Ausgänge, Zähler, aber auch z.B.:

Die Menge der Eingangs- und Ausgangsdaten ist geräteabhängig und darf maximal 246 Byte Eingangs- und 246 Byte Ausgangsdaten betragen. Aus aufwands- und implementierungstechnischen Gründen arbeiten viele der heute verfügbaren Geräte mit einer maximalen Nutzdatenlänge von 32 Bytes. Slaves erhalten keine Buszugriffsberechtigung, d. h. sie dürfen nur empfangene Nachrichten quittieren oder auf Anfrage eines Masters Nachrichten an diesen übermitteln. Sie werden deshalb auch als passive Teilnehmer bezeichnet.