Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Bussysteme und Industrienetzwerke

Bussysteme und Industrienetzwerke kurz erklärt: PROFINET, IO-Link, RS-485-Feldbus, Ringredundanz, OPC UA und Übertragungszeiten.

16 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Feldbusse ersetzen die Parallelverdrahtung jedes Sensors bis zur Steuerung. Das spart Leitungen und Klemmen und erlaubt Diagnose bis ins Feldgerät. In PROFINET tauscht der IO-Controller, meist die SPS, zyklisch Daten mit den IO-Devices aus; ein IO-Supervisor dient zur Inbetriebnahme und Diagnose. Jedes Gerät wird über seinen Gerätenamen angesprochen. Nach einem Gerätetausch muss das Neugerät diesen Namen bekommen, sonst meldet die SPS es als nicht erreichbar.

IO-Link verbindet einzelne Sensoren und Aktoren Punkt zu Punkt mit einem IO-Link-Master über eine normale ungeschirmte Dreileiterverbindung. Die Gerätebeschreibung steht in der IODD. Parameter lassen sich so beim Tausch automatisch übertragen.

Ältere Feldbusse wie PROFIBUS DP nutzen RS-485. Dort brauchst du eine Linienstruktur, Abschlusswiderstände an beiden Enden, geschirmte Leitungen mit aufgelegtem Schirm und kurze Stichleitungen. Fehlen Abschlüsse oder sind zu viele eingeschaltet, kommt es zu sporadischen Fehlern.

Für Daten zur Leitebene wie Stückzahlen oder Störungen an das MES wird oft OPC UA eingesetzt. In Ringtopologien sorgt ein Redundanzprotokoll wie MRP dafür, dass bei einer Leitungsunterbrechung der Ring an einer anderen Stelle wieder geschlossen wird. Die Übertragungszeit eines Telegramms berechnest du aus der Bitzahl und der Datenrate.

Das solltest du dir merken

PROFINET-Geräte werden über den Gerätenamen gefunden, nicht über die Bauform.
IO-Link ist Punkt zu Punkt zwischen Master und Device, kein Bus.
RS-485 braucht Abschlusswiderstände genau an beiden Leitungsenden.
Bei seriellen Feldbussen tragen Start-, Paritäts- und Stoppbits zur Telegrammlänge bei.

Formeln

Übertragungszeit: $t = \frac{n _{Bit}}{r}$; $t$ Zeit in s, $n_{Bit}$ übertragene Bits einschließlich Rahmenbits, $r$ Datenrate in bit/s
Bits je Telegramm bei Zeichenrahmen: $n_{Bit} = n_{Byte} \cdot 11$; Je Datenbyte 8 Datenbits plus Start-, Paritäts- und Stoppbit

Typische Fehler in der Prüfung

Byte und Bit verwechselt; 1 Byte sind 8 Bit, mit Rahmen oft 11 Bit.
Nach dem Tausch eines PROFINET-Geräts den Gerätenamen nicht vergeben.
Abschlusswiderstand an einem Teilnehmer in der Mitte der Linie eingeschaltet.
IO-Link für die Verbindung vieler Teilnehmer an einer Leitung vorgesehen.

Tipps aus der Werkstatt

Ordne Bussysteme nach Ebene: IO-Link verbindet den einzelnen Sensor, AS-Interface und PROFIBUS die Feldebene, PROFINET und EtherCAT die Steuerungsebene mit Echtzeit, normales Ethernet die Leitebene. Ein Feldbus spart Verdrahtung und liefert Diagnose.
Bei RS-485-Bussen wie PROFIBUS DP prüfst du bei sporadischen Fehlern zuerst die Abschlusswiderstände an beiden Enden, dann Schirmung, Leitungslänge und doppelte Adressen. Ein fehlender Abschluss stört erst bei hoher Übertragungsrate richtig.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

16 Aufgaben zu „Bussysteme und Industrienetzwerke“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in, Lernfeld 9 (KMK); IEC 61158/61784 Feldbusse, IEC 61131-9 IO-Link. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.