Profibus anhand der GSD- Dateien

Profibus anhand der GSD- Dateien

Bussysteme sind aus der heutigen Technik nicht mehr wegzudenken. So dienen sie in zahlreichen Branchen wie der Informationstechnik, Industriellen Kommunikation und Automationstechnik für die nötige Flexibilität. Denn im Laufe der Zeit haben sich ebenso viele Standards entwickelt, die als Hersteller-und geräteunabhängig gelten und dem Anwender die Möglichkeit geben, komplex aufgebaute Netzwerke zu erstellen indem unterschiedliche Systeme ohne den Einsatz von speziellen Schnittstellen aneinander gekoppelt werden. Auch PROFIBUS ist solch eine Norm, die sich auf dem internationalen Markt durchgesetzt hat.

Die Definition eines Bussystems

Ein Bus ist im Grunde nur die Abkürzung für das „Binary Unit System“. Dieses System dient innerhalb eines Netzwerkes für die Übertragung von Daten zwischen den einzelnen Teilnehmern. Das Versenden der Nachrichten erfolgt dabei über einen gemeinsamen digitalen Übertragungsweg, wobei die einzelnen Datenübertragungen jedoch klar voneinander getrennt sind, sodass es nicht zu Kollisionen kommen kann oder Daten verloren gehen. Die Basis für jeden Bus ist das OSI/ISO-Referenzmodell, bei welchem der Bus die ersten beiden Schichten belegt. Auf diesen beiden Ebenen wird festgelegt, welche Signalleitung und welcher Pegel bei der Datenübertragung zum Einsatz kommen und in welcher Form die Bits auf den Leitungen verschlüsselt sind. Zudem regeln diese beiden Ebenen des Kommunikationsmodells, welcher Teilnehmer die Befähigung dazu erhält, Botschaften zu versenden. Auch die Fehlererkennung und das Korrigieren zählen zu den Funktionen eines Bussystems. Verwendet werden Bussysteme vor allem durch die Notwendigkeit der Kompatibilität, da einfache Verbindungen die Kosten senken können, obgleich eine Steigerung der Produktion oder des Nutzens erreicht werden kann.

Eine kurze Definition von PROFIBUS

PROFIBUS ist ein Feldbus für die serielle Prozessautomation. Die Anwendung findet sich zudem vor allem bei der Fertigungstechnik und Gebäudeautomation. Ohne das Zuschalten spezieller Schnittstellen kann durch dieses System eine digitale Kommunikation zwischen den Teilnehmern einer Netzwerktopologie erreicht werden, die bei der Erkennung und Behebung von Fehlern, aber auch der Sicherheit und allgemeinen Datenübertragung zur Feststellung von Ist-Zuständen dient. PROFIBUS basiert auf einem internationalen Standard, da sich die Architektur des Protokolls am anerkannten ISO/OSI-Referenzmodell orientiert. Das Feldbussystem verfügt über mehrere Master und kann dezentrale Peripheriegeräte an den Bus koppeln.

Festlegung für Kommunikationsmerkmale bei Geräten

Die Geräte von PROFIBUS haben alle unterschiedliche Leistungsmerkale. So unterscheiden sie sich in den zur Verfügung stehenden Funktionen oder auch in den möglichen Parametern, die auf dem Bus erreicht werden können. Hierzu zählen Werte wie Baudrate und Zeitüberwachungen. Je nachdem welchen Hersteller und welcher Gerätetyp gewählt wurde, sind diese Parameter unterschiedlich charakterisiert. Allerdings werden sie in der Regel innerhalb eines Gerätehandbuchs definiert und dokumentiert. Um allerdings für das Feldbussystem PROFIBUS eine simple Plug-and-Play-Konfiguration zu erreichen, wurden für die Kommunikationsmerkmale der zu verwendeten Geräte sogenannte GSD-Daten festgelegt, die die elektrischen Gerätedaten auf Blätter enthalten. Diese Dateien müssen zwangsläufig durch den Hersteller für den Anwender zur Verfügung gestellt werden. 

GSD-Dateien im Überblick

Die Gerätestammdaten übernehmen die eindeutige Beschreibung von Merkmalen und wandeln diese auch in ein vollständig festgelegtes Format um. Durch dieses festgelegte Dateiformat kann das Projektierungssystem die Konfiguration des Bussystems automatisch berücksichtigen, wodurch das lästige Suchen der richtigen Schritte im Gerätehandbuch wegfällt. Zudem ist es dem Projektierungssystem hierdurch möglich, schon während der entsprechenden Phase Überprüfungen zu den Eingabefehlern durchzuführen und das Gesamtsystem in Bezug zu der Konsistenz der eingebenden Daten zu kontrollieren. Durch die Bereitstellung der Gerätestammdaten kann eine offen verlaufende Kommunikation bis zu der Ebene der Bedienung erweitert werden. So wird durch alle modernen Tools zur Projektierung die Möglichkeit gegeben, bei einer Konfiguration diese Daten zu lesen. Durch dieses Einlesen wird die Integration von Geräten verschiedener Hersteller in das System von PROFIBUS erleichtert und für die Anwender benutzerfreundlicher gestaltet.

Die Aufteilung der GSD-Dateien

Die Gerätestammdaten bei PROFIBUS lassen sich in drei wesentliche Abschnitte gliedern:

  • Allgemeine Festlegungen – dieser Bereich enthält Angaben zu den Hersteller-und Gerätenamen, aber auch die Ausgabestände zur Software und Hardware. Auch die Baudraten, die möglichen Zeitspannen für die Überwachungszeiten und die Signalbelegung an den Busstecker lässt sich bei den allgemeinen Festlegungen finden
  • Masterbezogene Festlegungen – an dieser Stelle sind die Parameter eingetragen, die lediglich für die Mastergeräte zutreffend sind. Dabei handelt es sich vorwiegend um die maximale Anzahl der verfügbaren Slaves und die Möglichkeiten zu Uploads und Downloads. Bei Slave-Geräten gibt es die Masterbezogenen Festlegungen nicht
  • Slavebezogene Festlegungen – Diese Angaben enthalten die Informationen zu den Slaves. Der Anwender kann sich bei diesem Bereich Informationen zu der Anzahl und der Art der E/a-Kanäle oder zu der Festlegung von Diagnosetexten holen. Auch Angaben über die zur Verfügung stehenden Module lassen sich bei den Festlegungen zu den Slaves finden.

In diesen Abschnitten werden die Parameter durch Keywords, also Schlüsselwörter, unterteilt. Dabei wird zwingend zwischen den notwendigen und den optionalen Parametern unterschieden. Durch diese Definition von Gruppen werden weitere Optionen erst möglich. Zudem lassen sich auch Bitmap-Dateien einbinden und das Format der GSD-Dateien ist im Allgemeinen sehr flexibel gestaltet.