Factory Implementation Protocol – FIP

Ein auf Ethernet basierender Feldbus

Die Bedeutung hinter der Abkürzung FIP zu finden, ist nicht gerade einfach. Denn ursprünglich wurde dieses Wort mit dem „Factory Implementation Protocol“ gleichgesetzt. Später wurde es unter dem Namen „Factory Instrumentation Protocol“ oder auch dem „Flux Information Processus“ bekannt. Heute ist dieses Protokoll, denn dabei handelt es sich hier, unabhängig davon, wie man diese Abkürzung nun deuten möchte, unter der IEC 61158 normiert und weitestgehend als WorldfiP bekannt. Bei dieser Technologie handelt es sich um einen Feldbus, der seinen Ursprung in Frankreich hat und auf der Nutzung von Ethernet basiert.

Ethernet - die Grundlage des Feldbusses FIP

FIP arbeitet mittels eines echtzeitfähigen Ethernets. Die Kennzeichnung als echtzeitfähig besagt dabei zunächst, dass diese technische Anwendung dazu befähigt ist, ein System zu nutzen, dass in der Lage ist, die quantitativen Echtzeitanforderungen zu erfüllen. Dies erfüllt sich durch die Berechnung eines erwünschten Ergebnisses innerhalb einer im Voraus klar definierten Zeitspanne, also einem Zeitintervall. So hat das eingeforderte Datenpaket demnach dem System vorzuliegen, noch ehe diese Zeitschranke abgelaufen ist. Wie groß solch eine Zeitspanne jedoch ist, spielt letztlich keinerlei Rolle.

FIP arbeitet auf einer Ethernet-Grundlage. Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die es ermöglicht Spezifikationen zu der Software, der Hardware und kabelgebundenen Datennetzen zu liefern. Bei diesen Datennetzen handelt es sich hierbei um solche, die ursprünglich für LANs, also lokale Datennetze vorgesehen waren. Durch das Ethernet kann innerhalb eines Netzwerkes ein Datentausch stattfinden. Dieser vollzieht sich in Form von Datenpaketen, also einer Ansammlung nummerischer Nachrichten, die zwischen den Geräten eines lokalen Netzes übermittelt werden. Dies dient der systeminternen Kommunikation, wodurch das FIP innerhalb der Informationstechnik und industrielle Kommunikation eine wichtige Position einnimmt. Denn gerade in Wirtschaftsbereichen, bei denen komplexe Anlagen zum Einsatz kommen und ein stetiger Drang nach einer größeren, doch kostengünstigeren Produktion steht, ist die Automatisierung von Prozessen innerhalb eines Arbeitsvorgangs entscheidend. Das Ethernet setzt sich aus verschiedenen Arten von Protokollen zusammen, die festlegen wie die Struktur der Datenübertragung abläuft. Dies bedeutet so viel, wie die Regelung des Sendungsverlaufes, also wann er was bekommt. Diese Protokolle umfassen neben Festlegungen zu den Typen von Kabeln und Steckern, auch die Übertragungsformen, also die Formate und Signale.

FIP – Entwicklungsgeschichte

Das „Factory Instrumentation Protocol“ ist ein normierter Feldbus, der sich an dem europäischen Standard EN50170 orientiert. Entwickelt wurde diese Technologie aufgrund einer französischen Initiative im Jahre 1982, bei dem Versuch eine Bedarfsanalyse für den zukünftigen Feldbus-Standard zu entwerfen. Dies führte im Jahre 1986 zur „European Eureka Initiative“, welche dreizehn große Mitglieder umfasst. Diese Gruppierung schaffte in Frankreich den ersten Ansatz für den späteren Feldbus. Aufgrund der Bestrebungen zahlreicher Manufakturen, selbst eine international gültige Norm für diese Technologie zu finden, formte sich zugunsten von FIP die Organisation WorldFIP. Neben der Namensgebung für dieses Projekt, bezeichnet WorldFIP auch ein auf der Basis von FIP aufgebautes, spezifisches Feldbussystem. Der Unterschied zum „Factory Instrumentation Protocol“ besteht hierbei in den unterschiedlichen Varianten, die dem Netzwerk zur drahtgebundenen Übertragung zur Verfügung stehen:

  • Voltage Mode bei 31,25 kBit/s
  • Voltage Mode bei 1,0 Mbit/s
  • Current Mode bei 1,0 Mbit/s
  • Voltage Mode bei 2,5 Mbit/s

Neben diesen vier Festlegungen zur Datenübertragung innerhalb des WorldFIP steht auch noch die Möglichkeit des Lichtwellenleiters zur Verfügung. Dies hat demnach die Versendung von Licht über optische polymere Fasern oder Quarz. Definiert ist dieser LWL, dies ist die Kurzform für Lichtwellenleiter, über die europäische Norm 50170. Für das „Factory Instrumentation Protocol“ bestehen dieselben Übertragungsraten wie für seinen Nachfolger. Und auch hier erfolgt die Versendung von Datenpaketen oder Licht über Kabel oder optischen Glasfasern. Innerhalb eines einzigen Segments ist es möglich bis zu 255 Stationen anzuschließen, die insgesamt eine verfügbare Anzahl von 65536 Kommunikationspunkten besitzen. Das Nachrichtenprotokoll nutzt zudem einen synchronisierten Zugang zu den Kanälen mittels Nachrichten, die eine Länge bis zu 128 Byte haben können.

FIP – Die Bedeutung des Protokolls

Protokolle dienen innerhalb der Informationstechnik und Automationstechnik der geregelten Übertragung von Daten. Das „Factory Instrumentation Protocol“ nimmt hierbei eine wichtige Rolle ein, denn damals in Frankreich entwickelt, diente es im Laufe der Zeit als Basis für Spezifikationen für weitere Feldbussysteme. Die Vorteile, die die Nutzung einer solchen Technologie mit sich bringen, sind jedoch noch weitaus breiter gefächert. So liegen die Verbesserungen im Gegensatz zur parallel ablaufenden Verdrahtung bei:

  • dem geringeren Kabelaufwand, der Zeit einspart dank einfacherer Planung und Installation.
  • der Reduzierung von Rangierverteilern und großen Schaltschränken,
  • der Möglichkeit des Systems eine Eigendiagnose zu erstellen,
  • der höheren Zuverlässigkeit der Signalwege und deren Verkürzung,
  • dem höheren Schutz vor Störungen bei analogen Werten und
  • dem Wegfallen von festgelegten Bereichen für Messungen.

Die Vorteile der Nutzung eines Feldbussystems, und somit auch der Umfang der Bedeutung des „Factory Instrumentation Protocol“ ist mit dieser Auflistung noch nicht einmal abgedeckt, sodass dieses Protokoll als eine wichtige technische Errungenschaft angesehen werden kann und muss.