BITBUS

Ein Feldbus mit enormen Ausbaumöglichkeiten!

BITBUS ist die technische Bezeichnung für einen nicht proprietären und offenen Feldbus. Die Kennzeichnung als „proprietär“ definiert hierbei die Abgrenzung von der Charakteristik als frei.

Übersetzt bedeutet dieses Adjektiv so viel wie „Eigentum“. Das erste Mal tauchte BITBUS als Komponente innerhalb der industriellen Kommunikation und der Informationstechnik durch die Firma Intel auf, als diese den Begriff im Jahre 1991 spezifizierten. Damals wurde der Feldbus allerdings unter der Kennung „IEEE 1118“ veröffentlicht und begründete unter dieser einen internationalen Standard. Die Grundlage der Arbeitsweise teilt sich in zwei verschiedene Normen:

  • RS485-Schnittstelle-diese Schnittstelle dient der Verbindung verschiedener Geräte unter einem physikalischen Aspekt
  • Softwareseite- dieser Standard nutzt Synchronous Data Link Control (SDLC), die synchrone Datenübertragungssteuerung. Diese überträgt die Daten transparent und biseriell.

BITBUS - Eigenschaften

Zu den grundlegenden Eigenschaften des Feldbusses gehört der geringe TCO, der „Total Cost of Ownership“, die Zuverlässigkeit, die Kompatibilität zu zahlreichen Betriebssystemen und ein optimales Verhältnis der Entfernung in Bezug zur Geschwindigkeit, die bei der Übertragung von Daten erreicht wird. Zudem weist BITBUS ein deterministisches Verhalten auf. Dies ist ein Algorithmus, der festlegt, dass nur klar definierte Zustände auftreten, die zu jedem Zeitpunkt reproduzierbar sind. Das bedeutet, dass für dieselbe Form der Eingabe auch immer das gleiche Ergebnis, als die exakte Aussage folgt. Zusätzlich wird hierbei die gleiche Folge aller Zustände durchlaufen. Dies hat auch die Konsequenz, dass erhobene Zwischenergebnisse stets die gleichen Werte aufweisen. Zudem findet beim BITBUS eine Delegation der Echtzeitkontrolle in das Feld statt.

  • Verbindungslänge und Verbindungsgeschwindigkeit- Die Realisierung der Geschwindigkeit der Datenübertragung hängt mit der Länge des Busaufbaus zusammen. Wenn beispielsweise eine Buslänge von 300m vorhanden ist, dann kann eine maximale Geschwindigkeit von 375 kBit/s erzielt werden. Erhöht sich die Strecke, über welche sich der Feldbus ausbreitet um ein Vierfaches, so wird die Übertragungsrate auf einen Wert von rund 62,5 kBit/s herabgesenkt.
  • Verkabelung-Nach der Vorgabe der RS485 Schnittstelle erfolgt die Verkabelung des BITBUS. Die Belegung der Stecker wird allerdings nicht an diesem Punkt definiert, sondern ist nach einer vorgeschriebenen, tabellarischen Einteilung durchzuführen. Die ersten beiden PINs sind nicht belegt. Der dritte PIN ist mit DATA B (-) belegt, der vierte PIN kann optional mit RTS B (-) gesteckt werden. Am fünften Steckplatz liegt die Signalerde. Der sechste und siebte PIN ist wieder nicht belegt und an den letzten beiden PIN-Steckplätzen finden sich die positiven Komponenten der DATA A und RTS A. Zum Anschluss der Geräte wird dann ein „Twisted Pair“-Kabel verwendet. Die Data A-Leitungen und Data B-Leitungen werden zu einem verdrillten Adernpaar verflochten, sowie auch die RTS A-Verbindung und die RTS B-Verbindung, die ebenfalls zu solch einem Paar zusammengeführt werden. Allerdings bedarf es dieser Paarungen nur in solchen Segmenten, die fernab des Repeaters positioniert sind. Und der Einsatz der Verkabelung als verdrilltes Adernpaar ist lediglich erforderlich, wenn es auch der Gebrauch des Repeaters ist. Den Bereich der Abschirmung übernimmt bei der Verkabelung des BITBUS die Signalerde.

Die Kodierung des BITBUS

Zur Kodierung der Daten stehen bei diesem Feldbus zwei unterschiedliche Methoden zur Verfügung.

  1. "Synchron Mode“
    Um bei dieser Technik eine Übertragung zu ermöglichen, bedarf es eines zusätzlichen Leitungspaares. Dieses übermittelt nach Anschluss einen synchron verlaufenden Impuls
  2. "Self Clock Mode“
    Die Übertragung von Daten erfolgt bei dieser Methode der Kodierung mittels des NRZI Standards. Allerdings fallen hierdurch auch zahlreiche Repeater und Konverter des Typs LWL aus, da sie durch die Änderung des ursprünglichen NRZ Standards auf die bereits erwähnte Norm nicht mehr kompatibel sind.

Die Topologie des BITBUS

Die maximale Teilnehmerzahl an Geräten innerhalb eines einzigen Segmentes aus einer Bus-Topologie beläuft sich auf 28. Allerdings kann dies natürlich ausgebaut werden, indem man einen kompatiblen Repeater anschließt. Hierdurch steigt die Anzahl der möglichen Teilnehmer auf einen Wert von 250. Der Einsatz mindestens zweier Repeater hat zur Folge, dass die Datenrate auf eine Menge von 62,4 kBit/s zurückgestuft wird. Allerdings ist es nach der Minimierung der Übertragungsgeschwindigkeit danach auch ohne weitere Verluste möglich, bis zu zehn Repeater gekoppelt anzuschließen. Die Längen der Busstrecken liegen hierbei entweder bei 300 m Länge oder bei 1200 m Länge. Bei der Kopplung von Repeatern innerhalb eines BITBUS ist es zudem erforderlich an jedem Ende der Leitung eine Anschlusswiderstand von 120 Ohm einzurichten.

Die Adressierung beim BITBUS

Der zur Verfügung stehende Adressraum bei dieser Art des Feldbus liegt in einem Intervall zwischen 0 und maximalen 255. Jeder einzelne Teilnehmer, der in diesem System vorkommt, weist eine eigene Adresse auf, deren Nummerierung zwischen den Zahlen 1 und 249 liegen kann. Die übrigen Adressen, als 0 und 250, 251, 252, 253, 254 und 255 sind nicht belegbare Zuordnungen. Nach der Festlegung der neueren Norm, also der Kennzeichnung als IEEE 1118 ist die Position 255 für die Adresse des Broadcast vorgesehen.