DIN-Meßbus

Der DIN-Meßbus entstand in Zusammenarbeit zwischen Herstellern im Bereich der Fertigungsmeßtechnik, Anwendern aus der Automobilindustrie und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt als typische Anwendernorm. Er wurde für die OSI-Schichten 1 und 2 im September 1989 als DIN 66 348 Teil 2: "Schnittstellen und Steuerungsverfahren für die serielle Meßdatenübermittlung, Start-Stop-Übertragung, 4-Draht-Bus" genormt. Die meßtechnische orientierte Anwendungsschicht wurde als DIN 66348-3: 1995-4 im Entwurf herausgegeben und im Dezember 1995 als Norm beschlossen.

Anwendungsspektrum

Der DIN-Meßbus wurde konzipiert als preisgünstige Schnittstelle für den gesamten Bereich der industriellen Meß- und Prüftechnik. Dies schließt Aufgaben der Fertigungsmeßtechnik, der rechnergesteuerten Qualitätssicherung (QS) im "kleinen Qualitätsregelkreis", der statistischen Prozeßkontrolle (SPC), der Überwachung von Fertigungseinrichtungen und verfahrenstechnischen Abläufen sowie die Betriebs- und Maschinendatenerfassung (BDE/MDE) mit ein. Darüberhinaus wird er auch bei speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) erfolgreich eingesetzt. Wegen seiner technischen Eigenschaften eignet sich der DIN-Meßbus auch für Anlagen und Geräte, die dem gesetzlichen Meßwesen unterliegen (Eichpflicht). Beispiele hierfür sind Tankanlagen, Durchflußmeßeinrichtungen und Geräte der Wägetechnik. DIN 66 348 Teil 2 erfüllt die Anforderungen der PTB-Richtlinie 50.20 für Mehrpunktverbindungen und damit eine wichtige Forderung bei der Bauartzulassung von Geräten.

Kriterien für eine Entscheidung von Herstellern oder Anwendern, den DIN-Meßbus einzusetzen, sind neben der Fähigkeit zur effektiven Übertragung von Meßdaten und Parametern in den genannten Anwendungsbereichen weitere, grundsätzliche Anforderungen der industriellen Praxis, denen der DIN-Meßbus in besonderer Weise Rechnung trägt. Insbesondere mittelständische Firmen der Fertigungs- und Verfahrenstechnik, aber auch große Fertigungsbetriebe wie die Automobilindustrie mit übergeordneten MMS-Netzen sind Zielgruppe des DIN-Meßbusses.

Beschreibung

Der DIN-Meßbus setzt sich von anderen Feldbussen durch die Verwendung einer Voll-Duplex-Übertragung ab. Daraus folgt eine sehr hohe Busverfügbarkeit und Fehlertoleranz. Physikalisch defekte oder mit Protokollfehlern behaftete Teilnehmer blockieren nicht das gesamte Bussystem sondern nur die Teilnehmersendeleitung zur Leitstation. Über die freie Empfangsleitung können durch Rundruftelegramme Notdienste für alle nicht gestörten Teilnehmer veranlaßt und Wartungsdienste über spezielle Melde-

stationen angefordert werden. Vorteilhaft ist bei der Voll-Duplex-Technik auch die geringe Prozessorbelastung und der einfache Aufbau von Leitungsverstärkern (Repeatern) und Ankoppelschaltungen für andere Übertragungsmedien (Infrarotstrecken, Lichtwellenleiter).

Teilnehmer können rückwirkungsfrei am Bus zu- oder abgeschaltet werden; eine unterbrochene Datenübertragung wird nach wiederhergestellter Verbindung problemlos fortgeführt. Das flexible Busmanagement erfaßt hinzukommende oder fehlende Teilnehmer ohne Störungen und ohne die Notwendigkeit zur erneuten Initialisierung des Systems.

Eine Besonderheit des Übertragungs- protokolls ist die sehr kurze Statusanfrage, mit der die Leitstation feststellen kann, ob bei einem Gerät Daten zur Übertragung anliegen.

Dies dient insbesondere der schnellen Ereignisbearbeitung (schnelle Reaktion z.B. auf Grenzwertüberschreitungen). Beim Warten auf Ereignisse hat der DIN-Meßbus damit eine überdurchschnittlich hohe Abfragerate.

Die klassische Master-Slave-Struktur des DIN-Meßbusses (Bild 1) führt zu sehr übersichtlichen Anwendungen, da die Applikationsprogramme lediglich im Master gefahren werden. Ein weiterer Vorteil dieser Struktur sind die besonderen Möglichkeiten beim Busmanagement. Die Busteilnehmer können beim Polling unterschiedlich häufig bedient werden, woraus sich große Freiheitsgrade bei der Festlegung von Reaktionszeiten ergeben.


Bild 1: Busstruktur nach DIN 66 348 Teil 2

Der mit der Master-Slave-Struktur verbundene hierarchische Aufbau erleichtert die Integration eines DIN-Meßbus-Netzes in andere Netzwerke (LAN, WAN). Der Master wird dabei als Gateway ausgeführt, was besonders einfach für Netze mit MMS (Manufacturing Message Specification) zu realisieren ist, da die Anwenderschicht zum DIN-Meßbus (DIN 66348-3) auf MMS basiert. Neben 7 sog. Basisdiensten (Verbindungsaufbau, -abbau und -abbruch, Auftragsbearbeitung, Auftragsabbruch, Ereignis- und Ablauffehlermeldung) werden drei Anwendungsdienstgruppen (Variablendienste, speicherbereichsbezogene Dienste und Dienste zur Programmsteuerung) und die drei allgemeinen Dienste 'Status', 'Identifikation' und 'Übertrage Namensliste' beschrieben. Da nur drei dieser Dienste obligatorisch sind, können sowohl umfangreiche Anwendungen als auch einfache Sensoren mit nur einem Anwendungsdienst, z. B. 'Variable lesen', realisiert werden. Die Codierung erfolgt auch hierbei im ASCII-Format.

In einem in Arbeit befindlichen Teil 4 zu DIN 66 348 werden meßtechnische Variable, Befehle und Funktionen definiert sein, die die Steuerung von Meßfunktionen, die Übergabe von Meßparametern sowie die Erfassung und Darstellung der zu übertragenden Daten für unterschiedliche Anwendungen erleichtern. Einbindungen von DIN-Meßbus-Geräten in Standardmeßprogramme wie LabWindows und TestPoint wurden bereits von mehreren Firmen realisiert.

Abgrenzung zu anderen Bussystemen

Der DIN-Meßbus wurde für die sichere und preiswerte Kommunikation von Geräten zur Messung, Überwachung und Erfassung von Prozess- und Betriebsdaten konzipiert. Er ist - wie viele andere Feldbusse auch - weniger geeignet für die zeitäquidistante Erfassung hochdynamischer Vorgänge ("Abtastung") mit sehr kurzen Datensätzen. Diese Aufgabe kann nur von speziellen Sensor/Aktor-Bussystemen optimal wahrgenommen werden. Ebenso grenzt sich der DIN-Meßbus ab gegen aufwendigere aber schnelle Rechner-Rechner-Netzwerke, in denen der wahlfreie Zugriff aller Teilnehmer und die Übertragung sehr großer Datenmengen gefordert sind. Der Übergang in solche Netzwerke (z.B. MAP/MMS) kann jedoch durch die Leitstation als Gateway in einfacher Weise realisiert werden.

Anwenderunterstützung

Die 1992 gegründete Anwendervereinigung "DIN-Meßbus" e.V. (ADM) berät Interessenten über die Einsatzmöglichkeiten des DIN-Meßbusses. Sie stellt Anbieterübersichten zusammen, organisiert Gemeinschaftsstände auf Messen und gibt Fachinformationen heraus, zu denen auch englische und französische Übersetzungen der Norm und englische Informationen gehören. Eine große Zahl von Veröffentlichungen belegen die Einsatzbreite und realisierte Anwendungen. 'Starterkits', Entwicklungswerkzeuge, Test- und Simulationsprogramme sowie die Konformitätsprüfstelle an der TU Chemnitz-Zwickau erlauben den unproblematischen Einstieg in eigene Entwicklungsarbeiten.

In fünf Arbeitsgruppen der ADM werden aktuelle Themen wie Konformitätsprüfung, MMS-Anwendungsschicht, DIN-Meßbus-Chips, Herausgabe von Tutorials und Öffentlichkeitsarbeit bearbeitet, wobei eine enge Zusammenarbeit mit dem zuständigen Normenausschuß des DIN besteht. Weiterentwicklung und Forschungen zum DIN-Meßbus werden am WZL der RWTH Aachen, der TU Chemnitz-Zwickau und der Universität Hannover durchgeführt.

Ansprechpartner

Tel.: (0511) 762-4673
Fax: (0511) 762-3917
eMail: wagner@geml.uni-hannover.de
Internet: http://www.measurement-bus.de