Automatisierungstechnik
Automatisierungstechnik verbindet Sensorik, Steuerung und Aktorik zu Systemen, die ohne ständiges Zutun des Menschen arbeiten. Für die Netzwerktechnik ist sie deshalb interessant, weil die dort verwendeten Bussysteme eigenen Regeln folgen: Sie müssen deterministisch sein, mit sehr kleinen Datenmengen auskommen und über Jahrzehnte laufen, oft ohne dass jemals ein Update eingespielt wird.
Das Feld zerfällt in zwei Welten. In der Gebäudeautomation dominieren KNX als europäischer Standard sowie Funklösungen wie ZigBee, Z-Wave und Insteon, die sich nachrüsten lassen und deshalb im Bestandsbau verbreitet sind. In der Industrieautomation geht es um Feldbusse und deren Ethernet-Nachfolger, etwa PROFINET oder Ethernet Powerlink. Beide nutzen gewöhnliche Ethernet-Hardware, ergänzen sie aber um Verfahren, die feste Antwortzeiten garantieren — etwas, das klassisches Ethernet von sich aus nicht leistet.
Die Begriffe Aktor und Sensor bilden dabei das Grundgerüst: Der Sensor erfasst einen Zustand, die Steuerung entscheidet, der Aktor führt aus. Wer aus der IT kommt, unterschätzt regelmäßig, wie langlebig diese Anlagen sind. Ein Bussystem, das heute geplant wird, ist in zwanzig Jahren noch im Betrieb — und die Sicherheitsannahmen, unter denen es entworfen wurde, gelten dann längst nicht mehr.
- Aktor Stellglied der Automatisierungstechnik. Setzt ein Steuersignal in eine physikalische Wirkung um – Ventil öffnen, Motor anlaufen, Klappe verstellen.
- Automatisierungspyramide Modell der Automatisierungstechnik. Ordnet Feld, Steuerung, Leitebene, Betrieb und Unternehmen in fünf Ebenen übereinander.
- Building Automation and Control Networks (BACnet) Protokoll der Gebäudeautomation. Beschreibt Datenpunkte als Objekte mit Einheit und Bedeutung, sodass Geräte verschiedener Hersteller zusammenarbeiten.
- Bussystem Eine Leitung für alle Teilnehmer statt einer Leitung je Funktion. Im Haus hängt daran eine Entscheidung, die vor dem Rohbau fällt.
- Controller Area Network Bus (CAN-Bus) Feldbus mit nachrichtenorientierter Adressierung. Teilnehmer senden ohne Empfänger, und die Priorität entscheidet Bit für Bit, wer den Bus bekommt.
- EtherCAT Echtzeit-Feldbus über Ethernet. Ein einziges Telegramm durchläuft alle Teilnehmer, die es im Vorbeiflug lesen und beschreiben.
- Ethernet Powerlink Echtzeiterweiterung für Ethernet. Ein Leitgerät teilt feste Zeitschlitze zu, wodurch Kollisionen entfallen – ohne besondere Hardware.
- European Installation Bus (EIB) Bussystem der Gebäudeautomation von 1990, auch Instabus genannt. Ging 1999 in KNX auf, dessen Zweidrahtverfahren bis heute das EIB-Verfahren ist.
- Feldbus Bussystem der Automatisierungstechnik. Es ersetzt die Parallelverdrahtung zum Schaltschrank – und muss dabei etwas leisten, was Büronetze nicht müssen.
- Gebäudeleittechnik (GLT) Oberste Ebene der Gebäudeautomation: Software und Leitstand, mit denen Heizung, Lüftung, Klima, Licht und Energie eines Gebäudes überwacht werden.
- Insteon Hausautomationssystem aus den USA, das Funk und Stromnetz parallel nutzt. Der Anbieter stellte 2022 den Betrieb ein, danach Weiterführung durch Käufer.
- KNX Europäischer Standard der Gebäudeautomation. Dezentral: Jedes Gerät trägt seine eigene Logik, eine Zentrale ist nicht nötig.
- Matter Herstellerübergreifender Standard für Smart-Home-Geräte. Setzt über IP auf und arbeitet lokal, ohne Umweg über eine Cloud.
- Modbus Serielles Feldbusprotokoll von 1979, bis heute verbreitet. Liest und schreibt Register – ohne Datentypen, ohne Einheiten, ohne Sicherung.
- MQTT Protokoll für Telemetriedaten. Geräte veröffentlichen Nachrichten zu Themen, ein Broker verteilt sie an alle, die darauf hören.
- Not-Aus Ausschalten im Notfall: Ein Schalter trennt eine Anlage sofort von der elektrischen Energie, wenn von ihr eine elektrische Gefahr ausgeht.
- Not-Halt Die Funktion, die eine Maschine im Gefahrfall so schnell wie möglich stillsetzt — ausgelöst über den roten Pilztaster auf gelbem Grund.
- OPC Unified Architecture (OPC UA) Standard für den Datenaustausch in der Industrie. Überträgt nicht nur Werte, sondern deren Bedeutung – mit Verschlüsselung und Authentisierung.
- POF in der Industrie Polymerfaser überträgt PROFIBUS und PROFINET störsicher und potentialfrei über kurze Strecken – mit eigenen Steckern, Fasern und Reichweiten.
- POF-Stecker Der wichtigste POF-Stecker im Heimbereich ist kein Stecker. POF-Kabel im Heimnetzwerk werden steckerlos mit Optolock oder Broadcom/Avago Fiberdock verbunden.
- PROFIBUS PROFIBUS ist der meistinstallierte Feldbus der Automatisierungstechnik: seriell, master-slave, bis 12 Mbit/s über RS-485, als PA-Variante bis in den Ex-Bereich.
- PROFINET PROFINET ist der Industrial-Ethernet-Standard von PI. Von den zwei Ausprägungen CBA und IO ist heute nur noch PROFINET IO in Gebrauch.
- RS485 Differenzielle serielle Schnittstelle für Bussysteme. Legt nur die Elektrik fest – bis 1.200 m, bis 32 Teilnehmer, ein Adernpaar.
- Sensor Wandelt eine physikalische Größe in ein elektrisches Signal. Welches Signal das ist, entscheidet über Verkabelung, Störfestigkeit und Diagnose.
- Sicherheitsrelais Ein Schaltgerät, das Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt, Schutztür oder Lichtgitter überwacht und im Fehlerfall sicher abschaltet.
- Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Industrierechner, der Maschinen steuert. Liest zyklisch Eingänge, rechnet ein Programm und setzt Ausgänge – statt fest verdrahteter Relaislogik.
- Thread (Funkprotokoll) Vermaschtes Funknetz für Hausautomation. Nutzt dieselbe Funkschicht wie ZigBee, spricht darüber aber IPv6 – jedes Gerät ist adressierbar.
- Z-Wave Funkstandard für Hausautomation unterhalb von 1 GHz. Kein Streit mit WLAN, Zertifizierungspflicht – dafür regional gebundene Geräte.
- ZigBee Funkstandard für Hausautomation und Sensornetze auf Basis von IEEE 802.15.4. Vermascht, stromsparend, mit wenigen hundert kbit/s.