Hallo,

Ich beschäftige mich gerade mit der Frage ob USB Bussystemtauglich ist. Und zwar muss ich herausfinden, wozu man USB Busmäßig einsetzen kann.

Mitlerweile weiß ich, dass USB in der Automatisierungstechnik nichts zu suchen hat und eher eine Lösung für einen "Laborbus" bildet.

Ich suche aber immer noch nach einer genauen Erklärung warum das so ist.

eines ist mir klar, bei einem USB-Bussystem können keine beliebigen Geräte miteinander kommunizieren, es muss also immer über einen Rechner kommunizert werden.

Außerdem arbeitet USB wie Ethernet TCP/IP mit dem Pufferprinzip, was dazu führt, dass der Zielteilnehmer des Busses immer die Nachrichten in der gesendeten Reihenfolge entfängt, obwohl er (in der Automatisierungstechnik) immer nur den Aktulleren Wert haben sollte (Publisher - Subscriber Prinzip)

Zudem sind die Geräte ja nicht synchronisiert was zu weiteren ungenauigkeiten führt??

Sind die angeführten Gründe richtig? und was muss ich noch berücksichtigen?

danke für eure hilfe!

Mitlerweile weiß ich, dass USB in der Automatisierungstechnik nichts zu suchen hat und eher eine Lösung für einen "Laborbus" bildet.

mit USB wird man nie einen "Datenbus" herstellen können. Genausowenig wie mit RS232 und das ist auch genau der beste Vergleich. Im Gegensatz zu RS485/422 ist RS232 nämlich genau wie USB eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung.

Auch über USB-Hubs sind das trotzdem nur Punktverbindungen von und zu einem Master.

eines ist mir klar, bei einem USB-Bussystem können keine beliebigen Geräte miteinander kommunizieren, es muss also immer über einen Rechner kommunizert werden.

das stimmt nicht ganz, auch bei Profibus DP kommuniziert immer nur der Master mit den Slaves! Das ist zum Beispiel einer der Unterschied zu Profibus FMS.

Außerdem arbeitet USB wie Ethernet TCP/IP mit dem Pufferprinzip, was dazu führt, dass der Zielteilnehmer des Busses immer die Nachrichten in der gesendeten Reihenfolge entfängt, obwohl er (in der Automatisierungstechnik) immer nur den Aktulleren Wert haben sollte (Publisher - Subscriber Prinzip)

das stimmt nur indirekt, soweit ich weiss. USB selbst puffert nichts. Aber korrekt ist, dass es die Bits der richtigen Reihenfolge nach empfängt.

Zudem sind die Geräte ja nicht synchronisiert was zu weiteren ungenauigkeiten führt??

Ich weis nicht was damit gemeint ist.

das stimmt nicht ganz, auch bei Profibus DP kommuniziert immer nur der Master mit den Slaves! Das ist zum Beispiel einer der Unterschied zu Profibus FMS.

Liegt der Unterschied dann darin, dass der Profibus mit mehreren Knoten gleichzeitig kommunizieren kann und der Bus immer nur mit einem?

das stimmt nur indirekt, soweit ich weiss. USB selbst puffert nichts. Aber korrekt ist, dass es die Bits der richtigen Reihenfolge nach empfängt.

Und was passiert, wenn der Empfänger langsamer ist als der Sender?

Zitat:Zitat von joe213

Zudem sind die Geräte ja nicht synchronisiert was zu weiteren ungenauigkeiten führt??

Ich weis nicht was damit gemeint ist.

Ich hatte damit gemeint, dass bei einem Feldbus zum Beispiel alle Geräte synchronisiert werden, damit alle Geräte immer mit der gleichen Zeit arbeiten. Das ist ja in der Automatisierungstechnik ein wichtiger Punkt oder?

Danke für deine Hilfe!

Liegt der Unterschied dann darin, dass der Profibus mit mehreren Knoten gleichzeitig kommunizieren kann und der Bus immer nur mit einem?

Gleichzeitig ist so ein all umfassendes Wort. Gleichzeitig ist das beim PBus DP natürlich nicht, aber es ist auch keine 1:1 Verbindung, sondern tatsächlich eine 1:M, wobei 1 Master zu Many Slaves kommuniziert.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang aber nicht die softwaretechnische Protokollkommunikation. Diese ist bei beiden ähnlich. Sondern tatsächlich ist die Bus-Verdrahtung konkret eben keine 1:1 wie bei USB/RS232, sondern wie bei RS485/422 üblich sind die Teilnehmer "in Reihe" verdrahtet (und oft zur Sicherheit noch über Zusatzgeräte als redundanter Ring ausgeführt).

Fakt ist bei USB ist das eine Sternstruktur mit dem Master (USB-Host-Controler) als Ursprungsknoten. Bei einem üblichen Datenbus oder speziell Feldbus (PBus DP, PA oder FMS) ist das wirklich in einer Linie aufgekettet.

Und was passiert, wenn der Empfänger langsamer ist als der Sender?

Das geht weder bei USB noch bei PBus. PBus funktioniert nur, wenn Übertragsungsgeschwindigkeiten korrekt ausgehandelt wurden und bei USB ist die V sogar spezifiziert.

Ich hatte damit gemeint, dass bei einem Feldbus zum Beispiel alle Geräte synchronisiert werden, damit alle Geräte immer mit der gleichen Zeit arbeiten. Das ist ja in der Automatisierungstechnik ein wichtiger Punkt oder?

Das ist nicht ganz korrekt.

Es gibt zum Beispiel von DP drei Versionen.

V0 kann man als reines Polling verstehen: Master schickt max 240 Bytes und pollt damit zyklisch den Slave und sagt gib mir max 240 Bytes.

V1 kann dazu zusätzlich noch ereignisgesteuert (also azyklisch) Daten zum Master senden, was sehr performant ist, gerade bei einem großen Datenhaushalt, mit sich wenig ändernden Daten. Auch hat V1 ein "Alarmhandling", habe ich aber in der Automatisierung noch nicht projektiert.

V2 ist genau das wovon Du gesprochen hast, hier kam eben genau die Uhrzeitsynchronisation und Kommunikation zwischen Slaves hinzu. Dies war nötig, da die Slaves immer intelligenter werden und auch selbst Steuerungslogik übernehmen können.

V0 ist das am häufigsten eingesetzte, V1 gleichermaßen in anderen Industriezweigen und Anwendungsgebieten. V2 ist aber ein relativ selten anzufindes Szenario, denn wenn Steuerungen sich miteinander autark (Stichwort: MultiMastering) unterhalten wird heute oft bereits Industrial Ethernet eingesetzt.

Ok...

Ich habe mich zwar schon viel damit beschäftigt, aber aber da scheinbar noch ein paar Verständis Probleme.

Kannst du mir bitte sagen, was die wichtigsten Gründe sind, warum USB kein Bussystem für die Automatisierungstechnik ist?

Ich denke zwar es ist schon alles gefallen, aber ich glaube auch, dass ich hier falsch interpretieren würde.

Über ein paar Punkte im Vergleich mit dem ProfiBus würde ich mich sehr freuen!

danke für deine bisherige Hilfe!!

V2 ist genau das wovon Du gesprochen hast, hier kam eben genau die Uhrzeitsynchronisation und Kommunikation zwischen Slaves hinzu. Dies war nötig, da die Slaves immer intelligenter werden und auch selbst Steuerungslogik übernehmen können.

Ich habe das aus diesem Dokument:

http://felser.ch/download/FE-TR-0005.PDF

Hier wird das geschrieben, als sei das üblich.

In diesem Dokument werden die Probleme von Ethernet TCP/IP als Bus geschildert. So etwas ähnliches sollte ich auch mit USB aufstellen...

Hier sind mir aber einige Dinge noch nicht ganz klar!

1.) Mittlerweile ist mir klar, dass USB nur Sternförmig aufgebaut werden kann und das es nur einen root-Hub gibt (Computer), der durch Pollig die Geräte abfragen muss (darf ich davon ausgehen, dass ein bus das nicht macht?). Außerdem kann dieser root-Hub immer nur mit einem Gerät eine Peer zu Peer verbindung aufnehmen und nicht so wei ein bus die daten an alle zur gleichen zeit schicken.

2.) USB ist nicht echtzeitfähig! Warum? Wegen der Fehlerkorrektur?

Bei USB wird nicht gepuffert, das müsste dann eigentlich heißen, dass USB immer dei aktuellen Werte bekommt?

(3.) Der Root hub kann eben nur immer eine Peer zu Peer verbinfung aufbauen)

4.) Die Uhrensynchronisation ist dann auch hinfällig, das funktioniert bei Ethernet ja nicht, weil es nicht möglich ist, dass alle Teilnehmer die Information gleichzeitig bekommen(Wegen der Peer zu Peer Verbindung??) - das müsste dann bei USB eben genau so sein

Hier mal was zum reinhören

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USB

Der Universal Serial Bus im Detail

USB ist heute omnipräsent und in nahezu jedem elektronischen Gerät vertreten. Im Gespräch mit Tim Pritlove erläutert Daniel Mack die Funktionsprinzipien von USB im Detail. Der Podcast behandelt, wie die Enumeration der Geräte am Bus abläuft, wie sich ein Gerät am Bus anmeldet und welche Informationen es von sich preisgeben muss, Geräte- und Geschwindkeitsklassen, Stecker und Verkabelung, die verschiedene Übertragungsmodi, Stromversorgung via USB, USB on the Go, Funktion eines USB-Hubs, Probleme beim Mixbetrieb von schnellen und langsamen Geräten, die USB-Implementierungen auf verschiedenen Betriebssystemen und die speziellen Probleme unter Windows und Empfehlungen beim Entwickeln von eigener USB-Hardware.

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