# IEC 61158 / IEC 61784 — Industrielle Kommunikationsnetze (Feldbus)

> IEC 61158 legt die Protokollspezifikationen für industrielle Feldbusse fest, während IEC 61784 die Kommunikationsprofile (CPF) spezifiziert, die reale Protokolle — PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus, Foundation Fieldbus, DeviceNet und andere — dem IEC-Rahmenwerk zuordnet. Zusammen bilden sie die normative Grundlage für alle wichtigen industriellen Feldbus- und Industrial-Ethernet-Standards.

- Quelle : https://industryhub.site/de/standards/iec-61158
- Herausgeber : IEC
- Familie : Industrielle Kommunikation
- Status : current
- Erstveröffentlichung : 1999
- Letzte Revision : 2019 (Ausgabe 7)
- Ausgabe : 7
- Zugang : Kostenpflichtig (IEC-Webstore — Preis je Teil)
- Sprache : Deutsch

## Dokumentstruktur

- **IEC 61158-1** — Überblick und Leitfaden : Einführungsteil — Anwendungsbereich, Struktur, Überblick über die Feldbus-Typenfamilien und deren Spezifikationen für die physikalische Schicht und die Datensicherungsschicht. Der Einstiegspunkt in die mehrteilige Reihe.
- **IEC 61158-2** — Spezifikation und Dienstdefinition der physikalischen Schicht : Definiert das physikalische Medium — Kabeltyp, Steckverbinder, Signalpegel, eigensichere (IS) Varianten für explosionsgefährdete Bereiche. Die physikalische Schicht von Foundation Fieldbus H1 (31,25 kbit/s) und PROFIBUS PA ist hier definiert.
- **IEC 61784-1** — Profilsätze für die kontinuierliche und diskrete Fertigung — Kommunikationsprofilfamilien : Die wichtigste normative Referenz: ordnet reale Protokollfamilien (CPF 1 = Foundation Fieldbus, CPF 3 = PROFIBUS/PROFINET, CPF 2 = CIP/EtherNet/IP, CPF 15 = Modbus) dem IEC 61158-Rahmenwerk zu. Die Norm, die bei der Protokollspezifikation zitiert wird.
- **IEC 61784-2** — Zusätzliche Profile für Industrial Ethernet : Erweitert die CPF-Abdeckung auf Industrial-Ethernet-Varianten — PROFINET IRT, EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, SERCOS III. Definiert Echtzeitleistungsklassen.
- **IEC 61784-3** — Funktionale Sicherheits-Feldbusse (PROFIsafe, CIP Safety) : Definiert die Sicherheitskommunikationsprofile auf Standard-Feldbussen — PROFIsafe (CPF 3), CIP Safety (CPF 2) und andere. Referenz für sicherheitsinstrumentierte Systeme SIL 2/3 mit Feldbus.
- **IEC 61784-5** — Installation von Feldbussen : Installationsanforderungen — Kabelführung, Erdung, Abschirmung, maximale Segmentlängen. Praktischer Konstruktionsleitfaden für PROFIBUS DP-, PROFIBUS PA- und Foundation Fieldbus H1-Installationen.

## Schlüsselbegriffe

- **Kommunikationsprofilfamilie (CPF) (CPF)** : IEC 61784-1 ordnet alle industriellen Protokolle in CPF-Nummern ein: CPF 1 = Foundation Fieldbus (FF H1, HSE), CPF 2 = CIP (EtherNet/IP, DeviceNet, ControlNet), CPF 3 = PROFIBUS DP/PA + PROFINET, CPF 15 = Modbus RTU/TCP. CPF-Nummern erscheinen in Datenblättern und Beschaffungsunterlagen.
- **PROFIBUS DP** : Process Field Bus — Dezentrale Peripherie. RS-485-basiert, bis 12 Mbit/s, Master-Slave-Architektur. Der dominierende Feldbus in der europäischen diskreten und Prozessfertigung. DP-V0 (zyklische E/A), DP-V1 (azyklisches Lesen/Schreiben von Parametern), DP-V2 (isochrone Bewegungssteuerung). Wird durch PROFINET abgelöst.
- **PROFIBUS PA** : Prozessanwendungsvariante mit physikalischer Schicht nach IEC 61158-2 (Manchester-kodiert, 31,25 kbit/s, eigensicher). Wird verwendet, um Feldinstrumente (Transmitter, Ventile) in explosionsgefährdeten Bereichen über einen PA/DP-Segmentkoppler anzuschließen. Kann Geräte über den Bus versorgen.
- **PROFINET** : Process Field Net — Industrial-Ethernet-Nachfolger von PROFIBUS DP. TCP/IP-basiert (100 Mbit/s oder 1 Gbit/s). Drei Konformitätsklassen: CC-A (Standard-TCP/IP), CC-B (Echtzeit RT, ~1 ms Zyklus), CC-C (isochrone Echtzeit IRT, ≤1 µs Jitter). Dominant bei neuen europäischen Automatisierungsprojekten.
- **EtherNet/IP** : Industrielles Ethernet-Protokoll mit Standard-IEEE-802.3-Physik und TCP/IP + UDP sowie der CIP-Anwendungsschicht (Common Industrial Protocol) — dieselbe Anwendungsschicht wie DeviceNet und ControlNet. Dominant in der nordamerikanischen Automatisierung (Rockwell-Ökosystem).
- **Foundation Fieldbus (FF)** : H1 (31,25 kbit/s, IS-fähig, 2-Draht-Busversorgung) für Prozessinstrumente — die volldigitale Alternative zu HART. HSE (High Speed Ethernet) für die Supervisionsebene. Unterstützt Funktionsblöcke in Feldgeräten (Regelung im Feld). Verbreitet in der Öl- und Gas- sowie Chemieindustrie.
- **Modbus RTU / Modbus TCP** : Einfaches Master-Slave-Protokoll (1979, Modicon). RTU über RS-485/RS-232; TCP über Ethernet. Allgegenwärtig für einfache Geräteintegration (Frequenzumrichter, Zähler, Analysatoren). Keine Standard-Gerätebeschreibung, keine automatische Geräteerkennung — auf einfaches Register-Lesen/Schreiben beschränkt.

## Überblick

IEC 61158 und IEC 61784 bilden zusammen das normative Rahmenwerk für **industrielle Feldbus- und Industrial-Ethernet-Protokolle**. Statt ein einziges universelles Protokoll zu definieren, ordnet IEC 61784-1 die wichtigsten konkurrierenden Protokolle in Kommunikationsprofilfamilien (CPF) ein und gibt jedem eine normierte Identität.

In der Praxis wird die Feldbusauswahl durch den Industriesektor, die Region und den Steuerungssystemanbieter bestimmt:

| Protokoll | Typischer Sektor | Region | Trend |
|-----------|-----------------|--------|-------|
| PROFIBUS DP | Diskret + Prozess | Europa | Ausgereift, wird durch PROFINET ersetzt |
| PROFIBUS PA | Prozess (IS-Bereiche) | Europa | Noch im Einsatz, FF H1-Alternative |
| PROFINET | Diskret + Prozess | Europa | Wachsend, neue Projekte |
| EtherNet/IP | Diskret + Prozess | Amerika | Wachsend |
| Foundation Fieldbus H1 | Prozess (Feldinstrumente) | Öl & Gas, Chemie | Stabil |
| Modbus TCP/RTU | Alle Sektoren | Global | Legacy + einfache Integration |
| EtherCAT | Bewegungssteuerung | Global | Hochleistungsservo |

## Grundsätze der Feldbusauswahl

### Für neue Prozessanlagenpprojekte (Feldinstrumente)
- **HART** (IEC 62591) bleibt dominant für einfache 4–20 mA + digitale Instrumente
- **PROFIBUS PA** oder **Foundation Fieldbus H1** für den volldigitalen Bus, insbesondere in explosionsgefährdeten Bereichen mit eigensicherer Versorgung
- **Wireless HART (IEC 62591)** für schwer zu verkabelnde Standorte

### Für neue diskrete/hybride Automatisierung (E/A, Antriebe, SPSen)
- **PROFINET** (Siemens-Ökosystem) oder **EtherNet/IP** (Rockwell-Ökosystem) — je nach Steuerungsplattform wählen
- **EtherCAT** für hochdynamische Bewegungssteuerungsachsen

### Sicherheitskommunikation (IEC 61784-3)
Sicherheitsbewertete E/A und Antriebsintegration erfordern ein Sicherheitskommunikationsprofil auf dem Standard-Feldbus: **PROFIsafe** auf PROFINET/PROFIBUS, **CIP Safety** auf EtherNet/IP.

## PROFIBUS PA — Segmentauslegungsregeln

| Parameter | Wert |
|-----------|------|
| Bitrate | 31,25 kbit/s |
| Max. Segmentlänge | 1 900 m (ohne Repeater) |
| Max. Geräte pro Segment | 32 (physisch), typisch 10–15 (Busversorgungsbudget) |
| IS-Barrierevarianten | Zener-Barriere, galvanischer Trenner |
| Topologie | Stamm + Stichleitungen |

## Betroffene Branchen

process, oil-and-gas, manufacturing, energy, water-treatment, pharmaceuticals

## Referenzen & Vertiefung

- [IEC 61784-1 — IEC-Webstore](https://webstore.iec.ch/publication/6040)
- [PROFIBUS & PROFINET International (PI)](https://www.profibus.com)
- [ODVA — EtherNet/IP und CIP](https://www.odva.org)
- [FieldComm Group — Foundation Fieldbus und HART](https://www.fieldcommgroup.org)