Definition und Funktion:
Eine Backplane ist eine zentrale passive Leiterplatte (Platine) in modularen elektronischen Systemen, die zur mechanischen und elektrischen Verbindung verschiedener Steckkarten oder Module dient. Sie stellt die notwendigen Busleitungen und Stromversorgungswege bereit, über die die einzelnen Module miteinander kommunizieren und mit Energie versorgt werden, ohne dass eine externe Verdrahtung zwischen ihnen erforderlich ist.
Die Backplane selbst enthält in der Regel keine aktiven elektronischen Komponenten (wie Prozessoren oder Speicher), sondern primär Steckplätze, Steckverbinder und die Leiterbahnen für die Signal- und Energieübertragung. Sie bildet das Rückgrat, an das die verschiedenen Funktionsmodule (z.B. CPU, I/O-Module, Kommunikationsmodule) angeschlossen werden.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Backplanes sind ein fundamentales Designprinzip in vielen modularen Automatisierungssystemen, um Flexibilität, Erweiterbarkeit und Wartungsfreundlichkeit zu gewährleisten:
- SPS-Systeme: Viele modulare SPS-Serien (z.B. Siemens SIMATIC S7, Rockwell ControlLogix, Phoenix Contact Axioline F) basieren auf Backplane-Architekturen. Die CPU-Baugruppe, die I/O-Module, die Kommunikationsprozessoren etc. werden alle auf eine gemeinsame Backplane gesteckt.
- Industrie-PCs (IPCs): Bei modularen IPCs werden Erweiterungskarten (z.B. für Feldbus-Anbindung, spezielle Grafikkarten) über eine Backplane mit dem CPU-Board verbunden.
- Dezentrale I/O-Systeme: Auch Remote-I/O-Stationen, die aus einem Feldbus-Koppler und mehreren I/O-Modulen bestehen, nutzen intern oft eine Backplane zur Verbindung der Module.
- Vorteile:
- Modularität und Erweiterbarkeit: Einfaches Hinzufügen oder Entfernen von Funktionsmodulen.
- Reduzierter Verdrahtungsaufwand: Keine Punkt-zu-Punkt-Verkabelung zwischen den Modulen nötig.
- Standardisierung: Einheitliche Schnittstelle für verschiedene Modultypen.
- Robuste Verbindung: Mechanisch stabile und zuverlässige elektrische Verbindung.
- Hot-Swap-Fähigkeit: Bei vielen Systemen können Module im laufenden Betrieb getauscht werden, wenn die Backplane dies unterstützt.
Die Leistungsfähigkeit einer Backplane (z.B. Datenübertragungsrate, Anzahl der Steckplätze) ist entscheidend für die Performance und Erweiterbarkeit des gesamten Automatisierungssystems. Schnellere Backplanes ermöglichen schnellere Modulkommunikation und damit kürzere Zykluszeiten der Steuerung.
→ Siehe auch: SPS, I/O-Modul, CPU (Central Processing Unit), Feldbus, Industrie-PC (IPC), Hot-Swap
