Bussysteme sind standardisierte digitale Kommunikationsnetzwerke, die mehrere elektronische Steuergeräte, Sensoren und Aktoren in Landmaschinen über einen gemeinsamen Übertragungskanal ("Bus") verbinden. Sie bilden die datentechnische Grundlage für die Steuerung, Überwachung und Automatisierung moderner Agrartechnik.
Für Herkunft und ursprüngliche Bedeutung des Wortes „Bus“ gibt es verschiedene Erklärungen.
Im landwirtschaftlichen Kontext bezeichnet das Bussystem die Gesamtheit der hardware- und softwareseitigen Infrastruktur, die in Traktoren, Erntemaschinen, Anbaugeräten und Betriebsführungssystemen eingesetzt wird, um Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs), Hydraulikventile, GNSS-Empfänger, Kameras, Wiegesysteme und weitere Komponenten in Echtzeit miteinander zu vernetzen. Dabei werden Messwerte (z. B. Motordrehzahl, Tankfüllstand, GPS-Position) ebenso übertragen wie Steuerbefehle (z. B. Lenkwinkel, Hubwerksposition) und Diagnosedaten [3].
Die Ursprünge digitaler Bussysteme in der Agrartechnik reichen in die 1980er-Jahre zurück. Bis dahin wurden Maschinen und Anbaugeräte ausschließlich hydraulisch, pneumatisch oder über einfache elektrische Leitungen gesteuert. Mit zunehmendem Einsatz elektronischer Steuergeräte in Traktoren – zunächst für Einspritzpumpen und Hydrauliksysteme – entstand der Bedarf nach einer strukturierten Datenkommunikation zwischen diesen Komponenten.
Die internationale Landmaschinenmesse Agritechnica sowie das American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) trieben ab den frühen 1990er-Jahren die Standardisierung voran. Ein wesentlicher Meilenstein war die Einführung des ISO 11783-Standards (bekannt als ISOBUS), dessen erste Entwürfe 1994 vorlagen und der ab 2001 als vollständige Norm veröffentlicht wurde [4]. ISOBUS basiert auf dem im Automotive-Bereich entwickelten CAN-Bus (Controller Area Network), der von Bosch 1986 vorgestellt worden war [5].
Parallel dazu entwickelten sich in der Haustechnik und Gebäudeautomation ähnliche Konzepte (z. B. LIN-Bus, Modbus), die in stationären Anlagen der Landwirtschaft, etwa in Stallanlagen oder Getreidelagern Anwendung fanden.
LBS Bus ist Vorläufer von ISOBUS und anderen aktuellen BUS-Systemen.
Das LBS wurde an der Technischen Universität München unter der Leitung von Hermann Auernhammer entwickelt [6]. Ab 1987 wurde an der Definition dieser „Langfristlösung" für die elektronische Kommunikation in Traktor und Gerät gearbeitet. Schon früh fiel die Entscheidung für die Nutzung von CAN (Controller Area Network) von Bosch [7].
Das LBS ist ein offenes Kommunikationssystem zur Steuerung und Überwachung von Arbeitsprozessen, das die Kommunikation zwischen Personen, Geräten und Traktoren ermöglicht.
LBS wurde als Netzwerk für die elektronische Kommunikation zwischen Traktor, Gerät, Fahrer und Betriebsführung ausgelegt[6].
Das LBS wurde als DIN 9684 genormt. Obwohl es durch das DIN genormt wurde, konnte es sich nicht durchsetzen. Es gab bei den Herstellern von Landmaschinen lange Zeit eine große Skepsis, ob man sich auf gemeinsame Standards einigen könnte. Zudem war durch die Wahl eines CAN-Busses mit einem 11-Bit-Identifier und einer Datenrate von 125 kBit/s ein wenig ausbaufähiges System geschaffen worden.
Trotz dieser Rückschläge kam es zu einem internationalen Zusammenschluss. Viele Grundideen des LBS wurden beibehalten, aber das Konzept wurde leistungsfähiger und ausbaufähiger gestaltet – so entwickelte sich aus dem LBS der ISOBUS.
| LBS | ISOBUS | |
|---|---|---|
| Norm | DIN 9684 | ISO 11783 |
| Entwicklung | ab 1987 | ab ~1990ern, Standard 2001 |
| Reichweite | national (Deutschland) | international |
| Identifier | 11-Bit CAN | 29-Bit CAN |
| Status | abgelöst | aktueller Standard |
Tabelle 1: Zusammenfassung Vergleich LBS 9684 mit ISOBUS 11783 (eigene Darstellung)
Ein Bussystem besteht im Kern aus drei Elementen: dem physikalischen Übertragungsmedium (Kabel oder Funk), dem Kommunikationsprotokoll (Regeln für Datenformat, Adressierung, Fehlerbehandlung) und den angeschlossenen Teilnehmern (ECUs, Sensoren, Displays). Die gebräuchlichsten Bussysteme in der Landwirtschaft lassen sich wie folgt unterscheiden:
| Standard | Norm / Basis | Typischer Einsatz | Datenrate |
|---|---|---|---|
| ISOBUS | ISO 11783 / CAN | Traktor–Anbaugerät-Kommunikation | 250 kbit/s |
| CAN-Bus | ISO 11898 | Interne Traktorkommunikation (ECUs) | bis 1 Mbit/s |
| LIN-Bus | ISO 9141 | Einfache Aktoren, Kabinensensorik | bis 20 kbit/s |
| Ethernet / ISOBUS-Next | IEEE 802.3 / ISO 11783-14 | Kameraübertragung, High-Speed-Daten | 100 Mbit/s+ |
| Modbus / Profibus | IEC-Standards | Stationäre Anlagen (Stallautomation) | bis 12 Mbit/s |
| Wireless (LTE/5G, WLAN) | 3GPP / IEEE 802.11 | Telematik, Remote-Monitoring | variabel |
Tabelle 2: Überblick über gängige Bussysteme in der Landwirtschaft (eigene Darstellung)
Der ISOBUS (ISO 11783) ist der für die Agrartechnik bedeutendste Standard, da er die herstellerübergreifende Kommunikation zwischen Traktor und Anbaugerät ermöglicht. Er basiert auf dem CAN-Bus und definiert 14 Teile, die von der physikalischen Schicht über das Netzwerkmanagement bis zur Virtuellen Terminaltechnologie (VT) reichen. Der Virtuelle Terminal-Standard erlaubt es, die Bedienoberfläche eines Anbaugerätes (z. B. Feldspritze oder Sämaschine) auf dem Terminal im Traktor darzustellen, ohne dass ein herstellerspezifisches Zusatzgerät nötig ist [3].
Bussysteme mit genormten Verbindungselementen (z.B. ISO-Incab) sind heute fester Bestandteil nahezu aller modernen Landmaschinen ab dem mittleren Leistungssegment. Ihre wesentlichen Anwendungsfelder umfassen:
Ein zentrales Konzept im Kontext von ISOBUS ist der Task Controller (TC), der die Schnittstelle zwischen der Maschinen-ECU und dem Betriebsmanagementsystem (Farm Management Information System, FMIS) bildet. Über den TC werden Auftragsdaten (z. B. Applikationskarten im Shape-Format oder ISO-XML-Format) von der Betriebssoftware auf die Maschine übertragen und Istdaten (z. B. tatsächlich ausgebrachte Mengen) zurückgemeldet [8].
Grafik 1: Schnellvergleich Bussysteme, Systemarchitektur Beispiel Traktor (eigene Darstellung)
Der Markt für ISOBUS-kompatible Systeme und Buskommunikation in der Landwirtschaft wird von einer Vielzahl von Herstellern bedient. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit sind folgende Anbieter zu nennen:
| Maschinenhersteller: Alle großen Traktorenmarken (AGCO/Fendt, CNH/Case IH & New Holland, John Deere, CLAAS, Same Deutz-Fahr) bieten ISOBUS-fähige Traktoren mit integriertem VT-Terminal an. |
| Terminal- und Steuergerätehersteller: Müller-Elektronik (TRACK-Leader, FIELD-Nav), Reichhardt (SMART COMMAND), Topcon Positioning Systems (X35-Terminal), Trimble (GFX-Series), Raven Industries (Raven ISO-Systeme), John Deere (GreenStar-Terminals), Fendt One … |
| Middleware & Telematik: Claas Connect (Cloud-FMIS mit ISOBUS-Integration), CLAAS TELEMATICS, Agrirouter (herstellerneutrale Datendrehscheibe der DKE-Data GmbH & Co. KG), exatrek (aktuell Marktführer), MyJohnDeere Operations Center, Fendt VarioDoc. |
| Stationäre Landwirtschaft / Stalltechnik: GEA Group, Lely (Apollo-Fütterungssysteme), DeLaval, Garbatella (Klimasteuerung), Siemens (Profibus-Komponenten). |
| Normungsorganisationen: AEF (Agricultural Industry Electronics Foundation) koordiniert die ISOBUS-Zertifizierung und Interoperabilitätstests; ASABE und ISO/TC 23/SC 19 sind für die internationale Normgebung zuständig. |
Fabian Marnet, B.Sc. Weinbautechnik & Oenologie, Wissenschaftlicher Mitarbeiter Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (DLR-RNH); EF DiKI