Bihl+Wiedemann AS-Interface-Controller, Gateways und Module: Auswahlleitfaden

AS-Interface-Controller, Gateways und Module arbeiten zusammen, um zahlreiche Signale auf Sensor- und Aktorebene über eine strukturierte, diagnosefähige und erweiterbare Architektur an das übergeordnete Steuerungssystem zu übertragen. Eine fundierte Auswahl besteht nicht nur darin, die Anzahl der Ports abzugleichen. Das übergeordnete Netzwerk, die ASi-Generation, die Zykluszeit, die Prozessdatenbreite, der Umfang der Standard- oder sicheren Signale, die Hilfsenergie, die Schaltschrankumgebung und das Wartungskonzept müssen gemeinsam betrachtet werden. Dieser Leitfaden erläutert das Bihl+Wiedemann-Produktportfolio anhand einer Entscheidungsfolge statt als reine Katalogliste.

Aufgaben von Gateway, Master und Modul in der ASi-Architektur

AS-Interface verbindet Geräte der untersten Automatisierungsebene mit einem übergeordneten Steuerungssystem. Sensoren und Aktoren im Feld können direkt über eine ASi-Schnittstelle verfügen oder über digitale, analoge beziehungsweise IO-Link-Module in das Netz eingebunden werden. Der ASi-Master steuert den zyklischen Datenaustausch; das Gateway überträgt diese Daten an das von der PLC verwendete industrielle Kommunikationssystem. Bei vielen Geräten von Bihl+Wiedemann sind Master- und Gateway-Funktion in einem Gehäuse vereint. Daher reicht die Bezeichnung „Gateway“ in einer Angebotsposition nicht aus, um die Anzahl der bereitgestellten ASi-Kreise und die Mastergeneration zu beschreiben.

Das Modul bildet den Übergang zwischen dem physischen Feldsignal und dem ASi-Netz. Neben der Anzahl der Ein- und Ausgänge sind Signaltyp, Anschlusstechnik, Versorgungsquelle und Schutzart entscheidend. Auch wenn ein IP20-Modul mit Push-in-Klemmen im Schaltschrank und ein IP67-Modul mit M12-Anschlüssen an der Maschine dieselbe Datenaufgabe erfüllen können, sind sie hinsichtlich Montage, Verkabelung und Umgebungsbedingungen nicht unmittelbar austauschbar. Auch der Begriff „Controller“ sollte sorgfältig verwendet werden: Einige Gateways können durch optionale C-Programmierung Mini-PLC-Funktionen bereitstellen. Diese Eigenschaft macht das Gerät jedoch nicht automatisch zur zentralen Maschinen-PLC oder Sicherheits-PLC.

Wie werden ASi-3 und ASi-5 im selben Projekt bewertet?

Die aktuellen Produktseiten von Bihl+Wiedemann zeigen, dass moderne Gateways und viele Module den Einsatz von ASi-3 und ASi-5 unterstützen. ASi-5 wurde für größere Prozessdatenmengen, kurze Zykluszeiten und die Integration intelligenter Geräte wie IO-Link-Geräte entwickelt. Auf der allgemeinen ASi-5-Seite des Herstellers werden systemweite Möglichkeiten beschrieben, darunter eine Zykluszeit von 1,27 ms für 384 Eingangs- und 384 Ausgangsbits bei Verwendung eines geeigneten Profils sowie bis zu 32 Byte Prozessdaten pro Teilnehmer. Diese Werte dürfen nicht als automatisch für jedes Modul gegeben betrachtet werden; Master, gewähltes Profil, Teilnehmerzahl und Datenbreite des Produkts müssen gemeinsam geprüft werden.

Bestehende ASi-3-Abschnitte mit einfachen Ein/Aus-Signalen müssen nicht unnötig erneuert werden, nur weil Produkte einer neuen Generation eingesetzt werden sollen. Neue datenintensive Aufgaben können mit ASi-5 ergänzt werden; bestehende und neue Module lassen sich über ein kompatibles Gateway innerhalb desselben Automatisierungskonzepts verwalten. Allerdings unterscheiden sich Adresskapazität, Zykluszeitberechnung und Diagnoseverhalten je nach Generation. In der Bestandsdokumentation müssen ASi-Profil und Adresstyp jedes Teilnehmers eindeutig angegeben werden; die Angabe „ASi-kompatibel“ allein darf kein Abnahmekriterium sein.

Auswahlfolge zur passenden Produktfamilie

1. PLC und übergeordnetes Netzwerk dokumentieren: Bestimmen Sie unabhängig von der Steuerungsmarke das Protokoll, die Geräterolle, die sichere Kommunikation und die erforderliche Gerätebeschreibungsdatei.
2. ASi-Kreise aufteilen: Entscheiden Sie anhand von Maschinengeometrie, Teilnehmerdichte, Leistungsbudget, Stillstandsbereichen und Wartungsgrenzen über einen oder zwei Kreise.
3. Dateninventar erstellen: Erfassen Sie digitale Standard- und sichere I/O, Analogwerte, IO-Link-Prozessdaten, Parameter und Diagnosebytes jeweils getrennt.
4. Physische Einsatzumgebung festlegen: Definieren Sie die Anforderungen an IP20 im Schaltschrank, IP67 im Feld, M8/M12, Profilkabel, offene Leitungsenden oder Push-in-Klemmen.
5. Stromversorgung berechnen: Bewerten Sie ASi-Leitung und AUX-Versorgung unter Berücksichtigung von Sensoren, Aktoren, Einschaltstrom, temperaturabhängigem Derating und Spannungsfall auf der Leitung.
6. Diagnose und Lebenszyklus dokumentieren: Nehmen Sie Webzugriff, PLC-Alarme, Sicherung der Konfiguration, Firmware, Zertifikate und Ersatzgeräteverwaltung in den Projektumfang auf.

BWU3852: Beispiel für ein PROFINET-Gateway mit zwei Kreisen

BWU3852 wird im aktuellen offiziellen Produkteintrag als PROFINET-Gateway mit Edelstahlgehäuse und zwei ASi-5/ASi-3-Mastern geführt. Das Datenblatt vom 29. Juli 2026 nennt zwei ASi-Netze, PROFINET- und OPC UA-Schnittstellen, Diagnose über Ethernet, integrierte Datenentkopplung und maximal 4 A je ASi-Kreis. Die Möglichkeit, beide Kreise mit einem einzigen Netzteil zu versorgen, ist eine wichtige Architekturoption des Produkts; dennoch müssen Netzteilkapazität, Leiterquerschnitt, Schutzkonzept und tatsächliche Last jedes Kreises separat berechnet werden.

Auf der PROFINET-Seite verfügt das Gerät über einen integrierten Switch mit zwei RJ45-Ports, 10/100 Mbit/s Kommunikation, PROFINET IO Device-Funktion und MRP-Unterstützung. Auf der IT-Seite sind OPC UA-Server, Webserver und REST API aufgeführt. Diese ermöglichen die Datenverfügbarkeit; Benutzerrechte, Zertifikatsverwaltung, Netztrennung und Fernzugriffsrichtlinien müssen jedoch gesondert geplant werden. Das Vorhandensein einer Schnittstelle bedeutet nicht, dass eine sichere und einsatzbereite MES- oder Cloud-Integration gegeben ist.

Das Gateway-Datenblatt nennt für ASi-5 eine feste Zykluszeit von 1,27 ms bei 384 Eingangs- und 384 Ausgangsbits; der ASi-3-Zyklus wird dagegen durch eine von der Teilnehmerzahl abhängige Formel angegeben. Adresse und Fehlertext können auf dem LCD angezeigt werden; außerdem sind Doppeladresserkennung sowie Erdschluss- und Störungsüberwachung vorhanden. Diese Diagnosefunktionen erleichtern die Suche nach Installationsfehlern, ersetzen jedoch keine korrekte Verdrahtung und Messung. Das Gerät hat die Schutzart IP20, wird auf einer DIN-Schiene montiert und ist für einen Betriebsbereich von −25 bis +55 °C ohne Betauung angegeben. Es darf nicht wie ein feldtaugliches Gehäuse eingesetzt werden; Schaltschranktemperatur und Luftströmung müssen unter Last überprüft werden.

Die optionale C-Programmierung ermöglicht die Ausführung von Mini-PLC-Aufgaben auf dem Gateway. Diese Funktion kann für kleinere Vorverarbeitungsaufgaben, lokale Logik oder Datenaufbereitung in Betracht gezogen werden. Bevor der Hauptablauf der Maschine dorthin verlagert wird, müssen Ressourcengrenzen, Verhalten im Fehlerfall, Softwareverantwortung und die Werkzeuge des Wartungsteams bewertet werden. Ist funktionale Sicherheit erforderlich, muss anstelle des Standard-BWU3852 eine geeignete Variante mit Sicherheitsmonitor oder sicherem übergeordnetem Netzwerk gewählt und die gesamte Sicherheitsfunktion unabhängig validiert werden.

BWU4267: flexible digitale I/O-Dichte im Schaltschrank

BWU4267 ist ein selbstkonfigurierendes ASi-5-I/O-Modul in Schutzart IP20 mit Push-in-Klemmen. Die Produktfamilie ermöglicht es, die Anschlüsse in unterschiedlichen Kombinationen Sensor- und Aktoraufgaben zuzuordnen; bei Bedarf kann per Software eine feste Ein-/Ausgangsbelegung definiert werden. Das offizielle Datenblatt nennt konfigurationsabhängig bis zu 16 digitale Eingänge und bis zu 16 elektronische digitale Ausgänge, eine ASi-5-Adresse und zwei Byte ASi-Prozessdaten. Die Angabe „16 Eingänge und 16 Ausgänge“ bedeutet hier nicht, dass alle Kanäle beide Aufgaben gleichzeitig erfüllen; die tatsächliche Kanalaufteilung ergibt sich aus der gewählten Konfiguration.

Sensoren und Aktoren werden über AUX versorgt. Für den Ausgangsstrom und die gesamte Sensorversorgung gelten von der Umgebungstemperatur abhängige Grenzen. Das Datenblatt definiert beispielsweise separate Grenzwerte pro Ausgang und für Gruppen aus vier Kanälen; für den Einsatz oberhalb von +55 °C nennt es Bedingungen wie den Abstand zu benachbarten Geräten. Daher reicht es nicht aus, lediglich die Gesamtstromwerte zu vergleichen. Lastverteilung auf die Kanalgruppen, Gleichzeitigkeit und tatsächliche Schaltschranktemperatur müssen geprüft werden.

Die Abmessungen des Moduls von 22,5 × 99 × 114 mm sind ohne Klemmen angegeben. Es wäre fehlerhaft, die Schranktiefe allein anhand der Gehäuseabmessungen festzulegen, ohne Kabelbiegereserve und Bewegungsraum für die abziehbaren Klemmen zu berücksichtigen. LEDs unterstützen die Diagnose von ASi, AUX, Kanalstatus, Kurzschluss und Überlast. In der Wartungsanweisung müssen die Bedeutung jeder LED, die konfigurierte Signalrichtung des Kanals und seine Adresse in der PLC gemeinsam dargestellt werden; andernfalls kann die Flexibilität der Selbstkonfiguration im Feld zu Unklarheiten führen.

BWU3843: IO-Link-Daten über ASi-5 übertragen

BWU3843 bindet eine integrierte IO-Link-Masterfunktion mit vier Ports in einem IP20-Gehäuse an ASi-5 an. Die offizielle Dokumentation nennt die Konfigurierbarkeit der Ports entsprechend den Anschlussanforderungen von Klasse A oder Klasse B, die Datenraten COM1/COM2/COM3, die Unterstützung von IO-Link 1.1 sowie bis zu 32 Byte Prozessdaten und ein Byte PQI pro Port. Die ASi-Prozessdatenbreite des Moduls wird mit 16 Byte angegeben; das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Bandbreite vom gewählten ASi-5-Profil abhängt. Es darf nicht angenommen werden, dass sämtliche Parameter- und Diagnosedaten des IO-Link-Geräts automatisch in den zyklischen Datenbereich der PLC passen.

Die AUX-Versorgung beträgt nominal 24 V. Bis +40 °C werden 500 mA pro Port und insgesamt 2 A angegeben; bei höheren Temperaturen gilt ein Derating. Die zusätzliche Aktorversorgung und die Anforderungen an die galvanische Trennung eines Klasse-B-Geräts müssen gemeinsam mit der Klemmenbelegung geprüft werden. Allein die Auswahl von Klasse B für den Port in der Software stellt noch keine ausreichende Versorgung für eine Last mit hohem Strombedarf bereit. Auch die Nutzung der C/Q-Leitung als IO-Link, digitaler Eingang oder digitaler Ausgang muss in den Geräteparametern und im Schaltplan übereinstimmend definiert sein.

Modulfamilie passend zur Signalaufgabe auswählen

Adresse, Datenprofil und Gerätebeschreibung

Beim Aufbau eines ASi-Netzes muss die Adresstabelle integraler Bestandteil der Elektroplanung sein. Physischer Einbauort, Gerätekennzeichen, Produktnummer, ASi-Adresse, Profil, Gateway-Kreis und PLC-Datenbereich werden in derselben Zeile geführt. Auch wenn das Gateway bei der Adressvergabe mit einem Inbetriebnahmegerät doppelte Adressen erkennen kann, ist ein kontrollierter Vergabeprozess vor dem Auftreten eines Fehlers sicherer. Im Rahmen der Ersatzmodulstrategie müssen das automatische Adressierungsverhalten eines Geräts ohne vergebene Adresse und die Übertragung der bisherigen Konfiguration getestet werden.

Für die Integration in das übergeordnete Netzwerk muss die aktuelle GSDML-, EDS- oder entsprechende Gerätebeschreibungsdatei des Herstellers verwendet werden. Die Datei muss in das Projektarchiv aufgenommen, ihre Version dokumentiert und ihre Übereinstimmung mit der Modulreihenfolge in der PLC-Engineering-Software sichergestellt werden. Bei einer Änderung des ASi-5-Profils können sich nicht nur die Teilnehmerseite, sondern auch der Gateway-Hardwarekatalog und die PLC-Datenzuordnung ändern. Eine grüne Statusanzeige im Konfigurationsbildschirm allein beweist nicht, dass der physische Ausgang mit der richtigen Last verbunden ist und das korrekte Sicherheitsverhalten aufweist.

Stromversorgungs- und Kabelbudget sind nicht unabhängig von der Kommunikation

Auch wenn das ASi-Kabel neben Daten auch Energie überträgt, muss nicht jede Last über dieselbe Leitung versorgt werden. Die Sensorversorgung kann über ASi oder AUX erfolgen, die Aktuatorversorgung je nach Produktvariante über eine separate Hilfsversorgungsleitung. Neben dem Gesamtstrom sind Spannungsfall, gleichzeitig aktive Ausgänge, Einschaltstrom, Umgebungstemperatur und Kurzschlussschutz zu berücksichtigen. Dass die beiden Kreise eines Gateways mit zwei Mastern aus einer einzigen Quelle versorgt werden können, bedeutet nicht, dass sie hinsichtlich elektrischer Risiken und Stillstandsbereiche zwangsläufig zusammengefasst werden müssen.

Wird passiv sicher geschaltetes AUX verwendet, muss die Eignung des ausgewählten Moduls für diese Architektur anhand des vollständigen Datenblatts geprüft werden. Zwei Anschlussvarianten derselben Familie können unterschiedliche Bedingungen für den Fehlerausschluss aufweisen. Bei der Bewertung der funktionalen Sicherheit ist das Abschalten der Energie eines Standardausgangs nicht gleichbedeutend mit einem sicheren Ausgang; der gesamte Energiepfad, das Schütz oder der Antriebseingang, die Rückführung und der Diagnosedeckungsgrad müssen bewertet werden.

Inbetriebnahme und Abnahmeprüfung

1. Dokumentenprüfung: Gleichen Sie die vollständigen Artikelnummern der Gateways und Module mit den aktuellen Datenblättern, Gerätebeschreibungsdateien und Zertifikaten ab.
2. Prüfung im spannungsfreien Zustand: Prüfen Sie die ASi/AUX-Polarität, Schirmung und Erdung, den festen Sitz der Klemmen, die Adresskennzeichnung und die Trennungsvorgaben im Schaltschrank.
3. Kreisweises Einschalten: Protokollieren Sie die Spannungen im Leerlauf und unter Last, die Strommessung des Gateways und das Verhalten des Kurzschlussschutzes.
4. Teilnehmerprüfung: Ordnen Sie jede Adresse einzeln dem physischen Sensor oder Aktuator zu; testen Sie die Eingangs-, Ausgangs- und Diagnosebits durch gezieltes Forcen.
5. Prüfung des übergeordneten Netzwerks: Prüfen Sie die PLC-Datenzuordnung, den Wiederaufbau der Verbindung, das Aus- und Wiedereinschalten der Gateway-Versorgung sowie die Wiederherstellung aus einer gesicherten Konfiguration.
6. Lastprüfung: Überwachen Sie im Zyklus mit der höchsten Auslastung die ASi-Zykluszeit, die Aktualität der Prozessdaten, die Fehlerzähler und die Schaltschranktemperatur.
7. Wartungsszenario: Prüfen Sie Alarmtext und erforderliche Maßnahmen beim Entfernen eines Moduls, bei falscher Adresse, AUX-Ausfall und Kommunikationsunterbrechung.

Cybersicherheit und Begrenzung des Fernzugriffs

OPC UA, REST API und Webserver sind für Wartung und Datenerfassung wertvoll; zugleich stellen sie zu verwaltende Netzwerkangriffsflächen dar. Das Gateway darf nicht unkontrolliert mit dem Steuerungsnetz, dem Unternehmensnetz und dem Internet verbunden werden. Nicht benötigte Dienste sind zu deaktivieren, unterstützte Authentifizierungs- und Zertifikatsoptionen zu nutzen und Zugriffe durch Firewall- und VLAN-Richtlinien zu begrenzen. Aktuelle Sicherheitsmeldungen und Firmware-Versionen des Herstellers sind während des betrieblichen Lebenszyklus zu verfolgen.

Die Trennung der ASi-Feldebene vom Ethernet macht das Gateway im übergeordneten Netzwerk weder unsichtbar noch risikofrei. Enthält die Sicherungsdatei sensible Informationen wie Passwörter, Zertifikate und Netzwerkadressen, muss sie zugriffsgeschützt gespeichert werden. Eine Fernwartungsverbindung darf nur bei Bedarf im Rahmen eines protokollierten und zeitlich begrenzten Verfahrens freigeschaltet werden. Diese Maßnahmen ersetzen nicht die Maschinensicherheit; Cybersicherheit und funktionale Sicherheit sind Disziplinen, deren Risiken sich gegenseitig beeinflussen, die jedoch getrennt validiert werden müssen.

Erforderliche Projektdaten für die Angebotserstellung

• PLC-Protokoll, Sicherheitsprotokoll, vorhandene Steuerung und Version der Engineering-Software
• Anzahl der ASi-3- und ASi-5-Teilnehmer, gewünschte Ein- oder Zweikreisausführung und physische Topologie
• Liste der digitalen, analogen, IO-Link-, Zähler-, Antriebs- und sicheren I/O
• Prozess- und Diagnosedatenbreite jedes Geräts sowie erforderliche Zykluszeit
• ASi- und AUX-Leistungsbudgets, Kabellängen, Spannungsfall und Schutzkonzept
• Umgebungsbedingungen im Schaltschrank und im Feld, Temperatur, Kondensation, IP-Schutzart, Vibration und Einbaumaße
• Anforderungen an OPC UA, REST API, Webdiagnose, Datenhistorie und Fernzugriff
• Ersatzteile, automatische Adressierung, Konfigurationssicherung und Abnahmeprüfverfahren

Oskon bewertet die Bihl+Wiedemann AS-Interface-Architektur vor der Auswahl einer Artikelnummer ganzheitlich – vom Feldsignal bis zur Datenzuordnung im übergeordneten Netzwerk. Die hier aufgeführten Produkte sind konkrete Beispiele aus dem aktuellen Portfolio und nicht automatisch die Lösung für jede Anwendung. Die endgültige Eignung muss anhand der zum Angebotsdatum gültigen technischen Unterlagen zur ausgewählten vollständigen Artikelnummer, der länderspezifischen Zulassungen, der Softwarekompatibilität und der tatsächlichen Lastbedingungen bestätigt werden.