Wie wird eine Automatisierungsarchitektur mit AS-Interface-Systemen aufgebaut und welche Vorteile bietet sie?

Die moderne Industrie stellt vielfältige Anforderungen an Automatisierungssysteme – stets mit dem Ziel, die notwendige Operation mit einem optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis zu erfüllen.

Genau das bietet AS-Interface – oder kurz AS-i. Die Idee war nicht, einen universellen Feldbus für alle Ebenen der Automatisierung zu entwickeln, sondern ein wirtschaftliches System für die Feldebene zu schaffen, das binäre Sensoren und Aktoren einfach, zuverlässig und kostengünstig verbindet und sie mit einer höheren Steuerungsebene verknüpft.

Sensoren und Aktoren wurden traditionell über einzelne Kabel und Installationen direkt mit SPS oder anderen Steuerungen verbunden. In den 1990er Jahren jedoch brachte das Aktor-Sensor-Interface – auch bekannt als AS-Interface oder AS-i – eine zuverlässige und kostengünstige Alternative zur umständlichen und zeitaufwändigen Parallelverkabelung.

Die frei wählbare Netzwerktopologie vereinfacht und erleichtert die Installation und Konfiguration des AS-Interface Netzwerks. Fehleranfälligkeit bei anderen Systemen führt häufig zu Verzögerungen bei der Inbetriebnahme. Daher war eine der obersten Prioritäten beim Design des AS-Interface Systems, potenzielle Fehlerquellen zu minimieren. Der Einsatz eines asymmetrischen Flachkabels mit Verpolungsschutz ist nur eine dieser Maßnahmen.

AS-Interface ist ein Master-Slave-Bus, bei dem ein einzelner Master bis zu 62 Stationen (Slaves) steuern kann. Es arbeitet auf der untersten Ebene der Feldbushierarchie, kann aber über einen AS-i Master/Gateway (häufig einfach als AS-i Gateway bezeichnet) in höhere Netzwerke wie DeviceNet, EtherNet/IP, PROFIBUS usw. integriert werden.

Es gibt auch AS-i Master ohne Gateway-Funktionalität für Anwendungen, die keine Anbindung an ein höheres Netzwerk benötigen. AS-i Master lassen sich einfach mit übergeordneten Steuerungen wie SPS, PC-basierten Steuerungen oder verteilten Leitsystemen (DCS) verbinden.

AS-Interface bietet auch Sicherheitsfunktionen, bekannt als "Safety at Work". Durch Hinzufügen eines Sicherheitsmonitors kann das AS-i Netzwerk Sicherheitsgeräte wie Not-Aus-Schalter, Lichtschranken und Türverriegelungen gemäß den Sicherheitsstandards SIL3/PLe verwalten.

Die Hauptvorteile von AS-Interface sind Einfachheit, geringe Kosten und hohe Geschwindigkeit. Mit erweitertem Adressierungssystem kann ein Master bis zu 62 Slaves steuern. Jeder Slave kann bis zu 8 Eingänge und 8 Ausgänge haben – insgesamt also 496 Ein- und 496 Ausgänge. Die maximale Reaktionszeit beträgt bei Standardadressierung (31 Slaves) 5 ms pro E/A-Punkt, bei erweiterter Adressierung 20 ms pro E/A-Punkt (bei 8 E/As pro Slave). AS-i ist außerdem von Natur aus deterministisch und wiederholbar, was eine zuverlässige Reaktionszeit garantiert.

AS-Interface wurde ursprünglich von einer Gruppe von 11 Unternehmen aus dem Sensor-, Aktor- und Steuerungstechnikbereich entwickelt, ist jedoch heute ein herstellerunabhängiger, offener Standard, unterstützt von der IEC 62026-2 und der AS-Interface Association.

Einfach und sicher – Piercing-Technologie

Die einfache Installation von AS-Interface basiert auf der sogenannten Piercing-Technologie, auch bekannt als Click-and-Go-Technologie. Diese Technologie verwendet ein typisches gelbes Flachkabel mit mechanischem Verpolungsschutz. Während der Installation durchdringen die Kontakte des Geräts die Leiter des Kabels und stellen so eine sichere elektrische Verbindung her. Diese Technik bringt zahlreiche Vorteile:

• Direkter und einfacher Anschluss von Sensoren/Aktoren oder Modulen
• Verpolungsschutz
• Daten- und Energieübertragung über ein einziges Kabel
• Piercing-Technologie:
• Einfachste Verbindungstechnik
• Zuverlässige Verbindung
• IP67-Schutz
• Kein Schneiden oder Abisolieren der Kabel erforderlich
• Montage in jeder Position möglich
• Wiederholtes Entfernen und Wiedereinstecken dank "Selbstheilung" bei bestimmten Kabeltypen

AS-i Systemdaten:

• Abfrageprinzip (Polling)
• Keine strukturellen Begrenzungen
• Daten und Energie über ein zweiadriges Kabel
• Hohe Störsicherheit
• Kabel: ungeschirmtes 2 x 1,5 mm² Flachkabel
• Signal-, Daten- und Energieübertragung bis zu 8 A
• Typischerweise 4 Eingänge + 4 Ausgänge pro Gerät, Kombinationen von 1 bis 16 E/As möglich
• Schutzart IP67 für raue Industrieumgebungen
• Piercing-Technologie
• Segmentlänge: 100 m, mit Repeatern kombinierbar bis 300 m
• Verschiedene Abschlusslösungen erhältlich, um Segmentlänge zu erweitern
• Effiziente Erkennung und Vermeidung von Kommunikationsfehlern
• Einfache Inbetriebnahme
• Elektronische Adressierung über Busverbindung
• Volle Rückwärtskompatibilität

Vorteile von AS-i:

• Kostengünstiges Verkabelungskonzept für die untere Feldebene in rauen Industrieumgebungen
• Anbindung an alle gängigen Feldbussysteme über Gateways, Koppler oder Netzwerkadapter
• Freie Wahl der Netzwerktopologie
• Einfache und günstige Installation, niedrige Verbindungskosten
• Nahezu fehlerfreie Installation durch asymmetrisches Flachkabel
• Mehr Platz im Gehäuse durch Wegfall traditioneller Kabelbäume
• Einfache Konfiguration
• Einfache Diagnose
• Modularität