Grundeigenschaften
ASi steht für Aktor-/Sensor-Interface und ist ein Standard für die Feldbus-Kommunikation. Er wurde für den Anschluss von binären Aktoren und Sensoren entwickelt. Ziel dabei war es, die bisherige Parallelverkabelung zu ersetzen.
Das AS-Interface ist ein offener und herstellerunabhängiger Standard.
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Durch seine Einfachheit ist der Einsatz von ASi auf die unterste Prozessebene beschränkt. Daher ist es auch keine Konkurrenz, sondern eine technische und wirtschaftliche Ergänzung zu den existierenden Bussystemen.
Beim AS-Interface stehen die Echtzeitanforderungen im Vordergrund. Das Bussystem muss schnell auf Veränderungen (z.B. eines Sensors) reagieren können, um die Echtzeitanforderungen des Systems zu erfüllen.
Bauformen
Netzwerktopologie
Die Topologie des AS-Interface ist beliebig, ohne Repeater oder Extender darf die Leitungslänge 100 m jedoch nicht überschreiten. Diagnosegeräte bzw. Master mit eingebauten Diagnosefunktionen erleichtern die Fehlersuche in Netzen. Ausgefallene Slaves können einfach ausgetauscht werden, und werden vom Master automatisch neu adressiert.
Aufbau und Funktionsweise
Komponenten und Netzaufbau
Ein ASi-System besteht aus den untenstehenden Komponenten:
ASi-Master
Man unterscheidet zwischen zwei verschiedenen Typen:
• Standard ASi-Master für bis zu 31 standard ASi-Slaves
• Erweiterte ASi-Master für bis zu 31 standard ASi-Slaves oder 62 ASi-Slaves mit erweitertem Adress-bereich
ASi-Slaves
Sämtliche von einem ASi-Master ansprechbaren Teilnehmer werden als ASi-Slaves bezeichnet. Sie werden in den folgenden Aufbautechniken angeboten:
• ASi-Module für bis zu vier konventionelle Sensoren/Aktoren
• Sensoren/Aktoren mit integriertem ASi-Anschluss
ASi-Leitung
Die Daten wie auch die Energie werden in einem ASi-Netz durch eine ungeschirmte zweiadrige Leitung übertragen. Wegen ihrer speziellen Form ist eine Fehlverdrahtung ausgeschlossen. Die Kontaktierung erfolgt über Durchdringungsdorne. Aufgrund der speziellen Materialeigenschaften ist die Leitung selbstheilend.
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ASi-Netzteil
Das ASi-Netzteil dient zur Energieversorgung der angeschlossenen Teilnehmer und Netzübergänge.
ASi-Adressiergerät
Die Adressen der Slaves werden mit dem ASi-Adressiergerät programmiert.
Ansteuerung
Buszugriffsverfahren
ASi ist ein Single-Master-System, dass heisst es gibt pro ASi-Netz nur einen Master. Dieser fragt zyklisch alle Slaves ab und tauscht mit ihnen die Ein- und Ausgangsdaten aus. Dazu sendet der Master ein Telegramm an den jeweiligen Slave und erwartet dessen Antwort. Das Telegramm eines Slaves besteht dabei aus 4-Bit Nutzdaten.
Der Master spricht die Slaves über ihre Adresse an. Die Adresse ist somit das Erkennungszeichen eines Slaves und muss innerhalb eines ASi-Netzes eindeutig sein.
Kenngrössen
Max. Teilnehmer:
31 Slaves ohne Repeater (Mehrfachanschaltung bis zu 4 Sensoren/Aktoren pro Slave möglich)
Übertragungsrate:
167 kBd
Leitungslänge:
Max. 100 m
Telegrammformat:
Fest, 4 Bit Daten, 4 Bit Parameter
Datensicherung:
Paritätsbit, Mehrfachabtastung und weitere Sicherungsmassnahmen in physikalischer Schicht.
Diese Angaben können je nach Hersteller variieren.
Anwendungsgebiete
Durch seine Einfachheit ist der Einsatz von ASi auf die unterste Prozessebene beschränkt. Daher ist es auch keine Konkurrenz, sondern eine technische und wirtschaftliche Ergänzung zu den existierenden Bussystemen. Beim AS-Interface stehen die Echtzeitanforderungen im Vordergrund. Das Bussystem muss schnell auf Veränderungen (z.B. eines Sensors) reagieren können, um die Echtzeitanforderungen des Systems zu erfüllen.
Vor- und Nachteile eines ASi:
Vorteile
-
Optimiert für den kostengünstigen Anschluss von einfachen binären Sensoren und Aktoren
-
Gemeinsame Übertragung von Bussignal und Hilfsenergie über ein umgeschirmtes Kabelpaar
-
Einsatz unter schwierigsten Umweltbedingungen
-
Zuverlässig und sicher
-
Störsicher
Nachteile
Faktische Bevorzugung rein binärer Signale (Verarbeitung analoger Signale möglich, bedingt jedoch grössere Zykluszeit ca.40ms)
Nur für den lokalen Bereich geeignet
Ausblick
Wie bereits erwähnt entfällt mit ASi die aufwändige Parallelverkablung, denn mit einer einzigen Leitung können bis zu 62 Teilnehmer angeschlossen werden. Über diese eine zweiadrige Leitung erfolgt dann sowohl der Datenaustausch als auch die Energieversorgung. Damit wird die Verkabelung einfacher, flexibler und somit auch wirtschaftlicher.
Literaturhinweise
- SIEMENS AG: AS-Interface – Einführung und Grundlagen, Nürnberg 1999
- AS-International Association: www.as-interface.net
- Internet Fieldbus Database: www.infoside.de
- Wikipedia: wikipedia.org
- Berthold Heinrich, Mechatronik, ISBN3-528-03957-4
- Gerhard Schnell, Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik, ISBN 3-528-46569-7
Verbindungsmöglichkeiten AS-Interface
| Sensortyp | Bemerkung zur Kombination |
|---|---|
| Kapazitiv | Ein kapazitiver Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integrietem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Induktiv | Ein induktiver Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integrietem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Magnetostriktiv | Ein magnetostriktiver Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Piezo | Ein Piezo Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Potentiometrisch | Ein potentiometrischer Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| DMS | Ein DMS Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Fotoelektrisch | Ein fotoelektrischer Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Ultraschall | Ein Ultraschall Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Magnetisch | Ein magnetischer Sensor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integrietem ASi-Anschluss im Sensor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
Bemerkung:
Das AS-Interface wurde speziell für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und eignet sich deshalb sehr gut für die Kommunikation einzelner Sensoren-/Aktoren.
Verbindungsmöglichkeiten AS-Interface
| Aktortyp | Bemerkung zur Kombination |
|---|---|
| Magnetostriktiv | Ein magnetostriktiver Aktor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Piezo | Ein Piezo Aktor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. |
| Synchronmotor | Ein Synchronmotor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. Dabei wird nicht der Motor direkt, sondern eher ein Schütz/Relais angesteuert, um den Motor zu steuern. |
| Asynchronmotor | Ein Asynchronmotor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. Dabei wird nicht der Motor direkt, sondern eher ein Schütz/Relais angesteuert, um den Motor zu steuern. |
| Schrittmotor | Ein Schrittmotor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. Dabei wird nicht der Motor direkt, sondern eher ein Leistungstreiber angesteuert, um den Motor zu steuern. |
| Linearmotor | Ein Linearmotor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. Dabei wird nicht der Motor direkt, sondern eher eine Leistungselektronik für den Linearmotor angesteuert, um den Motor zu steuern. |
| Tauchspulenmotor | Ein Tauchspulenmotor kann über ein ASi-Modul oder mit direkt integriertem ASi-Anschluss im Aktor an das ASi-Buskabel angeschlossen werden, um mit der SPS zu kommunizieren. Dabei wird je nach Leistung des Ausgangs eher eine Leistungselektronik für den Tauchspulenmotor angesteuert. |
| Smart-Materials | Das AS-Interface bietet I/O-Module mit digitalen und analogen Eingängen/Ausgängen an. Dabei wird je nach Leistung des Ausgangs eher eine Leistungselektronik für Smart-Materials angesteuert. |
Bemerkung:
Das AS-Interface wurde speziell für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und eignet sich deshalb sehr gut für die Kommunikation einzelner Sensoren-/Aktoren.
Verbindungsmöglichkeiten AS-Interface
| Controllertyp | Bemerkung zur Kombination |
|---|---|
| ASIC | Wenn das Übertragungsprotokoll bekannt ist, kann ein ASI-Bus angeschlossen werden. |
| SPS | Die SPS unterstützt je nach Hersteller AS-Interface und ist deshalb gut geeignet. |
| Prozessrechner | Kann über eine Profibusverbindung via eine SPS über ASI kommunizieren |
| Microcontroller | Wenn die Protokolle bekannt sind, kann es implementiert werden. |
| Industrie-PC | Wenn der Industrie PC AS-Interface unterstützt, gut möglich. |
Verbindungsmöglichkeiten AS-Interface
| Identifikationstyp | Bermerkung zur Kombination |
|---|---|
| Barcode | Das AS-Interface wurde für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von Barcode-Daten nicht geeignet. |
| 2D-Code | Das AS-Interface wurde für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von 2D-Code-Daten nicht geeignet. |
| RFID | Das AS-Interface wurde für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von RFID-Daten nicht geeignet. |
| Magnetisch | Das AS-Interface wurde für dieSensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von Magnetstreifen-Daten nicht geeignet. |
| Bildverarbeitung | Das AS-Interface wurde für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von Bilddaten nicht geeignet. |
| Elektro-Mechanisch | Das AS-Interface wurde für die Sensor-/Aktorebene entwickelt und ist deshalb für das Einlesen von Elektro-Mechanischen Daten nicht geeignet. |