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Alles über AS-Interface
Ein Überblick für Einsteiger und Anwender
fla ge
e A u
lis iert
Grundlagen kt ua
2. a
Aufbau
Praxis
Beispiele
Nutzen Get a Great Connection
Die „Augen und Ohren“
der Fertigung
Wer einen Prozess automatisieren will, braucht Sensoren und
Aktuatoren, daran führt kein Weg vorbei. Sei es in einem Logistik-
zentrum, wo Lichtschranken die Position eines Paketes auf Rollen-
bändern prüfen. Sei es in einer Getränkeabfüllanlage, wo
der Füllstand kontrolliert wird. Oder sei es in einem Stahlwerk,
wo T-Träger an der richtigen Stelle abgelängt werden müssen:
Sensoren, die Augen und Ohren der Prozesssteuerung, sind
allgegenwärtig.
Die Verkabelung der Signalgeber und -aufnehmer erfolgte lange Zeit
nach altem Muster: Jeder einzelne Sensor und Aktuator wurde mit
der überlagerten Steuerung direkt verdrahtet, sodass imposante
Kabelbäume mit den dazugehörenden Schaltschränken entstanden.
Die Bustechnik – in der Feld- und Leitebene schon Standard –
zog mit der Einführung des AS-Interface® Mitte der 90er Jahre auch
in die Welt der binären Sensoren und Aktuatoren ein.
Ein allgemeiner Standard wurde verabschiedet, robust und flexibel
genug, um alle Anforderungen eines industriellen Datenbusses
zu erfüllen, gleichzeitig aber auch speziell auf die Belange der
„untersten“ Steuerungsebene zugeschnitten.
Mit dem AS-Interface erhielten auch die Augen und
Ohren der Fertigung Anschluss an die industrielle
Kommunikationstechnik.
Eine ernsthafte Konkurrenz zu AS-Interface gibt es bis heute nicht,
und mit der Rückendeckung einer starken internationalen Organisa-
tion sowie der bedeutendsten Hersteller wird AS-Interface auch in
Zukunft den Markt dominieren.
Das AS-Interface ist ein System, mit dem einfache prozessnahe
Endgeräte (Sensoren, Aktuatoren und Bediengeräte) auf unterster
Ebene verknüpft werden. Es ist in der Automatisierungstechnik die
kostengünstigste und einfachste Lösung.
Die vorliegende Broschüre richtet sich sowohl an AS-Interface-
Interessierte als auch an Anwender und soll ihnen einen Einblick in
die Technik des AS-Interface vermitteln.
2
Inhalt
AS-Interface – AS-Interface in der Praxis
1. nur ein weiteres Bussystem?
Feldbustechnik – warum
5. Checkliste für den Einsteiger
Projektierung
19
21
„Bus fahren“? 4 Adressierung
Industrielle Kommunikation 5 der einzelnen Teilnehmer 21
Betriebsleitebene 7 Parametrierung 22
Feld- oder Prozessleitebene 7 Betrieb 22
Aktuator-/Sensorebene 7 Zehn wertvolle Montagetipps 23
Was tun, wenn etwas schief geht? 25
AS-Interface – die perfekte Lösung
2. Anforderung an das AS-Interface 8 AS-Interface in der Anwendung
Single-Master-System
Kleine Datenmengen
9
10
6. Leergutsortierung bei
Bier Schneider 26
Echtzeitanforderungen 10 Fördertechnik im Motorenwerk
Datenübertragung 10 von VW Sachsen 28
Netztopologie 11 Laserstrahl-Schneidemaschinen
Noch mehr AS-Interface bei Trumpf 30
durch Spezifikation 11
AS-Interface – AS-Interface und Sicherheit
3. seine Hauptbestandteile
Master 12
7. Safety at work
Wie funktioniert das Ganze –
32
32
Slave 13 und kann es denn wirklich
Links 13 sicher sein?
Kabel 14
Netzteile 15 AS-Interface und Siemens
Ergänzende Bestandteile
zum Ausbau mit ...
8. Approbationen
Service und Support
34
34
... Repeatern 16 Produktübersicht 35
... Extendern 16
AS-Interface –
4. einfachste Anschlusstechnik
Modultechnik 18
Durchdringungstechnik 18
3
AS-Interface –
1. nur ein weiteres Bussystem?
Seit 1994 gibt es das AS-Interface, mit Feldbustechnik –
dem prozess- und maschinennahe Digi- warum „Bus fahren“?
tal- und Analogsignale binär übertragen Was hat die Verantwortlichen dazu be-
werden können. Gleichzeitig ist AS- wogen, AS-Interface überhaupt zu ent-
Interface universelle Schnittstelle zwi- wickeln?
schen den höheren Steuerungsebenen Es ist noch gar nicht so lange her, dass
und einfachen binären Aktuatoren und der hohe Kostendruck in der Automati-
Sensoren. sierungstechnik einen Strukturwandel
forderte. Auslöser waren die immensen
Verkabelungskosten, die zum Anschluss
der Feldebene an die Automati-
sierungsgeräte (im Normalfall Speicher-
programmierbare Steuerungen) aufge-
bracht werden mussten. Denn jeder
einzelne Aktuator oder Sensor musste
mit der Steuerung und einer Energie-
versorgung verbunden werden. Das
führte nicht nur zu hohen Materialkosten
(auch Draht kostet Geld) und den oben
Früher musste jeder einzelne
Sensor im Feld mit der
Steuerung verdrahtet werden
(Parallelverdrahtung).
Heute werden die Sensoren
und Aktuatoren einfach über
ein Kabel – das AS-Interface-
Kabel – miteinander und mit
der Steuerung verbunden.
4
bisherige Kosten: 100 %
Konventionell
26,2 %
AS-Interface
durch Einsparung bei
Projektierung, Inbetrieb-
Steuerung E/A-Verteilung: Montage nahme und Flexibilität in
der Systemerweiterung
Kabel E/A-Verkabelung
Kabelmontage E/A-Verkabelung: Montage
Quelle: TU München
E/A-Verteilung: Material Prof. Reinhard
Sensorik Prof. Milberg
Kostenvergleich zwischen der
konventionellen Installationstechnik und
AS-Interface am Beispiel einer Fräsmaschine
genannten immens hohen Verkabe- Die Kostenvorteile sind beträchtlich: So
lungskosten, auch die Anzahl der Feh- spart man laut einer Studie der TU Mün-
lerquellen war alles andere als klein. chen bei einer Fräsmaschine durch den
Noch 1997 (!) waren 36 % aller Ma- Einsatz von AS-Interface mehr als 25 %
schinen- und Anlagenstillstände durch der Installationskosten. Auch wenn die
die Installation bedingt. Kosten bei den AS-Interface-Modulen
Das Zauberwort hieß (und heißt noch) zunächst höher sind, sind auch im All-
Dezentralisierung – zunächst in der gemeinen Einsparungen von insgesamt
Automatisierungstechnik, wenig später 15 % bis 30 % keine Seltenheit. Die Ein-
aber auch in der Antriebs- und Schalt- sparungspotenziale ergeben sich in der
technik. Projektierung, Inbetriebnahme und in
Was war damit gemeint? Nun, ganz ein- der größeren Flexibilität, wenn das Sys-
fach: Die herkömmliche, kosteninten- tem erweitert werden soll.
sive Parallelverdrahtung (auch als Ka-
belbäume bekannt) wurde ersetzt durch Industrielle Kommunikation
einen seriellen Feldbus, sprich eine Der Aufbau eines komplexen Automati-
Zweidrahtleitung, mit der sämtliche sierungssystems ist selbst für Experten
Automatisierungsteilnehmer verbunden auf den ersten Blick kaum zu durch-
werden. schauen:
5
Unzählige Steuerungseinrichtungen ar- der zu übertragenden Daten und vie-
beiten vernetzt auf den unterschied- lem mehr. Für das Verständnis der
lichsten Datennetzen und Protokollen Aufgaben des AS-Interface und seiner
zusammen. Daher ist es üblich gewor- Stellung innerhalb der Steuerungshier-
den, Steuerungsebenen nach be- archie in der industriellen Kommunika-
stimmten Hierarchien einzuteilen. Sie tion werden hier die grundsätzlichen
unterscheiden sich hinsichtlich Zeit- Eigenschaften der verschiedenen Ebe-
verhalten, Schutzart, Art und Nutzung nen kurz erläutert.
Betriebsleitebene Leitrechner
Industrial Ethernet
Fertigungsebene Automatisierungsgeräte
Prozessebene z.B. SIMATIC S7
PROFIBUS
Aktuator-/ AS-Interface Sensoren, Aktuatoren
Sensorebene z.B. BERO, Schütze,
Koppelrelais
Die verschiedenen
Ebenen in der industriellen
Kommunikation.
6
Betriebsleitebene Aktuator-/Sensorebene
In der höchsten Ebene, der Betriebs- Die Aktuator-/Sensorebene ist die unter-
leitebene, werden die Rechner auf der ste Ebene im Feldbereich. Hier werden
Leitebene in einem Werk untereinander, im Feld- und Prozessbereich binäre Ak-
manchmal sogar Werke miteinander, tuatoren und Sensoren vernetzt. Ein gro-
vernetzt bzw. Leitrechner mit Rechnern, ßer Teil der angeschlossenen Geräte lie-
die die Fertigung insgesamt steuern. fert oder benötigt binäre Signale (z.B.
Das Datenvolumen liegt im Megabyte- BERO®; Schütze, Motorstarter, Mag-
Bereich und die Übertragung der Daten netventile, Pneumatikventilinseln usw.).
braucht in der Regel nicht in Echtzeit zu Die erforderliche Datenmenge ist ge-
erfolgen. Übertragungsmedium ist bei- ring. Die Geschwindigkeit der Daten-
spielsweise Ethernet. übertragung ist allerdings sehr hoch. Ge-
nau hier liegt das Einsatzgebiet von
Feld- oder Prozessebene AS-Interface.
In der Feld- und Prozessebene hat sich Das AS-Interface hat sich seit seiner Ein-
inzwischen der PROFIBUS® (Process führung mit bereits mehr als zwei Milli-
Fieldbus) etabliert. Mit einer Übertra- onen Knoten bewährt und sich nahezu
gungsgeschwindigkeit von bis zu 12 konkurrenzlos als kostengünstige, ro-
Mbit/s in seiner Ausprägung DP ist er buste und am besten für die Aufgabe
bestens für die hohen Anforderungen in geeignete Lösung erwiesen.
der Automatisierungstechnik geeignet.
Inzwischen gibt es den PROFIBUS als
PROFIBUS-PA auch für die Prozessleit-
technik, und die 1999 hinzugefügten Er-
weiterungen um Gleichlauf und Quer-
verkehr machen ihn künftig auch für den
Einsatz in typischen Motion Control-An-
wendungen fit.
7
AS-Interface –
2. die perfekte Lösung
Bevor man anfing, ein Bussystem für Anforderung an das AS-Interface
die unterste Feldebene zu entwickeln, Auf der untersten Steuerungsebene
das offen und herstellerunabhängig sein geht es um das Ansprechen von
sollte (wie Ethernet und PROFIBUS), Sensoren, Schützen, Motorschaltern,
musste zunächst ein ganz normales Pro- Leuchtmeldern, Drucktastern u. ä., bei
blem aus der Welt geschafft werden: denen die übertragenen Informations-
Komponenten, die einerseits an das mengen sich in der Regel auf wenige Bit
Bussystem angeschlossen werden soll- beschränken.
ten, andererseits aber von den unter- Für diese Aufgaben waren die damals
schiedlichsten Herstellern stammen, bereits existierenden Bussysteme über-
waren nicht unbedingt in der Lage, auch dimensioniert oder schlichtweg nicht
reibungslos miteinander und mit dem verwendbar. Sie nutzten zu teure oder
System zusammenzuarbeiten. für den direkten Einsatz am Prozess un-
geeignete Leitungen (z. B. Glasfaserka-
bel, abgeschirmte und unflexible Kabel)
und die übertragenen Datenmengen
waren zu hoch. Die Datenprotokolle wa-
ren nicht deterministisch oder die
Ansteuerungselektronik war viel zu auf-
wendig, wenn jeder binäre Sensor Bus-
teilnehmer werden sollte – denn deren
Zahl kann in einem Automatisierungs-
verbund sehr groß werden.
AS-International Association Darüber hinaus sollten Montage und In-
Um die Komponenten kompatibel zu betriebnahme möglichst einfach und
machen, schlossen sich 1990 elf nam- ohne spezielle Ausbildung durchführbar
hafte Unternehmen aus dem Bereich sein. Die Kosten pro Anschluss sollten
Sensorik/Aktorik zu einem Konsortium niedrig und der zu übertragenden Da-
zusammen. tenmenge angepasst sein.
Aus dem damaligen Projekt AS-Inter- Kurzum: Das AS-Interface soll binäre
face wurde inzwischen die AS-Interna- Sensoren und Aktuatoren vernetzen und
tional Association, deren wesentliche an die höheren Steuerungsebenen an-
Aufgaben die internationale Standardi- binden – und dies äußerst einfach, kos-
sierung, die Weiterentwicklung des Sys- tengünstig und industriegerecht.
tems sowie die Zertifizierung der Pro-
dukte sind.
Der Anwender erkennt die geprüften
und zertifizierten Produkte an dem AS-
Interface-„Schattenlogo“ und einer da-
mit verbundenen Prüfnummer.
8
Ob Staub, Feuchtig-
keit oder extreme
Temperaturen – mit
IP 67 ist AS-Interface
gut gerüstet.
Das technische Resultat ist bemerkens-
wert. Das AS-Interface erfüllt die For-
Master Netzteil
derungen in nahezu perfekter Weise –
und dies sowohl im Feldeinsatz (IP 65/
IP 67) als auch im Schaltschrank (IP 20)
sowie in Temperaturbereichen von
–25 °C bis +85 °C.
Slave
Single-Master-System
Slave Das AS-Interface ist konzipiert als ein
Single-Master-System mit zyklischem
Polling. Übersetzt heißt das, dass es nur
Slave ein Steuermodul (Master) innerhalb des
AS-Interface-Leitung AS-Interface-Netzes gibt, das die Daten
aller anderen Teilnehmer (Slaves) in ge-
nau festgelegten Zeitabständen abfragt
Mindestausstattung
eines AS-Interface- (Polling).
Netzes.
9
Kleine Datenmengen störunempfindlich ist. Daher kann auf
Das AS-Interface ist auf die Daten- Abschirmung völlig verzichtet werden.
menge optimiert, die genau den Anfor- Charakteristisch für das AS-Interface ist
derungen der untersten Feldebene ent- die gelbe profilierte AS-Interface-Flach-
spricht. Die Datentelegramme haben leitung geworden, die mittels eines
eine festgelegte Struktur und eine vor- innovativen Kontaktierungssystems
geschriebene Länge. In einem Zyklus (Durchdringungstechnik) eine einfache
werden insgesamt bis zu vier nutzbare und effiziente Montage erlaubt. Ein AS-
Datenbits in Eingangs- und bis zu vier Interface-Netz kann natürlich auch mit
nutzbare Datenbits in Ausgangsrichtung Standard-Rundleitung aufgebaut werden.
zwischen einem Slave und dem Master Aus wirtschaftlichen Gründen hat sich
ausgetauscht. aber die Flachleitung durchgesetzt.
Echtzeitanforderungen
Die maximale Zykluszeit, also die Zeit, die Ein AS-Interface-Netz
der Master höchstens brauchen darf, bis kann als Linie, Stern oder
Baum aufgebaut werden.
der Teilnehmer erneut abgefragt wird,
beträgt bei einem mit bis zu 31 Standard-
Slaves voll ausgebauten System maximal Linie
5 ms. In einem voll ausgebauten AS- Master
Interface-System nach der erweiterten
Spezifikation 2.1 beträgt die maximale Zy-
kluszeit 10 ms bei 62 Slaves. Diese Zeit
entspricht bei den meisten Steuerungs-
systemen den „harten Echtzeitanforde-
rungen“. Das Abfrageverfahren ist de-
Stern
terministisch, d.h., der Master kann sich
Master
darauf „verlassen“, dass er innerhalb
eines bestimmten Zeitintervalls die
aktuellen Daten jedes im AS-Interface-
Netz angeschlossenen Teilnehmers zur
Verfügung gestellt bekommt.
Datenübertragung Baum
Bei den verwendeten Kabeln handelt es Master
sich um eine einfache Zweidrahtleitung
ohne Abschirmung und ohne PE-Leiter,
die gleichzeitig die Daten und die Hilfs-
energie für die Sensoren überträgt. Das
intelligente Datenprotokoll ist so aufge-
baut, dass das gesamte System extrem
10Netztopologie den. Diese haben höchstens 4 Eingänge
Das AS-Interface-Netz kann wie eine her- und 3 Ausgänge (also bis zu 248 Ein- und
kömmliche Elektroinstallation verlegt 186 Ausgänge innerhalb eines AS-Inter-
werden. Aufgrund des robusten Funk- face-Systems). In einem Standard-AS-
tionsprinzips gibt es keine Beschrän- Interface-System können maximal 31 Sla-
kungen in der Struktur (Netztopologie). ves angeschlossen werden, wobei jeder
AS-Interface-Netze lassen sich in Baum, Slave bis zu 4 Eingänge und bis zu vier
Linie oder Stern verlegen. Ausgänge haben kann (also insgesamt
bis zu 124 Ein- und 124 Ausgänge).
Noch mehr AS-Interface Intelligente Sensoren mit integrierten
durch Spezifikation AS-Interface-Chips bekommen jeweils
In einem nach Spezifikation 2.1 er- eine eigene Slave-Adresse und verhal-
weiterten AS-Interface-System können ten sich gegenüber dem Master wie
bis zu 62 A/B-Slaves angeschlossen wer- „normale“ Slaves.
AS-Interface Version 2.1
Mit der Version 2.1 können bis zu 62 Ein AS-Interface-Netz kann auch aus al-
Slaves statt wie bisher 31 an einem AS- ten und neuen Slaves bestehen. Be-
Interface-Netz betrieben werden. Dies stehende Applikationen können mit den
funktioniert folgendermaßen: Die 31 neuen V2.1-Slaves erweitert werden.
Adressen, die in einem AS-Interface- Umgekehrt können V2.1-Master auch
Netz möglich sind, werden in zwei von- mit den bisherigen Slaves kommunizie-
einander unabhängige Unteradressen – ren.
z. B. in 1A und 1B – aufgeteilt. Nutzt Die Standard-Slaves werden in jedem
man diese Möglichkeit für alle 31 Zyklus abgefragt (max. Zykluszeit: 5 ms).
Slaves, so ergeben sich maximal 62 Auch wenn an einer Adresse nur ein
Teilnehmer. A- oder B-Slave installiert ist, wird dieser
Dafür sind Slaves und ein neuer AS- Slave in jedem Zyklus mit einer maxima-
Interface-Master nötig, die die neue len Zykluszeit von 5 ms abgefragt. Ist an
Spezifikation unterstützen. An Mastern, einer Adresse nur ein A/B-Slave-Paar
die nicht die Spezifikation 2.1 unter- installiert, wird in einem Zyklus der
stützen, können nur Standard- und A-Slave, im nächsten Zyklus der B-Slave
A-Slaves betrieben werden. Die neuen abgefragt (max. Zykluszeit: 10 ms). A/B-
V2.1-Slaves – die so genannten A/B- Slaves können wie Standard-Slaves über
Slaves – verfügen über maximal vier alle neuen handelsüblichen AS-Interface-
Ein- und drei Ausgänge. An den Modu- Adressiergeräte adressiert werden, die
len stehen erweiterte komfortable Dia- der neuen Spezifikation 2.1 entsprechen.
gnosemöglichkeiten über LED zur Ver- AS-Interface-Adressiergeräte, die nicht
fügung. Außerdem ermöglicht die neue der neuen Spezifikation 2.1 entsprechen,
Spezifikation eine verbesserte Übertra- können A/B-Slaves nur als A-Slave um-
gung von Analogwerten. adressieren.
11AS-Interface –
3. seine Hauptbestandteile
Master
Der AS-Interface-Master bildet die Ver-
bindung zur überlagerten Steuerung. Er
organisiert den Datenverkehr auf der
AS-Interface-Leitung selbsttätig und
stellt gegebenenfalls einem überlager-
ten Bussystem, wie z. B. PROFIBUS, an
einer Schnittstelle die Signale der Sen-
soren und Aktuatoren zur Verfügung
(siehe auch „Links“).
Beispiel für einen
AS-Interface-Master:
CP 343-2 für SIMATIC S7-300.
Neben dem Abfragen der Signale über-
trägt der Master auch Parameterein-
stellungen an die einzelnen Teilnehmer,
überwacht das Netz kontinuierlich und
führt Diagnosen durch.
Im Gegensatz zu komplexeren Bussys-
temen ist das AS-Interface fast voll-
ständig selbstkonfigurierend. Der An-
wender braucht keine Einstellungen
vorzunehmen, z. B. Zugangsberechti-
gungen, Datenrate, Telegrammtyp etc.
Auch die Komplettsteuerungen Der Master führt automatisch alle Funk-
der Familie SIMATIC C7 tionen aus, die für das korrekte Funk-
können als Master am tionieren des AS-Interface nötig sind.
AS-Interface fungieren. Darüber hinaus ermöglicht er die Selbst-
diagnose des Systems. Er erkennt
Störungen und weist einem bei der
Wartung ausgewechselten Slave auto-
matisch die korrekte Adresse zu.
12Bis zu vier binäre Slave
Sensoren und Der wichtigste Baustein des gesamten
Aktoren können an AS-Interface-Systems ist so klein, dass er
einem Standard-AS-
Interface-Modul
bequem auf einen Fingernagel passt. Und
hängen. doch wäre ohne ihn das AS-Interface mit
großer Wahrscheinlichkeit nie zu seiner
heutigen Bedeutung gelangt – die Rede
ist vom AS-Interface-Slave-Chip. Slaves
sind im Grunde genommen dezentrali-
sierte E/A-Baugruppen der speicherpro-
grammierbaren Steuerung (SPS).
Der AS-Interface-Slave erkennt die vom
Master ausgesandten Datenbits und sen-
det selbst eigene Daten zurück. An einem
Standard-AS-Interface-Modul können je-
weils bis zu 4 binäre Sensoren und Aktua-
toren hängen. Von einem intelligenten Slave
spricht man dann, wenn der AS-Interface-
Chip im Sensor oder Aktuator integriert ist.
Die Kosten der Elektronik sind gering.
AS-Interface-Slaves gibt es sowohl als
Digital-, Analog- und Pneumatikmodule als
auch als intelligente Teilnehmer, z. B. Mo-
torstarter, Leuchtsäulen oder Folientasta-
turen. Mit den Pneumatikmodulen kön-
nen einfach- oder doppeltwirkende
Pneumatikzylinder gesteuert werden. Das
spart dann nicht nur Verkabelung, son-
dern auch Schläuche!
Links
Innerhalb komplexerer Automatisierungs-
strukturen kann das AS-Interface auch an
einen übergeordneten Feldbus, z. B. PROFI-
BUS, angeschlossen werden. Dazu bedarf
es eines Gateways (z. B. DP/AS-Interface-
Link), der im AS-Interface-Verbund als AS-
Der Motorstarter am Interface-Master dient, am höheren Feld-
AS-Interface macht’s
bus (z. B. PROFIBUS) jedoch als Slave
möglich: Motoren
können direkt vor Ort fungiert. Das AS-Interface wird so zum Zu-
gestartet und bringer von binären Signalen für jedes be-
geschützt werden. liebige höhere Feldbussystem.
13Kabel
Das gelbe Flachkabel ist als das AS-Inter- Die Aderisolation besteht normaler-
face-Standardkabel zu einer Art Marken- weise aus einer Gummimischung
zeichen geworden. Es hat einen geo- (EPDM). Für Anwendungen mit höheren
metrisch festgelegten Querschnitt und Anforderungen, z. B. an die chemische
überträgt gleichzeitig Daten und Hilfs- Beständigkeit, sind auch profilierte TPE-
energie für die Sensoren. Für Aktuato- (Thermoplastisches Elastomer) oder
ren wird eine zusätzlich eingespeiste PUR (Polyurethan)-Leiter verfügbar. Als
Hilfsspannung (aux. voltage, z. B. 24 V Übertragungskabel können aber auch
DC) benötigt. Um für diese die gleiche Rundkabel als Zweileitersystem ohne
Installationstechnik verwenden zu kön- PE-Leiter verwendet werden.
nen, wurden bei sonst gleichen Eigen- Eine Abschirmung der Leitung ist auf-
schaften andersfarbige Kabel spezifiziert. grund der Übertragungstechnik nicht
So ist für die Hilfsspannung 24 V DC ein notwendig.
schwarzes Profilkabel vorgesehen.
Die Flachleitungen
des AS-Interface.
14Netzteile
AS-Interface-Stromversorgungen gehö- Über die AS-Interface-Zweidrahtleitung
ren zu den notwendigen bzw. funk- werden grundsätzlich Daten und Ener-
tionswichtigen Bestandteilen eines AS- gie gleichzeitig übertragen. Daher müs-
Interface-Netzes. sen AS-Interface-Netzteile neben der
Sie erzeugen eine geregelte Gleich- Versorgung des AS-Interface-Netzes
spannung von DC 30 V mit einer hohen auch gleichzeitig eine Datenentkopplung
Konstanz und niedriger Restwelligkeit gewährleisten.
und arbeiten nach dem Prinzip eines Pri- Dies ist auch der Grund, warum keine
märschaltreglers. Standardnetzteile für die Versorgung ei-
nes AS-Interface-Netzes verwendet
werden dürfen.
AS-Interface-Netzteile versorgen die
Elektronik des Netzes (AS-Interface-
Master, AS-Interface-Module) und alle
daran angeschlossenen Sensoren. Ent-
sprechend dem Leistungsbedarf des
AS-Interface-Netzes werden abgestufte
Netzteile von 2,4 bis 7 A angeboten.
Die Leistung für die Aktoren (Ausgänge)
wird in der Regel nicht aus der AS-Inter-
face-Leitung entnommen, sondern aus
einer getrennten Laststromversorgung,
die über eine separate Leitung (z. B.
schwarze AS-Interface-Flachleitung) zu-
zuführen ist. Damit lassen sich auch ent-
sprechende NOT-AUS-Kreise realisieren.
Für den Fall, dass neben der AS-Inter-
face-Spannung auch eine Hilfsstrom-
versorgung benötigt wird, bietet sich
das sehr kompakte Kombi-Netzteil mit
1 x 30 V DC und 1 x 24 V DC an. Für die
Versorgung der Ausgangskreise ist eine
externe Zusatzeinspeisung (AUX
AS-Interface-Netzteil
POWER) von 20 bis 30 V DC notwen-
dig. Die Zusatzeinspeisung muss der
VDE 0106 (PELV), Schutzklasse 111,
entsprechen.
15Ergänzende Bestandteile Ausdehnung von 300 Metern haben
zum Ausbau mit ... kann! Es sind noch weit größere Aus-
Das AS-Interface funktioniert mit Stan- dehnungen möglich, denn eine parallele
dardkomponenten problemlos bis zu Anordnung von mehreren Strängen, die
einer Länge von 500 m – ohne Repea- sternförmig aufgeklappt sind, ist möglich.
ter oder Extender bis 100 m. In einer Briefsortieranlage hat ein AS-Inter-
face-Netz eine Ausdehnung von 1600
… Repeatern Metern insgesamt. Der Repeater arbeitet
Beim Einsatz von Repeatern können als Verstärker. Die Slaves können an
maximal zwei Repeater in Reihe ge- sämtliche AS-Interface-Segmente ange-
schaltet werden, auf der alle Kompo- schlossen werden. Jedes Segment be-
nenten beliebig auf die einzelnen Seg- nötigt ein separates Netzteil. Zusätzlich
mente verteilt werden können. Doch es trennt der Repeater die beiden Segmente
ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass da- galvanisch voneinander, sodass die Se-
her ein AS-Interface-Netz eine maximale lektivität bei Kurzschluss erhöht wird.
Repeater Repeater
Netzteil Slave Netzteil Slave
Master
Segment Segment Segment
max. 100 m max. 100 m max. 100 m
16… Extendern
Die AS-Interface-Leitung lässt sich mit
einem Extender um 100 m verlängern.
Bei dessen Einsatz dürfen aber im er-
sten Teilstrang keine Slaves eingebun-
den sein. Extender empfehlen sich da-
her nur dann, wenn beispielsweise ein
größerer Abstand zwischen Schalt-
schrank und Anlage überbrückt werden
muss.
Maximal 500 m Gesamtleitungslänge mit Standardkomponenten:
Vom zentral angeordneten Master verlaufen zwei Stränge mit stern-
förmiger Netztopologie in entgegengesetzter Richtung zu je einem
Repeater. Die max. zulässige Leitungslänge zwischen Master und
allen Repeatern beträgt insgesamt 100 m, sodass bei einem
Einsatz von 2 Extendern jeweils 50 m Distanz überbrückt werden.
Nach jedem Repeater beginnt ein neues Segment mit jeweils
100 m max. Leitungslänge. Mit weiteren Repeatern ist das Netz auf
beiden Seiten nochmals um 100 m erweiterbar. So ergibt sich eine
maximale Gesamtlänge eines AS-Interface-Netzes von 500 m.
Repeater Repeater
Netzteil Slave Netzteil Slave
Segment Segment
max. 100 m max. 100 m
17AS-Interface –
4. einfachste Anschlusstechnik
Durchdringungstechnik
Die Flachkabel lassen sich an jeder be-
liebigen Stelle auf verblüffend einfache
und sichere Weise mit den Slave-An-
schaltungen verbinden. Verantwortlich
dafür ist die Durchdringungstechnik,
auch Piercing genannt.
Und so geht’s: Kontaktdorne durchsto-
ßen die Isolierung des Kabels und stel-
len einen sicheren Kontakt mit dem
Kupferleiter her. Werden beim Entfer-
nen eines Slaves die Dorne herausge-
zogen, schließen sich die Löcher auf-
grund der Selbstheilungsfähigkeit des
Kabels an der jeweiligen Stelle quasi
Einfacher geht’s automatisch und stellen die Isolation
nicht: die Durch- wieder her (bei EPDM-Leitung).
dringungstechnik.
Aufgrund der Geometrie des Kabels ist
eine Verpolung praktisch ausgeschlos-
sen und eine Abschirmungsummante-
lung erst gar nicht vorhanden.
Modultechnik
Die Modultechnik ist ein typisches Ele-
ment der AS-Interface-Technologie. Da-
bei werden Slaves genutzt, die aus zwei
Teilen zusammengesetzt werden: aus
einer Montageplatte als Unterteil und
aus einem Oberteil, dem eigentlichen
Modul. Dazwischen wird wie bei einem
Sandwich das Kabel gelegt.
Die Module enthalten die AS-Interface-
Elektronik sowie die Anschlussmög-
lichkeiten für Sensoren und Aktuatoren.
Module gibt es in den unterschied-
lichsten Ausführungen.
Die Kabel werden einfach auf die
Unterplatte des Slaves gelegt. Hier die
Unterplatte eines K45-Moduls.
18AS-Interface
in der Praxis
5.
Das AS-Interface hat sich inzwischen des „leichten Einstiegs ohne besonderes
nicht nur als industrietauglicher Standard Bus-Know-how“ ist nicht übertrieben. Im
zum Anschluss einfacher Binärgeräte er- Gegenteil: Die Überlegenheit des AS-
wiesen. Auch der propagierte Anspruch Interface liegt in seiner Einfachheit.
Checkliste für den Einsteiger
Für den Newcomer hier zunächst eine Checkliste mit 10 Punkten,
die den Schritt in die AS-Interface-Welt noch einfacher machen:
1. Wie viele Ein- und Ausgänge werden benötigt?
Aus der Anzahl der Ein- und Ausgänge ergibt sich, wie viele AS-Interface-Netze
gebraucht werden.
2. Wie viel Strom braucht die Peripherie?
Der gesamte Strombedarf der benötigten Module bestimmt die Auswahl des
AS-Interface-Netzteils. Da Netzteile nicht parallel geschaltet werden können,
muss ein dem Strombedarf entsprechend dimensioniertes Netzteil verwen-
det werden.
3. Werden Spezialkabel benötigt?
Grundsätzlich ist eine Kombination von Flach- und Rundkabeln möglich. Die
äußeren Einflüsse bestimmen, ob Kabel aus Gummi, TPE oder PUR erforder-
lich sind. In jedem Fall müssen bei Kabellängen von mehr als 100 m Repeater
oder Extender (siehe Seite 16) eingesetzt werden.
4. Ist die Adresszuordnung richtig?
Für die Übersichtlichkeit sollte unbedingt ein Plan erstellt werden, aus dem
klar hervorgeht, welche Adressen welchen Slaves zugeordnet sind. Denn Dop-
peladressierungen werden vom Master eventuell nicht als Fehler erkannt!
5. Welche Module gehören zu welchen Adressen?
Die Module bzw. Slaves, die adressiert worden sind, sollten unbedingt sorg-
fältig beschriftet werden.
196. Wann werden die Module montiert?
Erst dann, wenn Regel 4 und Regel 5 beachtet worden sind. Das Kabel selbst
kann beliebig verlegt werden.
7. Wie wird das Ganze konfiguriert?
Die Konfiguration wird einfach eingelesen, indem das AS-Interface-Profil je
Slave im Master eingetragen wird. Das passiert normalerweise automatisch,
kann aber auch „zu Fuß“ über die Steuerungssoftware geschehen.
8. Werden die Slaves erkannt?
Zunächst muss gecheckt werden, ob der Master alle seine Slaves erkannt hat.
Erst danach darf in den geschützten Betrieb und die Steuerung auf RUN um-
geschaltet werden.
9. Wie wird getestet?
Ein-/Ausgabetests werden wie bereits von der SPS bekannt durchgeführt, das
heißt, die Sensoren werden vor Ort betätigt und in der SPS kontrolliert.
10. Wie wird das Ganze zum Laufen gebracht?
Man kann die Steuerungssoftware entweder wie gewohnt erstellen oder eine
bestehende Software übernehmen. Bei Letzterem muss eventuell die sym-
bolische Zuordnung der Adressen angepasst werden.
20Projektierung Adressierung der einzelnen
Projektieren bedeutet beim AS-Interface Teilnehmer
nur, dass eine Liste der projektierten Sla- Die Adressen aller teilnehmenden Sla-
ves erstellt und anschließend im Master ves müssen vor dem Betrieb des AS-
gespeichert wird. In der Regel erfolgt die Interface-Netzes programmiert werden.
Projektierung über den Master – das Dies kann offline über ein Adressierge-
heißt, der Master liest automatisch die rät geschehen, online durch den Master
Netzkonfiguration ein. (Vorgaben für Son- des AS-Interface-Systems oder nach
deranwendungen kann der Anwender dem Einbau über eine integrierte Adres-
auch in der SPS erstellen.) sierbuchse erfolgen.
Festgelegt werden bei der Projektierung Die Adressen selbst sind die Werte 1 bis
die Slave-Adresse und der Slave-Typ (ID- 31 bzw. 1 A/B bis 31 A/B bei erweiterter
Code), die E/A-Konfiguration (I/O-Code) Spezifikation. Ein neuer, noch nicht
und die Parameter (bei intelligenten Sen- adressierter Slave hat die Adresse 0. Er
soren), falls vorhanden. Mit dieser Liste wird dann auch vom Master als neuer,
überprüft der Master, ob die Ist- mit der noch nicht adressierter Slave erkannt
Soll-Konfiguration übereinstimmt. und in diesem Zustand noch nicht in die
Um dies zu tun, müssen die Slaves aber normale Kommunikation einbezogen.
zuvor adressiert werden. Die Zuordnung der Adressen ist belie-
big – sprich, es ist vollkommen gleich-
gültig, ob der Slave mit der Adresse 21,
gefolgt von dem mit 28, den Reigen be-
ginnt oder ob man tatsächlich dem er-
sten Slave die Adresse 1 gibt.
Adressiergerät
für AS-Interface
21Parametrierung Betrieb
Normalerweise brauchen Slaves nicht Sobald das AS-Interface-System aufge-
parametriert zu werden. Nur intelligente baut ist, das heißt, sämtliche Kompo-
Slaves, bei denen auch die entspre- nenten sind montiert, die Slaves
chende Option vorhanden ist, werden adressiert und eventuell parametriert
parametriert. Das Datenblatt des jewei- und die Projektierung abgeschlossen,
ligen Slaves gibt an, ob parametriert wer- kann es losgehen: Das System geht
den muss und welche Funktionen die über in den Normalbetrieb, und der
Parameter haben. Während sich die Master arbeitet im geschützten Modus.
Adresse eines Slaves im Normalbetrieb Aktiviert werden nur die Slaves, die
nie ändert, können sich Parameter sehr auch projektiert worden sind. Nicht
wohl ändern. Demzufolge unterscheidet projektierte Slaves – z. B. zusätzlich ein-
man auch zwischen veränderlichen und gebrachte – bewirken lediglich eine Feh-
festen Parametern. Feste Parameter lermeldung. Um diese in den Kom-
werden nur einmal – und dann bei der munikationsverbund aufzunehmen und
Projektierung – festgelegt. einzubeziehen, muss lediglich in den
Die Parameter selbst sind Bits, von de- Projektierungsmodus gewechselt wer-
nen jedem Modul vier zur Verfügung den. Und dort erledigt einfach die Funk-
stehen und die jeweils auf 0 oder 1 ge- tion „Slaves projektieren“ die Aufnahme
setzt werden. Sie werden beim Anlauf der „Neuen“.
des Systems in die Slaves übertragen. Sowohl beim Neustart als auch während
des Normalbetriebs wird das System
ständig überwacht. Die dazu nötigen Da-
ten wie beispielsweise Spannung, Mo-
dus, fehlerhafte Konfiguration etc. be-
kommt die übergeordnete Steuerung
vom AS-Interface-Master z. B. in Form
einer Diagnose zur Verfügung gestellt.
22Zehn wertvolle Montagetipps
Damit nichts schief gehen kann, sollten bei der Montage folgende 10 Tipps
beachtet werden.
Tipp 1 – Netzteil
Das AS-Interface darf keinesfalls geerdet werden!
Daher kein normales Netzteil verwenden, sondern nur AS-Interface-Netzteile
(PELV) mit integrierter Datenentkopplung verwenden und „Ground (GND)“
mit der Anlagenmasse verbinden.
Tipp 2 – Netzerweiterung
Das AS-Interface-Kabel darf ohne Repeater/Extender nicht länger als 100 m
verlegt werden – inklusive aller Abzweige bis zu den Montageklemmen!
Soll das Netz erweitert werden, auf Folgendes achten:
Erweiterung mit Extender:
• Maximale Leitungslänge zwischen Extender und Master ist höchstens 100 m.
• Zwischen Master und Extender keine Slaves und kein AS-Interface-Netzteil
anschließen.
• Die Leitungen „+“ und „-“ dürfen nicht vertauscht werden.
Erweiterung durch Repeater:
• Es dürfen bis zu zwei Repeater in Reihe geschaltet werden – dadurch wird
die Leitungslänge in einem Abzweig höchstens 300 m (d. h. 3 Segmente mit
maximal 100 m).
• Neben jedem Repeater muss ein AS-Interface-Netzteil angeschlossen
werden.
• Nach einem Repeater darf kein Extender geschaltet werden.
Tipp 3 – Slaves
Jede Slave-Adresse darf nur einmal auftauchen. Dabei nur Adressen von
1 bis 31 bzw. 1A bis 31B bei der A/B-Technik (Spezifikation 2.1) verwenden.
Beachte: Alle Module, die den Chip SAP 4.1 enthalten, können beliebig oft
umadressiert werden.
Tipp 4 – zusätzliche Hilfsenergie
Wenn Slaves mit einer zusätzlichen Hilfsenergie versorgt werden müssen,
dann gilt:
• bei 24 V DC sollten ein PELV-Netzteil und – wenn möglich – die schwarze
profilierte Hilfsenergieleitung verwendet werden.
23Tipp 5 – Verlegung der Leitung
Bei der AS-Interface-Verlegung Folgendes beachten:
• Möglichst immer das gelbe profilierte AS-Interface-Kabel verwenden – braun
für „+“ und blau für „–“.
• Auch wenn die Kommunikation über das AS-Interface-Kabel sehr unemp-
findlich gegenüber EMV ist, sollte es dennoch getrennt von Leistungskabeln
verlegt werden – und das auch im Schaltschrank!
• Jeder AS-Interface-Strang benötigt sein eigenes Kabel – AS-Interface-Kabel
dürfen nicht mit anderen Kabeln in einem Sammelkabel verlegt werden.
• Wenn doch Einzeladern verwendet werden (z. B. im Schaltschrank), dann
immer parallele Adernpaare verlegen. Bei Standardlitzen Einzeladern gemein-
sam verlegen oder verdrillen.
Tipp 6 – EMV-gerechter Aufbau
Alle Induktivitäten, z. B. Schütz- und Relaisspulen, Ventile, Bremsen) mit
Suppressordioden, Varistoren oder RC-Gliedern beschalten.
Beim Einsatz von Frequenzumformern immer Netzfilter, Ausgangsfilter und
geschirmte Motorleitungen verwenden.
Tipp 7 – Sensor und Aktuatorversorgung
Sensoren und Aktuatoren müssen direkt aus dem dazugehörigen Eingang bzw.
Ausgang des Slaves versorgt werden. Die Leitungen sollten getrennt von
Energiekabeln und so kurz wie möglich gehalten werden – das heißt, die Slave-
Module sollten so nah wie möglich an den Sensoren oder Aktuatoren sein.
Tipp 8 – Installation von Frequenzumrichtern
• Aufbaurichtlinien in den Betriebsanleitungen unbedingt beachten.
• Schirm der Kabel, z. B. zwischen Filter und Frequenzumrichter und
zwischen Frequenzumricher und Motor, direkt beidseitig und großflächig mit
der Anlagenmasse verbinden – und zwar mit ausreichendem Querschnitt
(mindestens 4 mm2).
• Alle Metallteile mit Anlagenmasse verbinden.
Tipp 9 – Systemerweiterung 2.1
Mit Mastern nach Spezifikation 2.1 können A/B-Slaves und Analog-Slaves
nach Definition 7.3/7.4 (nur als Standard-Slaves) betrieben werden.
Tipp 10 – Status/Diagnose
Für eine schnellere Fehlersuche sollten in der SPS die Status- und Diagnose-
bits ausgewertet werden.
24Was tun, wenn etwas schief geht? Ein defekter Slave wird einfach gegen
Ein System kann noch so gut sein, es einen neuen Slave ausgetauscht.
können trotzdem Fehler auftauchen. So Ein Kabelbruch des AS-Interface-Kabels
gibt es auch beim AS-Interface Feh- führt natürlich zum Ausfall von Slaves.
lermuster, die in der Regel leicht er- Durch die Bestimmung ihrer Position
kennbar sind und ebenso einfach beho- lässt sich der Kabelbruch ziemlich genau
ben werden können. Der einzige Fehler, lokalisieren, denn bei einer Unterbre-
den das AS-Interface nicht erkennt, ist chung der AS-Interface-Leitung sind die
der Ausfall eines an einem Modul ange- Slaves, die aus Sicht des Masters hinter
schlossenen binären Sensors oder Ak- der Unterbrechungsstelle liegen, nicht
tuators. mehr erreichbar.
Bei einem Kurzschluss besteht immer
die Gefahr, dass die Auswirkung auf das
System ziemlich drastisch ist. Daher er-
kennt der Master den Kurzschluss am
Bit APF (AS-Interface-Power-Fail) und
meldet ihn unmittelbar. Alle Slaves fal-
len sofort in den Zustand „nicht aktiv“,
das heißt für die Aktuatoren, dass kein
Strom mehr fließt.
25AS-Interface in der Anwendung
6.
Anhand von drei Anwendungen sehen toren angesteuert oder Pneumatik-
Sie, wie variabel AS-Interface in der module zur Tank- und Lagerbehälter-
Praxis eingesetzt werden kann: Ob steuerung eingesetzt werden: Überall
Leergutkästen verschiedenster Sorten stellt AS-Interface seine schier unbe-
auf die richtigen Bahnhöfe verteilt, in grenzte Flexibilität und Kosteneffizienz
einem Motorenwerk Hängeförder-mo- unter Beweis.
Gut sortiert
Leergutsortierung mit AS-Interface
bei Bier Schneider, Dortmund
26Auf einer Grund-
fläche von 60 mal
30 m erstreckt sich
über drei Stockwerke
Deutschlands größte
Leergutsortieranlage.
Insgesamt 8 AS-
Interface-Stränge mit
maximal 100 m
Leitungslänge sorgen
für die vollständige
Peripherie-
verkabelung.
Die Firma Dr. Wiewelhove, Telgte, hat gen. Jeweils zwei Master pro Steuerung
in Dortmund bei Bier Schneider die bis- werden verwendet, das heißt, insgesamt
her größte Leergutsortieranlage in acht AS-Interface-Stränge mit maximal
Deutschland konzipiert und gebaut. Die 100 m Leitungslänge reichen für die voll-
Anlage, die sich auf einer Grundfläche ständige Peripherieverkabelung aus.
von 60 mal 30 m über drei Stockwerke Auch 20 pneumatische AS-Interface-
erstreckt, identifiziert und verteilt stünd- Kompaktmodule arbeiten in der
lich bis zu 6.000 Leergutkästen ver- Anlage. Durch die Reduzierung der ges-
schiedenster Sorten auf maximal 14 amten Installation auf wenige Leitungen
Bahnhöfe. wie AS-Interface, Druckluft und Not-
Zur Anbindung der Signalperipherie der Aus-Kreis konnte die Anlage in wesent-
Sortiereinrichtungen an vier SIMATIC® lichen Teilen standardisiert werden.
S7-300® kommt AS-Interface zum Wichtig waren dem Leiter der Elektro-
Einsatz. Der Kommunikationsprozessor konstruktion bei Dr. Wievelhofe, H. Pelz,
CP 342-2 ist als Master das Bindeglied besonders die durch AS-Interface ent-
zwischen der CPU der Steuerung und standenen großen Einsparungen bei der
dem AS-Interface. Über 100 digitale Mo- Montage- und Inbetriebnahme: „Durch
dule mit jeweils vier digitalen Eingangs- den Einsatz des AS-Interface konnten
signalen verbinden die in der Anlage ver- wir die Anlage fristgerecht und vor allem
teilte Sensorik mit den Steuerungen. Es kostengünstig erstellen. Dazu hat auch
handelt sich überwiegend um Lichttas- die Verkürzung der Projektierungsphase
ter, die für einen staufreien Ablauf sor- beigetragen.“
27Eine runde Sache
Fördertechnik mit AS-Interface
im Motorenwerk von VW Sachsen
Verbraucherabzweige, z. B. für Motor-
starter, ins Feld verlagern – das heißt,
den Nutzen der Feldbuskommunikation
auch auf die Energieseite zu übertragen.
Schalt- und Schutzorgane werden in di-
rekter Nachbarschaft zum Motor mon-
tiert, sodass die eigentliche Motorleitung
sehr kurz ist. Die notwendige Energie
beziehen die dezentralen Motorstarter
über einen einzigen „Energiebus“.
Ein solches dezentrales Motorstarter-
konzept wurde im Automotorenwerk
Sachsen der Volkswagen AG in Chem-
nitz in die Praxis umgesetzt. Die kreis-
förmig umlaufende Hängeförder-anlage,
mit der die täglich ca. 2.200 produzierten
Motoren transportiert werden, stellt das
Rückgrat des gesamten Motorenwerks
dar. Sie verbindet von der Montage über
die Motorenprüfstände bis hin zum Ver-
sand alle Produktionsbereiche.
Alle Peripheriefunktionen wie z. B. die
Anbindung der Ein- und Ausgabesig-nale
oder der Antriebe inklusive Ansteuerung
sind voll dezentral mit AS-Interface auf-
gebaut. Nur noch sehr wenige zentrale
282.200 Motoren
werden täglich
kontrolliert
gefördert und
gestoppt.
Die Stopper
werden mit AS-
Interface-
Kompaktstartern
angesteuert.
Steuerungselemente, beispielsweise für AS-Interface-Kompaktstarter steuern die
Einspeise- und Sicherheitstechnik, ste- Stopper an. Die Möglichkeit, an den
cken in einem Schaltkasten. Energiebus eines Starters bis zu sieben
Den kontrollierten Lauf der Motoren Stoppermotoren zu verdrahten, bedeu-
durch die einzelnen Fertigungsabschnitte tet eine erhebliche Erleichterung für Pla-
des Kreisfördersystems stellen Weichen nung, Montage und Inbetrieb-nahme
sicher, die über Barcode-Leser gesteuert der Anlage. Und die Hardware-Projek-
werden. Um definierte Abstände zwi- tierung war aufgrund der Standar-
schen den durchlaufenden Motoren zu disierung der E/A-Module, der Kom-
garantieren, werden Stopper eingesetzt, paktstarter und der Bedieneinrichtungen
die einen einzelnen Motor auch vom SIGNUM® des AS-Interface in kurzer
Transportband abkoppeln können. Zeit erledigt.
29Mit Licht-
geschwindigkeit
AS-Interface im Einsatz
bei Laserstrahl-Schneidemaschinen
Die Hochgeschwindigkeits-Laserstrahl-
Schneidemaschine HSL2502 ist das
neue Aushängeschild der Firma Trumpf
aus dem sächsischen Neukirch. Die Ma-
schine wurde in der Feldebene komplett
mit AS-Interface vernetzt, inklusive der
Hilfsaggregate wie Hydraulikaggregat,
Absaugung, Rückkühlaggregat und der
Zuführungstechnik.
Einer der wesentlichen Vorteile des
neuen Automatisierungskonzeptes ist
für die Firma Trumpf unter anderem,
dass kundenspezifische Lösungen nun
einfach in bestehende Elektroprojekte
eingefügt werden können. Dank stan-
dardisierter E/A-Schnittstellen lassen
sich Baugruppen bereits in der Vorferti-
gung weitestgehend komplett installie-
ren und in Betrieb nehmen.
Der modulare Aufbau der Maschinen
aus Standardbaugruppen wird durch die
dezentrale Installation erleichtert. Beim
Einsatz von AS-Interface entfallen aber
nicht nur die SPS-Peripheriebaugruppen.
Auch die im Schaltschrank notwendigen
Buchsen zum Anschluss der Maschine
können deutlich reduziert werden und
Erweiterungen wirken sich nicht auf den
Schaltschrank aus.
30Verringerte
Ersatzteilhaltung
durch standardisierte
Komponenten. Auf
die typischen
Klemmkästen und
konfektionierte
Leitungen für den
Bereich der digitalen
Ein- und Ausgänge
sowie für
ausgewählte
Analogsignale kann
verzichtet werden.
Da die erforderlichen Sicherheitsfunk- ausgewählte Analogsignale verzichtet
tionen in AS-Interface integriert werden werden. Dadurch werden nicht mehr so
können, wird ein spezieller Sicherheits- viele Bauschaltpläne benötigt – ein wei-
bus überflüssig. Der Wegfall einer Viel- terer Kostenfaktor, den der Einsatz von
zahl von Verbindungsleitungen bedingt AS-Interface günstig beeinflusst.
eine Massereduzierung, die gerade bei Trumpf hat ausgerechnet, dass bei ih-
hoch dynamischen Maschinen von gro- ren Maschinen die höheren Hardware-
ßer Bedeutung ist. kosten schon durch die geringeren Mon-
Durch die Verwendung standardisierter tagekosten kompensiert werden.
Komponenten verringert sich die Er- Werden Logistik, Service und Lagerhal-
satzteilhaltung und es kann auf die typi- tung mit einbezogen, fährt das Unter-
schen Klemmkästen und konfektionier- nehmen mit AS-Interface und den damit
ten Leitungen für den Bereich der verbundenen Einsparungen sogar noch
digitalen Ein- und Ausgänge sowie für günstiger.
31AS-Interface
7. und Sicherheit
Bei sicherheitsrelevanten Kompo- aussetzungen für einen Sicherheitsbus.
nenten in einer Fertigungsautomati- Sichere und nicht sichere digitale E/A-Da-
sierung – z. B. Not-Aus-Schalter, ten können auf einer gemeinsamen AS-
Lichtschranken, Schutztürkontakte, Interface-Leitung übertragen werden.
Sicherheitslichtgitter u.v.m. – darf
kein Risiko eingegangen werden. Wie funktioniert das Ganze – und
Die ununterbrochene Funktions- kann es denn wirklich sicher sein?
sicherheit aller Sensoren und Zu den bekannten AS-Interface-Kom-
Aktuatoren und verlässliche ponenten (Master, Slave, Netzteil ...)
Rückmeldungen im Millisekundenbe- kommen nun ein sogenannter Sicher-
reich haben oberste Priorität, um Mitar- heitsmonitor und sichere Slaves hinzu,
beiter und Anlagen vor Schaden zu be- die auf demselben AS-Interface-Netz be-
wahren. Lange Zeit führte dies bei trieben werden.
Automatisierungssystemen zu einem Der Master betrachtet die Sicherheits-
beträchtlichen Mehraufwand, denn si- Slaves wie alle übrigen Slaves und bin-
cherheitsrelevante Aktorik und Sensorik det sie wie konventionelle Slaves in das
wurden konventionell mittels Parallelver- Netz ein.
drahtung installiert. Das Übertragungsprotokoll und die Lei-
tung vom Standard-AS-Interface sind so
Safety at Work robust ausgelegt, dass sie für sicher-
Mit den Komponenten von „Safety at heitsorientierte Telegramme geeignet
Work“ erfüllt AS-Interface auch die Vor- sind. Die notwendige Sicherheit wird
durch eine zusätzliche Signalübertra-
gung zwischen den sicheren Slaves und
dem Sicherheitsmonitor erreicht. Der Si-
cherheitsmonitor „erwartet“ von jedem
Sicherheits-Slave ein 4 Bit langes Tele-
gramm, das sich nach einem definierten
Algorithmus kontinuierlich ändert. Trifft
32Beispiel der Gruppenbildung sicherer Signale im
AS-Interface: Die 3 NOT-AUS-Taster im Beispiel
sind so ausgeführt, dass sie direkt an die gelbe
AS-Interface-Leitung angeschlossen werden
können. Sie entsprechen so auch der Kategorie
4 nach EN 954-1. Das sichere Modul hat 2
sichere Eingänge. An diesen können Standard-
Sensoren, z. B. Endschalter o. Ä., nach Kategorie
2 (2 Eingänge) oder Kategorie 4 (1 zweikanaliger
Eingang) angeschlossen werden. Das sichere
Modul und NOT-AUS 1 wirken auf Sicherheits-
monitor 1. Wird z. B. NOT-AUS 1 gedrückt, so
wird der dem Monitor zugeordnete Anlagenteil
über den entsprechenden Freigabekreis abge-
schaltet. NOT-AUS 2 wirkt auf beide Sicherheits-
monitore, d. h. eine Betätigung von NOT-AUS 2
schaltet beide Anlagenteile ab. NOT-AUS 3 wirkt
nur auf Sicherheitsmonitor 2.
durch eine Störung das erwartete Tele- Gruppenbildung sicherer
gramm eines Sicherheits-Slaves nicht Komponenten
ein oder sendet ein Sicherheits-Slave Mit AS-Interface „Safety at Work„ kön-
kontinuierlich das für den Alarmfall re- nen sichere Signale in Gruppen zu-
servierte Telegramm 0-0-0-0 (z. B. NOT sammengefasst werden. Die Darstel-
AUS gedrückt), schaltet der Sicherheits- lung zeigt ein Netz, das neben den
monitor nach maximal 35 ms über seine bekannten Standard-Komponenten zwei
zweikanalig ausgeführten Freischalt- Sicherheitsmonitore mit je einem zwei-
kreise die sicherheitsgerichteten Aus- kanaligen Freigabekreis und 4 sicheren
gänge ab. Durch die Verwendung meh- Slaves enthält. Jeder Monitor ist bei-
rerer Monitore in einem Netz ist die spielsweise einem Anlagenteil zugeord-
Gruppenbildung sicherheitsgerichteter net, der über den entsprechenden Frei-
Signale möglich. gabekreis abgeschaltet werden kann.
Das System arbeitet so zuverlässig, Die Zuordnung von sicheren Slaves zu
dass es in Anwendungen bis zur Kate- den Sicherheitsmonitoren innerhalb
gorie 4 gemäß EN 954-1 eingesetzt wer- eines AS-Interface-Netzes kann bei der
den kann und durch TÜV zertifiziert ist. Inbetriebnahme konfiguriert werden.
33AS-Interface
8. und Siemens
Bei Siemens erhalten Sie alle Kompo-
nenten für Installation, Betrieb und
Wartung eines AS-Interface-Netzes.
Das Angebot ist lückenlos und auf die
jeweiligen Erfordernisse des Anwen-
ders abgestimmt: Vom einfachen
Stand-alone-Netz bis hin zur hochspe-
zialisierten Lösung, in der AS-Interface
in vielfältiger Weise mit anderen Bus-
und Steuerungssystemen zusammen-
arbeitet, werden alle Komponenten an- Approbationen
geboten. Alle AS-Interface-Komponenten von
Auch die Integration in dezentrale An- Siemens sind nach internationalen und
triebslösungen, z. B. eine Ansteuerung nationalen Normen approbiert (bei-
von Schützen oder Motorstartern di- spielsweise UL, CSA für den nordameri-
rekt vor Ort, ist möglich. Das Angebot kanischen Raum und für den Schiffbau).
zur Integration von Pneumatik in die
AS-Interface-Umgebung ist breit ge- Service und Support
fächert und eröffnet dem Anwender Als technologischer Trendsetter führt
zahlreiche Möglichkeiten zur Realisie- Siemens den technischen Fortschritt
rung anspruchsvoller Aktorik. Neben mit der Leistungsfähigkeit und den
feldtauglichen Geräten in Schutzart IP Möglichkeiten eines global agierenden
67 hält Siemens auch AS-Interface-Mo- Konzerns weiter. Ein leistungsfähiges
dule für den Einbau in Schaltschränke Service- und Supportangebot bietet
in Schutzart IP 20 und Sondermodule dem Anwender kompetente und
bereit, die einen wirtschaftlichen und schnelle Hilfe bei allen Fragen zur Tech-
platzsparenden Steuerungsbau garan- nologie und zur Entwicklung seiner
tieren. maßgeschneiderten Automatisierungs-
Siemens unterstützt konsequent den lösung. Mit dem Know-how des Auto-
AS-Interface-Standard und entwickelt matisierungsprofis Siemens, der über-
ihn weiter, um seine Funktionalität zu legenen Technologie des AS-Interface,
erhöhen, wobei die Kompatibiliät mit der bewährten Qualität der Produkte
AS-Interface-Geräten anderer Herstel- und dem umfassenden Service erhält
ler gewährleistet bleibt. Beispielhaft da- der Anwender die Gewissheit, seine
für ist die Entwicklung des neuen AS- Automatisierungsaufgabe in kurzer Zeit
Interface-ASICs SAP 4.1 von Siemens, mit dem bestmöglichen Ergebnis zu
der die Funktionalität des AS-Interface- lösen und so schnell produktiv zu sein.
Netzes spürbar erhöht, z. B. indem
statt 31 Slaves nun wahlweise auch 62 Sie finden uns unter:
Slaves an einem Netz betrieben wer- www.siemens.de/as-interface
den können und somit ein noch wirt- Sie erreichen uns über:
schaftlicherer Betrieb möglich wird. nst.technical-support@erl7.siemens.de
34Produktübersicht
SIMATIC NET
AS-Interface-Master
PRODUKTÜBERSICHT
Für die SIMATIC-Steuerungen gibt es
Kommunikationsprozessoren (CPs), die
als Master die Prozess- oder Feldkom-
munikation steuern. Für die direkte An-
SIMATIC bindung des AS-Interface an PROFI-
C7-621 ASi Integrierte Schnittstelle
(Spezifikation V2.0) BUS-DP steht das DP/AS-Interface Link
20E zur Verfügung. Damit lässt sich das
SIMATIC
ET 200X AS-Interface als Subnetz für PROFIBUS-
CP 142-2
DP nutzen.
Integrierter Motorstarter
Der Anschluss der SIMATIC S7-400 und
SIMATIC S7-300 anderer PROFIBUS-DP-Master an AS-
Interface, für die kein AS-Interface Mas-
CP 343-2
ter-CP zur Verfügung steht, kann somit
auch über das DP/AS-Interface Link 20E
SIMATIC S7-200
CP 243-2
realisiert werden. Für die SIMATIC S7-
300 wird der CP 343-2 und für die S7-
200 der CP 243-2 eingesetzt. Beide
Kommunikationsprozessoren und das
DP/AS-Interface Link 20E erfüllen die er-
weiterte AS-Interface-Spezifikation V2.1,
nach der bis zu 62 Slaves anschließbar
sind und eine integrierte Analogwert-
übertragung möglich ist.
Alle folgenden AS-Interface-Master be-
sitzen diese Funktionen:
• Sie unterstützen alle AS-Interface-
Master-Funktionen gemäß erweiterter
Das Angebot von Siemens AS-Interface- AS-Interface-Spezifikation V2.1
Komponenten ist zu umfangreich, um in • Bis zu 62 AS-Interface-Slaves an-
der vorliegenden Broschüre angemes- schließbar und integrierte Analogwert-
sen behandelt zu werden. Alle Produkte übertragung (nach erweiterter AS-Inter-
und technischen Daten können Sie be- face-Spezifikation V2.1).
quem im Katalog „Komponenten am • Die Inbetriebnahmezeiten werden
Feldbus“ (Niederspannungsfeldtechnik deutlich durch die einfache Projek-
(NSK) und IK PI) nachlesen, den Ihr tierung per Knopfdruck verkürzt.
Siemens-Ansprechpartner für Sie be- • Stillstands- bzw. Servicezeiten ver-
reithält. Oder Sie können sich auch di- ringern sich, da die Fehlerlokalisation
rekt im Internet (siehe Seite 34) infor- vereinfacht wird durch die Status-
mieren. anzeigen der Betriebszustände und An-
Im Folgenden werden daher nur kurz zeige der Funktionsbereitschaft von an-
die wichtigsten Produktgruppen aufge- geschlossenen Slaves mit LEDs in der
listet, die Sie bei Siemens erhalten. Frontplatte.
35Sie können auch lesen
