Eén in plaats van duizend kabels !

Presentatie over: "Eén in plaats van duizend kabels !"— Transcript van de presentatie:

1 Eén in plaats van duizend kabels !

2 AS-Interface

3 Leden AS-Interface International
Allen Bradley Amphenol-Tuchel El.GmbH Banner Eng. Co Franz Binder GmbH & Co Datalogic Prod. GmbH Eaton Corporation Carlo Gavazzi AG Hengstler GmbH Hirschmann GmbH & Co Honeywell itec Lumberg GmbH & Co Murrelektronik Omron Electronics Europe Pulsotronik GmbH & Co Schmersal GmbH & Co Telemecanique S.A. Woodhead / Brad Harrison Gebhard Balluff GmbH & Co Baumer Electric AG Elesta AG Elektronik Festo KG Ifm elektronik GmbH Leuze electronic GmbH & Co Pepperl + Fuchs GmbH Erwin Sick GmbH Siemens AG Turck GmbH & Co KG Visolux-Elektronik Gmbh&Co (Oprichtingsleden)

4 Het draait niet alleen om de hardware
Componenten Bekabeling 15% 20% Software 20% 25% 15% Montage, Inbedrijfstelling 5% Ontwerp Test / kennis SW HW

5 Automatiserings techniek
Ethernet PROFIBUS Veldnivo AS-Interface Aktor- Sensor- nivo

6 AS-Interface - Techniek
Overdracht van data en voeding over één gemeenschappelijke kabel 31 (62) Slaves met maximaal ingangen en maximaal 4 (3) uitgangen Beschermingsgraad IP20 en IP 65/-67 Master- / Slave-communicatie van max (10) milliseconden cyclustijd max. 100m (200m) kabellengte in willekeurige boomstructuur, met repeaters tot 300m (600m) Leveranciersonafhankelijke standarisatie volgens IEC en EN50295, opgesteld door de AS-International Association - + 10 mm 4 mm Master Der AS-Interface-Master bildet die Verbindung zur überlagerten Steuerung. Er organi-siert den Datenverkehr auf der AS-Interface-Leitung selbsttätig und stellt gegebenen-falls einem überlagerten Bussystem, wie z. B. PROFIBUS, an einer Schnittstelle die Signale der Sensoren und Aktuatoren zur Verfügung. Slave Slaves sind im Grunde genommen dezentralisierte E/A-Baugruppen der speicher-programmierbaren Steuerung (SPS). Der AS-Interface-Slave erkennt die vom Master ausgesandten Datenbits und sendet selbst eigene Daten zurück. An einem Standard-AS-Interface-Modul können jeweils bis zu 4 binäre Sensoren und Aktuatoren hängen. Von einem intelligenten Slave spricht man dann, wenn der AS-Interface-Chip im Sensor oder Aktuator integriert ist. Netzteile AS-Interface-Stromversorgungen gehören zu den notwendigen bzw. funktionswichtigen Bestandteilen eines AS-Interface-Netzes. Sie erzeugen eine geregelte Gleich-spannung von DC 30 V. Über die AS-Interface-Zweidrahtleitung werden grundsätzlich Daten und Hilfsenergie zur Versorgung der Sensoren gleichzeitig übertragen. Daher müssen AS-Interface-Netzteile neben der Versorgung auch gleichzeitig eine Datenentkopplung gewährleisten. Kabel Das gelbe Flachkabel ist als das AS-Interface-Standardkabel zu einer Art Markenzeichen geworden. Es hat einen geometrisch festgelegten Querschnitt der mechanisch bei vielen Modulen dafür sorgt, Verdrahtungsfehler auszuschließen. Adressiergerät Die Adressen aller teilnehmenden Slaves müssen vor dem Betrieb parametriert werden. Dies kann offline über ein Adressiergerät geschehen, online durch den Master des AS-Interface-Systems oder nach dem Einbau über eine integrierte Adressierbuchse erfolgen. Die Adressen selbst sind die Werte 1 bis 31 bzw. 1 A/B bis 31 A/B bei erweiterter Spezifikation.

7 AS-Interface - Optimaal ook in kleine machines...
5 m 5 m

8 Opbouwvoorbeeld AS-Interface -Master Voeding Verdeler Sonar-BERO
U Hulp Verdeler SIGNUM 3SB3 I/O-module Motorstarter AS-Interface -Master Voeding Signaal- zuil Sonar-BERO met AS-Interface

9 Data-overdracht Master-Slave
Input Data Output Data Master Call Slave Reply In dieser Folie ist der Datenaustausch zwischen Master und einem Slave detailliert dargestellt. Der Master sendet einen Masteraufruf an einen Slave. Dieser Aufruf besteht aus 14 Bit. Wichtig dabei sind die Bits A4-A0, I4 und I3-I0. Die Bits A4-A0 enthalten die Adresse des aufzurufenden Slaves. Durch diese 5Bit ist auch der Adressraum festgelegt. Es können nur 32 verschiedene Adressen aufgerufen werden. Das Bit I4 dient zur Unterscheidung von Daten- und Parameteraufruf. Die zum Slave übertragenen Information (Ausgänge) steht in I3-I0. Es werden also 4Bit (4 Ausgänge) übertragen. Die Antwort des Slaves ist kürzer. Er benötigt ja keine Adresse, da es nur einen Master gibt. Die Slaveantwort besteht aus 7Bit. Die Eingangsinformation, die zum Master übertragen wird, seht in den Bits I3-I0. Es können also 4 Eingangsdaten pro Aufruf übertragen werden. Der Aufbau der zwei Aufrufe (Master und Slave) zeigt deutlich,daß in einem Zyklus 4 Ausgangs- und 4 Eingangsinformationen (4A und 4E) übertragen werden können. SB A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 PB 1 Master- pause I3 I2 I1 I0 PB 1 ST EB ST EB

10 Comminicatieverloop Master/Slaves
AS-Interface Master Slaves Vraag Slave Nr. 1 Antwoord cyclustijd max. 5ms in standaard- bedrijf Vraag Slave Nr. 2 Antwoord Vraag Slave Nr. 3 Antwooord . Parameter afvragen Neben dem Abfragen der Signale überträgt der Master auch Parametereinstell-ungen an die einzelnen Teilnehmer, überwacht das Netz kontinuierlich und führt Diagnosen durch. Slave Nr. X Antwoord Diagnose afvragen Slave Nr. ? Antwoord

11 Interactie SIMATIC-Master/Slaves
CPU AS-i-Master Slaves Input Data Input Data 1 2 Program 3 Output Data Diese Folie zeigt das Zusammenspiel zwischen AS-i-Master und SPS. Es laufen zwei unabhängige Zyklen ab, der SPS-Zyklus und der AS-i-Zyklus. Der AS-i-Master fragt ständig alle Slave am AS-i ab. Dabei sendet er die Ausgangsinformationen, die er von der SPS bekommen hat. Desweiteren stellt er die gelesenen Eingangsinformationen der SPS zur Verfügung. Dieser AS-i-Zyklus dauert max. 5ms. Es wird jeweils ein Slave nach dem anderen abgefragt. Die erhaltene Eingangsinformationen vom Slave gelten dabei gleichzeitig als Quittung für die gesendeten Ausgangsinformationen. Die SPS liest vor dem Programmanfang die vom AS-i-Master zur Verfügung gestellten Eingangsinformationen. Dabei stellt der AS-i-Master diese Informationen im gewohnten Format der Ein-/Ausgabe-baugruppen zur Verfügung. Die SPS erkennt also überhaupt nicht, ob E/A-Baugruppen oder AS-i verwendet werden.!! Dadurch ist auch keine Zusatzsoftware nötig (gewohnte Programmierung in STEP5/STEP 7). Nach Abarbeitung des Programms werden die Ausgangsinformationen in dem AS-i-Master geschrieben. Die Länge des SPS-Zyklus hängt von der SPS und der Länge des Programms ab. ... Output Data

12 Structuur van een AS-Interface bericht
Master Pause Slave Pause Master Call Slave Reply CB A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 PB 1 I3 I2 I1 I0 PB 1 ST CB ST SB ST Start bit, always "0" CB Control bit 0... Data/parameter/address call 1... Command call A4...A0 Address of slave called (5bit) I4 Information bit 0...Data call 1...Parameter call I3...I0 Data/parameter bits (4bit) PB Parity bit SB Stop bit, always "1" ST Start bit, always "0" I3...I0 Data/parameter bits PB Parity bit SB Stop bit, always "1" Der Datenverkehr zwischen Master und Slave erfolgt über Telegramme. Ein Telegramm ist eine Abfolge von Bits, denen eine bestimmte Bedeutung zugeordnet ist. Bei AS-i gibt es Mastertelegramme, die vom Master gesendet werden, und Slavetelegramme, die vom Slave zurückgemeldet werden. Das Mastertelegramm ist 14 Bit lang. Darin befindet sich die Adresse des angesprochenen Slaves (5Bit = 32 Adressen) und die zu übertragene Information (4Bit Daten). Zusätzlich ist noch ein Bit für die Art des Aufrufes (Daten-, Parameter- oder Kommando-aufruf) reserviert. Die restlichen Bit dienen zur Fehlererkennung. Das Slavetelegramm ist 7 Bit lang. Es ist die Antwort auf den Masteraufruf eines Slaves. Diese Antwort muß kurz nach dem Mastertelegramm (3-10 Bitzeiten) folgen. Die Slaveantwort ist kürzer, da hier keine Adresse angegeben werden muß (es gibt nur einen Master). Es werden nur die 4Bit Daten-/Parameter zum Master übertragen. Die übrigen Bits dienen zur Fehlerkontrolle

13 Signaalcodering Bit No. 1 2 3 4 5 6 Data signal 1 1 Manchester II- Coding APM-Coding Bei AS-i wird eine spezielle Signalcodierung verwendet, die optimal an die Bedingungen angepaßt ist. Man mußte hier eine besondere Codierung wählen, da ein Hauptkriterium von AS-i der kostengünstige Anschluß von Sensoren/Aktoren ist. Dazu wird eine ungeschirmte Leitung verwendet. Die Codierung ist eine Manchester-Codierung, die Bits nicht als "0" oder "1" überträgt, sondern nur Flankenwechsel (Übergänge von "0" auf "1" und umgekehrt). Zusätzlich werden die Impulse als Sin²-Imulse auf die Leitung gegeben, um besonders störunempfindlich zu sein. Diese Art der Modulation heißt APM (Alternierende Puls Modulation)

14 Alternate Pulse Modulation
Signal has no DC component Required when data and power are combined on one cable sin²-Impulse Narrow band frequency spectrum Reduces reflections at the end of the cable Increase in impulses (2 per bit) Synchronisation is made easier Redundancy results in effective error recognition Der Vorteil der Alternierenden Puls Modulation ist die hohe Störunempfindlichkeit. Dies wird durch die oben genannten Verfahren erreicht: Gleichstromfreiheit: Daten und Energie auf einer gemeinsamen Leitung sin²-Impulse: Diese Impulsform hat eine besonders schmalbandiges Frequenzspektrum. Die meisten Störimpulse treffen dieses Frequenz-band nicht, spielen also für Störungen keine Rolle. Falls doch Stör-impulse diese Band treffen, werden diese Störungen auf beiden Leitungen eingefangen. Bedingt durch die Differenzübetragung der Signale sind auch diese Störungen wirkungslos. Viele Impulse: Durch die Manchester-Codierung gibt es pro Bit einen Flankenwechsel, also das Übertragen von einer "0" und einer "1". Daher gibt es doppelt so viele Impulse wie üblich. Dies erleichtert die Synchronisation.

15 Inbedrijfname: eenvoudiger kan het niet !
In standaardbedrijf is geen projectering nodig: ) Adresseren van de slaves met behulp van een adresseerapparaat 2) Inschakelen ASI-master door de „plc-configuratieknop“ in de „“ configuratiemodus“ te zetten => Automatische herkenneing van alle aanwezige slaves 3) De „plc-configuratieknop“ in de „bedrijfsmodus“ (Protected Mode) schakelen => Huidige configuratie wordt nu als actuele configuratie overgenomen Bij uitvallen van een slave is opnieuw adresseren niet noodzakelijk: ) De ASI-master herkent de uitval en "markeert“ desbetreffend slave-adres 2) Na uitwisseling met een fabrieksnieuwe (adres=0), identieke slave schrijft de ASI-master automatisch het eerder gemarkeerde adres in de nieuwe slave Im Gegensatz zu komplexeren Bussystemen ist das AS-Interface fast vollständig selbstkonfigurierend. Der Anwender braucht keine Einstellungen vorzunehmen, z. B. Zugangsberechtigungen, Datenrate, Telegrammtyp etc. Der Master führt automatisch alle Funktionen aus, die für das korrekte Funktionieren des AS-Interface nötig sind. Darüber hinaus ermöglicht er die Selbstdiagnose des Systems. Er erkennt Störungen und weist einem bei der Wartung ausgewechselten Slave automatisch die korrekte Adresse zu.

16 Master overzicht ET 200X S7-200 C7-621 S5-115 U S5-135 U S5-155 U
DP/AS-i-Link C7-621 S5-115 U S5-135 U S5-155 U AT-PC S5-90 U S5-95 U S5-100 U S7-200

17 Voedingen voor iedere toepassing:
... in IP65 ! ... Met geintegreerde aardfout detectie 2,4 A 4A ...in SIMATIC S7-300-design ...als dual- (2x AS-i), en combi-voeding (AS-i en Uhulp) …voor 24V DC van 115/230 V AC primair 7A ...in IP20 Das AS-I-System benötigt ein spezielles Netzteil mit Datenentkopplung. Ohne dieses Netzteil funktioniert die gesamte Kommunikation auf dem AS-I-Netz niet. Daher ist es niet möglich, ein Standard 24V-Netzteil zu verwenden. Es gibt eine ganze Palette an AS-I-Netzteilen für verschiedene Einsatz-gebiete: Es gibt Netzteile in IP20 (für Schaltschrankeinbau) und Netzteile in IP65 (für den Einsatz vor Ort).

18 Compactmodule IP65/67 (digital, analog, motorstarter)
Slave overzicht Module voor motorgroep Module IP20 „Slimline“ Gebruikers module IP65/67 (digital) Compactmodule IP65/67 (digital, analog, motorstarter) AS-I-Module sind die Ein-/Ausgabebaugruppen für AS-I. Sie sitzen dezentral in der Anlage. Die Signale werden über die AS-I-Leitung zur/von der Steuerung übertragen. Die Anzahl der Daten per Modul ist auf 4 Bit Eingänge und 4 Bit Ausgänge beschränkt. Es gibt die verschiedenen Ausprägungen von Modulen je nach Einsatzgebiet. Anwendermodule haben die Schutzart IP67. Sie werden zum Anschluß an die AS-I-Leitung auf die zugehörigen Koppelmodule aufgeschraubt, um den Anschluß an die AS-I-Leitung herzustellen. Für den Schaltschrank oder dezentrale Vorortkästen gibt es Module in IP20. Sie werden direkt auf die Hutschiene geschnappt. Sie haben direkte Anschlußklemmen für die AS-I-Leitung, benötigen also kein Koppelmodul. Eine weitere Ausführung ist für den Einbau auf eine Leiterplatte konzipiert. Dieses Modul ist vor allem für Drucktaster und Leuchtmelder 3SB3 gedacht. So lassen sich Kapselungen und Bedienfelder über die AS-I-Leitung ansteuern und versorgen.

19 Componenten overzicht
Drukknoppen Signaal elementen SIGNUM Decentrale Motorstarters Opto-BERO Watch-BERO Siguard Veiligheidscomponenten BERO Benaderingschakelaars Mit AS-I ist es jetzt möglich, auch einfache, binäre Feldgeräte kommunikationsfähig zu machen. Dies sind zum Beispiel Kapselungen und Bedientableaus. Durch die Intergration eines Kommunikationsmoduls (Modul 4E4A für Leiter-platte) können Drucktaster und Leuchtmelder über die AS-I-Leitung angesprochen und versorgt werden. Auch die BERO sind jetzt kommunikationsfähig. Induktive BERO und Sonar-BERO können direkt an AS-I angeschlossen werden. Sie nützen die Vorteile von AS-I voll aus. Sie liefern mehr Informationen als nur das reine Schaltsignal.

20 AS-Interface blijft in beweging
Nieuwe ontwikkelingen op AS-Interface VERSIE 2.1 AS-Interface Safety at work

21 AS-Interface Versie 2.1 Aanvullingen op de huidige systeemeigenschappen (Versie 2.0): Uitbreiding naar 62 Slaves Eenvoudige verwerking van Analoge slaves Verbeterde Slavediagnose

22 Systeemuitbreiding: max. 62 Slaves
Tot nu: per slave 1 adres (Max. 4I/4O) adres: 1 I O Versie 2.1: 2 Slaves per adres met A en B - codering: A/B-Slaves ! (Max. 4I/3U) adres: 1 I O A B A B

23 AS-Interface met A/B-slaves
Huidige slaves worden als “single“ geadresseerd. A/B- en single-slaves kunnen gemengd gebruikt worden Communicatiecyclus: 1) afvragen alle A-slaves en alle single-slaves 2) afvragen alle B-slaves Cyclustijd: van 5 ms bij gebruik van max. 31 A- of single-slaves, tot 10 ms bij gebruik van max. 62 A- en B-slaves

24 Hoe functioneert de informatie uitwisseling bij A/B-slaves?
1) Opvragen A-slaves (cq. single-slaves) 2) Opvragen B-Slaves Slave 1A Slave 2A Slave 31A Slave 1B Slave 2B Slave 1A Slave 2A Slave 31A Slave 1B Slave 2B Antwoord A-slaves Antwoord B-slaves

25 62 A/B-Slaves per master - waarom ?
Wezenlijk meer deelnemers per AS-Interface streng Kostenreductie voor het aantal masters en voedingen Verbeterde decentralisatie in installaties met veel verspreidt liggende signalen Maakt de verdere uitbouw bestaande AS-Interface systemen mogelijk

26 Verwerking analoge signalen in de master
Geen CPU belasting Signaal wordt als complete analoge-waarde aan de CPU overgedragen (12 bit)

27 AS-Interface - Analyser

28 Levenscyclus installatie
Diagnose bij AS-Interface Levenscyclus installatie Inbedrijfstellen Tijdens bedijf Storing Eisen Snelle foutopsporing Documentatie Functie en kwaliteitsbeschrijving Testrapport voor vrijgave Preventieve diagnose Herkennen van uit- gevallen componenten Kwaliteits controlle Minimaliseren van stilstandtijden Snelle foutopsporing Storingsoorzaak Documentatie Oplossing: Diagnose- bouw-steen AS-Interface Analyser De AS-Interface analyser maakt de diagnose van een as-interface netwerk gedurende de gehele levenscyclus van een installatie mogelijk. Het is de ideale oplossing voor diagnose ter plaatse

29 Storingsinvloed op AS-Interface
MASTER Slave Slave EMC Slave Slave INBEDRIJFSTELFOUTEN MONTAGE Analyseren van het systeem haalt geen fouten in het protocol naar boven Hoge fouttolerantie van AS-Interface compenseert fouten Analyser maakt onderzoek vòòr inbedrijfname mogelijk

30 AS-Interface blijft in beweging
MASTER Slave Slave Meeluisteren met de communicatie: Intepreteren Bijhouden In beeld brengen Documentatie Bewaken Slave Analyser PC Mogelijkheid voor triggerfunctie met b.v. een oscilloscoop

31 Functies STATISTIEK-mode TRACE-mode ONLINE-Analyse DETAIL-Analyse
Eenvoudige weergave Statistische weergave van de fouten/storingen Overzicht van de configuratie Weergave van de actuele data en configuratie DETAIL-Analyse Instelbare triggerfunctie Kan zonder als stand-alone in netwerk achtergelaten worden Bewaken van de communicatie Gedetaileerde analyse van de fouten door weergave opties „Complete installatie werkt niet goed - wat is hiervan de oorzaak?“ „Veiligheidsmonitor schakelt sporadisch uit waarom?“

32 Statistiek-mode: Overzicht
De foutratio van de beschikbare slaves wordt door een eenvoudige verkeerslicht-functie weergegeven: < 1% fout per seconde 1..5 % fout per seconde > 5 % fout per seconde Slave niet opgenomen maar wel aanwezig

33 Statistiek-mode: Data
Alle aktuele AS-Interface I/O-data in het netwerk wordt weergegeven Weergave is ook zonder plc mogelijk Uitgangen worden als proces-evenbeeld getoond door AS-Interface bit-configuraties

34 Statistiek-mode: Configuratie
De I/O- en ID-codes van de slaves worden getoond

35 Statistiek-mode: Geavanceerde statistiek
De „verkeerslichtfunctie“-foutratio van het eerdere overzicht wordt nu in absolute waarden aangegeven Zeer snelle diagnose te verkrijgen van de probleem-slaves

36 Trace-mode: Verloop Instellen van de triggergegevens
Instellen van de data omvang Monitoren van de installatie REGISTREREN Uitlezen van de date op de PC/laptop Instellen van het weergavefilter ANALYSE

37 Trace-mode: Triggervoorwaarden
Telegram types Triggerniveau Data In dieser Funktion werden alle im Netz übertragenen Telegramme ab dem „Trace-befehl“. Die Aufnahmekapazität des Analysers ist ausreichend für den Datenverkehr über ca. 37 Sekunden, das entspricht Master- und Slavetelegrammen, den sog. „Frames“. Die Bedingungen der 3 Reiter werden NACHEINANDER abgearbeitet. Die Bedingungen innerhalb eines Rahmens (z. B. Master Telegramm Typ) werden ODER-verknüpft. Die Rahmen „auslösender Slave“, „Auslösender Telegrammtyp“ und „Auslösende Daten“ werden untereinander UND-verknüpft. Die restlichen Rahmen werden damit ODER verknüpft. Eine Ebene wordt nur freigeschalten, wenn ein logisches Ereignis beschrieben wordt. Aantal triggerniveau’s waarvoor triggervoorwaarden gelden Geselecteerde slaves

38 Trace modus: Weergave De weergave wordt onafhankelijk van de PC gestart De weergave kan middels een filter offline bekeken worden Het triggertijdpunt is variabel instelbaar Aufbau der kompletten Frames wie sie offline nach Auslesen aus dem Analyser dargestellt werden. Bis zu dieser Frames lassen sich in einem Analyser speichern, eine Datenmenge, die niet nur zur Analyse des AS-Interface-Netzes, sondern auch zur Analyse der Applikation genutzt werden kann. Das Bild zeigt einen A-Zyklus, den Anfang des anschließenden B-Zyklus, sowie die erfolgreiche (16) bzw. vergebliche (0, 15) Suche nach Slaves im Netz.

39 Testrapport Het AS-Interface netwerk kan nu gedocumenteerd worden

40 AS-Interface - Safety at Work

41 AS - Interface - Safety at Work De componenten
„Standaard“ PLC Veiligheidsmonitor Veilige Slave ASI - voeding Signaalverwerking veilige slave / veiligheidsmonitor Masterinformatie (door klassieke I/O-Transfer)

42 „Standaard“ PLC en standaard ASI-Master
Dynamische code-tabel garandeert overdracht van veilige gegevens over AS-Interface Oproep Master Antwoord Slave „Standaard“ PLC en standaard ASI-Master ASI - voeding Veiligheidsmonitor Veilige slave Prinzip der Kommunikation zwischen Monitor und sichern Slaves; Wie werden die Signale aus dem Feld sicher zum Monitor übertragen?

43 Veiligheidscomponenten met directe aansluiting op AS-Interface
Klant: Ik wil graag mijn standaard-automatisering combineren met veiligheidsfuncties. En ik wil volledige vrijheid hebben over de programmering van de veiligheidsfuncties in één centrale controller. Siemens As-I specialist: Daarvoor kunt u beter het concept uitvoeren met de SIMATIC Failsafe controller. Mag ik u voorstellen aan...