AS-Interface til industrielt Ethernet

Nyttig nettverking

AS-Interface kan forlenge industrielt Ethernet helt til sensorer og aktuatorer på en sømløs måte.

AS-Interface blir stadig mer populært, Tines nye supermeieri på Gjæren har for eksempel 3000 av/på-ventiler med kommunikasjonsgrensesnittet (Ill. Automatisering).
AS-Interface blir stadig mer populært, Tines nye supermeieri på Gjæren har for eksempel 3000 av/på-ventiler med kommunikasjonsgrensesnittet (Ill. Automatisering).

AS-Interface kan forlenge industrielt Ethernet helt til sensorer og aktuatorer på en sømløs måte.

Kommunikasjonstango

Slik funker AS-Interface sammen med industrielt Ethernet.

Straks I/O-data er samlet inn, overføres de på en sikker måte via AS-Interface. En gateway til industrielt Ethernet sørger for dette. Den har dobbel personlighet. Den ene siden er master for I/O-nodene som er koblet til AS-Interface. Den samler innganger og distribuerer utgangssignaler til aktuatorer. På den andre siden er gatewayen slave (gjerne kalt server) på industrielt Ethernet. Sett fra PLS-ene, er hele AS-Interface-nettverket en stor mengde I/O-data, overført via industrielt Ethernet.

AS-Interface-detaljene er skjult for brukeren og egenskaper som automatisk adressering, ved utbytting av defekt node, er tilgjengelige selv om dette ikke er funksjoner i industrielt Ethernet.

Tilsvarende kan sies om tilgjengelighet for sikre signaler på industrielt Ethernet. AS-Interface samler inn og overfører sikre data til gatewayen. På PLS-nivå kan denne informasjonen benyttes til oppdatering av operatørpaneler eller til analyse av feil. Heller ikke dette er en funksjon som er opplagt i industrielt Ethernet.

To systemer, ett nettverk

Selv om grunnideen bak AS-Interface ligger fast, har det skjedd en stor utvikling siden introduksjonen 15-20 år siden. Ideen med bakoverkompabilitet sikrer lang levetid på applikasjoner.

Et viktig skritt i utviklingen var introduksjonen av konseptet “Safety At Work“ i 2001. Dette har gjort det mulig å benytte ett felles nettverk for styring og sikkerhet. Nødstopp brytere, lysgitter, dørbrytere etc. kan kobles til AS-Interface nettverket. Sikkerhetsmonitoren sørger for overvåking av sikre signaler, og stopper det som trengs når en farlig situasjon oppstår.

Løsningen er godkjent for Pl e/kategori 4 og SIL 3 i henhold til IEC61508. Kombinasjon med industrielt Ethernet-baserte kontrollsystemer gjør det mulig å dele sikre signaler med andre deltakere i nettverket, noe som er aktuelt i forbindelse med lokal- og global nødstopp.  Det er enda et eksempel på at kombinasjon av to systemer i ett nettverk er fornuftig.

AI-Interface

  • Er et master-slave-system
  • Har fritt valg av nettverkinfrastruktur
  • Benytter to towiresystem for både data og energi (inntil 8 A)
  • Har 4 innganger og 4 utganger per slave
  • Ved mer enn 31 slaver er kun 3 utganger per modul tilgjengelig
  • Har analoge signaler med 16 bits oppløsning
  • Har inntil 62 slaver
  • Kabellengder inntil 100 meter, eller 300 meter med forsterkere
  • Elektronisk adressering av slavemoduler
  • Har høy kommunikasjonssikkerhet
  • Tilbyr omfattende diagnostikk

Tekst: Agnar Sæland, Pepperl+Fuchs.

Mens industrielt Ethernet blir stadig mer populært i industrien, er det sjelden nettverksløsninger når helt ut til individuelle sensorer og aktuatorer.

God butikk

Men bruk av en feltbuss på det laveste nivået i informasjonshierarkiet for maskinstyring, i kombinasjon med en overordnet feltbuss, gir ofte et nettverk med større kapasitet, pålitelighet og redusert kost for både konstruktøren og eieren av anlegget. Og AS-Interface, som skilter med over 11 millioner noder globalt, har for mange blitt en standard for det laveste feltbussnivået.

Neppe Ethernet for sensorer

Eksempel på gateway mellom AS-Interface og industrielt Ethernet (Ill. Pepperl+Fuchs).
Eksempel på gateway mellom AS-Interface og industrielt Ethernet (Ill. Pepperl+Fuchs).
 

Spesielt tre industrielle Ethernet-løsninger, Ethernet/ip (industrial protocol), Modbus TCP og Profinet, er i ferd med å bli defacto-standarder. Men også Ethercat og Powerlink har et godt grep om markedet.

Uansett, så langt vi kan se inn i glasskulen kommer de industrielle Ethernet-løsningene neppe til å koples direkte til enkle sensorer og aktuatorer. Og det er her AS-Interface kan være en nettverksforlenger for industrielt Ethernet.

To for tango

Ett nettverk har kun en oppgave: Sikker overføring av data mellom de ulike deltakerne. Industrielt Ethernet er designet for overføring av store datapakker, med stor datamengde, og ditto hastighet.  Og dersom vi ikke trekker fiberoptikk til alle sensorer og aktuatorer, er det økende risiko for elektromagnetisk støy jo større hastigheten og datamengden er.

Båndbreddebegrensing

I slike omgivelser er en kommunikasjonsprotokoll som benytter mange “småpakker” bedre enn de med store datapakker. I industrielle nettverk er det selvsagt innebygd korreksjonsprosedyrer slik at mottageren får riktig telegram. Men korreksjons- og retransmisjons-prosedyrene reduserer den virkelige datamengden, eller båndbredden, som kan overføres.

Korte telegram

AS-Interface har gjort sitt inntog også innen VA-bransjen, her fra Eigersund kommune (Ill. Automatisering)
AS-Interface har gjort sitt inntog også innen VA-bransjen, her fra Eigersund kommune (Ill. Automatisering)
 

Med et slikt bakteppe stiller en protokoll som AS-Interface med sterke kort på hånda. Telegrammene er svært korte. Et svar fra en slave inneholder kun syv bits, noe som gir færre retransmisjoner og øker kapasiteten til nettverket. På den annen side, straks I/O-informasjon er samlet inn, kan det være smart å videresende informasjonen på en superrask datamotorvei, til PLS-er og så videre. Her utdyper vi årsakene:

  • I motsetning til industrielt Ethernet, ble AS-Interface utviklet for å fungere i støyfulle, industrielle omgivelser. Jo nærmere sensorkablene er motorer, omformere og andre støykilder, desto høyere er det elektromagnetiske støynivået. Høy støyimmunitet, i kombinasjon med et støysikkert nettverk, basert på korte telegrammer gjør AS-Interface til et ideelt nettverk for sensorer og aktuatorer.
  • Ved å fjerne industrielle Ethernet-kabler, fra støyfylte omgivelser, reduseres antall repeterte telegrammer. Og siden AS-Interface benyttes til å samle en stor datamengde fra sensorer og aktuatorer, blir det ikke behov for industrielt Ethernet her.
  • AS-Interface er ikke bare en feltbuss, Det er ett nettverk, en komplett elektromekanisk installasjonsløsning. Dette gjør tilkobling av aktuatorer og sensorer til en enkel oppgave. Forenklet montasje og tilkobling er vektlagt allerede under konstruksjonen av de ulike produktene. IP67-utførelse tillater bruk i de fleste aktuelle områder.
  • Industrielt Ethernet er meget raskt, begrenset til stjernetopologi. Ved å inkludere en mini-switch i hver deltaker er det mulig å konstruere en linjetopologi, men dette gir økte kostnader på produktene. Både stjerne- og linjenettverk er velegnet til å koble grupper av systemer og maskiner til et styresystem eller PLS. Stjernenettverk, og i noen grad linjenettverk, er ikke ideelle løsninger for innsamling av I/O-data fra sensorer og aktuatorer i typiske automatiseringsapplikasjoner. Her trengs en mer fleksibel løsning. AS-Interface gir ingen begrensning for hvordan de ulike deltakerne kobles sammen, med unntak av ringtopologi. Avgreining hvor som helst er helt ok, og gir en fleksibel løsning.
  • En kritisk parameter er kabellengden mellom sensorer og I/O-kort. Årsaken er at enkle av- og på-signaler ikke inneholder noen beskyttelse som for eksempel sjekksum eller paritetsbit (for odde- eller partall av enere i dataordet). En godt konstruert maskin benytter derfor korte kabler og feltbuss eller annen nettverksteknologi så nær sensorene som mulig. Et distribuert system, med I/O-noder med 2 til 4 inn- og utganger, betinger en akseptabel pris, noe AS-Interface-noder tilfredsstiller.
  • Alle automatiseringssystemer krever at I/O-data skal være deterministiske. Det er selvsagt AS-Interface, noe som betyr at oppdateringstiden for I/O-data enkelt kan beregnes.
  • Et automatiseringssystem bør være fremtidsrettet. Ved kombinasjon av AS-Interface på I/O-nivå og industrielt Ethernet på PLS-nivå, er det mulig å ta i bruk utvidelser på Ethernet på en enkel måte. Kun gatewayen mellom AS-Interface og Ethernet må byttes.
  • Total kostnad i et anlegg er alltid viktig. Med tidsbesparende løsninger for montasje, hardware, redusert innsats for kabling og merking, mindre kabelkostnader, samt strøm og data over samme kabelen, er AS-Interface meget kostnadseffektivt.

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå