Az AS-interface - 1.rész

A külföldi gyártóipari automatizálásban egyre terjed az AS-Interface, magyarosan az “ázibusz” alkalmazása. Bár tudomásunk szerint Magyarországon még nem üzemelnek AS-I hálózatok, érdemes lehet a folyamatnak elébe menni és megismerkedni ezzel a technológiával – rugalmassága, ára és egyszerűsége miatt.

Még egy terepi busz?

Bár az AS-I alapítvány kifejezetten hangsúlyozza hogy ez nem egy terepi busz, (mert szolgáltatásaiban nem nyújt annyit) hanem egyszerűen az egyedi huzalozás kiváltására szolgáló rendszer, ne higgyük ezt el első szóra ! Bizony egy buszrendszerről van szó. A technikai specifikáció bárki által hozzáférhető, így az elterjedés igen valószinű.

Mire való?

Kifejezetten kétállapotú érzékelő- és beavatkozó szervek felfűzésére egy speciális kéteres kábelre, max. 100 méter kábelhossz mentén. Bár némi szoftvermunkával analóg értékeket is továbbíthatunk, ez nem tartozik az erős oldalai közé. A szenzorokba és aktorokba beépítésre kerül egy pici AS-I chip, melynek segítségével az eszközök közvetlenül a buszkábelre csatlakoznak, nincsenek tehát "terepi I/O" modulok. Ez egyfelől előny, másfelől az AS-i szenzorok egy kicsivel drágábbak mint normál társaik.

A fizikai réteg

A rendszerkoncepció központi eleme az a kéteres, speciális kontúrral rendelkező sárga kábel, melyet baloldali ábránkon láthatnak. Erre, mint gerincre bármely pontban felpattintható egy eszköz vagy elágazás vámpírcsatlakozója. Az aszimmetrikus profil jelentőségét akkor értjük meg, ha szemügyre vesszük a jobboldali képen látható vámpírcsatlakozó ábráját: A kábelre a csatlakozót nem lehet fordítva rápattintani, így a polaritást nem lehet elrontani. A jó minőségű, és elég vastag szigetelőanyagoknak köszönhetően a rápattintott csatlakozó esetén a védettség IP67, és ez akkor is megmarad, ha a vámpírcsatlakozót leszedjük. A szigetelésre szúrt lyukak tehát záródnak!

A kábel terhelhetősége egyébként 8 Amper, ez azért fontos, mert a ki- és bemenetek áramellátása és kommunikációja is ezen a két éren zajlik. A busz feszültsége max. 25Vac vagy 60Vdc, a táplálás földfüggetlen, védő elválasztott, az IEC 364-4-41 szerinti PELV érintésvédelemmel. (Protective Extra Low Voltage)

Topológia

Az AS-i egyik legnagyobb előnye, hogy tetszőleges topológia építhető ki, azaz a "sugaras", "busz" és "fa" topológiákat igény szerint keverhetjük. A tetszőleges topológia kialakításához elengedhetetlen feltétel hogy ne legyen szükség lezáró impedanciákra. AZ AS-i ennek eleget tesz.

A buszon - funkcióját tekintve - négyféle elem lehet:

• Master, mely többnyire egy PLC,PC, vagy DCS interfészkártyája. Egy érpáron csak egy master lehet.
• Slave, mely lehet egyedi eszköz (szenzor, nyomógomb, mágnesszelep, stb.) vagy 4i+4o csatornás I/O modul,
• Tápegység, mely megfelel a fentebb említett műszaki követelményeknek.
• Repeater, amire akkor van szükség, ha 100 méternél nagyobb távolságra kell elvinnünk a buszt. Egy érpáron max. 2 db. repeater lehet (egymás után).

A slave-ek száma 31 lehet, így - ha minden slave 4i+4o csatornás modul lenne - a max jelszám 248-ra adódna. Persze a gyakorlatban az eszközöket közvetlenül a buszkábelre kötik, így a jelszám sokkal kisebb. Már elfogadásra került az AS-i V2.1 ajánlás is, ami a slave-ek számát 62-ben maximálja, és az analóg értékek átvitelére is kínál megoldást. Ehhez azonban 2. generációs master és slave kell.

Sebesség

Mivel az eszközök száma alacsony, és egy eszközhöz max. 14 bitet kell átvinni, a busz igen gyors. Teljes kiépítettségnél (31 slave) az írási-lekérdezési ciklusidő 5 msec! Ha kevesebb a slave, ez az idő 0.5 msec-re zsugorodhat. A rendszer hibajavító rutinja a 14 bites táviratban 2 bit hibáját 100%-os biztonsággal képes javítani, a 3, 4 bites átviteli hibák kijavításának valószínűsége pedig 99.999%

Biztonsági vezérlések

Az AS-i kedvenc területén, a gépgyártásban számos biztonsági vezérlési feladatot kell megoldani (vészleállítás, ajtófigyelés, kétkezes vezérlés). A vonatkozó MSZ EN 954-1 szabvány a gépek kialakításának alapelveit rögzíti, ennek megfelelően végrehajtott kockázatelemzés után lehet a különböző berendezéseket biztonsági kategóriákba sorolni. A legmagasabb kategóriában (B4) a biztonságot befolyásoló alkatrészeket már úgy kell megtervezni, hogy bármely elem meghibásodása a biztonsági rendszerben működés közben illetve a következő bekapcsolásnál detektálható legyen.

Ennek a követelménynek az AS-i meg tud felelni, mégpedig olyan módon, hogy nem szükséges külön busz szegmenst létrehozni a biztonsági eszközöknek. Az alkalmazott módszer nagyon hasonlatos a ProfiBus-nál látott ProfiSafe, vagy a DeviceNet-es safety megoldáshoz.

A Safety Monitor

A buszra csatlakoztatunk egy külön készüléket, mely önmaga egy apró biztonsági PLC-nek fogható fel. Ez a Safety Monitor. Ez figyeli a biztonsági eszközöket (stop-gomb, végálláskapcsoló, fényfüggöny, stb.) minden ciklusban. A Safety Monitor kimenetei végzik a biztonsági beavatkozásokat is, így az AS-i masterként működő PLC-nek nem kell biztonsági kivitelűnek lennie.