AS-Interface statt Kabelbäume

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1 TRENDS & TECHNOLOGIE KOMPONENTEN Befehls- und Meldegeräte AS-Interface statt Kabelbäume Das AS-Interface, ursprünglich für die Vernetzung binärer Sensoren und Aktuatoren konzipiert, eignet sich auch hervorragend für die Vernetzung von Befehls- und Meldegeräten. So lassen sich die neuen Slaves von Schlegel flexibel und schnell in beliebige Netzwerk-Topologien integrieren. Mit den ebenfalls verfügbaren sicheren Not-Aus-Slaves können sichere Daten gemeinsam mit nichtsicheren Daten über dasselbe Kabel übertragen werden. THOMAS GAIRING Das AS-Interface ist ein akzeptierter Industriestandard wenn es darum geht, binäre Sensoren und Aktuatoren einfach zu vernetzen und an die höhere Steuerungsebene anzubinden. Dies gilt auch für den Bau von individuell gestalteten Schalttafeln und Bedientableaus oder für die Integration von dezentralen Befehls- und Meldegeräten. Das Protokoll wurde speziell für die Übertragung kleiner Datenmengen optimiert. Viele Sensoren, Aktuatoren sowie Befehls- und Meldegeräte lassen sich über das Zweileiterkabel vernetzten und mit Spannung versorgen, wodurch die Kabelbäume einer traditionellen Verkabelung entfallen und durch das AS-Interface in einer beliebigen Netzwerktopologie ersetzt werden. Auch die sehr positiven Signale anderer Unternehmen zeigen den Nutzen der AS- Interface-Produkte. Als technisch und wirtschaftlich sinnvolle Ergänzung zu übergeordneten Feldbussen wie Ethernet oder CANopen hat das AS-Interface einen großen Zukunftsmarkt und bietet erhebliche Einsparpotenziale. Es ist daher absehbar, dass sich AS-Interface auch bei der Verdrahtung von Befehls- und Meldegeräten durchsetzen wird. Auf Taster-Applikationen zugeschnitten AS-Interface-Slaves der Georg Schlegel GmbH & Co. beinhalten den seit 2003 verfügbaren ASI-SW-Chip. Der ASIC ist im Gegensatz zu seinem großen Bruder, dem A 2 Si, speziell auf Taster-Applikationen zugeschnitten. Auf dem Chip sind je zwei Datenein- und ausgänge implementiert, wobei nur ein Datenausgang (kurzschluss- und überlastsicher) für die beleuchtbare Schlegel-Slave-Variante genutzt wird. Bis zu 62 Befehlsgeräte (A/B-Slaves, Profil S-B.A.E: Erweiterter Adressmodus, ID- Code: A, IO-Code: B, ID2-Code: E) können an einem Einzelmaster (124 am Doppelmaster) über das zweiadrige Kabel angeschlossen werden. Das spart Arbeit, verkürzt Montagezeiten, reduziert Fehlermöglichkeiten und lässt bei Bedarf auch genügend Freiraum für schnelle Änderungen oder Erweiterungen. Jedes Befehls- und Meldegerät stellt dabei einen Die zertifizierten, kompakten Schlegel AS- Interface Slaves können sowohl als Taster, als auch als 2- und 3-Stellungs-Wahlschalter, Schlüsselschalter oder Kippschalter über AS-Interface vernetzt werden. AUTOR THOMAS GAIRING IST FÜR DIE GEORG SCHLEGEL GMBH IN DÜRMENTINGEN IM BEREICH ELEKTRONIKENTWICKLUNG TÄTIG. 32 IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10

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3 KOMPAKT einzelnen Teilnehmer mit individueller Adresse am AS-Interface dar. Die zertifizierten Schlegel-Slaves sind aufgrund der flexiblen AS-Interface-Vernetzungsstruktur an einer beliebigen Stelle im Netzwerk anschließbar. Prinzipiell lassen sich die Schalter überall dort einsetzen, wo mehrere Befehls- und Meldegeräte mit geringem Verkabelungsaufwand an einen übergeordneten Feldbus anzuschließen sind. Dabei ist dank effektiver Kontrollmechanismen die hohe Verfügbarkeit und Sicherheit der Datenübertragung in belasteter EMV- Umgebung sichergestellt. Die Beleuchtung der Slaves basiert auf einer steckbaren T5,5k-LED. Die Helligkeit der LED ist über das Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten (PWM) Spannung mit dem Masteraufruf Write Parameter in vier Stufen einstellbar. Der integrierte Schaltkreis beinhaltet ein EE- PROM, das in zwei Bereiche unterteilt ist: Der Anwenderbereich enthält die Slave- Adresse und den erweiterten ID-Code (ID1), der Firmware-Bereich speichert unter anderem die Daten des Slave-Profiles. Leichte Integration bzw. Adaption Die Integration der neuen Slaves wirft in der Regel auch bei Umrüstungen keinerlei Probleme auf: Statt bisher bis zu zehn Anschlussleitungen für je zwei konventionelle Schließer-/ Öffner- und Lampenkontakte je Befehlsgerät müssen jetzt nur noch zwei Drähte in Schneidklemmtechnik über eine Steckbuchse (3,96 mm) mit Rastklinke und Zugentlastung montiert und von Slave zu Slave durchgeschleift werden. Aufgrund der gleichen Baugröße wie die Kontaktgeber der Typenreihe A..., lassen sich die AS-Interface Slaves von Schlegel in der herkömmlichen Art und Weise an die Betätigerelemente wie Drucktasten, Wahl- und Schlüsselschalter (2- und 3-stellig) adaptieren werden. Die Slaves sind nach den gängigen Normen und Standards zertifiziert, sodass sich diesbezüglich keine Einschränkungen ergeben: AS-Interface, der Standard Schlegel stellt sowohl Standard- als auch sichere Slaves für Befehls- und Meldegeräte her. Die Sicheren Slaves eignen sich für sicherheitsgerichtete Befehls- und Meldegeräte wie Not-Aus-Schalter. Sie sind in Varianten von 16 und 22 mm verfügbar. Die Kommunikation entspricht der AS-Interface-Spezifikation V 2.1, das Slave-Profil S-7.B.E. Der Anschluss findet über die zweipolige Steckbuchse (3,96mm) in Schneidklemmtechnik mit Rastklinke und Zugentlastung statt. Die beiden zwangsöffnende Kontakte entsprechen IEC , womit die Geräte den Sicherheits-Integritätslevel SIL 3 erfüllen. Die UL/CSA-Zertifizierung ist in Vorbereitung der unteren Feldebene, ist nach der europäischen Norm EN auch weltweiter Standard nach IEC Alle nach Spezifikation Version 2.11 zertifizierten Produkte tragen das AS-Interface- Zertifizierungszeichen (Schattenlogo, Prüfnummer 50401), welches für die zuverlässige Funktion und Störunempfindlichkeit der Schlegel-Slaves steht. Eine Zertifizierung nach CSA/UL-Standard ist ebenfalls vorhanden. Sicherheit bis Kategorie 4 nach EN Neben den normalen Slaves hat Schlegel auch ein Programm mit sicheren Slaves aufgebaut: Das Arbeitsprinzip von AS-Interface Safety at Work basiert auf dem Standard-AS-Interface-Protokoll und bie- Blockschaltbild eines AS-Interface-Slaves: Er beinhaltet den seit 2003 verfügbaren ASI- SW Chip, der speziell für Taster-Applikationen entwickelt wurde 34 IEE 49. Jahrgang 2004, Nr. 10

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5 KOMPONENTEN TRENDS & TECHNOLOGIE Die sicheren Slaves, hier Not-Aus-Taster sind mit den normalen Slaves am gleichen Netzwerk betreibbar tet die direkte Integration von sicherheitsgerichteten Komponenten wie Not- Aus-Schaltern. Die sicheren Slaves von Schlegel für 16 mm und 22 mm Einbaudurchmesser sind zusammen mit einem AS-Interface Safety Monitor dafür ausgelegt, sicherheitsrelevante Informationen zu übertragen. Der Sicherheitsmonitor wird dabei am selben AS-Interface-Netz betrieben. Somit sind sichere Daten gemeinsam mit nicht sicheren Daten über ein AS-Interace-Kabel übertragbar. Damit besteht die Grundlage, Applikationen bis Kategorie 4 nach EN bzw. SIL3 nach IEC zu realisieren. Besonderen Wert lag bei der Entwicklung des Konzepts auf der einfachen Handhabung. Den sicherheitsrelevanten Slaves muß lediglich wie bei AS-Interface üblich eine Adresse gegeben werden. Im einfachsten Fall erkennt der Sicherheitsmonitor die Adresse automatisch und registriert sie. Maximal 40 ms Reaktionszeit Sobald der Not-Aus-Taster an ein AS-Interface-Netzwerk angeschlossen wird, erzeugt der integrierte Codegenerator laufend acht verschiedene 4-Bit-Codes, die entsprechend den Regeln des Profils S-7.B.E (Sicherheitsslaves: ID-Code: B, IO- Code: 7) aufgebaut sind. Jeder Not-Aus- Taster hat seine eigene Code-Folge, keine Code-Folge kommt mehr als einmal vor. Diese Code-Sequenzen werden bei der Inbetriebnahme über ein Teach in-verfahren vom Sicherheitsmonitor erlernt und gespeichert. Der Safety-Monitor führt im laufenden Betrieb bei jedem Zyklus (5 ms) einen ständigen Vergleich zwischen Sollund Istsequenzen der sicheren Slaves durch. Liefert der Not-Aus-Slave eine falsche Code-Sequenz, so reagiert der Safety Monitor unmittelbar mit der sicheren Abschaltung. Die maximale Reaktionszeit vom Anliegen des Not-Aus-Signales am Slave bis zum Freischalten der zweikanaligen Sicherheitskontakte des Monitors beträgt im Worst Case maximal 40 ms. Bei normaler Betätigung des Not- Aus-Tasters, wird dem Safety Monitor durch die Codefolge 0000 der Not-Aus- Fall signalisiert. Ein besonderes Feature der sicheren Slaves ist die permanente Überwachung und Sicherheitsabschaltung bei ungewollter Abtrennung des Not-Aus-Betätigers. Dieser Fehlerfall wird dem Safety- Monitor durch eine spezielle Codefolge signalisiert, womit der Master über Information für eine präzise Diagnose verfügt (z. B. Hardware defekt). Der auf eine Steckbuchse herausgeführte, kurzschlussfeste, digitale Standard- Ausgang (D0) der Slaves ist individuell ansteuerbar. Er kann zur Ansteuerung einer externen Meldeleuchte genutzt werden, z. B. zur Anzeige des aktuellen Betriebs- oder Diagnosezustandes oder zur Not-Aus-Beleuchtung selbst. (ch) KONTAKT Georg Schlegel GmbH & Co. InfoDirect 785IEE1004 ASI_SAW16/ASI_SAW IEE 49. Jahrgang 2004, Nr