f bd t partie 2c _ as_i

FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels

P2 : Panorama Filedbuses : AS-I

W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 1

AS-I(Actuator Sensor Interface)




Réseau AS-I (Actor Sensor Interface; EN 50295/IEC 62026-2)

AS-I : un standard international d’un réseau d’automatisme du bas niveau : ( bus de Capteurs / Actionneurs)

• Objectifs

– Remplacer le câblage traditionnel au niveau terrain par une paire non blindée qui permet de transmettre les signaux et la puissance (alimentation)

– Simplifier le câblage et la connectique associée

– Accéder aux données et fonctions embarquées dans les capteurs/actionneurs (diagnostic, paramétrage, maintenance automatique)

– Réseau ouvert et non-propriétaire : l’interopérabilité entre les composants de différents constructeurs

Maître AS-I

Câblage parallèle bus

Chip ASIC

intégré

Esclaves AS-I




Réseau AS-I : les principes

• PRINCIPES

– Support physique : 2 fils non-blindés pour les données et l’alimentation (24 V DC, 8 A)

– Pas de résistance de terminaison

– Câble complémentaire pour une alimentation séparée (noir : 24 V DC, rouge : 230 V AC)

– Topologie libre (bus, étoile, arbre)

– Longueur max 100m (300/500 m avec répéteurs, dépend du placement du Maître AS-I)

. .

Câble d ’alimentation complémentaire

Câble AS-I : signaux + alimentation

Esclave

Esclave

EsclaveEsclave

Esclave

Esclave

Esclave

Maître

Esclave

Esclave

Alim

AS-I

Esclave




• PRINCIPES

– Participants : Un Maître et des Esclaves (31/62 Esclaves maximum) (*)

– Les Esclaves AS-I :

max. 248/434/992 bits Entrées/Sorties TOR (*)

– 4/8 points de connexion pour Esclave standard (point = une entrée ou sortie)

– Adressage des Esclaves par le software (une console de poche ou logiciel de configuration)

– Entrées/Sorties analogiques possibles

– Temps cycle (scrutation) : 5/10/20 ms (*)

Esclave

Esclave

EsclaveEsclave

Esclave

Esclave

Esclave

Maître

Esclave

Esclave

Alim

AS-I

Esclave

(*) en fonction de la version de spécification

Réseau AS-I : les principes




Réseau AS-I (Protocole...)• PROTOCOLE

– Maître/Esclave (par polling) , 1 Maître , 31 Esclaves max

• trame très compacte : requête + réponse+pause = 25 bits

– Temps de scrutation du réseau complet : 5 ms pour 31 esclaves

– Vitesse de transmission : 167 Kbit/s pour un débit utile de 53.3 Kbit/s

Appels séquentiels du Maître : Interrogation des Esclaves

Réponses des esclaves : Esclave interrogé répond immédiatement

contrôleur

Maître

AS-I

vers l'esclavevers l'esclave

n+1

vers l'esclave

n

vers l'esclave

31




• La longueur maximale d’un segment du réseau AS-I est 100 m• AS-I autorise l’utilisation de deux répéteurs entre le Maître et les derniers esclaves connectés• Donc, la longueur totale autorisée est de 300 m : du Maître AS-I jusqu'au bout du réseau.

• Mais quand le Maître AS-I est connecté dans le segment central, la longueur max. est de 500 m (de bout en bout) car :- il y a seulement deux répéteurs entre Le Maître et chaque bout - la longueur de chaque segment ne dépasse pas 100 mètres.

Réseau AS-I : les principes : Longueur max. du

réseau

Le Maître = l’élément finalLa longueur max. = 300 m

Le Maître = l’élément centralLa longueur max. = 500 m




Réseau AS-I (Le câblage...)

• FORMES DU CABLE

– Câble plat (à détrompage mécanique)

• jaune : Interface AS-I, alimentation incorporée, signaux superposés

• noir : alimentation complémentaire 24 V DC

• rouge : alimentation complémentaire 230 V DC

• connecteurs à prises «vampires» (simple, IP67)

– Câble rond (blindé, non blindé)

• pour des applications spéciales

• connecteurs à vis

• moins chers

• pas de boucles pour connecter correctement

• caractéristiques du câble peuvent influencer l ’extension du réseau

2,9 mm

1.5 mm²

6...10 mm

Prises « vampires »

AS-Interface électromécanique




Réseau AS-I : Le câble AS-I




Réseau AS-I : Le câble d’alimentation auxiliaire 24V DC




Réseau AS-I : L’évolution (Les versions)

AS-Interface a été développé dans des années 1980 (début de 1990) par un consortium de 11 sociétés

Spécification d’origine : version 2.04

- jusqu'à 31 esclaves E/S binaires;

- 4 bits E/ 4 bits S par esclave; total de 124 E / 124 S sur un seule réseau.

- Automatic Single Node Replacement

- Le temps de scrutation (temps cycle) maximal = 5 ms ( 31 x 150 µs + gestion)





AS-I amélioré, spécification 1998 : version 2.11

- Amélioration d’exploitation E/S analogiques- Augmentation du nombre des esclaves : 62 max (31 type A; 31 type B) (*)

- Implémentation d’un Bit d’Erreur Périphérique- Nb totale des bits E/S sur le réseau : 248 E / 186 S- Compatibilité descendante avec v.2.04 (le format de la trame, répéteurs et passerelles)

- temps cycle réseau : 10 ms

(*)

• Un bit de sortie est utilisé pour sélectionner l’esclave A ou B (le 4ème bit de sortie ne est pas disponible pour l'utilisateur) • Ceci permet d’ utilisé deux fois chacune de 31 adresses (No d’esclave)• L'espace d'adressage est de 1A à 31A, plus 1B à 31B.




Réseau AS-I v.2.1 (Protocole...)

Cycle N : Maître interroge esclaves AMaître

Contrôleur

Esclave 1A Esclave 2A Esclave 31A Esclave 1B

Esclave 1B Esclave 31A Esclave 2A Esclave 1A

Esclave 2B

Esclave 2B

Cycle N : Réponse immédiate Esclaves A

Cycle N+1 : Maître interroge Esclaves B

Cycle N+1 : Réponse immédiate Esclaves B

Scrutation de 62 Esclaves (Esclaves A/B)





AS-I étendu, spécification 2005/2007 : version 3.0

-Nouveaux profils de communication pour E/S binaires et analogiques: max 992 bits

- Les nœuds E/S binaires (adressage type A/B) avec 4 E / 4 S

- Les nœuds E/S binaires (adressage type A/B) avec 8 E / 8 S (4 bits par un cycle)

- les canaux analogiques rapides, configurables (8, 12 ou 16 bits)

- Le profil de transmission sérielle (Full Duplex)

- le temps de scrutation : 10 ms (pour les entrées) ; 20 ms (pour les sorties)

- les spécifications de passerelles vers EtherNet/IP, PROFINET, Modbus/TCP, SERCOS III et d'autres (p.ex. CANopen)




Réseau AS-I (Récapitulatif du standard)

•AS-I est un Bus de Terrain ouvert, normalisé et indépendant de constructeur (la norme IEC 62026). Supporté par ASI Association (www.as-interface.net)

AS-I est le troisième réseaux d’automatisme (derrière ProfibusDP et DeviceNet) en nombre de nœuds installés

• Dans la liste de produits, on retrouve plus de 400 références provenant de 160 fabricants différents (source AS-International)

• Les leaders en Europe sont Siemens, ifm, Pepperl&Fuchs, Schneider, B&W.

• Bien que AS-I a été conçu pour remplacer le câblage traditionnel, l’utilisation combinée avec les différentes passerelles (ex. Profibus DP, Ethernet, CANopen…) est possible. Fournisseurs B&W, Murr, Hilscher

http://www.as-interface.net/




Réseau AS-I (Récapitulatif du standard)

• Economies réalisées par l ’utilisation d ’AS-I doivent être évaluées au car par cas

• Malgré les économies réalisées par la simplification du câblage, le système AS-I pourrait être plus onéreux qu’un câblage traditionnel :

– AS-i nécessite une carte Maître sur le contrôleur hôte

– AS-i nécessite une alimentation spécifique (d’énergie et données)

– Des coûts supplémentaires peuvent être induits par les Esclaves « intelligents » ou passerelles vers autres réseaux

• Les coûts d ’investissement peuvent être compensés par les avantages suivants :

– la maintenabilité, le facilité de détection d’erreur et du diagnostic

– le paramétrage automatique des Esclaves

– l ’évolution de l ’installation et sa réutilisation très faciles

Mais:Certains experts estiment que, dans les 10 prochaines années, les solutions AS-Interface vont disparaitre ou seront remplacées par des solutions Ethernet/IO-Link (câblées ou wireless)




Réseau AS-I : Safety at Work - Fonctions de Sécurité avec AS-I

SAFETY AT WORK





• AS-I « Safety at Work » est un élargissement des applications réalisables avec AS-I

• Implémentations des fonctions de sécurité dans AS-i se fait par l ’adjonction de composants spécifiques à la sécurité sur le câble standard jaune en commun avec les autres composants standards AS-I





• Les fonctions de sécurité sont assurées par un ou plusieurs Moniteurs de Sécurité et des Interfaces de Sécurité qui s’ajoutent sur le réseau AS-I standard

• La technologie AS-I « Safety at Work » autorise la gestion des fonctions de sécurité jusqu’au niveau Catégorie 4 de la norme EN-954-1

Moniteur

de Sécurité AS-I

Modules avec interface de sécurité AS-IModule standard AS-I

Maître standard AS-I





API Standard et

Maître AS-I standard Moniteur

de Sécurité AS-I

Bouton d‘arrêt

d‘urgence avec

interface de sécurité

AS-I

Alimentation

AS-iModule de sécurité AS-I

avec capteur de position

intégrééBarrières lumineuses

avec interfaces de

sécurité AS-I

Module

standard AS-I

Module avec

interface de sécurité

AS-I

Module

standard AS-I

Capteurs de position

Echange Informations avec Maître (fonctionnement standard AS-I)

Evaluation des informations en provenance des modules de sécurité (par Moniteur de Sécurité)





• Dans le système AS-I « Safety at Work » deux tâches qui sont totalement indépendantes :

– une application standard d’automatisme gérée par le Maître AS-I standard

– une application de sécurité (autonome) gérée par le Moniteur de Sécurité

• Moniteur de Sécurité assure aussi deux fonctions complémentaires

• la surveillance du fonctionnement du bus AS-I

• La surveillance de l’échange des données de sécurité

• En cas de dysfonctionnement, le Moniteur provoque une action de sécurité qui lui est affectée

• L ’échange des données de sécurité se fait exclusivement entre le Moniteur et des modules de sécurité(complètement transparent pour les composants standards)




Réseau AS-I : Safety at Work - Moniteur de Sécurité

Master call

Slave response

API et Maître AS-I

Standards

Esclave de Sécurité

Alimentation AS-i

Moniteur de Sécurité

Security

Data




AS-I : Safety at Work - Temps de réaction du système de Sécurité

Safety at Work garantie 35 ms pour le temps maximum de réaction après action

sur le capteur de sécurité

5 ms 5 ms 5 ms 5 ms 15 ms

35 msAction sur

le capteur

de sécurité

Réaction

du Moniteur

de sécurité

(switches off)

Délais Max.

pour démarer

le cycle complet

Temps Cycle

Temps de traitement

par Moniteur

Cycle répété (si le code incorrecte

a été reçu une fois)

Relay switching

time




AS-I : Safety at Work - Moniteur de Sécurité

1.13/1.14

1.23/1.24 Enable ciruits

1.32 Signal circuit

1.Y1 On button optional

1.Y2 Feedback circuit




FIN

AS-I

f bd t partie 2c _ as_i

Engineering

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