gesponsertFeldkommunikation AS-Interface: vom einfachen Sensor bis ins IIoT

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Bihl + Wiedemann GmbH

Sensoren, Aktuatoren oder IO-Link-Devices integrieren, kleine oder große Safety-Applikationen realisieren oder Industrie-4.0.-Projekte umsetzen – für die Datenkommunikation in Maschinen und Anlagen ist eine einfache aber flexible Lösung gefragt. Die hat Bihl+Wiedemann parat: AS-Interface.

Anwender stellen heute vielfältige Anforderungen an die Automatisierung von Maschinen und Anlagen: Automatisierungslösungen sollen einfach, kosteneffizient, ressourcenschonend und zukunftssicher sein und sich darüber hinaus flexibel an zukünftige Anforderungen und Veränderungen anpassen lassen. Und das am besten durchgängig vom Sensor bis ins IIoT.

AS-Interface: Datenübertragung einfach, kosteneffizient und ressourcenschonend

Mit AS-Interface gehören riesige Kabelbündel der Vergangenheit an, weil Sensoren und Aktuatoren nicht mehr einzeln auf die Steuerung verdrahtet werden müssen. Die Datenkommunikation und die Energieversorgung aller Teilnehmer kann über ein einziges zweiadriges ungeschirmtes Profilkabel realisiert werden. Und auf demselben Kabel, das einfach in der entsprechenden Länge von der Rolle genommen wird, können Standard- und Safety-Signale aller verfügbaren ASi Generationen parallel übertragen werden.

Ein ASi Master bzw. Feldbus-Gateway mit oder ohne integriertem Sicherheitsmonitor und OPC-UA-Server überwacht und steuert das ASi Netzwerk und sorgt bei Bedarf für die Anbindung an übergeordnete Feldbuslösungen oder das IIoT. Die Teilnehmer im ASi Netzwerk werden dort, wo sie benötigt werden, einfach per Durchdringungstechnik an das Kabel angeschlossen, spezielle Stecker sind dafür nicht notwendig. Sollte zusätzliche Energie benötigt werden, etwa für Antriebe oder IO-Link Devices, können bis zu 20 Ampere über ein weiteres Profilkabel als Hilfsenergie zur Verfügung gestellt werden. Und wenn man die Energie in einem Anlagenteil gerade nicht benötigt – zum Beispiel über Nacht –, können sämtliche ASi Module und die aus ASi versorgte Sensorik in diesem Bereich einfach stromlos geschaltet werden.

Im Vergleich zu anderen Feldbuslösungen bietet AS-Interface, das u.a. in der Industrieautomation, in der Fördertechnik und im Maschinenbau eingesetzt wird, folgende Vorteile:

• deutlich reduzierte Verdrahtungs- und Montagekosten

• geringere Materialkosten durch weniger Kabelverbrauch und in der Regel günstigere Modulkosten

• eine schnelle, flexible und verpolungssichere Installation und Nachrüstung ohne aufwendige Kabelkonfektionierung und ohne Stecker

• eine große Freiheit in der Wahl der Netzwerktopologie (Stern-, Ring- oder Linienstruktur) sowie

• eine kostengünstige Integration von Safety auf derselben Infrastruktur.

Außerdem ist ASi als system- und herstellerunabhängige Technologie kompatibel zu nahezu allen Feldbuslösungen.

So einfach funktioniert ASi

Safety inklusive: sicherheitstechnische Komponenten nahtlos integriert

Mit ASi Safety at Work können sicherheitstechnische Komponenten nahtlos in fast alle gängigen Automatisierungssysteme integriert werden. Der Vorteil der bis SIL3/PLe zugelassenen Safety-Technologie von AS-Interface im Vergleich zu konventionellen Sicherheitslösungen besteht darin, dass sichere und nicht-sichere Signale auf ein und derselben Leitung übertragen werden können. Sichere ASi Komponenten können damit an jeder beliebigen Stelle des ASi Netzwerks eingesetzt und ohne Einschränkung gemeinsam mit Standard ASi Komponenten verwendet werden. Dadurch spart man sich eine teure doppelte Infrastruktur ebenso wie alle Kosten, die bei einer aufwendigen Einzelverdrahtung von Safety-Komponenten entstehen. Für den Betrieb ist lediglich ein Sicherheitsmonitor nötig, der heute standardmäßig in vielen Feldbus-Gateways von Bihl+Wiedemann verfügbar ist.

Die Safe-Link-Technologie des Mannheimer Unternehmens ergänzt ASi Safety. Damit lassen sich sichere ASi Netze, etwa verschiedene Anlagenteile oder auch fahrerlose Transportsysteme, einfach über Ethernet oder drahtlos über Datenfunk, Datenlichtschranken, 5G oder industrielle WLAN-Netze miteinander koppeln – selbst dann, wenn unterschiedliche Steuerungssysteme eingesetzt werden.

Sicherheitsmonitore oder Safety Gateways von Bihl+Wiedemann können so fast 2000 sichere Signale im Verbund austauschen – ohne Leistungsverluste und ohne zusätzliche Hardware. Das macht einmal dann Sinn, wenn komplexe Anlagen in Form einzelner Maschinensegmente mit separaten Sicherheitssteuerungen im Verbund arbeiten sollen und man deren Sicherheitstechnik elegant miteinander koppeln möchte. Zum anderen bietet Safe Link die Möglichkeit, dass Safety-Applikationen mit den Anforderungen wachsen können, ohne dass bestehende Lösungen (immer wieder) komplett durch neue ersetzt werden müssen.

ASi-5 und ASi-5 Safety: hohe Datenbandbreite und kurze Zykluszeiten

Industrie 4.0 und die fortschreitende Digitalisierung erfordern vor allem eine gute Datenbasis. Als Datenlieferanten gewinnen intelligente Sensoren dabei zunehmend an Bedeutung. Um die immer größeren Mengen an Daten ohne Einschränkung dorthin zu transportieren, wo aus ihnen wertvolle Informationen gewonnen werden, ist AS-Interface hin zu ASi-5 weiterentwickelt worden. ASi-5 ist mit seiner hohen Datenbandbreite und kurzen Zykluszeiten mit Ethernet-Systemen vergleichbar. Außerdem ist es – genau wie ASi-5 Safety, mit dem sich viele sichere und nicht-sichere Signale unter nur einer Adresse nutzen lassen – kompatibel mit allen bisherigen ASi (Safety)-Generationen und Komponenten und lässt sich damit ebenfalls leicht in bestehende Applikationen integrieren.

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Wächst mit ihren Aufgaben

Für die Nutzung von ASi-5 (und ASi-5 Safety) ist lediglich ein ASi-5/ASi-3 Gateway von Bihl+Wiedemann nötig, das für fast alle gängigen Feldbusse mit OPC-UA- und Webserver verfügbar ist – optional auch mit integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor und für sichere Feldbusprotokolle. Durch den Einsatz authentisierter Verschlüsselungsverfahren und signierter Software-Updates sowie die Unterstützung kundenspezifischer Zertifikate für TLS und die OPC UA Kommunikation gewährleisten die Geräte nicht nur eine dauerhafte Sicherheit auch lange nach der Inbetriebnahme, sie können auch nahtlos in bestehende IT-Security-Konzepte integriert werden.

Verdrahtungstechnologie

ASi-5 und ASi-3: Der beste Mix für die moderne Antriebstechnik

Intelligente Sensoren und Aktuatoren mit IO-Link-Anbindung integrieren

Mit ASi-5 können nicht nur Applikationen mit sehr hoher Komplexität gelöst werden, der neue AS-Interface-Standard überzeugt auch als Verdrahtungstechnologie für smarte Feldgeräte. Intelligente Sensoren und Aktuatoren mit IO-Link-Anbindung lassen sich über ASi-5 Module mit integrierten IO-Link Master Ports und die Software-Suites von Bihl+Wiedemann komfortabel, flexibel und kosteneffizient in Automatisierungslösungen einbinden. Anwender profitieren bei der feldbusunabhängigen Lösung nicht nur von den bekannten ASi Vorteilen wie der Freiheit der Topologiewahl, dem reduzierten Verdrahtungsaufwand ohne Switches und einem smarten Energieversorgungskonzept. Durch ASi-5 Module mit ein, zwei, vier oder acht IO-Link Master Ports, die als ASi Teilnehmer auf dem bis zu 200 m langen ASi Profilkabel per Durchdringungstechnik dort angeschlossen werden können, wo sie benötigt werden, spielt die maximale IO-Link-Leitungslänge von 20 m nur noch eine untergeordnete Rolle.

Außerdem reduzieren sich die Kosten pro IO-Link Master Port deutlich, weil im Gegensatz zu anderen IO-Link Lösungen nicht mehr standardmäßig ethernetbasierte Feldbusmodule mit vier oder acht IO-Link Master Ports verbaut werden müssen, sondern nur noch die tatsächlich benötigte Menge an Ports. Gerade bei einzelnen, verstreut angebrachten IO-Link-Devices ist das ein nicht zu vernachlässigender Faktor.

Aber auch dann, wenn es darum geht, möglichst viele intelligente Sensoren einzubinden, bietet ASi-5 Vorteile: an ein ASi-5/ASi-3 Gateway mit zwei ASi Kreisen können über 100 ASi Teilnehmer mit jeweils bis zu 8 IO-Link-Devices angeschlossen und deren Daten eingesammelt und übertragen werden. Und weil das Gateway die erste und einzige Schnittstelle des Netzwerks zu TCP/IP ist, muss für das gesamte Netzwerk nur eine IP-Adresse vergeben und verwaltet werden. Damit bietet AS-Interface deutlich weniger Angriffsmöglichkeiten als z.B. ein Profinet-Netzwerk mit vielen ethernetbasierten Feldmodulen.

Um die Integration so komfortabel wie möglich zu machen, hat Bihl+Wiedemann IO-Link durchgängig in ASi-5 und seine benutzerfreundliche PC-Software eingebettet – vom einzelnen Device bis zur SPS bzw. ins IIoT. Die Software-Suites unterstützen etwa beim Aufruf der IODD, bei der Live-Parametrierung der Devices oder beim zeitsparenden Kopieren von Parametern. Nach der Einbindung der entsprechenden IO-Link-Devices lassen sich deren Prozess-, Parameter- und Diagnosedaten einfach über das ASi Netzwerk einsammeln und dann über den integrierten OPC-UA-Server in den ASi-5/ASi-3 Gateways an der Steuerung vorbei direkt in eine Cloud oder an ein HMI übermitteln.

Neuer 1-Port und 8-Port IO-Link Master

ASi-5/ASi-3 Gateways fungieren als Edge Devices zwischen IT und OT

Maschinendaten, Prozessdaten und Diagnosedaten – Maschinen und Anlagen erzeugen heute riesige Datenmengen. Aber davon gehört nur ein Bruchteil zwingend in die SPS. Um Industrie-4.0-Projekte erfolgreich umzusetzen, muss der Großteil der Daten in der IT verarbeitet und analysiert werden. Das setzt eine abgestimmte Kommunikation aller beteiligten Geräte im cyberphysischen System voraus. Mit ASi-5 steht dafür nicht nur ein leistungsfähiges Datenshuttle mit hoher Datenbandbreite und kurzen Zykluszeiten zur Verfügung, das die Daten der angeschlossenen (intelligenten) Netzwerkteilnehmer, zum Beispiel IO-Link Devices, einsammelt.

Die ASi-5/ASi-3 Gateways als aktuell leistungsstärkste Gateway-Generation von Bihl+Wiedemann fungieren darüber hinaus als Edge Devices zwischen IT und OT. Über ihre zwei unabhängigen Schnittstellen für einen Feldbus und OPC UA können die jeweiligen Daten direkt in die Steuerung oder an höhere Ebenen wie z.B. Fernwartungsserver, Visualisierungssysteme oder Cloud-basierte Applikationen übertragen werden.

Feldkommunikation

Wie ASi-5 in die digitale Zukunft führen kann

Außerdem sammeln die Gateways als Bindeglied zwischen Feldgeräten und übergeordneten IT-Systemen wertvolle Diagnosedaten, die die Gerätedaten aus dem Feld sinnvoll ergänzen. Aus all diesen Daten können dann über Big-Data-Analysen, Machine Learning oder KI-Algorythmen echte Mehrwerte erzeugt und in unterschiedlichster Form, etwa durch Visualisierung auf einem Dashboard, genutzt werden.

Einfache Installation, hohe Funktionalität und Flexibilität, geringe Kosten – und das alles bei hohem Anwenderkomfort: AS-Interface bietet als international standardisierte Lösung alles, was eine zukunftsfähige Automatisierungslösung vom Sensor bis in die Cloud braucht.

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