Sensor-Aktor-Kommunikation Warum Pepperl+Fuchs die ASi-3 Gateways modernisiert

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Längst hat sich ASi als einfache und konsteneffiziente Lösung zur Einbindung von Sensoren und Aktoren im Feld etabliert. Doch seit fast 20 Jahren hat sich an einer der wichtigsten Systemkomponenten, den ASi-Gateways, nichts getan. Pepperl+Fuchs verspricht jetzt mit ASi-3 Gateways neue Möglichkeiten.

Bereits im Jahre 1990 begannen die ersten Aktivitäten zu AS-Interface oder kurz ASi. Schnell entwickelten diverse namhafte Hersteller ein breites Portfolio an ASi-Geräten für jegliche Applikationen, die auch heute noch konstant weiterentwickelt und optimiert werden.

Doch an der zentralen Stelle von ASi – den ASi-Gateways - hat sich seit der Markteinführung in den 2000er Jahren fast nichts getan. Mit seinen KE5 ASi-Gateways ändert das Mannheimer Unternehmen Pepperl+Fuchs dies nun und schafft durch die Verbindung des etablierten ASi-3-Systems mit modernen Technologien wie einem integrierten Webserver oder einer REST API vielfältige neue Vorteile und Potentiale für seine Anwender.

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Schlanke Gehäusebauform für mehr Platz im Schaltschrank

Das erste was beim KE5 ASi-Gateway ins Auge springt, ist die schmale Bauform von nur 37,9 mm Breite, welche im Vergleich zu den bisherigen Gateways halbiert werden konnte. Gerade im Schaltschrank, wo es meist sehr eng zugeht und Platz schlicht Kosten bedeutet, spielt das ASi-3 Gateway seine Stärken aus.

Doch auch der Anschluss der ASi-Gateways wurde deutlich vereinfacht. Alle notwendigen Schnittstellen sind fronseitig platziert. ASi-Stränge als auch die AUX-Versorgung sind als Push-in-Steckverbinder ausgeführt und erlauben einen werkzeuglosen Anschluss im Handumdrehen. Zwei RJ45-Ports ermöglichen die Feldbuskommunikation auch in Ringtopologien. Auf der erhöhten Hälfte des Gehäuses befindet sich ein dritter RJ45-Port, welcher den Zugriff auf das Webinterface ermöglicht, ohne die Feldbuskommunikation unterbrechen zu müssen.

Eine Micro-SD-Karte ermöglicht es alle relevanten Gerätekonfigurationen zu speichern, um Geräte zu klonen oder im Falle eines Ausfalls Stillstandzeiten zu minimieren.

Zusätzlich steht zur Interaktion mit dem Gateway ein Taster zur Verfügung, welcher das schnelle Wechseln zwischen Betriebsmodi, das Einlernen von ASi-Strängen oder ein Rücksetzen auf Werkseinstellungen ermöglicht. Genial einfach und konsequent durchdacht – so wie man es von ASi-3 kennt.

Modernes Bedienkonzept für einfache Inbetriebnahme

Bei bekannten ASi-Gateways wurde oftmals auf monochrome Displays gesetzt – eine mehr als zehn Jahre alte Technik. Diese erschwerten die Inbetriebnahme durch eine komplexe Menüstruktur und schlechte Lesbarkeit.

Pepperl+Fuchs spart sich diese Displays und setzt auf mobile Endgeräte wie Smartphones, Tablets oder Laptops, die man heutzutage so gut wie jederzeit bei sich trägt. Diese können einfach über den frontseitigen RJ45-Stecker mit dem Gateway verbunden werden. Über kompakte WLAN-Umsetzer lassen sich diese Geräte auch drahtlos mit dem Gateway verbinden. Der integrierte Webserver lässt sich ohne die Notwendigkeit spezieller Softwaretools über Standard-Webbrowser, wie sie auf jedem Gerät verfügbar sind, aufrufen. Durch das Responsive-Webdesign sind jegliche Informationen zum ASi-Gateway wie Gerätename, Firmwareversion oder Diagnosemeldungen auf einen Blick ersichtlich – unabhängig von der Displaygröße des mobilen Geräts.

Doch gehen die Mannheimer noch einen Schritt weiter und ermöglichen die komplette Konfiguration des ASi-Gateways als auch der ASi-Stränge inklusive aller angeschlossenen ASi-Teilnehmer über den Webserver.

Flexible Anbindung durch Multiprotokollfähigkeit

Die überlagerten Kommunikationsprotokolle zur SPS und IIoT Welt sind vielfältig. In Europa ist Profinet vorherrschend, in Nord Amerika dominiert Ethernet/IP. Bisher mussten Anwender hier je nach Applikation verschiedene Gateways kaufen, da diese jeweils nur ein Protokoll unterstützen.

Die neuen KE5 ASi-Gateways vereinen nun sowohl Profinet als auch Ethernet/IP in einem Gerät. Die Umschaltung der Protokolle erfolgt ganz einfach über den Webserver oder direkt am Gateway über den Bedientaster. So wird nur noch ein einziges Gerät benötigt, um die verschiedenen Protokollanforderungen abzudecken, was das Anlagendesign standardisiert. Diese Vereinfachung der Lagerhaltung und Planung kommt in Ländern, in denen die Protokollpräferenzen nicht so klar sind, umso mehr zum Tragen.

Flexible Anbindung durch REST API

Doch stellt die Steuerungswelt in modernen Anlagen nur einen Kommunikationspfad dar. In Zeiten von IIoT ist es zwingend erforderlich, Daten aus der Feldebene einfach zugänglich zu machen. Steuerungsprotokolle wie Profinet oder Ethernet/IP eignen sich durch ihren starren Determinismus und harte Systemgrenzen hierfür nicht.

Um den Schritt in Richtung IIoT zu ermöglichen, verfügen die neuen ASi-Gateways über eine REST API, welche sowohl alle Daten des Gateways als auch der einzelnen ASi-Teilnehmer strukturiert zur Verfügung stellt. Die REST API ist durch ein schlankes Design ohne viele Overhead-Daten für die Machine-to-Machine Kommunikation bzw. IIoT-Lösungen bestens geeignet und erfüllt damit die Anforderungen und Wünsche der Anwender.

Durchdachtes Softwarekonzept vereinfacht die Handhabung

Die Hardware schafft die Basis der Funktionalität, doch erst die Software erweckt das Gerät zum Leben. In der heutigen Welt stehen Softwareupdates an der Tagesordnung, um neue Funktionen zu implementieren oder um auf Bedrohungen der Cyberwelt zu reagieren. All das, ohne die Notwendigkeit Hardware austauschen zu müssen. Bei bisherigen ASi-Gateways war dieser Gedanke leider noch nicht entsprechend implementiert. So mussten diese im Problemfall ausgebaut und eingeschickt werden, was zu unnötigen und vor allem kostspieligen Maschinenstillständen führte.

Die KE5-Gateways setzen hier auf ein einfaches Softwarehandling, was heutzutage ein erwarteter Standard ist: Software kann ganz einfach direkt vor Ort eingespielt werden. So lassen sich alle ASi-Gateways in der Anlage auf dem neusten Stand halten, ohne dass die Anlage unnötig lange stillsteht.

Der Gedanke der minimalen Stillstandzeiten gilt auch wenn in bestehenden Anlagen ASi-Gateways durch die neuen KE5-Gateways modernisiert werden sollen. So bieten diese ein Datenmapping welches denen der vorherigen Gerätegeneration gleicht. So müssen Anwender nur die neue GSD / EDS einspielen, können sonst aber weiter auf bestehenden Software-Lösungen und Steuerungsprogrammen aufsetzen und alle Vorteile der neuen Gateways nutzen.

ASi-3 – Einfach, flexibel und kosteneffizient

Sortieranlagen erfordern schnelle Reaktionszeiten und präzise Motoransteuerung. Verzweigte Fördertechnik braucht freie Topologie und Gepäckförderanlagen haben sehr große Ausdehnungen. Gerade in der Logistik kann ASi mit seinen Vorteilen punkten.

Sowohl die Spannungsversorgung als auch die Datenübertragung erfolgt auf einem zweiadrigen, verpolungssicheren Flachkabel. ASi-Teilnehmer können über die Pircingtechnologie dabei flexibel entlang des gesamten Flachkabels angeschlossen werden. Zusätzliche Flexibilität erhalten Anwender durch Netzwerklängen von mehreren hundert Metern und einer völligen Unabhängigkeit zu übergelagerten Feldbussystemen wie Profinet oder Ethernet/IP. Mit 4 Bit bidirektionalen Nutzdaten und bis zu 62 Teilnehmern an einem ASi-Strang, lassen sich so bis zu 248 digitale Ein- und Ausgänge übertragen – einfach, flexibel und kosteneffizient.

Ausblick – Den Zeichen der Zeit folgen

Die KE5 ASi-Gateways stellen einen wichtigen Schritt dar, das weit verbreitete und etablierte ASi-3-System nach heutigen Anforderungen auszurichten. Weiterhin festigt Pepperl+Fuchs damit seine Stellung als Systemanbieter und bietet nun alle notwendigen System-Komponenten in moderner Ausführung aus einer Hand an. Dies bringt nicht nur Vorteile bei der Implementierung von speziellen Kundenwünschen, sondern auch bei der Verfügbarkeit von Geräten – was gerade in der heutigen Zeit einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren ist. So wird ASi-3 auch in Zukunft einen wichtigen Baustein für Automatisierungslösungen darstellen.

Warum ASi-3 und nicht ASi-5?

An dieser Stelle könnte man fragen, warum Pepperl+Fuchs ein ASi-3 Gateway auf den Markt bringt und nicht auf die neue Technologie ASi-5 setzt. Hierfür gibt es vielfältige aber vor allem entscheidende Gründe:

• ASi-3 ist noch lange nicht ausgereizt und hat weiterhin großes Potential. Anlagen mit weit verteilten I/Os können mit ASi-3 wirtschaftlich am besten realisiert werden.

• Obgleich ASi-5 das Ziel verfolgte IO-Link Daten zu tunneln, haben sich erhebliche Einschränkungen gezeigt. Dieser Ansatz musste verworfen werden.

• Eine Integration von IO-Link in ASi-5 Geräte schränkt Schlüsselfaktoren beider Technologien stark ein. ASi verliert seine Einfachheit, IO-Link seine Transparenz.

• Komplexität und hohe Kosten von ASi-5 hindern am Einstieg.

• Während ASi-3 mit vielen Anbietern Marktstärke beweist, hat sich diese Hoffnung bei ASi-5 nicht bewahrheitet. Stattdessen muss aktuell auf Single-Source-Lösungen gesetzt werden.

• Auch die ASi-5 Chips basieren auf einer Single-Source, welche mit erheblicher Ungewissheit verbunden ist.

Unter Betrachtung dieser Faktoren kann ASi-5 aktuell keine Lösung in der Automatisierung darstellen. Pepperl+Fuchs folgt hier den Zeichen der Zeit und setzt auf diverse Technologien wie ASi-3, IO-Link und Ethernet, die je nach Applikation ihre spezifischen Stärken ausspielen können. (in)

* Lukas Pogoda, Produktmanager Industrielle Kommunikation, Pepperl+Fuchs, Mannheim

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