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Perfekter Mix aus ASi-5 und ASi-3

25. April 2022, 9:00 Uhr | Thomas Rönitzsch
Perfekter Mix aus ASi-5 und ASi-3
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Automatisierte Materialflussstrecken moderner Fördertechnikanlagen sind oftmals mehrere Kilometer lang. Hier gilt es, Standard- und Safety-Signale sowie einfache und komplexe Aufgaben zu managen. Kombinierbare ASi-5 und ASi-3 Lösungen sind für diese Anforderungen prädestiniert.

In Lager- und Materialflussstrecken sind zahlreiche Komponenten zu finden. Die Sensoren, Schalter, Messgeräte, Scanner, Antriebe, Bedienpanels und Sicherheitssysteme lassen sich einfach mit AS- Interface verdrahten: Während der Standard ASi-3 insbesondere beim Einsammeln von digitalen I/O-Signalen und der Umsetzung funktionaler und passiver Sicherheitstechnik punktet, erfüllt ASi-5 mit seiner hohen Übertragungsgeschwindigkeit und der großen Datenbreite die Voraussetzungen zur Lösung komplexerer Applikationen in Materialflusssystemen. Zudem bietet ASi Optionen zur Integration intelligenter Sensoren mit IO-Link sowie zur Industrie-4.0-Kommunikation per OPC UA, und mit Hilfe von ASi Safety at Work kann auch die Sicherheitstechnik fördertechnischer Anlagen zum Schutz von Personen in vollem Umfang bis SIL3 und PLe integriert werden.

Als ASi Komplettanbieter verfügt Bihl+Wiedemann über ein Portfolio, welches zum einen die Anforderungen unterschiedlicher Antriebskonzepte und -hersteller berücksichtigt, zum anderen durch Kompatibilität von ASi-3 und ASi-5 Komponenten Lösungen vom einzelnen Binärsignal einer Lichtschranke bis zu großen und schnell zu übertragenden Datenmengen ermöglicht, wie sie etwa von Scannern, RFID-Readern oder Drehgebern erzeugt werden.

Antriebstechnik in automatisierten Materialflusssystemen

Drehstrommotoren mit Frequenzumrichter, etwa von Lenze, SEW-Eurodrive oder Nord Drivesystems, sind als Antriebe fördertechnischer Anlagen vielerorts der Standard. Im einfachsten Fall können sie mit Hilfe von ASi-3-Komponenten binär angesteuert werden. Funktionen wie Start/Stopp, Links/Rechts-Lauf oder Öffnen/Schließen können so mit Hilfe kostengünstiger Module wirtschaftlich umgesetzt werden – zumal die Pin-Belegung an die jeweiligen Antriebe angepasst wurde und damit Plug-and-Play-Lösungen zur Verfügung stehen.

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Perfekter Mix aus ASi-5 und ASi-3
Bild 1: ASi-5 Motormodul BWU4068 für die Ansteuerung und Versorgung der Steuerelektronik von SEW Movimot. Das Modul ist in Schutzart IP67 ausgeführt und bietet vier digitale Eingänge sowie zwei digitale Ausgänge.
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Drehstrommotoren mit Frequenzumrichter, bei denen die Steuerung im Betrieb auf Performance-Parameter zugreift, z.B. Geschwindigkeit oder Beschleunigungs- und Bremsverhalten, können über ASi-5 angesteuert werden. Die ASi-5 Motormodule von Bihl+Wiedemann (Bild 1) stellen mit CANopen, RS485, Modbus TCP und IO-Link nicht nur geeignete Schnittstellen zur Verfügung, sondern bieten auch Kompatibilität zu unterschiedlichen Feldbusanbindungen. Geschwindigkeiten oder definierte Beschleunigungs- und Verzögerungsprofile, sogenannte Rampen, können zyklisch und stufenlos aktiviert und geändert werden. So ist es z.B. möglich, die Transportgeschwindigkeit sowohl an die des Objekts selbst als auch an die Förderstrecke anzupassen, um vorsichtig zu bremsen und zu beschleunigen, etwa bei kippgefährdeten Objekten mit hohem Schwerpunkt oder bei der Einfahrt eines Förderguts in und der Ausfahrt aus einem Kurvensegment, einer Maschine oder einem Hubwerk. Weiterhin bietet diese Form der seriellen Ansteuerung die Option einer erweiterten Diagnose: über das gelbe ASi Kabel können Informationen wie Stromaufnahme und Temperatur sowie aktuelle Statusmeldungen vom Frequenzumrichter zum ASi-5/ASi-3Feldbus Gateway übertragen und die Diagnosedaten per OPC UA direkt in Industrie 4.0-Applikationen genutzt werden, wie etwa für Predictive Maintenance.

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Bild 2: Der Inbetriebnahme-Assistent (hier in der Software ASi Control Tools360) führt Schritt für Schritt durch die Adressierung von ASi Modulen.
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Ebenfalls eine Standard-Antriebslösung in der Fördertechnik sind Rollenantriebe mit 24 VDC- oder 48 VDC-Spannungsversorgung. Auch hier gilt: einfache Applikationen mit Start/Stopp, Links/Rechts-Lauf oder Öffnen/Schließen lassen sich mit ASi-3 Lösungen realisieren. Für komplexere Applikationen gibt es spezielle ASi-5 Motormodule für Motorrollen von Herstellern wie Interroll, Itoh Denki und Rulmeca. Allen gemeinsam ist, dass die Module die Motorrollen direkt und ohne zusätzliches Steuergerät über ASi ansteuern. Dabei kann jedes ASi Modul gleichzeitig zwei Rollenantriebe mit Energie versorgen und an die Datenkommunikation anbinden. Auch hier ist es möglich, Geschwindigkeiten und Rampen zyklisch und stufenlos zu verändern. Die Rampen für das Bremsen und Beschleunigen der Förderstrecke können aber auch für jeden Antrieb einzeln als Parameter hinterlegt werden.

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Bild 3: Mit der Online Businformation (hier in der Software Asimon360) können Ein- und Ausgänge live überwacht werden.
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Die ASi-5 Module mit integriertem IO-Link Master bieten die Möglichkeit, u.a. intelligente Aktuatoren – auch smarte Antriebe mit IO-Link – über ASi-5 in die Anlagensteuerung einzubinden. Die feingranulare Skalierbarkeit der Anschlussmodule, die es mit ein, zwei, vier und acht IO-Link Master Ports gibt, hilft dabei, Kosten zu sparen – der Anwender investiert nur in die IO-Link Ports, die er auch wirklich benötigt. Diese technische und wirtschaftliche Effizienz kann derzeit von IO-Link Feldbusmodulen, die üblicherweise mit acht IO-Link Master Ports und individueller Ethernet-Schnittstelle ausgerüstet sind, in dieser Form nicht erreicht werden.

AS-Interface in der Umsetzung

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Bild 4: Diagnose-Tools in den Software-Suites von Bihl+Wiedemann ermöglichen eine kontinuierliche Überprüfung des Ist-Zustands von ASi Netzwerken.
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AS-Interface kann als Verdrahtungstechnologie in der Antriebstechnik all seine Stärken voll ausspielen. Bihl+Wiedemann unterstützt bei der Planung und der Inbetriebnahme von ASi Installationen (Bild 2). Die Software-Suites ‚Asimon360‘ (mit Safety-Funktion, Bild 3) und ‚ASi Control Tools360‘ (ohne Safety-Funktion) mit integrierten Hardware-Katalog helfen nicht nur bei der Projektierung und Inbetriebnahme von ASi Netzwerken, sondern sorgen für eine effiziente Adressierung und Parametrierung der Module im Feld. So bieten sie unter anderem die Möglichkeit, Einstellungen eines Moduls beliebig oft zu kopieren: Kommen also in einer Anlage mehrere Frequenzumrichter mit identischer Parametrierung zum Einsatz, müssen die Werte nur einmal gespeichert werden und sind danach auch auf andere übertragbar. Zudem werden für die Ansteuerung von beispielsweise bis zu 124 Umrichtern oder bis zu 248 Rollenantrieben nur eine IP-Adresse und nur ein Webserver für alle Teilnehmer benötigt. Bei der Adressierung der Teilnehmer vor Ort in der Fördertechnik-Applikation ermöglicht es das neue ASi-5/ASi-3 Adressiergerät, Busteilnehmer mit einer Adresse zu versehen, ohne dass bereits ein realer Busaufbau vorhanden sein muss. Eine weitere Funktion innerhalb der Software-Suites ist die Online Businformation; damit lassen sich Teilnehmer vom PC aus adressieren, live parametrieren sowie Ein- und Ausgänge überwachen. Der Anwender erkennt, welche konkreten Auswirkungen die aktualisierten Einstellungen auf den Betrieb der Fördertechnik haben und kann die Konfiguration gegebenenfalls anpassen.

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Der Autor: Thomas Rönitzsch ist verantwortlich für die Unternehmenskommunikation bei Bihl+Wiedemann in Mannheim.
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Auch für die laufende Überwachung, die Wartung und die Fehlerbehebung von Applikationen stellen die Software-Suites Diagnose-Tools zur Verfügung (Bild 4). Neben genauen Fehlerbeschreibungen liefern diese vor allem konkrete Lösungsvorschläge, die eine effiziente Fehlerbehebung gewährleisten. Bei der Abnahme von Anlagen können Prüfberichte als PDF erstellt und mit der Maschinendokumentation gespeichert werden.

Steckbrief AS-Interface (ASi)
AS-Interface ist ein weltweit standardisiertes Feldbussystem für die erste Ebene der Automation. Die Abkürzung ASi steht für ,Actuator-Sensor-Interface‘. ASi verbindet Sensoren und Aktuatoren über ein zweiadriges Kabel mit einer Steuerung. Daten und Energie werden dabei gleichzeitig über das in der Regel genutzte gelbe Profilkabel übertragen. Die Anbindung der Module erfolgt per Durchdringungstechnik, besondere Steckverbinder werden nicht benötigt. Zu den Vorteilen des Standards zählen der im Vergleich zu anderen Feldbussystemen erheblich reduzierte Verdrahtungsaufwand, die freie Wahl der Topologie und die Möglichkeit, Safety auf derselben Infrastruktur zu integrieren. Ein Meilenstein für das Aktuator-Sensor-Interface war die Veröffentlichung des neuesten AS-Interface-Standards ASi-5 zur SPS 2018. Die neue, zu allen bisherigen ASi Generationen abwärtskompatible Technologie ergänzt ASi-3 durch höhere Geschwindigkeit und größere Datenbandbreite. So lassen sich mit ASi-5 nicht nur bis zu 384 Ein- und 384 Ausgangsbits in 1,27 ms Zykluszeit übertragen, sondern auch intelligente IO-Link Devices mit bis zu 32 Byte Prozessdaten einbinden.

 


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