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)

RéseauAS-I (Actor SensorInterface; EN 50295/IEC62026-2)
AS-I : un standard international d’un réseau d’automatisme du bas niveau : (bus de
Capteurs / Actionneurs)
• Objectifs
– Remplacerlecâblagetraditionnel au niveau terrain parune paire non blindée qui permet detransmettre les signaux et la
puissance (alimentation)
– Simplifier lecâblageet la connectique associée
– Accéder aux données et fonctions embarquéesdans 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 (24V DC,8 A)
– Pas de résistance determinaison
– Câble complémentaire pour une alimentation séparée (noir :
24VDC, rouge : 230 VAC)
– Topologie libre (bus, étoile, arbre)
– Longueur max100m(300/500m avec répéteurs, dépend du
placement du Maître AS-I)
. .
Câbled ’alimentation complémentaire
CâbleAS-I :signaux + alimentation
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Maître
Esclave
Esclave
Alim
AS-I
Esclave

• PRINCIPES
– Participants : Un Maître et des Esclaves (31/62Esclaves
maximum) (*)
– Les Esclaves AS-I:
max. 248/434/992bits Entrées/Sorties TOR (*)
– 4/8points deconnexion pour Esclave standard
(point = uneentréeou sortie)
– Adressage des Esclaves par le software (une console de
poche ou logiciel de configuration)
– Entrées/Sorties analogiques possibles
– Temps cycle(scrutation) : 5/10/20ms (*)
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
Maître
Esclave
Esclave
Alim
AS-I
Esclave
(*)enfonctionde laversionde spécification
Réseau AS-I : les principes

RéseauAS-I (Protocole...)
• PROTOCOLE
– Maître/Esclave (par polling) , 1 Maître , 31 Esclaves max
• trame trèscompacte : requête + réponse+pause = 25bits
– Temps de scrutation du réseau complet : 5 ms pour 31esclaves
– Vitesse detransmission : 167Kbit/s pour un débit utile de 53.3Kbit/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

• Lalongueur maximale d’un segment du réseau AS-Iest 100 m
• AS-Iautorise l’utilisation de deux répéteurs entre le Maîtreet les derniers esclaves connectés
• Donc, la longueur totale autorisée est de300 m : du MaîtreAS-I jusqu'au bout du réseau.
• Mais quand le Maître AS-Iest connecté dans le segment central, la longueur max. est de 500 m (de bout en bout) car :
- il y aseulement deux répéteurs entre Le Maîtreet chaque bout
- la longueur de chaque segment ne dépasse pas 100 mètres.
Réseau AS-I : les principes : Longueur max. du
réseau
LeMaître= l’élémentfinal
Lalongueurmax. = 300m
LeMaître= l’élémentcentral
Lalongueurmax. = 500m

RéseauAS-I(Lecâblage...)
• FORMESDU 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 pourconnecter correctement
• caractéristiques du câble peuvent influencer l ’extension du réseau
2,9 mm
1.5 mm²
6...10 mm
Prises « vampires »
AS-Interface électromécanique

RéseauAS-I : Lecâble AS-I

RéseauAS-I : Lecâble d’alimentation auxiliaire 24V DC

Réseau AS-I : L’évolution (Les versions)
AS-Interfacea étédéveloppédansdesannées1980(débutde1990)parunconsortiumde11sociétés
Spécificationd’origine : version 2.04
- jusqu'à 31 esclaves E/S binaires;
- 4 bits E/ 4 bits Sparesclave; total de 124 E/124 Ssur un seule réseau.
- Automatic Single NodeReplacement
- Le temps de scrutation (temps cycle) maximal = 5 ms( 31 x150 µs +gestion)

AS-Iamélioré, spécification 1998 : version 2.11
- Amélioration d’exploitation E/S analogiques
- Augmentation dunombre desesclaves : 62 max (31 typeA; 31 typeB)(*)
- 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 (leformat de la trame, répéteurset passerelles)
- temps cycleréseau :10 ms
(*)
• Unbitdesortieestutilisépoursélectionnerl’esclaveA ouB (le4ème bitde sortiene estpasdisponiblepourl'utilisateur)
• Cecipermetd’ utilisédeuxfoischacune de31adresses(Nod’esclave)
• L'espaced'adressageestde 1Aà31A,plus1B 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 1BEsclave 31AEsclave 2AEsclave 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 de62 Esclaves (Esclaves A/B)

AS-Iétendu, spécification2005/2007 :version 3.0
-Nouveaux profils decommunicationpourE/S binaires et analogiques: max 992 bits
- Les nœuds E/S binaires (adressage type A/B) avec4 E / 4 S
- Les nœuds E/Sbinaires (adressage type A/B) avec8 E / 8 S (4 bits parun cycle)
- les canaux analogiques rapides, configurables (8, 12 ou 16 bits)
- Le profil detransmission sérielle (Full Duplex)
- le temps de scrutation :10 ms (pour les entrées) ;20 ms (pour les sorties)
- les spécifications de passerelles versEtherNet/IP, PROFINET, Modbus/TCP, SERCOSIIIet d'autres (p.ex. CANopen)

Réseau AS-I (Récapitulatif du standard)
•AS-Iest un BusdeTerrainouvert, normaliséet indépendant deconstructeur(la norme IEC62026).
SupportéparASI Association(www.as-interface.net)
AS-Iest le troisième réseaux d’automatisme(derrière ProfibusDP et DeviceNet) ennombrede nœuds
installés
• Danslaliste deproduits,onretrouveplusde400références provenantde160fabricantsdifférents
(sourceAS-International)
• Lesleadersen EuropesontSiemens,ifm,Pepperl&Fuchs, Schneider,B&W.
• Bien queAS-Ia étéconçupourremplacerlecâblage traditionnel,l’utilisationcombinéeavec les
différentespasserelles(ex. ProfibusDP,Ethernet,CANopen…)estpossible.FournisseursB&W, Murr,
Hilscher

Réseau AS-I (Récapitulatif du standard)
• Economies réalisées par l ’utilisation d ’AS-Idoivent être évaluées aucar par cas
• Malgré les économies réalisées par la simplification du câblage, le système AS-Ipourrait êtreplus onéreux qu’un
câblage traditionnel :
– AS-i nécessite unecarte Maître sur lecontrôleur hôte
– AS-inécessite unealimentation 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’erreuret du diagnostic
– le paramétrage automatique des Esclaves
– l ’évolution de l ’installation etsa réutilisation très faciles
Mais:
Certainsexpertsestimentque, dans les10prochaines années,les solutions AS-Interfacevontdisparaitreou serontremplacéespar dessolutions
Ethernet/IO-Link (câblées ou wireless)

RéseauAS-I:SafetyatWork - Fonctions deSécurité avec AS-I
SAFETY AT WORK

RéseauAS-I:Safetyat Work - Fonctions deSécurité avec AS-I
• AS-I « Safetyat Work » est un élargissement des applications réalisables avec AS-I
• Implémentations des fonctions de sécurité dans AS-i se fait parl ’adjonction de composants spécifiques à lasécurité sur
lecâblestandard jaune en commun avec les autres composants standards AS-I

• Les fonctions de sécurité sont assurées par unou plusieurs Moniteurs de Sécurité etdes Interfaces de Sécurité qui
s’ajoutent sur le réseau AS-Istandard
• La technologie AS-I« SafetyatWork » autorise la gestion des fonctions desécurité jusqu’au niveau Catégorie 4 de
la norme EN-954-1
Moniteur
de Sécurité AS-I
Modules avec interface de sécurité AS-I
Module 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-i
Module de sécurité AS-I
avec capteur de position
intégréé
Barrières 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« Safetyat Work » deux tâches qui sont totalement indépendantes :
– uneapplication standard d’automatisme géréepar le Maître AS-Istandard
– uneapplication de sécurité (autonome) gérée par le Moniteur de Sécurité
• Moniteurde Sécuritéassure aussi deux fonctions complémentaires
• la surveillance du fonctionnement dubus AS-I
• La surveillance de l’échangedes données desécurité
• En cas de dysfonctionnement, le Moniteurprovoque uneaction de sécurité qui lui est affectée
• L ’échangedes 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 ms
Action 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

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