FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels
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F bd t partie 2c _ as_i

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Formation basiques pour nos techniciens.
Présentation du standard AS-Interface. C'est le complèment pour la présentation "Panorama de Fieldbuses"

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  1. 1. 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)
  2. 2. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 2 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
  3. 3. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 3 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
  4. 4. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 4 • 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
  5. 5. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 5 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
  6. 6. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 6 • 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
  7. 7. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 7 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
  8. 8. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 8 RéseauAS-I : Lecâble AS-I
  9. 9. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 9 RéseauAS-I : Lecâble d’alimentation auxiliaire 24V DC
  10. 10. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 10 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)
  11. 11. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 11 Réseau AS-I : L’évolution (Les versions) 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.
  12. 12. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 12 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)
  13. 13. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 13 Réseau AS-I : L’évolution (Les versions) 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)
  14. 14. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 14 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
  15. 15. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 15 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)
  16. 16. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 16 RéseauAS-I:SafetyatWork - Fonctions deSécurité avec AS-I SAFETY AT WORK
  17. 17. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 17 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
  18. 18. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 18 RéseauAS-I:Safetyat Work - Fonctions deSécurité avec 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
  19. 19. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 19 RéseauAS-I:Safetyat Work - Fonctions deSécurité avec 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)
  20. 20. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 20 RéseauAS-I:Safetyat Work - Fonctions deSécurité avec AS-I • 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)
  21. 21. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 21 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
  22. 22. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 22 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
  23. 23. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 23 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
  24. 24. FORMATION : Bus de Terrain et les Réseaux Industriels P2 : Panorama Filedbuses : AS-I W.GOMOLKA : FESTO France 27/01/2015 24 FIN AS-I

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