AS-Interface, IO-Link und Ethernet im Zusammenspiel: Der Beitrag zeigt die Unterschiede zwischen ASi-3 und ASi-5, ordnet IO-Link ein und beleuchtet anhand von Anwendungen aus der Intralogistik konkrete Vorteile für die Konstruktion. Das neue G20 Ethernet System wird zudem auf der HMI 2026 zu sehen sein.
Technologieoffenheit als Wettbewerbsvorteil: AS-Interface, IO-Link und Ethernet wachsen zunehmend zusammen und eröffnen neue Möglichkeiten für effiziente Automatisierungslösungen. Doch wie unterscheiden sich ASi-3 und ASi-5, wie lässt sich IO-Link sinnvoll ergänzen und welche Entwicklungen sind zukunftsfähig? Dr. Konrad Kern, Head of Innovation Unit Industrial Communication bei der Pepperl+Fuchs SE in Mannheim bringt Licht ins Dunkle. Er stellt ASi-3 und ASi-5 hinsichtlich Marketingaussagen und technischen Fakten gegenüber und zeigt, wie sich IO-Link Lösungen dazu positionieren. Am Beispiel der G20 Lösung für die Steuerung von Motorrollen (MDRs) erklärt er die Unterschiede der eingesetzten Technologien ZPA, ASi und IO-Link. Das neue G20 Ethernet System wird auf der aktuellen Hannover Messe zu sehen sein. Hinzu kommt die neuen CRA konforme KE5 ASi-3 Gateways mit moderner Webserver-Architektur und mit IoT fähiger Parallelkommunikation, die viele Wettbewerbsvorteile bieten.
Dr. Konrad Kern: Mit den verfügbaren Kommunikationsprotokollen AS-Interface, IO-Link und ZPA und der Möglichkeit, wahlweise 24-V- oder 48-V-Motorrollen anzusteuern, bietet die G20-Serie maximale Flexibilität und Effizienz in modernen Fördertechnik-Anwendungen.
Immer die passende Schnittstelle von Pepperl+Fuchs – je nach Applikation
Wir kennen die Kundenwünsche in vielen Applikationen, die sich aus vielen Gründen nicht mit nur einer Kommunikationstechnologie erschlagen lassen. Das Lösungsangebot von Pepperl+Fuchs ist technologieoffen. AS-Interface bietet sich vor allem für die weit verzweigte Intralogistik an. ZPA Lösungen (zero pressure accumulation) sind in der Fördertechnik sehr effizient für staudrucklose Förderung auf langen Strecken oder als dezentrale Lösung ohne SPS. IO-Link Lösungen kommen entweder bei hoch integrierten Systemen mit vielen IOs zum Tragen oder wenn es darum geht bis in den Sensor hinein zu parametrieren, konfigurieren, SW downloadfähig zu haben, volle Transparenz zu erlangen oder eine umfassende Diagnose zu erhalten. Ethernet basierte Systeme sind ohne unterlagerte Systeme schneller und leistungsfähiger in der Kommunikation, aber je nach Applikation nicht die preisgünstigste Lösung. Daher braucht es mehr als nur einen Kommunikationsstandard.
Warum sind namhafte Hersteller bei ASi-5 ausgestiegen?
Vorneweg sei gesagt, dass ASi-3 im Markt immer noch eine sehr gute Nachfrage hat, auch wenn große Firmen wie Schneider und Phoenix Contact keine aktiven ASi Komponenten mehr anbieten. Die namhaften ASi Hersteller unterstützen ASi-3 weiterhin. Bei ASi-5 ist dies jedoch nicht so. Hier gibt es nur einen Systemanbieter für die ASi-5 Technologie im Markt. Es gibt keinen direkten Wettbewerb und die Zukunftssicherheit ist nicht gegeben. Es ist sehr interessant bei ASi-5 die Marketingaussagen den harten technischen Fakten gegenüberzustellen:
ASi-3 und ASi-5 – Marketingaussagen versus technische Fakten
- Marketing- / Werbeaussage: „ASi-3 und ASi-5 sind kompatibel“
Technische Fakten: ASi-3 nutzt das Master-Slave-Prinzip mit 167kHz Trägerfrequenz. ASi-5 setzt auf Breitband-Kommunikation mit 1…10MHz. Zwei komplett verschiedene Technologien. Beide Systeme können auf demselben Flachkabel kommunizieren, haben aber gegenseitige Wechselwirkungen, wodurch u.a. die Teilnehmeranzahl sinken kann. - Marketing- / Werbeaussage: „Bei ASi-5 können bis zu 96 Teilnehmer angeschlossen werden und eine Zykluszeit von bis zu 1,27ms erreicht werden“
Technische Fakten: Im Mischbetrieb ASi-3/ASi-5 werden meist nur 62 Teilnehmer empfohlen und die 1,27ms gelten nur für max. 24 ASi-5 Teilnehmer mit max. 2Byte Datenbandbreite. - Marketing- / Werbeaussage: „IO-Link lässt sich über ASi-5 kostengünstig einsammeln“
Technische Fakten: ASi-5 hat eine Nutzdatenbandbreite von 96 x 2Byte. Ein IO-Link Teilnehmer kann aber bis zu 32Byte haben. Rechnerisch lassen sich damit 6 IO-Link Teilnehmer anschließen, die die komplette Bandbreite von ASi-5 aufbrauchen. Mehr Teilnehmer lassen sich nur durch Time-Multiplexing oder Channel-Multiplexing anschließen. - Marketing- / Werbeaussage: „ASi-5 ist kostengünstig und wird ASi-3 mittelfristig ersetzen“
Technische Fakten: Betrachtet man die sehr häufig eingesetzten digitalen IO Module, so ist die ASi-5 Anschaltung rund 3- bis 5-mal teurer als die ASi-3 Anschaltung. Aus wirtschaftlichen Gründen kann ASi-5 daher ASi-3 nicht ablösen. - Marketing- / Werbeaussage: „IO-Link über ASi-5 ist die ideale Lösung“
Technische Fakten: Die Zykluszeiten beider Systeme und der Jitter addieren sich auf. Dadurch wird diese Lösung langsam und ungenau. Die Protokollumsetzung muss über einen im ASi-5 Modul integrierten IO-Link Master passieren. Die Transparenz und SW-Downloadfähigkeit können dadurch verloren gehen. - Marketing- / Werbeaussage: „ASi-5 ist einfach konfigurierbar“
Technische Fakten: ASi-3 hat eine standardisierte Datentabelle, deren Inhalt den Adressen fest zugeordnet ist. Dadurch ist ASi-3 sehr einfach in die SPS einzubinden.
ASi-5 benötigt ein SW-Tool, um diese Datentabelle für jede Applikation zu erstellen, was bei Time- und Channel-Multiplexing nicht einfach ist. - Marketing- / Werbeaussage: „ASi-5 ist so sicher und robust wie ASi-3“
Technische Fakten: ASi-3 nutzt einen Signalpegel von +/- 3V bei 167kHz und damit unterhalb von typischen Störquellen. ASi-5 hat einen Signalpegel von unter 100mV und arbeitet bei 1 bis 10 MHz in einem höheren Frequenzbereich. Das ASi-5 System ist daher für elektromagnetische Störungen anfälliger. - Marketing- / Werbeaussage: „ASi-5 ist topologiefrei“
Technische Fakten: Wie Anwendungen zeigen, sind Stichleitungen aufgrund von Reflexionen am Leitungsende kritischer wie bei ASi-3 und können zu Kommunikationsproblemen führen. - Marketing- / Werbeaussage: „ASi-5 hat eine erhöhte Länge von 200m“
Technische Fakten: Auch mit ASi-3 kann man mit einem Busabschluss von P+F garantiert ›200m erreichen. Zudem besteht nur bei ASi-3 die Möglichkeit über bis zu 2 Repeater auf insgesamt 600m Stranglänge zu kommen.
Qua vadis ASi-5?
Nachdem hiermit etwas mehr Klarheit geschaffen ist, möchte ich auch die wirklichen Vorteile von ASi-5 erwähnen. Diese kommen vor allem bei der Anbindung von komplexen Systemen oder kombinierten Modulen zum Tragen. Auch die Übertragung von analogen Signalen und sicheren Signalen ist erheblich verbessert worden. Daher gibt es sicher Nischenbereiche für ASi-5. Die Frage ist nur, ob der ASi-5 Chip aufgrund der geringen Menge mittelfristig verfügbar bleiben wird. Renesas hatte vorübergehend den ASi-5 Chip schon einmal als „not for new design“ klassifiziert. Der ASi-3 Chip von Renesas läuft aber ungebrochen in hohen Mengen ohne solche Probleme und darf als langfristig verfügbar angesehen werden.
Noch eine Anmerkung zu Ergebnissen von KI-Recherchen über ASi-5. Lassen Sie sich nicht verwirren, wenn dort P+F und andere Firmen als Hersteller von ASi-5 Produkten genannt werden. Pepperl+Fuchs war – wie weitere sieben Konsorten – von Beginn an bei der Technologieentwicklung beteiligt. Bereits 2020 wurden alle Aktivitäten zu ASi-5 eingestellt und dies wurde Mitte 2022 auch publiziert.
Das neue KE5 ASi Gateway von Pepperl+Fuchs
Die am Markt befindlichen Wettbewerbsprodukte können mit der schmalen Baubreite von 38mm nicht mithalten. Oftmals kommen diese auch noch in teuren Metallgehäusen daher, weil nur so die Wärmeabfuhr möglich ist. Das KE5 ASi Gateway setzt hier auf Energieeffizienz und ein kostengünstiges, schmales Kunststoffgehäuse, das den Anwender durch die einfache frontseitige Push-in Montage an den Anschlussklemmen erfreut.
Das KE5 Gateway besticht unter anderem durch einen modernen Webserver und einer Baubreite von kompakten 38 mm.
Bei der Inbetriebnahme, der Diagnose und der Konfiguration ist der moderne Webserver äußerst hilfreich und sehr übersichtlich. Klar haben wir OPC UA an Board aber die meisten Anwender nutzen die REST API Schnittstelle, weil diese besonders universell und einfach ist und zudem mit wenig Protokoll-Overhead daherkommt. Wettbewerber setzen nur auf die Doppeladresserkennung. Unser Gateway hat einen Wizzard on board, der die Doppeladressvergabe effektiv und vorbeugend verhindert. Noch eine Kleinigkeit für die Kenner: Unsere ASi und AUX Klemmen sind gebrückt. Es fließt also nicht der gesamte Strom durch das Gateway, wodurch unsere UL Zulassung ohne Einschränkungen für 2 x 8A gilt. Wettbewerber haben hier oft die UL-Einschränkung auf 100 Watt im „Kleingedruckten“ versteckt.
Motorrollen steuert man mit dem G20 System ganz einfach
G20 Stand am Anfang nur für ein innovatives Gehäuse bei Pepperl+Fuchs, das werkzeuglos angeschlossen wird und in die Tragschienen der Fördertechnik passt. Inzwischen ist diese Abkürzung aber bei vielen als vermutlich modernstes und bestes Konzept bekannt, um alle gängigen Motorrollen im Markt effektiv, kostengünstig und installationsarm anzuschließen. Das G20 Motormodul unterstützt MDRs von verschiedenen Herstellern sowohl mit 24V als auch mit 48V und bis zu 7A Anlaufstrom. Die gesamte Verkabelung bleibt im Seitenkanal und der Direktanschluss spart eine Steckstelle. Unsere G20 haben eine einzigartige Leitungslängenkompensation integriert, so dass die MDRs immer gleichschnell drehen, auch wenn 10 m Leitungsverlängerungen eingebaut werden. Die Motoransteuerung ist schnell und präzise. Um die ASi Stranglänge auf garantiert 200m zu erhöhen gibt es einen G10 Busabschluss. Die Topologie ist dabei egal. Beim gleichzeitigen Abschalten von Motoren entstehen Rückspeisespannungen, die mit dem G10 Limiter am Entstehungsort unterdrückt werden.
Das G20 Konzept eignet sich sowohl für weit verzweige Fördertechnik, für die Lagertechnik mit vielen konzentrierten IOs und auch für Sortieranlagen im „High Speed Mode“. Die Applikation entscheidet, ob das G20 im ZPA Mode, eine G20 ASi-3 Lösung oder eine direkte IO-Link G20 Lösung die perfekte Lösung ist. Ganz neu ist das G20 Ethernet System, das alle Vorteile der obigen Lösungen vereinigt. Dieses kommt mit nur einer IP-Adresse für eine dreistellige Anzahl an MDRs aus, bietet eine noch einfachere Installation, indem die Adressierung komplett entfällt, aber trotzdem eine Topologie-Freiheit bietet. Alle Daten werden kompakt zusammengefasst auf ein Ethernet Protokoll abgebildet. Die Konfiguration und die Diagnose erfolgt über einen implementierten Webserver. Dieses System werden wir erstmals auf der HMI 2026 vorstellen.
Hauptbild: Die Vormontage erfolgt ab Werk durch das G20 Motorrollenmodul-Konzept mit Direktanschluss von Sensorik und Aktorik
Text-/Bildquelle: Pepperl+Fuchs
