Warum sich ASi-3, ASi-5 und IO-Link ideal ergänzen

Weniger Stecker, mehr Verbindung: AS-Interface verfolgt seit jeher den Ansatz, Daten und Energie über ein einziges Profilkabel bereitzustellen und dadurch die Verdrahtung in der Feldebene konsequent zu vereinfachen. Dieser Grundgedanke reduziert nicht nur den Installationsaufwand, sondern schafft eine durchgängige Systemarchitektur, die flexibel an unterschiedliche Applikationen angepasst werden kann. Auf dieser Basis bilden ASi-3, ASi-5 und IO-Link heute ein flexibel kombinierbares Gesamtsystem innerhalb moderner Automatisierungslösungen.

Während ASi-3 für eine bewährte, kosteneffiziente Lösung in der Feldebene steht, eignet sich ASi-5 durch seine hohe Datenbandbreite und kurze Zykluszeiten optimal für anspruchsvolle Anwendungen. IO-Link ergänzt dieses System gezielt dort, wo intelligente Sensorik bis in die Parameterebene hinein transparent eingebunden werden soll. Entscheidend ist dabei nicht die isolierte Betrachtung einzelner Technologien, sondern deren Zusammenspiel im konkreten Anwendungsfall. ASi-3 und ASi-5 werden deshalb aufgrund häufig gestellter Fragen gegenübergestellt. Dadurch entsteht ein realistisches, aussagekräftiges Bild der jeweiligen Leistungsfähigkeit – jenseits pauschaler Aussagen oder vereinfachter Marktannahmen. Gleichzeitig wird IO-Link in dieses Systemumfeld eingeordnet und seine Rolle innerhalb der ASi basierten Architektur praxisnah erläutert. Ziel ist es, die Technologien nicht getrennt voneinander zu betrachten, sondern ihre funktionale Ergänzung und die daraus resultierenden Synergien im Gesamtsystem sichtbar zu machen. Im Zentrum steht dabei stets die applikationsgetriebene Auswahl: Unterschiedliche Anforderungen, zum Beispiel in der Intralogistik, erfordern unterschiedliche Kombinationen aus ASi-3, ASi-5, ZPA und IO-Link. Besonders deutlich wird dies in Anwendungen zur Steuerung von Motor Driven Rollers (MDRs), bei denen sich die jeweiligen Stärken der Systeme unmittelbar auf Installation, Skalierbarkeit und Systemeffizienz auswirken.

Warum immer mehr Hersteller auf ASi-5 setzen

ASi-3 erfreut sich weiterhin einer sehr großen Nachfrage und einer hohen Beliebtheit bei den Kunden. Viele namhafte Hersteller unterstützen ASi-3. Parallel dazu wächst das Interesse an ASi-5 kontinuierlich – insbesondere in der Intralogistik. Der Grund dafür liegt vor allem in der deutlich erhöhten Daten- und Systemleistung: ASi-5 ermöglicht eine hohe Datenbreite mit Prozessdaten von 16 Bit bis zu 32 Byte pro Teilnehmer, kurze Zykluszeiten sowie eine Performance, die in vielen Anwendungen mit ethernetbasierten Systemen vergleichbar ist. Dadurch lassen sich auch größere Datenmengen, etwa von intelligenten Sensoren oder IO-Link Devices, schnell und effizient in die Steuerung integrieren. Nicht zuletzt deswegen bringen immer mehr Hersteller neue Produkte mit ASi-5 auf den Markt. Bihl+Wiedemann als einer der führenden Anbieter von AS-Interface begrüßt den wachsenden Wettbewerb, von dem alle Anwender sehr profitieren, ausdrücklich. Gleichzeitig ist ASi-5 – auch bedingt durch seine noch junge Historie – noch nicht allen Kunden bis ins letzte Detail vertraut. Daher sollen hier noch einmal die häufigsten Fragen auf Basis der technischen Fakten beantwortet werden.

 

Sind ASi-3 und ASi-5 kompatibel?

ASi-3 und ASi-5 basieren auf unterschiedlichen Technologien und benötigen jeweils eigene Master. Beide Systeme können jedoch problemlos auf demselben ASi Profilkabel betrieben werden. Der Mischbetrieb ist in der Praxis etabliert, denn die beiden Systeme ergänzen sich perfekt. Bihl+Wiedemann hat diese Entwicklung früh aufgegriffen und mit kombinierten ASi-5/ASi-3 Gateways, wahlweise auch mit integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor, konsequent umgesetzt.

Wie viele ASi Teilnehmer können sinnvoll bei ASi-5 angeschlossen werden und wie beeinflusst dies die Zykluszeit?

Die maximale Teilnehmeranzahl hängt von der Kombination aus ASi-5 Teilnehmern und ASi-3 Teilnehmern ab. Im praxisnahen Mischbetrieb von ASi-5 und ASi-3 Komponenten empfiehlt Bihl+Wiedemann maximal 62 Teilnehmeradressen pro ASi Kreis in beliebiger Kombination aus ASi-5 und ASi-3 Teilnehmern. ASi-5 hat eine minimale Zykluszeit von 1,27 ms. Diese wird bei bis zu 24 Teilnehmern mit jeweils maximal 2 Byte Prozessdaten automatisch erreicht, da das System im Default immer maximal schnell arbeitet. Werden mehr Teilnehmer oder mehr Prozessdaten pro Teilnehmer verwendet, wird die minimale Zykluszeit zwar nicht mehr für alle Teilnehmer erreicht, aber auch noch bei 62 ASi-5 Teilnehmern ist es dem Nutzer möglich, wichtigere Teilnehmer durch Priorisierung so einzustellen, dass die Zykluszeit für diese unverändert bei 1,27 ms bleibt. ASi-5 bietet damit eine hohe Flexibilität für applikationsgerechte Lösungen. Die Bihl+Wiedemann Software-Suites unterstützen dabei durch die transparente Anzeige der Zykluszeiten. Für ASi-3 und ASi-5 Module wird die individuelle Zykluszeit automatisch angegeben.

Wie viele IO-Link Devices kann man über einen ASi Kreis einsammeln?

Das ist abhängig von der benötigten Datenmenge. ASi-5 hat einen Prozessdatenkanal von 4096 Byte, rein rechnerisch lassen sich so bis zu 128 IO-Link Devices mit jeweils 32 Byte Prozessdaten im „Vollausbau“ in einen ASi Kreis integrieren. Solch große Datenmengen sind nur in Einzelfällen sinnvoll. Bei einer derart großen Datenlast würde tatsächlich die Ethernet-Schnittstelle im Gateway zum Nadelöhr und die Daten müssten von der SPS mit azyklischen Kommandos ausgetauscht werden. Auch die ASi-5 Zykluszeit steigt je nach Anzahl der Daten pro Modul stark an. Auch hier schafft die transparente Darstellung der Zykluszeiten für jedes ASi Modul in der Bihl+Wiedemann Software-Suite bereits bei der Planung Klarheit und damit Sicherheit. Durch Priorisierung oder Channel-Bundling können darüber hinaus Zykluszeiten individuell optimiert werden. In der Praxis werden meist deutlich geringere Datenmengen übertragen. Typischerweise werden nur wenige IO-Link Devices – mit überschaubaren Datenmengen – angebunden. Mit dem fein granularen Portfolio von Bihl+Wiedemann an ASi-5/IO-Link Mastern mit 1, 2, 4 oder 8 Master Ports lässt sich jede Anwendung bedarfsgerecht auslegen. Anwender bezahlen nur die tatsächlich benötigten Ports und profitieren gleichzeitig vom kostengünstigen Verdrahtungssystem ASi. Während bei klassischen ethernetbasierten IO-Link Mastern jeder 4- oder 8-Port Master eine eigene IP-Adresse besitzt und separat konfiguriert und verwaltet werden muss, aggregiert das ASi-5/ASi-3 Gateway dagegen leicht 100 IO-Link Devices unter einer IP-Adresse mit nur einem Webserver und nur einem OPC UA Server – ein wichtiger Faktor, vor allem in Bezug auf die gesteigerten Anforderungen an die Cybersecurity.

Wird ASi-3 perspektivisch vollständig durch ASi-5 ersetzt?

Bei klassischen digitalen E/A-Modulen ist die ASi-5 Anschaltung häufig etwas teurer als bei ASi-3. Insbesondere bei kleinen Anwendungen mit wenigen Ein- und Ausgängen bleibt ASi-3 daher wirtschaftlich meistens im Vorteil. Die Kostenvorteile von ASi-5 zeigen sich dagegen vor allem bei Anwendungen mit einer größeren Anzahl an Ein- und Ausgängen. In solchen Fällen können häufig mehrere ASi-3 Module durch ein einziges ASi-5 Modul ersetzt werden. Während bei ASi-3 mit einer AB-Adresse maximal 4E/4A realisiert werden können, lassen sich mit einer ASi-5 Adresse bis zu 16E/As übertragen. Dadurch ergeben sich Einsparungen bei Hardware, Installationsaufwand und der Anzahl benötigter ASi Adressen pro Kreis. Noch deutlicher zeigen sich die Kostenvorteile von ASi-5, wenn neben Standard-E/As auch Safety-Signale integriert werden sollen. Beispielsweise verfügt das ASi-5 Safety E/A Modul in IP20 (BWU4277) über 14 sichere Eingänge und 2 sichere elektronische Ausgänge, belegt dabei aber nur eine einzige ASi-5 Adresse. Eine vergleichbare Lösung würde mit ASi-3 mindestens 9 Single Adressen und 2 AB-Adressen erfordern.

Wird IO-Link durch den Einsatz von ASi-5 langsam und intransparent?

Die Protokollumsetzung erfolgt über im ASi-5 Modul integrierte IO-Link Master. Werden viele IO-Link Daten von einem Modul übertragen, dann beeinflusst dies die Zykluszeit. Werden hingegen gezielt einzelne oder wenige IO-Link Devices oder geringe Datenmengen über dedizierte ASi-5 Module mit integriertem IO-Link Master angebunden, erfolgt die Datenübertragung schnell. Transparenz sowie Software-Downloadfähigkeit sind bei ASi-5 Modulen mit IO-Link Mastern immer gegeben.

Ist die Konfiguration von ASi-5 aufwendiger im Vergleich zu ASi-3?

Mit dem ASi-5/ASi-3 Handadressiergerät (BW4925) von Bihl+Wiedemann lassen sich ASi Teilnehmeradressen besonders einfach und komfortabel vergeben. Zusätzlich erleichtert der Hardwarekonfigurationsassistent in der Bihl+Wiedemann Software-Suite die Projektierung kompletter ASi Kreise erheblich. Ein Export der Signalnamen zum Import in die Steuerung erleichtert die Programmierung und gewährt durch die Möglichkeit der symbolischen Programmierung eine deutliche Effizienzsteigerung in der SPS-Programmierung. Dies gilt insbesondere für modulare Maschinen- und Anlagenkonzepte. Darüber hinaus besteht selbstverständlich auch bei den ASi-5/ASi-3 Gateways weiterhin die Möglichkeit eines Quick Setups des gesamten ASi Kreises, ganz ohne zusätzliche Hilfsmittel, Webserver oder Software, direkt am Gateway.

Ist ASi-5 weniger robust als ASi-3?

AS-Interface ist grundsätzlich ein sehr robustes und störunempfindliches System – vorausgesetzt, grundlegende Installations- und EMV-Regeln werden eingehalten. Eine saubere Erdung der gesamten Anlage sowie wenig Störungen oder genug Abstand zu EMV-Störquellen helfen dabei ASi-3 und ASi-5 und sind allgemein entscheidend für einen stabilen Betrieb. ASi-5 kommuniziert mit einem Frequenzmultiplexverfahren im Frequenzbereich von 1-10 MHz parallel auf 170 Frequenzen. Jedes Modul tauscht parallel auf 3 Frequenzen redundant Daten mit dem Master aus. Neben vielen weiteren Maßnahmen zur stabilen, verzögerungsfreien Datenübertragung arbeitet ASi-5 beispielsweise einfach verzögerungsfrei weiter, auch wenn eine der drei redundanten Frequenzen gestört wird.

Können bei ASi-5 Stichleitungen genauso leicht realisiert werden wie bei ASi-3?

Der ideale Aufbau eines ASi-5 Kreises ist eine Linie oder ein Stern. In der Praxis sind jedoch auch Abzweigungen an nahezu jeder Stelle möglich und üblich. Stichleitungen mit weniger als 4 m Länge sind auch bei ASi-5 völlig unkritisch. Bei längeren Stichleitungen muss ein ASi-5 Busabschluss am Ende jeder längeren Stichleitung eingesetzt werden. Generell wird beim Einsatz von ASi-5 ein ASi-5 Busabschluss am Ende des ASi Kreises empfohlen.

Ist ASi-5 auf 200 m Leitungslänge begrenzt?

Wie bereits bei ASi-3 lassen sich auch ASi-5 Netzwerke durch den Einsatz von Repeatern erweitern. Mit bis zu vier ASi-5/ASi-3 Diagnoserepeatern (BWU4981) sind Stranglängen von bis zu 1000 m realisierbar. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber klassischen ASi-3 Repeatern besteht darin, dass selbst aus Segmenten, die – vom Gateway aus betrachtet – hinter dem Diagnoserepeater liegen, alle relevanten Diagnoseinformationen im Master zur Verfügung stehen. Dazu zählen unter anderem Doppeladresserkennung, ASi Strom- und Spannungsmessung, Erdschlussüberwachung und Kommunikationsfehler.

Ist ASi-5 zukunftsfähig?

Die Frage, ob ASi-5 zukunftsfähig ist, lässt sich auch bei skeptischer Betrachtung eindeutig mit einem klaren „Ja“ beantworten. ASi-5 spielt seine Stärken insbesondere dann aus, wenn eine hohe E/A Dichte, viele Metadaten und Parameter, Analogwerte (bspw. Geschwindigkeiten und Rampen in der Fördertechnik) oder viele sichere Daten benötigt werden. Häufig entstehen aus der Kombination dieser Bedürfnisse multifunktionale Module, die bedarfsgerecht vom Kunden auf die jeweilige Applikation angepasst werden können. Dadurch erschließen sich neue Applikationsmöglichkeiten für das weiterhin überragend kostengünstige Verdrahtungssystem von AS-Interface, die mit ASi-3 nur eingeschränkt oder nur mit höherem Aufwand realisierbar waren, beispielsweise bei komplexen Mess- und Funktionsmodulen. Immer mehr Hersteller – insbesondere aus den Bereichen Intralogistik und Pneumatik – bringen neue ASi-5 Anwendungen auf den Markt. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach ASi-5 Lösungen weltweit kontinuierlich an, auch (oder gerade) in wirtschaftlich herausfordernden Zeiten. Aufgrund dieser positiven Entwicklung steht auch der Chiphersteller Renesas weiterhin klar hinter AS-Interface, sodass von einer langfristigen Verfügbarkeit von ASi-5 und ASi-3 Chips ausgegangen werden kann.

Effiziente Gateways für leistungsstarke ASi Netzwerke

Auf den ersten Blick scheinen die ASi-5/ASi-3 Gateways von Bihl+Wiedemann teilweise größer als vergleichbare Lösungen am Markt. Dies ist jedoch auf die integrierten Entkoppelspulen zurückzuführen, die den Einsatz teurer ASi Netzteile überflüssig machen. Zusätzlich setzt Bihl+Wiedemann traditionell auf Gehäuse aus Edelstahl statt auf Kunststoffgehäuse. Dies ermöglicht eine deutlich effizientere Wärmeableitung und reduziert den Bedarf an Einbauabständen im Schaltschrank. In Summe profitieren Anwender doppelt: Sie benötigen weniger Platz im Schaltschrank und kommen mit weniger sowie kostengünstigeren Netzteilen aus – die Gesamtsystemkosten sinken entsprechend. Die neuen ASi-5/ASi-3 Gateways – wahlweise mit oder ohne integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor – liefern pro ASi Kreis 8 A und bieten eine UL-Zulassung für den nordamerikanischen Markt ohne die “class 2 only“-Beschränkung auf 100 W.

Effiziente Steuerung von Motorrollen mit ASi-5 Antriebslösungen im Kabelkanalgehäuse

Die ASi-5 Motormodule im Kabelkanalgehäuse von Bihl+Wiedemann ermöglichen den einfachen, kosten- und zeiteffizienten Anschluss gängiger Rollenantriebe oder Motor Driven Rollers (MDRs). Die ASi-5 Antriebslösungen unterstützen MDRs sowohl mit 24 V als auch mit 48 V Betriebsspannung aller gängigen Hersteller und sind je nach Modell geeignet für die Ansteuerung und Versorgung von bis zu 4 Rollenantrieben mit Anlaufströmen von bis zu 7 A pro Motor. Die gesamte Verkabelung bleibt im (seitlichen) Kabelkanal – übersichtlich und kompakt verlegt. Der Direktanschluss über das ASi Profilkabel reduziert den Verdrahtungsaufwand und die Installationskosten deutlich. Die Motoransteuerung erfolgt schnell und präzise. Für ASi Stranglängen von bis zu 200 m ist in der Regel mit ASi-5 kein zusätzlicher Busabschluss erforderlich. Die beim gleichzeitigen Abschalten von Motoren entstehenden Rückspeisespannungen werden direkt am Entstehungsort durch den Einsatz eines Bremschoppers – wahlweise für 24 V (BWU4915) oder 48 V (BWU4969) – unterdrückt. Die ASi-5 Motormodule im Kabelkanalgehäuse decken ein breites Anwendungsspektrum ab – von stark verzweigten Förderstrecken über I/O-intensive Lagertechnik bis hin zu hochdynamischen Sortieranwendungen. Durch die hohe Datenbreite und die kurzen Zykluszeiten von ASi-5 lassen sich Geschwindigkeiten und Rampen zyklisch übertragen, während gleichzeitig umfangreiche Diagnosefunktionen wie die Erkennung von Ausgangskurzschlüssen oder die Auswertung von Motorströmen zur Verfügung stehen. Zudem können mit einem einzigen Kabelkanal-Motormodul neben den Motorrollen bis zu 8 weitere Sensoren integriert werden, ohne dass dadurch zusätzliche ASi Adressen belegt werden müssen. Schließlich lassen sich dank der ZPA-Funktionalität (BW4921) in den ASi-5/ASi-3 Gateways von Bihl+Wiedemann mit den ASi-5 Motormodulen mehrere ZPA-Zonen realisieren, sodass staudrucklose Förderstrecken ohne zusätzlichen SPS-Programmieraufwand möglich sind – unabhängig vom eingesetzten Feldbus oder dem Hersteller bzw. der Art der Motoren.

 

Autor: Dr. Franzjosef Schröder, Teamleiter Technische Redaktion bei Bihl+Wiedemann

Quelle: Bihl+Wiedemann