Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Elektrohydraulické a elektropneumatické akční členy na sběrnici AS-I

číslo 1/2002

Elektrohydraulické a elektropneumatické akční členy na sběrnici AS-I

Distribuované systémy, průmyslové sběrnice, přenos dat, komunikace – to jsou pojmy, s nimiž se lze v oblasti průmyslové automatizace setkávat stále častěji. Jaký je skutečný vliv těchto technik na konstrukci výrobních strojů a linek?

Obr. 1.
1 – napájecí zdroj AS-I, 2 – brána Profibus/AS-I s vestavěným PLC (AS-I master), 3 – připojovací modul, 4 – AirBox, 5 – kabel AS-I, 6 – ventil

Průmyslové sběrnice se uplatňují na nižších a nižších úrovních řízení. Zatímco před deseti lety se používaly hlavně u prostorově rozlehlých systémů, nyní propojují také senzory, akční členy a řídicí jednotky na jednotlivých strojích či výrobních linkách. Došlo k výraznějšímu hierarchickému rozdělení sběrnic a jejich specializaci. Všimněme si zde podrobněji situace na třech nejnižších úrovních: dílna – stroj – výrobní proces.

Na úrovni dílny (provozu) se uplatňuje provozní sběrnice (fieldbus, feldbus), zde určená převážně ke komunikaci s programovatelnými automaty (PLC) řídícími jednotlivé stroje. Typickými představiteli provozních sběrnic jsou např. Profibus, Modbus a Foundation Fieldbus (FF) apod. Kromě samotného řízení umožňují i programovat a parametrizovat PLC.

Nejníže, tj. na úrovni vstupů a výstupů (I/O), sběrnice donedávna ještě neexistovaly. Senzory a akční členy se připojovaly přímo k I/O obvodům PLC. Tlak na konstruktéry a výrobce strojů si však vynucuje použití komunikačního prostředku i zde. Důvodem je jednodušší montáž, a tím i menší pracnost a nižší náklady. Větší spolehlivost zase přináší úspory provozovateli stroje.

Sběrnice AS-I

Nejčastěji se ke komunikaci se senzory a akčními členy používá sběrnice AS-I (AS-Interface). Jde o jednoduchou a levnou průmyslovou sběrnici pro připojení těch senzorů a akčních členů, které jsou z principu své funkce dvoustavové: nejčastěji čidel přiblížení (bezkontaktních spínačů), solenoidových ventilů, tlačítek, indikačních prvků a všeobecně zařízení obvykle připojovaných k digitálním I/O PLC. AS-I umožňuje připojit tyto jednotky včetně napájení prostřednictvím jediné dvouvodičové linky. Vše je podřízeno základní myšlence sběrnice AS-I, tj. co nejjednodušší instalace a minimální cena. Přechod z klasického paralelního připojení na sériovou sběrnici AS-I tak nevyžaduje žádné dodatečné náklady na vybavení a zaškolení uživatele ani dodavatelské firmy.

Sběrnice AS-I má tyto základní parametry:

  • komunikace typu master-slave,
  • až 248 I/O (v nové verzi až 434 I/O),
  • cyklus sběrnice kratší než 5 ms (v nové verzi 10 ms),
  • délka kabelu až 300 m (100 m bez opakovače),
  • volná topologie (strom, hvězda, liniová),
  • společné vedení komunikace i napájení,
  • jednoduchá integrace do vyšších sítí (např. Profibus).

Základní prvky systému a možnou konfiguraci sběrnice AS-I ukazuje obr. 1. AS-I master řídí komunikaci na sběrnici, cyklicky čte všechny vstupy a zapisuje na výstupy. Většina výrobců PLC již vybavuje své přístroje rozhraním AS-I. AS-I master však může mít i podobu brány (gateway) do vyšší sběrnice (Profibus, ModBus, FF apod.), která zároveň může být PLC a může převzít lokální řízení čidel a akčních členů. Protože se k napájení i komunikaci využívá společné vedení, je třeba použít speciální AS-I zdroj. K propojení AS-I jednotek lze použít speciální kabel, který výrazně zjednodušuje montáž. Po jeho vložení do profilovaného žlábku v jednotce a dotažení šroubů krytky proříznou speciální kontakty izolaci kabelu a jednotka je připojena.

Na obr. 1 jsou také, na příkladu malého elektropneumatického ventilu, ukázány dva základní způsoby připojení řízených (slave) jednotek (stejně se prostřednictvím AS-I připojuje i jakákoliv jiná jednotka – elektrohydraulický ventil, stykač nebo jiný dvoustavový akční člen). Použít lze:

  • připojení přes připojovací moduly obsahující čip sběrnice AS-I a zajišťující veškerou komunikaci s řídicím obvodem (AS-I master): takto lze připojit téměř každou stávající jednotku se standardizovanými elektrickými I/O;

  • specializované akční členy (pneumatické a hydraulické ventily a válce aj.) přímo přizpůsobené k připojení ke sběrnici AS-I (s vestavěným čipem AS-I).

Příkladem specializovaného členu je pneumatická jednotka AirBox, dodávaná firmou Pepperl+Fuchs s parametry:

  • 2 pneumatické výstupy (400 l/min; 0,2 až 0,8 MPa),
  • 2 vstupy pro snímač polohy,
  • 2 nezávislé 3/2cestné ventily,
  • společný vstup tlakového vzduchu,
  • funkce watch-dog,
  • napájení modulu po AS-I,
  • krytí IP65.

Sběrnice AS-I přináší úspory výrobních nákladů, větší spolehlivost a snazší servis. V Německu je oblast AS-I nejrychleji rostoucím segmentem oboru senzorové techniky. Je tedy nutné počítat s tím, že moderní a konkurenceschopné strojírenské výrobky se bez techniky AS-I neobejdou.

(FCC Průmyslové systémy)

FCC Průmyslové systémy s. r. o.
info@fccps.cz
www.fccps.cz

400 11 Ústí nad Labem, SNP 8, tel.: (047) 277 41 73, fax: (047) 277 21 15
603 00 Brno, Vinařská 1a, tel.: (05) 43 21 56 54, fax: (05) 43 21 56 55
182 00 Praha 8, U Slovanky 3, tel.: (02) 66 05 20 98, fax: (02) 68 80 819

Inzerce zpět