• Transportcapaciteit; dit is de hoeveelheid informatie die maximaal verzonden kan worden.
  
• Reactie- of responsietijd; de tijd tussen het signaal dat de sensor afgeeft en dat de actuator reageert.
  
• Het maximum aantal deelnemers op de bus. Dit kunnen sensoren, actuatoren of ander besturingseenheden zijn.
  
• De maximaal toegestane lengte van de buskabel.
  
• Betrouwbaarheid en bedrijfszekerheid.
  
• Standaardisatie.
  
• Hulpmiddelen.
  
• Verkrijgbaarheid en diversificatie van producten.
  
• Ondersteuning door leveranciers.
  
• Kosten van aanleg en onderhoud van de installatie.

4.2 AS-i-bus
De AS-i-bus (Actuator and Sensor Interface) is een ontwikkeling van een consortium van Europese fabrikanten van sensoren, actuatoren, PLC's en kabelsystemen. Deze fabrikanten zijn verenigd in de 'AS-i association'. De rol van deze associatie is:

• het internationaal promoten van het AS-i concept;
• het waarborgen van een constante stroom van de laatste informatie op het gebied van de AS-i ontwikkelingen;
• het beschrijven van de AS-i product profielen en specificaties;
• het testen en certificeren van nieuwe AS-i compatible producten;
• het toezicht houden op de ontwikkelingen binnen de AS-i standaard.

Certificering en logo
Fabrikanten van sensoren, actuatoren, PLC's en kabelsystemen die apparatuur voor AS-i willen produceren en die zich houden aan het AS-i concept kunnen hun waren laten testen en certificeren door de AS-i association. Bij certificering van de apparatuur mag het As-interface logo op het product gevoerd worden. Als je materiaal koopt dat voorzien is van het As-I logo weet je zeker dat het voldoet aan de AS-i standaard.
Als gebruiker ben je dus niet gebonden aan een fabrikant.


Kenmerken
Het initiatief tot de ontwikkeling van het AS-i systeem is gebaseerd op de behoefte aan een goedkope verbinding van binaire sensoren en actuatoren in een zogenaamde veldtoepassing. Er was behoefte aan een eenvoudig en snel systeem. Andere systemen waren te uitgebreid en daardoor ook vaak te duur. AS-i is van het master-slave type.
Een aantal specifieke kenmerken waaraan de AS-i bus voldoet zijn:

• 'single chip' aansluiting voor binaire sensoren en actuatoren;
• per bericht 4 bit data;
• cyclustijd < 5 ms;
• master-slave protocol;
• 1 master;
• maximaal 31 slaves (t/m 124 binaire sensoren en actuatoren);
• externe, elektronische adres instelling;
• bus- en boomtopologie;
• verbindingslengte tot 100 meter zonder repeater;
• onafgeschermde 2-draadsverbinding voor data en stroomvoorziening;
• directe integratie in digitale sensoren en actuatoren;
• lage kosten per aansluiting op de AS-i-bus.

De belangrijkste doelstellingen
van AS-i zijn het verminderen van de bekabeling, het verbeteren van de mogelijkheden tot systeemintegratie en het verhogen van de flexibiliteit. Hierdoor nemen de kosten voor installatie en onderhoud af. De 'master' bevat de systeemprogrammatuur en vraagt binnen een ciclustijd van 5 ms achtereenvolgens alle 'slaves' af. Het systeem is eenvoudig: de master-software is universeel (geen programmeerwerk aan de 'master' of 'slave'). De opbouw van het net met 'slaves' is eenvoudig en sluit bedradingsfouten vrijwel uit. Met een speciaal ontwikkelde gele kabel zijn de 'slaves' middels vampierklemmen rechtstreeks op de kabel te prikken. Het is mogelijk de 'slaves' later weer te verwijderen omdat de kabel zelfafdichtend is. Het netwerk voorziet ook in de energievoorziening van de sensoren en actuatoren, waardoor inzet van zeer compacte componenten mogelijk is. Alleen als deze componenten teveel energie vragen kan een aparte voeding en zwarte AS-i voedingskabel toegepast worden. AS-i is als systeem opgezet, zodat kabels, connectoren, behuizingen en dergelijke gestandaardiseerd zijn, wat de opbouw van een netwerk vergemakkelijkt. De beschikbaarheid en de betrouwbaarheid van het systeem zijn hoog. Fouten in het net worden meteen herkend door continu bewaking van net en periferie. Intelligente sensoren en actuatoren kunnen zichzelf testen. Alle componenten kunnen onafhankelijk van fabrikaat in een net met elkaar communiceren. Door toepassing van koppelingen of gateways is AS-i ook te koppelen met netwerken van hogere orde. Het AS-i systeem kent een grote ongevoeligheid voor uitwendige elektrische stoorinvloeden in industriële omgevingen.

terug naar inhoudsopgave basisboek

PROFIBUS-DP (Decentral Periphery):	Heeft een hoge snelheid en lage aansluitkosten. Is bedoeld voor communicatie tussen geautomatiseerde procesbesturingssystemen (zoals PLC's) en de in het proces verspreidde in- en uitgangen (ook wel decentrale periferie genaamd).
PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification):	Is ontworpen voor de communicatie tussen PLC's, PC's, enzovoorts onderling.
PROFIBUS-PA (Proces Automation):	Speciaal ontworpen voor de procesautomatisering. Communiceert met sensoren (opnemers) en actuatoren (kleppen, enz.) ook in intrinsiek-veilige gebieden. Het is mogelijk om zowel de gegevens als de voeding over twee draden te transporteren (volgens IEC 1158-2).

4.3.2 Stations:

PROFIBUS werkt met twee soorten stations:


• actieve,ook wel masters genoemd. Dit zijn PLC's, PC's, enzovoorts.
• passieve,de slaves. Hieronder vallen in- en uitgangseenheden, opnemers, kleppen, aandrijvingen en dergelijke.

Afb. 4.3

Er kunnen meerdere masters zijn die om de beurt de communicatie op de PROFIBUS besturen. Zij geven hiertoe de zogenaamde token (een telegram van een aantal bits)aan elkaar door (vergelijkbaar met een estafettestokje). Binnen een te configureren tijd hebben alle masters de token een keer gehad.

De master die de token heeft kan:


• een gegeven naar een slave sturen, bijvoorbeeld: klep 65 % open, of
• een gegeven opvragen aan een slave, bijvoorbeeld: hoe hoog is de druk.
• communiceren met een andere master. hij krijgt dan antwoord als die andere master de token heeft.

De slave kan alleen:


• bevestigen aan de master dat hij een sturing heeft ontvangen, of
• een opgevraagde waarde aan de master doorgeven.

Een slave kan dus nooit zelf beginnen met communiceren.
Een master kan alleen beginnen met communiceren als hij de token heeft.


4.3.3 Segmenten:
De stations worden aangesloten op segmenten.
Zogenaamde repeaters kunnen meerdere segmenten aan elkaar koppelen.
Een segment zonder stations heet koppelsegment.


Afb. 4.4


4.3.4 Transmissie techniek:
Er zijn drie verschillende transmissie technieken bij PROFIBUS mogelijk; RS485, glasvezel of IEC 1158-2. Welke toegepast wordt is afhankelijk van de benodigde betrouwbaarheid, de te overbruggen afstand en de gewenste transmissie snelheid. RS485 Deze wordt in de praktijk het meest toegepast. De eigenschappen zijn: - hoge transmissie snelheid (9,6 Kbit/s - 12 Mbit/s); - maximale afstand afhankelijk van de snelheid zie tabel;

Baudrate	Segment met stations	Koppelsegment zonder stations
(Kbit/s)	(m)	(m)
9,6	1200	3300
19,2	1200	2800
93,75	1200	2000
187,5	1000	1600
500	400	1200
1500	200	400
12000	100

Deze tabel is gebaseerd op een kabel met de volgende eigenschappen:
impedantie:	135-165 ohm	draad diameter: 0,64 mm
capaciteit:	draad doorsnede:	>0,34 mm2
kring weerstand:	110 Ohm/km
een simpele kabel, namelijk afgeschermd getwist paar.

De afscherming is nodig in gebieden met elektromagnetische storingen.
De afscherming moet aan beide uiteinden van de kabel geaard worden.

Is er geen EM storing dan kan de afscherming zelfs vervallen;

• stations kunnen geplaatst of verwijderd worden zonder invloed op de andere stations;
• 32 stations (masters of slaves) in één segment, met repeaters maximaal 127 stations;
• de stations worden bij voorkeur aangesloten met een 9 pens D sub connector.
  De twee geleiders worden aangesloten op:
• pen 5, RxD/TxD-P
• pen 8, RxD/TxD-N
• actieve bus afsluitingen aan beide einden van de bus, zie figuur hiernaast; Afb. 4.5
  
  

Glasvezel

Glasvezel kabels worden voor PROFIBUS gebruikt:

• in omgevingen met grote elektromagnetische storingen, of
• als er een grote afstand overbrugd moet worden.

  Er zijn twee soorten glasvezel:

• goedkope plastic fiber, voor afstanden tot 50 m
• glas fiber, voor afstanden tot 1 km.

Het is eenvoudig om van RS485 naar glasvezel en omgekeerd over te gaan. Veel fabrikanten leveren daarvoor namelijk speciale bus connectors.
IEC 1158-2 voor PROFIBUS-PA
Transmissie kabels die aan de IEC 1158-2 voldoen zijn geschikt voor gebruik in intrinsiek-veilige gebieden. Dit wordt vereist in de (petro)chemische industrie. Bovendien kunnen de veld apparaten (opnemers, enzovoorts) via deze kabel gevoed worden. Veld apparaten met een eigen voeding mogen alleen worden gebruikt als ze zijn geïsoleerd volgens EN 50020

De eigenschappen van IEC 1158-2 zijn:

• elk segment heeft slechts één voeding;
• er staat geen voeding op de bus als een station aan het zenden is;
• elk veld apparaat gebruikt in rust een constante basis stroom van tenminste 10 mA;
• het veld apparaat moduleert tijdens het zenden +/- 9 mA op de basis stroom;
• de veld apparaten gedragen zich als passieve stroom gebruikers;
• passieve bus afsluitingen aan beide einden van de bus, zie figuur hiernaast; Afb. 4.6
• lineaire, boom en ster netwerken zijn mogelijk;
• er kan een reserve (redundante) bus worden aangelegd om de betrouwbaarheid te vergroten;
• De overgang van RS485 naar IEC 1158-2 gaat via een segment coupler. Deze past de signalen van RS485 en IEC 1158-2 aan elkaar aan en voedt bovendien het IEC 1158-2 segment.

Verdere eigenschappen zijn:

• data transmissie; digitale, bit synchroon, Manchester codering
• transmissie snelheid; 31,25 Kbit/s, spanningsmode
• data veiligheid; foutloze start en eind aanduiding
• aantal stations; tot 32 per segment, totaal maximaal 126
• repeaters; maximaal 4 repeaters

Voor de PROFIBUS-PA wordt kabel met de volgende eigenschappen aanbevolen:

• kabel soort afgeschermd getwist paar
• draad doorsnede 0,8 mm2 (AWG18)
• kring weerstand 44 Ohm/km
• impedantie bij 31,25 KHz 100 ohm ±20%
• Verzwakking bij 39 KHz 3 dB/km
• capacitieve asymmetrie 2 nF/km

4.5 Opgaven

1	Noem de factoren die de keuze van een bussysteem bepalen.
2	Noem de rol van de AS-I association.
3	Noem de kenmerken van het AS-I bussysteem.
4	Noem voor-en nadelen van het AS-I bussysteem.
5	Maak via internet verbinding met http://www.as-interface.com en bestudeer de doelstellingen van AS-International.
6	Noem drie typen PROFIBUS en geef van elk type het toepassingsgebied aan.
7	In tegenstelling tot AS-I bus kunnen bij PROFIBUS meerdere masters op de bus worden aangesloten. Beschrijf hoe de communicatie tussen de masters verloopt.
8	Noem de drie transmissie technieken die bij PROFIBUS toegepast kunnen worden en geef aan welke kabels hierbij toegepast worden.
9	Wanneer moet afgeschermde kabel worden toegepast?
10	Maak een internet verbinding met http://www.profibus.com/ en bestudeer de doelstellingen.

terug naar inhoudsopgave basisboek