Der ASI-Bus
Allgemeines
ASI (auch AS-Interface genannt) ist ein Feldbussystem, das zur Vernetzung von binären Sensoren und Aktoren mit einer Übergeordneten Steuerung konzipiert ist. Diese Übergeordnete Steuerung kann z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine numerische Steuerung (NC), ein Mikroprozeßrechner (MPR) oder auch ein Industrie-Personal-Computer (PC) sein.
ASI zielt damit auf die unterste Feldbusebene, in der sich bis her noch keine technisch und wirtschaftlich befriedigende Alter native zum Kabelbaum durchgesetzt hat. ASI will die bisherige Parallelverdrahtung, bei der jeder einzelne Sensor/Aktor (S/A) Über eine separate Leitung an die Ein-/Ausgabekarte der Steuerung angeschlossen werden mußte, durch eine einzige ASI-Leitung ersetzen, auf der Energie und Information gleichzeitig übertragen werden.
Topologie
Es handelt sich um eine Master-Slave-System. Der Slave-Chip wird entweder in ein Modul eingebaut, an das dann konventionelle Sensoren und Aktoren angeschlossen werden, oder er wird direkt in den S/A eingebaut. Dementsprechend wird von S/A mit externem ASI bzw. mit integriertem ASI gesprochen.
Die erste Variante mit externem ASI ist wichtig, um das große Spektrum heute verfügbarer konventioneller S/A anschließen zu können.
Die zweite Variante mit integriertem ASI ermöglicht es, sog. intelligente S/A anzuschließen. Solche S/A mit integriertem ASI können Zusatzinformationen empfangen oder senden, z.B. kann ein Sensor eine Verschmutzungsmeldung an die Steuerung senden.
Die Netztopologie ist frei wählbar, d.h. Stern-, Baum- und Liniennetze sind möglich. Aufgrund des Spannungsabfalles auf der Leitung ist die Gesamtleitungslänge auf 100m beschränkt.
Mechanischer Aufbau
ASI arbeitet mit sog. Koppelmodulen. Diese können einfach eine oder zwei Zweidraht-Spezial-Leitung ohne weiters Werzeug aufnehmen und elektrisch verbinden. An die Koppenmodule werden direkt die Anwendermodule angesetzt, die wiederum entweder direkt die Sensoren/Aktoren enthalten oder nur Anschlüsse für weitere externe Sensoren und Aktoren hat. Bis zu vier Geräte sind pro Anwendermodul möglich.
Verbindendes Element ist das ASI-Kabel, ein ungeschirmtes Zweileiter-Flachbandkabel, das die S/A-Elemente gleichzeitig mit Daten und Energie versorgt. Durch die geometrische Form des Kabels kann es nur seitenrichtig gepolt eingelegt werden.
Pro Slave ist eine Stromentnahme aus der ASI-Leitung von bis zu 100mA erlaubt, der Gesamtstrom vom Netzgerät in die ASI-Leitung ist auf 2A begrenzt. Falls ein Aktor höhere Leistungen benötigt, ist eine Zusatzeinspeisung vor Ort möglich.
Protokoll
Als Buszugriffsverfahren wurde beim ASI der Master-Slave-Zugriff mit zyklischem Polling gewählt. Der Master sendet ein Telegramm, das eine bestimmte Slaveadresse enthält, und der mit dieser Adresse angesprochene Slave antwortet innerhalb der dafür vorgesehenen Zeit. Es dürfen zu einem Zeitpunkt immer nur der Master und einer von maximal 31 Slaves an der Datenkommunikation beteiligt sein.
Der Master kann pro Zyklus 5 Bits an einen Slave schicken, der ihm dann mit einer 4 Bits langen Nachricht antwortet.
Geschwindigkeit / Latenzzeit / Sicherheit
Wird die maximal mögliche Anzahl von 31 Slaves angeschlossen, so ergibt sich mit den oben genannten Bitzeiten eine Zykluszeit von 5ms. Sind weniger Slaves da, steigt die Geschwindigkeit, bei weniger als 6 Slaves z.B. auf 1ms.
Bei fehlerhafter oder fehlender Slaveantwort wird die Nachricht an diesen Slave sofort wiederholt, die Zykluszeit verlängert sich dadurch kaum (um ca. 0,15ms). Wenn die direkte Wiederholung des Masteraufrufs zu einem zweiten Fehler führt, wird dieser an die Ablaufkontrollebene gemeldet, die dann die weitere Fehlerbehandlung übernimmt.
Damit Fehler überhaupt erkannt werden, beherrscht das AS-Interface Checksum-Prüfung auf Bit-Ebene, normaler Weise mit Parity-Prüfung und einer Hamming-Distanz von 4.