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Stand der Technik
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AS-Interface (oder „ASi”) ist ein eingeführtes und genormtes1
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- IEC 62026-2: Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i), Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i); 2000; oder: Kriesel, W. R., Madelung, O. W. (Hrsg.): AS-Interface Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation; 213 S., 2. deutsche Auflage, Carl Hanser Verlag 1999, ISBN 3-446-21064-4; oder aktualisiert: AS-International Association: Complete Specification Version 3.0 Rev.3 (2010) und Annex A and B to the Complete AS-Interface Specification; Version 3.0, Revision 3 (2010)
Bussystem für einfache Sensoren und Aktuatoren, die in computergesteuerten Prozessen oder Anlagen (hier „Applikationen” genannt) verwendet werden. Für Applikationen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen gemäß den internationalen Normen2 - 2
- DIN EN ISO 13849-1:2008: Sicherheit von Maschinen-Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen
für sicherheitsgerichtete Geräte existiert eine Sicherheitsvariante von AS-Interface unter dem Namen „Safety at Work”3 - 3
- AS-International Association (Hrsg.): AS-Interface Safety-at-Work, (2004) und Complete Specification, wie in Fußnote 1 zitiert.
(oder „SaW”), in der der Datenverkehr im AS-Interface Netz mit sicheren Slaves durch Codefolgen besonders abgesichert und von einem Sicherheitsmonitor überprüft wird. Im übrigen ist die Technik für AS-Interface und Safety-at-Work dieselbe.
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Eine Besonderheit von AS-Interface ist sein Übertragungssystem: Daten und Energie zum Betreiben der Slaves und des Masters werden über ein ungeschirmtes Zweidrahtkabel übertragen. Die Daten werden dabei als analoge, sin2-förmige Pulse übertragen, die der Gleichspannung überlagert sind. Um einen Kurzschluss für diese Pulse zu vermeiden, wird in jedem AS-Interface Netz zwischen Gleichstrom-Netzteil und Netz eine genau definierte Datenentkopplung vorgesehen. Sie ist häufig Bestandteil des Netzgerätes („AS-Interface Netzgerät”), kann aber auch ein separates Element sein oder Teil eines anderen Geräts im System. Standard Netzgeräte liefern dabei nach Spezifikation eine Ausgangsspannung von zirka 30 V DC und müssen eine Reihe von weiteren Forderungen erfüllen. Sie sind daher nicht kostengünstig. Für bestimmte Netze mit geringem Leistungsbedarf wurden als System „Power24” Netzgeräte mit einer Ausgangsspannung von 24 V DC zugelassen. Da dann der Netzaufbau mit industrieüblichen Standardnetzgeräten plus einer externen Datenentkopplung zu realisieren ist, ist diese Lösung kostengünstiger als die Verwendung eines Standard AS-Interface Netzgerätes.
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Viele AS-Interface Geräte benötigen für einen Teil ihrer Funktionen eine zusätzliche Energieversorgung, häufig mit einer Gleichspannung von 24 V. Es liegt nahe, diese Gleichspannungsversorgung auch für das AS-Interface Netz in der Form „Power24” zu nutzen und damit die Kosten für ein zusätzliches Netzgerät zu sparen. Das kann einmal dadurch geschehen, dass ein Abzweig der Zuleitung außerhalb des Geräts über eine eigenständige Datenentkopplung mit dem AS-Interface Netz verbunden wird. Das kann beim Aufbau der Applikation an einer Stelle erfolgen, an der 24 V ohnehin benötigt werden, und ist Stand der Technik.
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Zum anderen wäre es denkbar, die Datenentkopplung in das Gerät zu integrieren. Da viele Geräte jedoch mehrfach in einem Netz verwendet werden und die Einspeisung nur über ein einziges Gerät zulässig ist, müsste diese Datenentkopplung abschaltbar ausgeführt werden, beispielsweise durch einen mechanischen Schalter.
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Dieser Vorschlag hätte jedoch den Nachteil, dass mechanische Schalter häufig problematisch sind und ihre richtige Stellung nicht für die Lebenszeit einer Anlage garantiert werden kann. Es kommt hinzu, dass dann, wenn beispielsweise N derartige Geräte in einem Netz verbaut würden, N – 1 Datenentkopplungen ungenutzt wären. Das wäre in vielen Fällen unwirtschaftlich. Der Vorschlag und damit der Stand der Technik sind somit an dieser Stelle unbefriedigend.
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Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für AS-Interface Geräte (1) vorgesehen, die aus einer Kommunikationseinheit (2), die an das AS-Interface Netz (4) angeschlossen ist, und einem Verarbeitungsteil (3) bestehen, der über eine externe Gleichstromquelle (5) versorgt wird. Das Verfahren löst das skizzierte Problem dadurch, dass die Datenentkopplung (6) in das Gerät (1) so integriert wird, dass ihre Verbindung zwischen Hilfsspannung und AS-Interface Netz durch einen elektrisch oder elektronisch betätigten Schalter (7) geöffnet werden kann. Der Schalter (7) wird dabei durch eine Schaltersteuerung (8) gesteuert, die sich in dem von der Hilfsspannung versorgten Verarbeitungsteil (3) befindet. In diesem Teil wird auch die Sollstellung des Schalters während der Konfiguration des Systems dauerhaft gespeichert (1).
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Zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen AS-Interface Netz und Hilfsspannung oder einer Störung der Netzimpedanz muss nämlich sicher gestellt werden, dass dann keine Verbindung zwischen beiden Stromversorgungen besteht, wenn beide Stromversorgungen angeschlossen sind. Der Schalter (7) muss also in diesem Fall offen sein. Er muss dagegen geschlossen sein, wenn das AS-Interface Netz über die Hilfsspannung versorgt wird. Da vorausgesetzt werden kann, dass die Hilfsspannung (5) immer angeschlossen wird, muss der Schalter daher auch von jener Seite betätigt werden, an der die Hilfsspannung anliegt. Im spannungslosen Zustand ist der Schalter offen.
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Da weiter in einer einmal aufgebauten Applikation die Stromversorgung festliegt, lässt sich die notwendige Schalterstellung (7) dauerhaft speichern. Sie bleibt damit bei jedem Neuanlauf der Applikation bestehen unabhängig davon, in welcher Reihenfolge gegebenenfalls die beiden Spannungen zugeschaltet werden.
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Um einen Kurzschluss in Fallen zu vermeiden, in denen beispielsweise bei Servicearbeiten an einer Anlage eine ASi Spannung angelegt wird, obwohl der Schalter (7) geschlossen ist, kann optional eine Schutzdiode (9) zwischen der Zuleitung der Hilfsspannung und der Datenentkopplung eingebaut werden.
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Das Verfahren kann vorzugsweise bei komplexeren Geräten, wie Master, Sicherheitsmonitor u. ä., eingesetzt werden, die im Leistungsteil ohnehin über Elektronik verfügen und in der die beschriebene Schaltersteuerung erfolgen kann. Solche Geräte werden in AS-Interface Netzen seltener mehrfach benutzt. Damit entfällt für die erfindungsgemäße Lösung das oben erwähnte Argument einer Unwirtschaftlichkeit.
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Vorteile und wirtschaftlicher Wert der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass mit ihm AS-Interface Geräte gebaut werden können, deren Kommunikationsteil und damit das daran angeschlossene Netz wahlweise von einer externen AS-Interface Stromversorgung versorgt werden können oder von einer an das Gerät ohnehin angeschlossenen Gleichspannungsquelle. Im zweiten Fall wird ein AS-Interface Netzteil eingespart. Das Verfahren ist insbesondere für Geräte wirtschaftlich, die in ihrem Leistungsteil bereits über eine gewisse Rechenkapazität verfügen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEC 62026-2: Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i), Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i); 2000 [0001]
- Kriesel, W. R., Madelung, O. W. (Hrsg.): AS-Interface Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation; 213 S., 2. deutsche Auflage, Carl Hanser Verlag 1999, ISBN 3-446-21064-4 [0001]
- AS-International Association: Complete Specification Version 3.0 Rev.3 (2010) [0001]
- Annex A and B to the Complete AS-Interface Specification; Version 3.0, Revision 3 (2010) [0001]
- DIN EN ISO 13849-1:2008: Sicherheit von Maschinen-Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen [0001]
- AS-International Association (Hrsg.): AS-Interface Safety-at-Work, (2004) und Complete Specification, wie in Fußnote 1 zitiert [0001]
