AS-interface als
Low-level veiligheidsbus

Het concept “Safety at work” maakt het mogelijk veiligheidscomponenten zoals noodstoppen, deurcontacten of veiligheidsgordijnen direct aan te sluiten op de AS-i-bus zonder aan “veiligheid” te moeten inboeten. Zo is het mogelijk zowel veiligheidsgerelateerde als niet veiligheidsgerelateerde I/O gegevens over dezelfde AS-i-kabel te versturen. Wat nu nog een concept is, wordt zodra realiteit. Een eerste kennismaking opdat u de trein niet zou missen.

Version française

Veiligheidsbussen zijn op dit moment een “hot” item bij de meeste producenten van bussystemen. Voor hen ligt hier weer een enorme opening om producten te ontwikkelen die een enorme kostenbesparing opleveren voor de klant bij de aanschaf en het gebruik van zijn installatie. Ononderbroken functionele betrouwbaarheid van alle sensoren en actuatoren met betrouwbare feedback signalen in milliseconden hebben topprioriteit wanneer het op de veiligheid van mens en machine aankomt. Voor meerdere jaren ging dit gepaard met een extra kost omdat de conventionele oplossing voor veiligheidssensoren en –actuatoren uit een parallelle bedrading bestond. Op dit moment liggen de “veiligheidsbusactiviteiten” vooral bij de veldbussen zoals Profibus, Interbus, Safetybus, en minder op het laagste niveau van bussystemen zoals AS-i-bus (Actuator/Sensor-Interface). Met het concept “Safety at work” tracht Siemens hier verandering in te brengen.

Werking
Het reeds gekende gamma AS-i-componenten, waaronder masters, slaves, voedingen, etc, wordt nu uitgebreid met de veiligheidsmonitor en veiligheidsverwante slaves (een veiligheidscomponent als busdeelnemer). Ze zijn allemaal inzetbaar op hetzelfde AS-i-netwerk. De master herkent de veiligheidscomponent op een gelijkaardige manier als eender welke standaard component en integreert het in het netwerk zoals alle andere conventionele slaves. Het communicatieprotocol en de kabel van het standaard AS-i zijn zo robuust dat ze zonder problemen kunnen gebruikt worden voor veiligheidsverwante telegrammen. De vereiste veiligheidsnormen worden bereikt door het versturen van additionele signalen tussen veiligheidsslaves en veiligheidsmonitor. De veiligheidsmonitor wacht op een vier-bits telegram van elke veiligheidscomponent dat continu wijzigt volgens een vastgelegd algoritme. Indien het verwachte telegram van een veiligheidsmodule niet aankomt, of de module stuurt door een fout voortdurend een 0000-telegram, dan schakelt de veiligheidsmonitor binnen de 45 milliseconden (uiterste maximum van de totale responstijd) de veiligheidscontacten af. De installatie wordt hierdoor in een veilige toestand gebracht, en een alarmsignaal wordt doorgegeven aan de AS-i-master. 

De veiligheidsmonitor
De veiligheidsmonitor is het hart van “Safety at work”. Elke veiligheidstoepassing wordt via deze veiligheidsmonitor door middel van een PC geconfigureerd, waarbij er uit verschillende gebruikersafhankelijke bedrijfsmodi zoals bijvoorbeeld noodstopfuncties of tweehandenbediening kan gekozen worden. Om de AS-i diagnosemogelijkheden volledig te kunnen benutten kan de monitor naar keuze met AS-i-adressen gebruikt worden. Er zijn twee monitorvarianten te onderscheiden. Afhankelijk van het gewenste of vereiste veiligheidsniveau kan men kiezen voor een veiligheidsmonitor met een twee-kanalige uitgangscontactor of voor een monitor met twee twee-kanalige uitgangscontactoren. De contacten kunnen op hun beurt verder deel uitmaken van een veiligheidskring of kunnen bepaalde vrijgaven van motoren en dergelijke wegnemen.

Veiligheidsmodules
Om de klant zoveel mogelijk de vrije keuze te laten en om hem geen beperkingen op te leggen, is het natuurlijk van uitermate belang dat er een uitgebreid gamma aan veiligheidscomponenten met AS-interface ter beschikking staat. De lijst bevat al de elementaire componenten zoals de noodstop, positieschakelaar en lichtgordijnen, maar zal noodwendig moeten uitgebreid worden indien men het concept wil doen slagen. 

Voordelen
Een van de grote voordelen is dat zowel standaard als veiligheidscomponenten kunnen ingezet worden op hetzelfde netwerk, waardoor er niet noodzakelijk een nieuwe structuur dient opgezet te worden, maar er gebruik kan gemaakt worden van de reeds bestaande netwerkstructuur. Wel moet men er rekening mee houden dat het aantal gebruikers in tegenstelling tot de standaard AS-i (maximum 62 slaves per master) verminderd wordt tot een nog ongekend aantal om de reactiesnelheid van het systeem te kunnen garanderen. Anderzijds heeft men geen extra veiligheids-PLC, maar enkel een veel goedkopere veiligheidsmonitor nodig om de veiligheidsbus te kunnen toepassen. De introductie van AS-i als veiligheidsbus is zeker een niet te onderschatten voordeel voor zowel de fabrikant als de gebruiker van industriële installaties. Zeker de kostenbesparing voor zowel de bouw als het gebruik ervan spelen daar een grote rol in. Het is een perfect alternatief voor toepassingen waar het gebruik van een hoger bussysteem toch iets te duur uitvalt en overbodig is. AS-i staat tenslotte nog altijd bekent als een bussysteem met een aantrekkelijk kostenplaatje. Ook op gebied van veiligheid zet men zeker geen stap achteruit, want het systeem is zo betrouwbaar dat het kan ingezet worden in toepassingen tot veiligheidsklasse 4 volgens EN 954-1. Wel dient het geheel nog gekeurd te worden door de bevoegde instanties BIA en TUV. De eerste veiligheidsmonitor zal pas leverbaar zijn vanaf maart 2001. Dus wachten maar.
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AS-interface comme
Bus de sécurité de bas niveau

Le concept ‘Safety at work’ permet de raccorder directement des composants de sécurité comme les arrêts d’urgence, les contacts de portes ou les barrières de sécurité au bus AS-i sans entraver la ‘sécurité’. Il permet d’envoyer par le même câble AS-i des données d’E/S liées ou non à la sécurité. Ce qui en est aujourd’hui encore au stade de concept, sera bientôt réalité. Nous vous proposons une première prise de contact afin de ne pas rater le coche.

Les bus de sécurité sont un thème ‘brûlant’ pour la plupart des fabricants de bus. Aujourd’hui, ceux-ci ont la possibilité de développer des produits offrant à leurs clients un gain financier considérable lors de l’achat et de l’utilisation de leurs installations. Aujourd’hui, lorsqu’il s’agit de la sécurité de l’homme et de la machine, la priorité absolue se focalise sur la fiabilité fonctionnelle ininterrompue de tous les capteurs et actionneurs. Ceux-ci doivent fournir des signaux de retour d’information fiables en quelques millisecondes. Pendant plusieurs années, ce concept allait de pair avec un supplément de coût, la solution appliquée traditionnellement pour les capteurs et actionneurs de sécurité étant basée sur un câblage parallèle. En ce moment, la ‘mouvance des bus de sécurité’ est surtout en effervescence chez Profibus, Interbus, Safetybus mais moins au niveau des bus de plus bas niveau comme le bus AS-i (Actuator/Sensor-Interface). Siemens tente d’inverser cette tendance en proposant son concept ‘Safety at work’.

Fonctionnement 
La gamme de composants AS-i déjà connue, notamment les maîtres, les esclaves, les alimentations, etc., se voit aujourd’hui étoffée par le contrôleur de sécurité et les esclaves de sécurité connexes (un composant de sécurité comme participant au bus). Tous peuvent être raccordés au même réseau AS-i. Le maître reconnaît le composant de sécurité de la même façon que tout autre composant standard et l’intègre dans le réseau à l’instar des autres esclaves traditionnels. Le protocole de communication et le câble de l’AS-i standard sont si robustes qu’ils peuvent être utilisés sans problème pour les télégrammes relatifs à la sécurité. Les normes de sécurité exigées sont atteintes par l’envoi de signaux additionnels entre les esclaves et le contrôleur de sécurité. Le contrôleur de sécurité attend de chaque composant de sécurité un télégramme à quatre bits, qui change continuellement selon un algorithme bien établi. Si le télégramme attendu de la part d’un module de sécurité n’arrive pas ou si ce module envoie continuellement, suite à une erreur, le télégramme 0000, alors le contrôleur de sécurité déclenche dans les 45 millisecondes (le temps de réponse global maximum) les contacts de sécurité. L’installation est ainsi mise en sécurité, et un signal d’alarme est transmis au maître AS-i.

Le contrôleur de sécurité
Le contrôleur de sécurité est le cœur du ‘Safety at work’. Chaque application de sécurité est configurée à l’aide d’un PC au travers du contrôleur de sécurité, et laisse le choix à l’utilisateur entre différents modes de fonctionnement comme des fonctions d’arrêt d’urgence ou de commande à deux mains. Afin de pouvoir exploiter pleinement les possibilités de diagnostic de l’AS-i, le contrôleur peut utiliser n’importe quelle adresse AS-i. On distingue deux variantes de contrôleur. En fonction du niveau de sécurité souhaité ou requis, on peut opter pour un contrôleur de sécurité doté d’un contacteur de sortie à deux canaux ou pour un contrôleur doté de deux contacteurs de sortie à deux canaux. Les contacts peuvent à leur tour faire partie d’un circuit de sécurité ou empêcher l’enclenchement de moteurs ou autres. 

Modules de sécurité
Afin de laisser libre choix au client et de ne pas lui imposer des restrictions, il est naturellement primordial de disposer d’une vaste gamme de composants de sécurité dotés d’une interface AS-i. Cette liste comprend déjà les composants élémentaires comme l’arrêt d’urgence, l’interrupteur de position et les barrières lumineuses mais devra inévitablement être étendu si l’on veut donner un maximum de chances au concept.

Avantages
L’un des grands avantages de ce concept est l’utilisation sur un même réseau de composants standard et de composants de sécurité. De ce fait, on peut utiliser la structure de réseau déjà existante sans devoir mettre sur pied une nouvelle structure. Il faut néanmoins tenir compte du fait que, contrairement à l’AS-i standard (maximum 62 esclaves par maître), le nombre de participants est réduit à un nombre encore inconnu afin de pouvoir garantir la vitesse de réaction du système. Par ailleurs, il ne faut pas de PLC de sécurité supplémentaire mais simplement un contrôleur de sécurité nettement moins cher pour pouvoir appliquer le bus de sécurité. L’introduction de l’AS-i comme bus de sécurité présente un avantage non négligeable tant pour le constructeur que pour l’utilisateur d’installations industrielles. Le gain financier en termes de construction et d’utilisation y est certainement pour beaucoup. Ce bus présente une parfaite alternative pour les applications où l’utilisation d’un système de bus supérieur s’avère un rien trop coûteuse et, de surcroît, superflue. N’oublions pas que l’AS-i reste connu comme un système de bus vendu à un prix tout à fait abordable. En matière de sécurité, ce concept ne fait pas marche arrière car le système est tellement fiable qu’il peut être implémenté dans des applications allant jusqu’à la classe de sécurité 4, conformément à la norme EN 954-1. L’ensemble doit toutefois encore être approuvé par les instances compétentes, le BIA et le TUV. Le premier contrôleur de sécurité ne sera disponible qu’à partir du mois de mars 2001. Il ne nous reste plus qu’à attendre. 
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