IEC 62026-2

IEC 62026-2 — это международный стандарт, разработанный Международной электротехнической комиссией (IEC), который определяет требования к интерфейсу связи для устройств низковольтной аппаратуры распределения и управления. Стандарт является частью серии IEC 62026, посвящённой цифровым интерфейсам для промышленных контроллеров, датчиков и исполнительных механизмов, и конкретно описывает протокол AS-Interface (Actuator-Sensor-Interface).

Общие сведения

Стандарт IEC 62026-2 был впервые опубликован в 2000 году и с тех пор неоднократно пересматривался. Его полное название — «Низковольтная аппаратура распределения и управления. Интерфейсы контроллеров. Часть 2: Интерфейс «привод-датчик» (AS-i)». Основная цель стандарта — унификация способов подключения и обмена данными между простыми промышленными устройствами (дискретными датчиками, кнопками, световыми индикаторами, пневматическими клапанами) и контроллерами (ПЛК) по двухпроводной линии, которая одновременно передаёт и питание, и данные.

История разработки

Разработка AS-Interface началась в конце 1980-х годов как отраслевая инициатива консорциума немецких компаний, включая Siemens, Festo и другие. Целью было создание дешёвой и простой альтернативы традиционному параллельному подключению множества датчиков и исполнительных механизмов к контроллеру, что требовало большого количества кабелей и клемм. В 1994 году был опубликован первый проект спецификации, а в 2000 году она была принята как международный стандарт IEC 62026-2. В России стандарт действует в виде национального стандарта ГОСТ Р 50030.7.2-2012, который является аутентичным переводом IEC 62026-2:2008.

Технические характеристики

Физический уровень

Физически AS-Interface представляет собой неэкранированную двухпроводную линию (жёлтый кабель), по которой передаётся как питание (постоянный ток напряжением 30 В), так и данные. Максимальная длина сегмента без повторителей составляет 100 метров. Для увеличения длины сети используются повторители (репитеры), которые позволяют соединять до 4 сегментов, обеспечивая общую длину до 400 метров. Топология сети — шинная, но допускаются ответвления (шлейфы) длиной до 10 метров.

Канальный уровень

Передача данных осуществляется по принципу «ведущий-ведомый» (master-slave). В сети имеется один ведущий (master) — обычно это модуль связи с ПЛК или встроенный интерфейс контроллера, и до 62 ведомых (slave) — устройств (датчиков, исполнительных механизмов). Каждому ведомому присваивается уникальный адрес (от 1 до 31, а в расширенной версии — до 62). Обмен данными происходит циклически: ведущий последовательно опрашивает всех ведомых, передавая им команды и получая ответы. Время цикла для сети с 31 ведомым составляет около 5 миллисекунд.

Протокол и формат данных

Каждый кадр данных состоит из 4 бит полезной информации (параметр или состояние), 4 бит адреса, 4 бит управляющих полей и стартового/стопового битов. Скорость передачи данных составляет 167 кбит/с. Для обеспечения помехоустойчивости используется специальный метод кодирования — манчестерский код с инвертированием (Manchester II). Ведомые устройства могут передавать как дискретные сигналы (включено/выключено), так и аналоговые значения (через два последовательных цикла опроса) или строковые данные.

Классификация устройств

По типу подключения

• Стандартные ведомые (Standard Slave) — поддерживают передачу 4 бит данных.
• Расширенные ведомые (Extended Slave) — поддерживают передачу до 8 бит данных и имеют расширенный набор команд.
• Аналоговые профили — устройства, которые передают аналоговые значения (например, температуру, давление) в цифровом виде.

По функциональному назначению

• Датчики — дискретные (концевые выключатели, фотоэлектрические датчики, индуктивные датчики приближения) и аналоговые.
• Исполнительные механизмы — пневматические клапаны, реле, пускатели, световые колонны.
• Модули ввода/вывода — блоки, к которым подключаются обычные (не AS-i) датчики и исполнительные устройства.
• Логические модули — устройства, способные выполнять простые логические операции (например, таймеры, счётчики).

Применение

Промышленная автоматизация

Основная область применения AS-Interface — автоматизация производственных процессов, особенно в машиностроении, пищевой промышленности, упаковочном оборудовании, автомобилестроении. Стандарт используется для подключения датчиков и исполнительных механизмов на конвейерных линиях, в сборочных цехах, на упаковочных машинах.

Преимущества

• Снижение стоимости монтажа — замена многожильных кабелей на одну двухпроводную линию.
• Простота проектирования и обслуживания — топология шины, автоматическое конфигурирование.
• Высокая помехоустойчивость — благодаря манчестерскому кодированию и гальванической развязке.
• Возможность питания устройств по линии — не требуется отдельный источник питания для каждого датчика.

Недостатки

• Ограниченная длина сегмента (100 метров) — для больших объектов требуются повторители.
• Низкая скорость передачи данных (167 кбит/с) — не подходит для высокоскоростных систем управления движением.
• Ограниченное количество ведомых (до 62) — для крупных систем требуется несколько сегментов.

Связь с другими стандартами

AS-Interface часто используется в сочетании с другими промышленными сетями, такими как PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP. В таких системах ведущий AS-i выступает как шлюз, подключая простые устройства к более сложной сети верхнего уровня. Стандарт IEC 62026-2 является частью семейства стандартов, включающего также IEC 62026-1 (общие требования), IEC 62026-3 (DeviceNet) и IEC 62026-4 (CANopen).

Версии и развитие

С момента принятия стандарта вышло несколько редакций:

• IEC 62026-2:2000 — первая редакция.
• IEC 62026-2:2008 — вторая редакция, уточнены требования к электромагнитной совместимости и расширены возможности адресации.
• IEC 62026-2:2018 — третья редакция, добавлены поддержка повышенной температуры эксплуатации, новые профили для аналоговых и безопасных устройств.

В 2019 году вышла спецификация AS-i-5, которая обеспечивает скорость передачи данных до 1 Мбит/с и увеличенное время цикла, однако она не является частью текущего стандарта IEC 62026-2, а рассматривается как расширение.

Интересные факты

• AS-Interface является одной из самых распространённых промышленных сетей в мире, особенно в Европе. По оценкам производителей, к 2020 году было установлено более 40 миллионов узлов AS-i.
• Стандарт поддерживает «горячую замену» устройств — ведомые могут быть заменены без отключения питания всей сети.
• Для обеспечения безопасности в системах AS-Interface используется профиль AS-i Safety at Work, который позволяет передавать сигналы безопасности (например, аварийного останова) по той же двухпроводной линии, что и обычные данные.

Источники

1. IEC 62026-2:2018 «Low-voltage switchgear and controlgear — Controller-device interfaces (CDIs) — Part 2: Actuator sensor interface (AS-i)».
2. ГОСТ Р 50030.7.2-2012 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 7.2. Интерфейс «привод-датчик» (AS-i)».
3. AS-International Association. «AS-Interface Specification V3.0».
4. K. Bender, «AS-Interface: The Solution for Automation», VDE Verlag, 2008.