Что такое asi шина
Рис.74. иллюстрирует положение, которое занимает AS-интерфейс в систем е автоматизированного компьютерного управления.
AS-interface — это система с одним ведущим (Master) устройством. Функции ведущих сетевых устройств выполняют коммуникационные процессоры (СР) пограммируемых контроллеров SIMATIC. Это позволяет использовать AS-Interface в качестве подсети PROFIBUS-DP с DP/AS-inteface Link модулем связи. Через шлюзы может выйти в другие промышленные сети: FOUNDATION Fieldbus, ModBus, Interbus, и др. AS-interface — это интерфейс подключения ведомых (Slave) устройств: датчиков и исполнительных механизмов, которые могут быть со встроенными ASi микросхемами (with As-i chip), так и без них (without As-i chip). Он осуществляет коммуникацию между ведомыми устройствами и системой управления, и обеспечивает упрощенный монтаж управляемой установки.
Особенность и преимущество сети AS-interface в том, что обмен данными т.е. опрос датчиков, выдача команд на исполнительные механизмы и питание всех сетевых компонентов осуществляется через двухжильный (2×1,5мм2) стандартизированный кабель (См. рис.75 и 76) . Для запуска сети нужно только правильно выполнить монтаж и задать адреса ведомых устройств, а специальный профиль оболочки кабеля исключает возможность возникновения ошибок при его монтаже. AS-interface не требует специального программирования.
Последней версией интерфейса является 3.0. Версия для систем с повышенной безопасностью имеет название AS-Interface Sаfe.
Стандартизированный AS-i кабель имеет специальный профиль, исключающий возможность неправильного подключения сетевых компонентов. Большая часть сетевых компонентов подключается к кабелю методом прокалывания изоляции . Острые игольчатые контакты прорезают резиновую изоляцию кабеля и соприкасаются с обеими жилами. Кабель не требуется резать, не нужно удалять с него изоляцию. Оболочка кабеля AS-i выполнена из «самовосстанавливающейся» резины. Это означает, что отверстия, прорезанные острыми контактами в резиновой оболочке кабеля, при демонтаже кабеля вновь сомкнутся, и будет восстановлен тип защиты IP67.
Кроме профилированного кабеля в AS-i используется и круглый кабель, ориентированный на специальные модули.
Рис.75 AS-i кабель . Подсоединен и е компонентов к кабелю.
Рис.76 Размеры кабеля AS-i . Подсоединение к кабелю AS-i .
Цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Интерфейс датчиков исполнительных механизмов, широко известный как AS-интерфейс или ASi, представляет собой децентрализованное сетевое решение для интеграции полевых устройств во многие системы автоматизации. История ASi восходит к 1990 году, когда консорциум из 11 конкурирующих немецких и швейцарских компаний по автоматизации сформировался для разработки упрощенной и недорогой промышленной сетевой системы.
Эти компании являются одними из крупнейших в своей области: Siemens, SICK, Pepperl + Fuchs, Leuze Electronic, Festo, Balluff, ifm electronic, Baumer и ELESTA. В итоге в 1991 году была учреждена организация AS-International для защиты стандартов и спецификаций технологии ASi.
Первая система автоматизации на основе ASi была разработана в 1994 году. Затем интерфейс был стандартизирован в 1999 году в соответствии с нормами EN 50295 и МЭК 62026-2. В 2004 году революционная версия ASi 3.0 расширила возможности интерфейса для более широкой и надежной передачи данных. Совсем недавно, в 2019 году, AS-International выпустила крайнюю версию интерфейса, ASi-5, более чем вдвое увеличив пропускную способность данных и представив платформу для облачных систем и Индустрии 4.0.
ASi является широко используемой сетевой технологией в промышленности. Ее основное назначение – подключение полевых устройств к программируемым логическим контроллерам (ПЛК), распределенным системам управления (РСУ) и промышленным системам автоматизации на базе ПК. Полевые компоненты – это относительно простые устройства ввода/вывода, такие как датчики, исполнительные механизмы, кнопки и энкодеры. Обычно это двоичные устройства включения и выключения.
Особенностью ASi является способ подключения. В традиционных условиях система с множеством полевых устройств часто включает сложную проводку и большие массы кабельных деревьев. Этого можно избежать с помощью ASi, благодаря специальному двухпроводному кабелю, способному передавать как напряжение питания, так и данные. Это значительно снижает затраты на установку, требуемые материалы и рабочую силу.
Еще одним преимуществом кабеля ASi является упрощенный процесс подключения, известный как технология прокалывания или «щелкни и работай». ASi-совместимые устройства оснащены прокалывающими штырями, предназначенными для присоединения к проводам внутри плоского кабеля ASi. Кабель снабжен защитой от обратной полярности и может автоматически обнаруживать новое подключенное к сети оборудование. Питание поступает от источников питания, подключенных на одном конце кабеля ASi.
Системы ASi можно разделить на три основных типа: компактные, расширенные и с несколькими ведущими. Компактные системы представляют собой автономные ASi, которые не подключены ни к какой другой шине. Эти системы могут быть настроены в одной из следующих топологий: ветвь дерева, звезда и кольцо. Наиболее часто используемая топология – это ветвь дерева из-за возможности добавления нескольких ветвей в любой точке подключения кабеля.
В обширной системе шина ASi развязана и интегрирована с шинами более высокого уровня. К одной шине можно подключать несколько ASi. Преимущество этой системы в том, что она выходит за пределы 500-метрового предела соединений ASi. Система с несколькими ведущими подразумевает наличие более одного ведущего ASi. Эта система полезна для максимального увеличения длины кабеля, а также количества подключенных устройств.
Связь ASi в принципе работает по методу клиент/сервер (ведущий/ведомый). Каждая система ASi содержит как минимум один клиент ASi (ведущий). Клиент отвечает за: инициализацию системы, идентификацию подключенных устройств (серверов или ведомых устройств), управление временем цикла, обнаружение и передачу ошибок сервера, а также параметризацию сервера. Сервер в первую очередь декодирует сообщения, поступающие от клиента, предпринимает соответствующие действия и предоставляет обратную связь клиенту.
Платформа ASi очень универсальна и имеет широкий спектр приложений в области автоматизации. Практически любая система с полевыми устройствами может выиграть от простоты и меньшей стоимости ASi. Далее приведены некоторые примеры применения ASi.
- Автоматизация зданий: системы пожаротушения и контроля дыма, приводы жалюзи и системы вентиляции являются элементами зданий, которые все чаще используют ASi, особенно в высоких зданиях, где сокращение количества необходимых материалов для проводки является более значительным.
- Упаковка: упаковочные линии, как правило, растягиваются на десятки метров и используют множество полевых устройств. Это одно из самых распространенных приложений ASi.
- Системы безопасности: это решение ASi предлагает упростить интеграцию устройств безопасности вместе с другими полевыми компонентами, позволяя им работать параллельно. Затем модули ASi с рейтингом безопасности можно интегрировать и контролировать в сети.
- Внутренняя логистика: большие робототехнические системы, такие как автоматизированные системы хранения и поиска, все чаще используют ASi для установки полевых устройств на больших расстояниях.
AS-i. Промышленная сеть AS-i
Для устранения недостатков традиционной технологии низовой авто-матики с преимущественным решением задач сигнализации и управления разработана промышленная шина (интерфейс) AS-i (Actuators/Sensors inter-face-интерфейс исполнительных устройств и датчиков).
AS-i является открытой промышленной сетью.
Физический уровень AS-i реализуется путем подключения к ведущему устройству MS ведомых периферийных устройств (SL) специальным плоским двухжильным кабелем (рис. 11.3). Этот кабель желтого цвета стал как бы рыночным знаком AS-i. Он осуществляет как питание максимального допустимого количества SL, так и передачу цифрового сигнала. Форма сечения кабеля в виде трапеции с выступом обеспечивает однозначное его положение в модулях и, как следствие, исключает возможность переполюсовки двухпроводной линии. Поперечное сечение кабеля в форме трапеции облегчает прижим и создает уплотнение в местах подключения сетевых устройств, обеспечивая герметичность со степенью защиты IP67.
Рис. 10.3. Поперечное сечение кабеля AS-i
Принципиальной особенностью промышленной шины AS-i на базе желтого плоского кабеля является технология подключения SL: периферийные устройства могут быть подключены к кабелю в любой его точке методом прокалывания изоляции(!).Такая технология обеспечивает гиб-кость сетевой архитектуры и предельно минимизирует сроки монтажа. Материал, из которого изготавливается оболочка кабеля, обладает свойством самовосстановления без нарушения герметичности при отключении сетевого устройства. Эксплуатация кабеля допускается в диапазоне температур от минус 40ºС до плюс 85ºС, но монтаж может осуществляться только при температурах воздуха выше минус 25ºС.
Максимальная длина промышленной сети AS-i — до 100 м. Площадь поперечного сечения каждого проводника стандартом установлена равной 1,5 мм2. При таком сечении гарантируется питающий ток SL силой до 2А. Предусмотрена возможность увеличения общей длины сети до 300 м с использованием двух усилителей. При этом для каждого сектора сети длиной 100 м должен использоваться индивидуальный источник питания.
Если в качестве сетевых устройств к AS-i подключены исполнительные механизмы, то используются дополнительные кабели. Например, если для сетевых устройств требуется дополнительное питание напряжением 24В постоянного тока, то рядом с желтым должен быть проложен аналогичный профилированный кабель черного цвета (также с технологией прокалывания). Для напряжений более 30В, в частности для 230В переменного тока, используется кабель с оболочкой красного цвета. Как альтернатива плоскому кабелю допускается применение круглого кабеля типа, но для его подключения уже используется клеммное подсоединение.
Поскольку передача информации в AS-i осуществляется в неэкранированном кабеле с не витыми жилами, то интерфейсный сигнал подвержен воздействию электромагнитных помех, а линия связи существенно ограничивает полосу пропускания частот (т.е. ограничивает скорость пере-ачи сигнала). По этой причине передача сигнала в AS-I осуществляется с использованием Манчестерского кодирования.В результатев линию связи логические «1» и «0» формируются сигналами разной полярности (от дифференцирования перехода от «0» к «1» и от «1» к «0»).
10.2.2Канальный уровень AS-Iработает по принципу «ведущий(MS) –ведомый(SL)» со структурой сообщений представленой на рис. 10.4.
Шина ASI
Характеристики основных промышленных шин
Основная задача этой сети — связать в единую информационную структуру устройства самого нижнего уровня автоматизируемого процесса (датчики и разнообразные исполнительные механизмы) с системой контроллеров. Это следует из названия: Actuator Sensor Interface (ASI).
ASI-интерфейс позволяет через свои коммуникационные линии передавать не только данные, но и запитывать датчики. Здесь используется принцип последовательной передачи на базовой частоте. Информационный сигнал модулируется на питающую частоту. В качестве физической среды используется специальный неэкранированный двухпроводный кабель с трапециевидным профилем. Этот кабель позволяет подключать датчики, устанавливаемые на подвижных частях механизмов. Топологией ASI-сети может быть шина, звезда, кольцо или дерево с циклом опроса 31 узла за 5 мс. Максимальный объем данных с одного ASI-узла — 4 бит.
Происхождение: консорциум AS-I Consortium, 1993 год.
Максимальное число узлов: 31 подчиненный, 1 главный.
Коннекторы: монтируемые с прорезанием изоляции разъемы для плоского желтого кабеля, двухпозиционные клеммные колодки и 12-миллиметровые быстроразборные («микро-«) разъемы.
Длина соединения: 100 метров; с ретрансляторами до 300 метров.
Скорость передачи: 167 Кбит/с.
Размер сообщений: 8 бит (4 входящих, 4 исходящих) на сообщение для одного узла.
Метод обмена сообщениями: Strobing (стробирование).
Поддерживающая организация: AS-I Trade Organization.
Типичные области применения: в основном в сборочных, сварочных и транспортировочных агрегатах. Используется для однокабельного соединения многовходовых блоков датчиков, интеллектуальных датчиков, пневматических вентилей, коммутаторов и индикаторов.
Достоинства: чрезвычайная простота, дешевизна, распространенность, высокое быстродействие, подача питающего напряжения по сетевому кабелю. Превосходное средство для объединения устройств цифрового ввода/вывода.
Недостатки: плохо подходит для объединения устройств аналогового ввода/вывода; ограниченные размеры сети; слабая распространенность в Северной Америке (в настоящее время).
Примечание — недавно вышедшая новая спецификация AS-I допускает подключение 62 (вместо 31) подчиненных устройств с 4 входами и 3 выходами каждое. В настоящий момент данную спецификацию поддерживает малое число производителей, однако удовлетворяющие ей новые устройства могут использоваться наравне со старыми.
Для питания слаботочных устройств ввода в сигнальном кабеле имеется постоянное напряжение 30 В. Питание для устройств вывода может подаваться по дополнительному плоскому (черному) кабелю; большинство устройств вывода имеет клеммы, предназначенные для подключения этого кабеля.
2 Шина ControlNet
Происхождение: Allen-Bradley, 1995 год.
Строится на базе кабелей RG6/U (используются в системах кабельного телевидения) и специализированных ASIC-микросхем компании Rockwell.
Коннекторы: сдвоенные продублированные BNC-разъемы.
Длина соединения: от 250 до 5000 метров (с ретрансляторами).
Скорость передачи: 5 Мбит/с.
Размер сообщения: от 0 до 510 байт.
Методы обмена сообщениями: на базе модели «производитель/потребитель» (Producer/Consumer); обмен с поддержкой нескольких главных устройств, обмен между одноранговыми устройствами, фрагментированные сообщения, сообщения с приоритетом и расписанием повторных передач; сдвоенные каналы передачи (встроенное резервирование).
Достоинства: детерминированное, стабильное, рациональное использование пропускной способности; более дешёвое, чем в большинстве других сетей, включая Ethernet, резервирование. Данные могут передаваться по любому транспортному межсетевому протоколу через Ethernet, Firewire и USB.
Недостатки: ограниченная поддержка производителями, дороговизна специализированных микросхем компании Rockwell.
Подключение питания шины as i
Модуль питания TSX SUP A02 и блок питания TSX SUP A05 оборудованы встроенными специальными фильтрами, необходимыми для питания шины AS-i. Эти устройства обеспечивают разность потенциалов на шине AS-i и запитку соответствующих датчиков (в пределах обеспечиваемой мощности).
Конструкция
- Зеленый индикатор AS-i, указывающий на наличие напряжения 30 В на шине AS-i.
- Две винтовые клеммы (AS-i + и AS-i -) для подключения шины AS-i, одну клемму заземления для подключения экрана при использовании экранированного кабеля шины.
- Три винтовых клеммы для подключения к сети.
- Переключатель первичного напряжения (110 . 220 В переменного тока — 200 . 240 В переменного тока).
- Оранжевый индикатор сетевого напряжения ON.
- Зеленый индикатор AS-i, указывающий на наличие напряжения 30 В на шине AS-i.
- Зеленый индикатор 24 V, указывающий на наличие напряжения 24 В для дополнительного питания.
- Две винтовые клеммы (AS-i + и AS-i -) для подключения шины AS-i, одну клемму заземления для подключения экрана при использовании экранированного кабеля шины.
- Четыре винтовых клеммы для выхода 24 В постоянного тока.
- Три винтовых клеммы для подключения к сети.
- Две клеммы для выбора первичного напряжения (110 . 120 В перем. т. — 200 . 240 В перем. т.)
Технические характеристики
Модули соответствуют стандартам ПЛК (IEC 1131-1 и IEC 1131-2) по устойчивости к излучениям, фильтрации и помехоустойчивости.
Блок TSX SUP A05 также имеет выход 24 В постоянного тока для питания других устройств, которые могут не подключаться к шине AS-i (ПЛК, датчики, исполнительные устройства и пр.).
Модули питания соответствуют крепежным габаритам ПЛК Micro (TSX SUP A02/SUP A05) и Premium (TSX SUP A05), благодаря чему они могут монтироваться на рельс отдельно, рядом с ПЛК Micro/Premium или, в случае модуля питания TSX SUP A02, в шасси TSX RKY для ПЛК Premium.
Фотографии, изображения
