1

Actuator Sensor Interface

• Sieć AS-i należy do najprostszych sieci miejscowych,• Metodą dostępu stacji do sieci AS-i jest odpytywanie (ang. polling),• Jedna stacja jest wyróżniona i pełni rolę zarządcy (Master), pozostałe

węzły są podległe (Slaves),• Master posiada pełną listę adresów stacji dołączonych do sieci i

odpytuje kolejne slave, przekazując w ten sposób zgodę na transmisję w sieci,

• Jeden master może obsługiwać do 31 punktów podległych, tzw. modułów, które mogą zawierać układy wyjściowe albo wejściowe (opcja standard),

• Węzeł może obsługiwać do 8 punktów binarnych (8, 4+4, 4, 3+1, 2+2),• Każdy moduł musi mieć swój adres (1-31) zapisany w pamięci

EEPROM,

2

Informacje podstawowe

• Moduły mogą tworzyć sieć o konfiguracji liniowej, gwiaździstej lub drzewiastej

3

Master

control

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

linia

Master

control

Slave

Slave

Slave Slave

Slave

Slave

SlaveSlave

Slave

Slave Slave

Slave

gwiazda

Master

control

Slave

Slave

Slave

SlaveSlave

Slave

Slave

Slave

Slave

Slave

drzewo

Topologia sieci

• Jako łącze stosowany jest specjalny dwużyłowy (2x1,5mm2), nieekranowany, profilowany kabel o długości do 100m (300m z repeaterem, 600m z extenderem),

• Zalety takiego rozwiązania są następujące: prosty montaż i serwis okablowania, szybki i prawidłowy montaż modułów węzłowych sieci, prosta diagnostyka sieci, łatwa rekonfiguracja oraz duża odporność na uszkodzenia mechaniczne,

• Wadą przyjętego kabla jest mniejsza, w porównaniu ze skrętką, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne,

• Zostało to zrekompensowane przez zwiększenie napięcia zasilania (30V DC) oraz zastosowanie dużych prądowych (60mA) sygnałów sterujących,

4

Medium transmisyjne

• Łatwe i bezpośrednie podłączenie do węzłów do magistrali,

• Jeden przewód – dwie żyły – do transmisji danych i zasilania

• Klasa ochrony do IP67,• Montaż bez zakładania końcówek

kablowych i przykręcania,

5

AS-Interface electromechanic

Master

Master

Host

SL 1

1

SL 2

2

SL31

31

Master Nadaje

Slave Odpowiadają

SL 1

1

bus

Technologia łączenia

6

AS-Interface electromechanic

Technologia łączenia

bezpośrednie i łatwe połączenie sensorów/aktorów lub modułów,

specjalna konstrukcja kabla, dwa przewody dla danych i zasilania,

izolowane połączenie przeszywające łatwa technologia łączenia, bezpieczne połączenia, ochrona do poziomu IP67,

nie wymagane ściąganie izolacji, montaż w każdej płaszczyźnie,

Blok dokujący

Połączenie przeszywające

Konstrukcja kabla

7

Łatwa rozbudowa

Slave

Slave

Slave

Slave

Możliwość dołączenia węzła tam gdzie jest potrzebny

Możliwość dołączenia nowej linii tam gdzie jest potrzebna

8

AD

Fault

Power

I-1

I-2

3162

AS-Interface

62 Slaves dołączone do jednego Mastera / A- i B-Slaves pełna kompatybilność w dół

możliwość rozszerzania bieżącej aplikacji o nowe elementy istniejące węzły mogą swobodnie komunikować się z nowym masterem

precyzyjna diagnostyka Oddzielna detekcja konfiguracji oraz błędów urządzeń

krótkie spięcia, przeciążenie, niepotrzebne dodatkowe napięcie, błędy komunikacji

łatwe utrzymanie

transmisja wartości analogowych brak nadmiernego opóźnienia czasowego automatyczne rozpoznanie wartości analogowych konfiguracja urządzeń bez dodatkowych narzędzi

9

AS-Interface

DeviceNet FIP Interbus Profibus Ethernet etc.

Poziom komunikacyjny:

Poziom kontrolny: PLC, PC, IPC, ...

Master

SlaveSlaveSlaveSlave Slave SlaveSlave Slave

Poziom Aktor / Sensor

Poziom AS-Interface:

Slave Slave Slave Slave Slave

10

Zasięg produktów

Masterplc / pc

Moduły wej/wyj

aktorygateways

Elementybezpieczeństwa

sensory

zasilanie

Systemyzintegrowane

Akcesoriarepeater, extender

11

Ilość Slaves 31 62

Ilość wejść wyjść 124 I +124 O 248 I + 248 Siemens (496 I and 496 O)

max. Czas cyklu 5 ms używając A + B Slaves max.10 ms

transmisja przez specjalny blok zintegrowane w masterze wartości analogowych aż do 124 wartości

analogowych

AS-Interface Rozszerzony

Rozbudowa sieci

12

Transmisja danych

Właściwości transmisyjne naturalnego kodu binarnego nie są najlepsze: ma on składową stałą, liczba kolejnych elementów ‘0’ i ‘1’ nie jest ograniczona i dlatego nie gwarantuje prawidłowej synchronizacji odbiornika, Z drugiej strony, torem transmisyjnym dla AS-i jest para przewodów, którą przesyłane są zarówno dane jak i zasilanie. Powyższe przyczyny powodują konieczność stosowania kodu transmisyjnego. Przyjęto kod PE (ang. Phase Encodage) zwany też kodem Manchester. Reguła kodowania jest następująca: ‘1’ kodowana jest jako przejście w środku bitu, od poziomu niższego do wyższego, ‘0’ - odwrotnie. Zaletą takiego kodowania jest co najmniej jedno przejście dla każdego bitu.

13

Transmisja danych

Przebiegi w nadajniku kontrolera magistrali AS-i pokazano na rysunku. Słowo nadawane, w naturalnym kodzie binarnym (rys.a), kodowane jest według reguł kodu PE (rys.b) a następnie podawane na filtr dolnoprzepustowy. Przebieg ten o ograniczonym paśmiewchodzi na konwerter U/I, na którego wyjściu otrzymujemy prąd I z przedziału (0...60)mA. Takie zmiany prądu są forsowane na magistrali (rys.c). Oddziaływanie między wyjściem nadajnika a specjalnym zasilaczem z odpowiednio dobraną wartością indukcyjności wyjściowej prowadzi do uzyskania naprzemiennej modulacji impulsowej (APM - ang. Alternate Puls Modulation) napięcia zasilającego (rys.d). Modulacja APM odpowiada różniczkowaniu przebiegu z rys.c. Amplituda impulsów napięciowych w torzetransmisyjnym wynosi około 2V.

14

Format Ramki

ST – bit startu, zawsze ST=0,CB – bit sterujący, 0 - transmisja dane/parametry, 1 – instrukcja sterująca,A0…A4 – adres modułu slave, 01H…1FH – AS-i-slave 1…AS-i-slave 31,I0…I4 – bity informacyjne zależne od typu wywołania,PB – bit parzystości, testowane są bity bez ST i EB, 0 – parzysta liczba ‘1’,EB – bit stopu, zawsze EB=1.

15

Format Ramki

Master wysyła telegram zaopatrzony w adres modułu slave. Odpowiada wyłącznie wskazany moduł. Ta prosta metoda ściśle determinuje czas dostępu każdego punktu domagistrali. Dla sieci AS-i przyjęto częstotliwość zegara równą 167kHz co daje czas trwania jednego bitu 6μs. Master-pauza wynosi co najmniej 3 i maksymalnie 10 odcinków jednostkowych. Jeśli slave jest zsynchronizowany, wtedy już po trzech odcinkach bitowych przełącza się na nadawanie odpowiedzi. Przy braku synchronizacji wymagane są dwa dodatkowe bity. Jeśli master nie otrzyma bitu startowego odpowiedzi w ciągu 10 bitów pauzy, przechodzi do następnego wywołania. Slave - pauza trwa tylko jeden odcinek czasowy. Czas cyklu dostępu w sieci AS-i zależy od liczby modułów podrzędnych; przy pełnej obsadzie 31 modułów czas cyklu wynosi około 5ms.

16

Transmisja danych

W systemach sterowania istotnym problemem jest zapewnienie wysokiejwiarygodności przekazywanych danych. Zabezpieczenie transmitowanych w sieci AS-i ramek może wydawać się słabe. W rzeczywistości wprowadzenie kodowania transmisyjnego PE ikońcowego APM powoduje, że istnieje więcej stref kontroli wynikowego ciągu. W łatwy sposób można wykryć brak transmisji - brak składowej zmiennej.

17

Test przesyłanych danych

Przyjmuje się następujące kryteria testowania ramek transmitowanych w kodzie APM: pierwszy impuls telegramu musi być impulsem ujemnym, kolejne pary impulsów muszą mieć przeciwną polaryzację, odstęp między sąsiednimi impulsami nie może przekraczać 0,5 okresu zegara, w drugiej połowie bitu (w odniesieniu do nadawanego słowa) zawsze musi wystąpić impuls, liczba dodatnich impulsów, bez bitów ST i EB musi być parzysta, ostatni impuls słowa kodowego musi być dodatni, po bicie stopu (EB) nie może być impulsów (dotyczy pauzy).Następnie po przekodowaniu ciągu z kodu APM na kod PE i dalej na kod binarny, realizowana jest kontrola parzystości odebranej ramki.

18

Funkcjonalność A i B Slave

Master nadaje do A-Slaves

Slave 1A Slave 2A Slave 31A Slave 1B

Slave 1B Slave 31A Slave 2A Slave 1A

Slave 2B

Slave 2B

Odpowiedź A-Slaves

Master nadaje do B-Slaves

Odpowiedź B-Slaves

Master

Kontroler

19

System Solution

Slave’y z dodatkowymi funkcjami (np. Parametryzacja). Diagnostyka slave’ów po sieci Aktory i sensory w wysokim poziomie ochrony

AS-Interface integruje funkcjonalność slave’a:

D0 = przełączanie

D1 = ostrzeganie

D2 = włączenie

D3 = test

P0 = timer

P1 = inverting

P2 = distance

P3 = special function

Sensorlub

Aktor

energia

AS-InterfaceSlave IC

Jedno połączenie

20

21

System Solution

D0 = sensor 1

D1 = sensor 2

D2 = aktor 1

D3 = aktor 2

P0

Do 4 sensorów

i/lub

Do 4 aktorów

energia

AS-InterfaceSlave IC

Jedno połączenie

Watchdog

AS-Interface moduły umożliwiają podłączenie konwencjonalnych sensorów i aktorów:

22

Przesył danych i energii

Każdy telegram jest sprawdzany przez odbiornik (wykrywanie możliwych błędów). Wykrywanie błędów odbywa się przez sprawdzenie bitu parzystości i kilku innych niezależnych wartości.

W ten sposób uzyskana jest niespotykana odporność na wykrywanie pojedynczych, jak i zbiorowych błędów transmisji.

Ponowne nadanie pojedynczego telegramu zabiera tylko 150 µs i jest standardowo dodawane do czasu nadawania.

AS-Interface może być używane także w środowisku o wysokim stopniu zakłóceń elektromagnetycznych, jak np. maszyny spawalnicze czy falowniki.

23

Konfiguracja hardware’owa – on-line

24

Konfiguracja hardware’owa – off-line

SAFETY AT WORK

25

Moduły bezpieczeństwa oraz moduły standardowe

Master PLCModułbezpieczeństwa

Przyciskbezpieczeństwa

STOP

ZasilaczASi

Przełącznikpozycyjny

Kurtyna świetlna bezpieczeństwa

Modułstandardowy

Modułbezpieczeństwa

Modułstandardowy

Switch NET

SAFETY AT WORK

SAFETY AT WORK

29

SAFETY AT WORK

Integracja wszystkich elementów związanych z bezpieczeństwem

Diagnostyka magistrali za pomocą sterownika PLC

Redukcja Hardware’u

Modułów I/O

Rozmiaru szafy sterowniczej

Przewodów

Skrócenie czasu instalacji, testowania

Przyspieszenie projektowania, oznaczania przewodów, diagnozowania

Ułatwienie tworzenia dokumentacji

Ułatwienie konserwacji

Podsumowanie

30

Certification

AS-Interface – the industrial standard

Tested and certified products for the customer