AS-i
busz as-i en: Actuator Sensor Interface
Az AS-i egy széles körben elterjedt terepi busz, gyakorlatilag standardnak tekinthető. A busz főleg az aktorok és szenzorok jelkezelésére lett létrehozva, ebből következően egy szegmens egyszerre csak egy master állomást tartalmazhat, ez végzi a lekérdezéseket. Az AS-i 1999-től az EN 50295 és IEC 62026-2 normáknak felel meg.
technológia összefoglalás
Az AS-i buszon a master egység polling eljárást alkalmazva végzi a slave egységek lekérdezését illetve az aktoroknak a jelkiadást. Egy telegram 4 bit-nyi adatot tartalmaz. Minden slave egységnek egyedi cím adható egy címzőegység segítségével, vagy a master-en keresztül. A slave-ek száma típusfüggő (lásd AS-i verziók), de maximum 62 lehet. Az egységek címzése eredetileg 5 biten történik, így a hálózaton maximum 31 cím adható ki. A bővített címzéssel (erweiterten Adressmode) a megcímezhető állomások száma 62-re emelhető, de erre a címzésre a hálózat minden résztvevőjének alkalmasnak kell lennie. A 0. cím a gyári beállítás, ezzel jelzi a többi résztvevő felé, hogy még nem rendelkezik egyedi címmel.
A hálózatot egy speciális vezetékből lehet kiépíteni, melyre az egységek viszonylag egyszerűen csatlakoztathatók. Az egyszerű, sárga vezeték a kisebb fogyasztású egységek tápellátását képes biztosítani (24-30 V-), a fekete vezeték a nagyobb áramfelvételű (pl. szelepszigetek) megtáplálását képes biztosítani (24 V-). A piros vezetékkel a 230 V-os, de kisebb áramfelvételű egységek tápellátása biztosítható.
A jelátvitel Manchester-II -re alapozott APM (Alternierende Puls Modulation) kódolással történik.
AS-i verziók
| jellemző | Version 2.0 | Version 2.1 | Version 3.0 |
|---|---|---|---|
| slave-ek száma | max. 31 | max. 62 | |
| I/O szám | 124 I / 124 O | 248 I / 186 O | 496 I / 496 O |
| jelek | Adatok és tápellátás maximum 8A -ig (tápegységtől függő érték). | ||
| maximum áramfelvétel | 65 mA / résztvevő | ||
| vezeték | árnyékolatlan, nem sodrott, speciális 2 x 1,2 mm² vezeték (bővebben a vezeték pont alatt) | ||
| slave-enkénti lekérdezés idő | 150µs | ||
| maximum ciklusidő | 5 ms | 10 ms (bővített címzéssel, egyébként 5 ms) | |
| analóg érték átvitel | funkcióblokkon keresztül | a master-be integrált művelet | |
| analóg értékek száma | 16 bájltnyi digitális- és analóg érték | 124 analóg érték | |
| adatátvitel sebessége | 167 kBit / s, netto 53,3 kBit/s (szünetekkel) | ||
| topológia | szabadon választható, jellemzően gyűrű, fa, lánc vagy busz. | ||
| kapcsolat jellege | master / slave (monomaster) | ||
| vezetékhossz | szegmensenként 100 m, maximum 2 repeater-rel maximum 300 méterig hosszabbítható (a teljes hálózatban így is csak egy master lehet). | szegmensenként 100 m, maximum 600 m. | |
| címzés | címzőegységgel vagy automatikus | ||
| kódolás | Manchester-II / APM | ||
AS-i hálózat-szervezés
Az AS-i egy meglehetősen rugalmas rendszer, a fenti ábrák is - talán - ezt tükrözik. A bal oldalon a master szerepét egyértelműen a PLC tölti be, míg a jobb oldalon ezt a szerepet a (gateway) link egységek vállalják át, és a magasabb szintű buszokon (Profibus, Profinet) kapcsolják az AS-i alhálózatot a PLC-khez.
Telegram-formátum
Bitenkénti átviteli idő: 6 μs.
A kommunikáció jellege polling (lekérdezés). Ennek lényege, hogy a slave csak akkor dumálhat, ha a master kérdezi, így a kommunikáció menete a következő:
- Masteraufruf: a master a lekérdező telegrammal utasítja a slave-et
- Masterpause: a master a telegram zárásaként 3-10 bitnyi időt vár (időt ad a slave-nek)
- Slaveantwort: a megszólított slave válaszol egy válasz telegrammal
- Slavepause: 1 bitnyi időt ismét kivár
Három - egymást követő és eredménytelen (hibás) slave felhívást követően a master az adott slave-et hibásnak jelöli.
Az analóg értékeket az AS-i nem egy lépésben, hanem az un. Zeimultiplex-et alkalmazva, 8 adatciklusban viszi át. Ez ugye, egyszerű címzéssel 8 * 5 ms-ot, bővített címzéssel 8 * 10 ms-ot jelent. Nem egy TCP tempó (40 vs. 80 ms), de lassú analógoknál bőven elégnek szokott bizonyulni.
A lenti telegram leírások csak a legszűkebb (V2.0) AS-i lehetőségeit tükrözik.
A jelátvitel Manchester-II -re alapozott APM (Alternierende Puls Modulation) kódolással történik.
master (lekérdező) telegram
| Mező jele | Mező neve | Hossza (bit) | Értéke (fix) | Leírás |
|---|---|---|---|---|
| ST | startbit | 1 | 0 | Az adatátvitel megkezdését jelző bit. Ennek értéke fix 0. A buszon alapból 1-es érték van kinn, így ennek a lehúzása jelzi az átvitel kezdetét. |
| SB | vezérlőbit (steuerbit) | 1 | - | 0: üzenetek (Nachrichtenpakete) 1: parancsok (Kommandopakete) |
| A4 - A0 | slave-ek címe | 5 * 1 | - | A slave-ek címzése 5 biten történik. |
| I4 - I0 | infromáció bitek | 5 * 1 | Az „I4” slave-master telegram esetén: 0 | ezek leírása kicsit lejjebb |
| PB | paritás bit (Paritätsbit) | 1 | - | |
| EB | lezáró bit (Endebit) | 1 | 1 |
SB = 1 %%//%% Parancsok
de: Kommandopakete
| Művelet | I4 | I3 | I2 | I1 | I0 |
|---|---|---|---|---|---|
| cím törlése (Adresselöschen) A slave címét visszaállítja a default 00h-ra. | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| I/O konfiguráció olvasása (E/A-Konf. lesen) A slave megadja a beállított i/o konfigurációját. | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Azonosító kód olvasása (ID-Code lesen) A fixen beírt (nem változtatható) slave ID lekérdezése | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Státusz lekérdezése (Status lesen) | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Státusz törlése (… und löschen) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
SB = 0 %%//%% Üzenetek
de: Nachrichtenpakete
| Művelet | I4 (master*) | I3 | I2 | I1 | I0 |
|---|---|---|---|---|---|
| adatfelhívás (Datenaufruf) Kimenetek állítása és a bemenetek megadása | 0 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| paraméter felhívás (Parameteraufruf) Paraméter-kimenet állítása a slave-en | 1 | P3 | P2 | P1 | P0 |
| címzésfelhívás (Adressieraufruf) Ez esetben a slave címe 00h. A master által itt küldött új címét menti az EEPROM-ba, és a továbbiakban ezen a címen lesz beazonosítható a slave. | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 |
*: a master - slave telegramok 5 bitet használnak, a slave - master társaik csak 4-et (az I4 ez esetben 0).
Fontosabb villamossági paraméterek
| Vezeték | Tápegység | Master | Slave (std.) | Slave (std.) | Slave S-X.A | Slave S-X.A (régi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R’ | < 90mΩ/m | > 5kΩ | > 8kΩ | > 8kΩ | > 13,5kΩ | > 13,5kΩ | |
| Z' | 70…140Ω | < 0,5Ω | |||||
| G’ | ⇐ 5mS/m | ||||||
| C’ | < 80pF/m | < 400pF | < 100pF | < 70pF + (L - 6 mH) * 10 pF/mH | < 50pF | < 35pF + (L’ - 12mH) * 10pF/mH |
|
| L’ | 400…13.000nH/m | 100mH ±10% | > 3mH | > 9mH | 6…9mH | > 13,5mH | 12…13,5mH |
| UASI | 29,5…31,6V DC |
AS-i vezeték
Az AS-i vezetékének jellegzetes formáját úgy alakították ki, hogy a polaritás csak nagyobb küzdelem révén legyen csak felcserélhető (erős emberek mindenütt vannak).
A vezeték egyszerre végzi a jelátvitelt és a tápellátást. A többféle színű vezetéknek kevésbé keressük az esztétikai okait, inkább próbáljuk meg a piros színű AS-i vezeték bicskával való faragását kerülni, főleg, ha nem tudjuk, hogy az áram alatt van e.
A vezetékre a régi ethernetes időkből már ismerős „vámpír” csatlakozóval lehet állomást csatolni. Ez a tüskékkel átszúrja a vezeték borítását, és így alakít ki kontaktust a vezetékekkel. Kontakthiba ha ritkán is, de előfordulhat a csatlakozásoknál, ilyenkor egy kevésbé szakszerűnek nevezhető, de hatékony „csatlakozó megrángatás” segíthet.
A vezeték alapból tudja az IP67-et is, még úgy is, hogy az egyszer már felcsatolt vámpír-csatlakozót eltávolítottuk.
Nagyobb áramfelvétel esetén a sárga vezetéket ki lehet egészíteni fekete (24 V-) vagy piros (230 V~) vezetékekkel. Erre a megoldásra a lenti ábrán látható egy megoldás. A jelvezeték ellenállása maximum 26 mΩ/m.
