TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - ĐHQGHN KHOA CƠ HỌC KĨ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO TIỂU LUẬN Kiến trúc mạng máy tính truyền thơng cơng nghiệp Giảng viên: Đặng Anh Việt AS-i (Actuator Sensor Interface) I/ Giới thiệu - AS-i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cấu chấp hành, mạng có chủ Phương pháp thâm nhập đường dẫn phương pháp Master – Slave, phương pháp hoàn toàn tối ưu cho mạng có thiết bị chủ AS-i có cấu trúc thật đơn giản cấu chấp hành cảm biến thiết bị kiểu số (Digital Input/Digital Output – DI/DO), thiết bị kiểu analog phải sử dụng chuyển đổi tín hiệu chuẩn SIEMENS Trong mạng có trạm chủ có quyền điều khiển q trình trao đổi thơng tin Trạm chủ (Master) gọi trạm tớ (Slave) tới đòi hỏi trạm gửi liệu lên trạm chủ nhận liệu từ trạm chủ - Lịch sử: kết phát triển hợp tác 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến cấu chấp hành có tên tuổi cơng nghiệp, có Siemens AG, Festor KG, Pepperl & Fuchs - Ứng dụng : AS-i dùng để kết nối thiết bị cảm biến, cấu chấp hành với cấp điều khiển - Thế mạnh tính chất đặc trưng:  Đơn giản thiết kế, lắp đặt bảo dưỡng gia thành thấp, nhờ phương pháp truyền thông đặc biệt kỹ thuật điện  AS-i mạng tối ưu cho thiết bị chấp hành cảm biến số Quá trình trao đổi liệu thực thông qua đường dẫn từ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn đồng thời đường cung cấp nguồn cho cảm biến  AS-i ghép nối với cấu chấp hành có kích thước bit đến bit theo tiêu chuẩn IP 65 liên kết trực tiếp với trình  Hoạt động AS-i không cần thiết lập cấu hình trước - Thơng số kĩ thuật:  Chuẩn : AS-i theo chuẩn IEC TG 178  Số lượng trạm cho phép: Master max 31 Slave  Phương pháp thâm nhập đường dẫn : Master – Slave  Tốc độ truyền: 167 Kbit/s  Môi trường truyền thông: Dây dẫn thẳng không bọc  Khoảng cách thiết bị mạng : 300 m với Repeater  Kiểu nối : Đường thẳng, cây,  Dịch vụ truyền thông : AS-i Function II/ Kiến trúc giao thức Kiến trúc giao thức AS-i phản ánh đặc điểm hoạt động giao tiếp điều khiển với thiết bị cảm biến cấu chấp hành số hạn chế việc trao đổi liệu tuý lượng trao đổi liệu nhỏ Để nâng cao hiệu xuất đơn giản hố việc thực vi mạch, tồn việc xử lí giao thức gói gọn lớp theo mơ hình OSI Trong phạm vi lớp vật lí, AS-i đưa phương pháp mã hố bit hồn tồn để thích hợp với đường truyền hai dây đồng tải nguồn không dựa vào chuẩn truyền dẫn RS-485 thông dụng Chức điều khiển truy nhập bus bảo toàn liệu thực lớp AS-i sử dụng phương pháp chủ/tớ tuý để điều khiển truy nhập bus Chức bảo toàn liệu dựa vào phương pháp bit chẵn lẻ kết hợp với mã hoá bit III/ Cấu trúc mạng kĩ thuật truyền dẫn Cấu trúc mạng AS-i lựa chọn tuỳ ý theo yêu cầu kĩ thuật đặc điểm vị trí phạm vi dây, việc thiết kế cấu hình thực dự án trở nên dễ dàng Ta chọn cấu trúc đường thẳng (daisy chain hay trunk-line/drop-line), cấu trúc mạng cấp điện thông thường Trong mạng AS-i có trạm chủ đóng vai trị kiểm sốt tồn hoạt động giao tiếp mạng Trạm chủ máy tính điều khiển PLC, PC, CNC, nối bus trường Trong trường hợp trạm chủ nối bus trường , có nhiệm vụ chuyển đổi giao thức đoạn bus trường (vd : PROFIBUS-DP) với mạng AS-i Các trạm tớ cịn lại module tích cực ghép nối với tối đa cảm biến cấu chấp hành thơng thường, cảm biến / cấu chấp hành có tích hợp giao diện As-i nối trực tiếp hay qua chia với đường truyền Hình: Ví dụ cấu hình mạng AS-i IV/ Cơ chế giao tiếp AS-i hoạt động theo chế giao tiếp chủ-tớ Trong chu kì bus, trạm chủ thực trao đổi với trạm tớ lần theo phương pháp hỏi Trạm chủ gửi điện có chiều dài 14 bit, có chứa bit địa trạm tớ bit thông tin (dữ liệu đầu mã gọi hàm) chờ đợi trạm tớ trả lời khoảng thời gian định nghĩa trước Bức điện trả lời trạm tớ có chiều dài bit, có bit thơng tin Vì khoảng cách truyền dẫn tương đối nhỏ tốc độ truyền cố định 167 kBit/s nên thời gian chu kì bus phụ thuộc hồn tồn vào số lượng trạm ghép nối Tuy tốc độ truyền không lớn, thời gian chu kì bus tối đa đảm bảo không lớn ms Về cáp truyền, AS-i qui định hai loại cáp dẫn điện thông thường (cáp tròn) cáp AS-i đặc biệt (cáp dẹt) Trong cáp trịn dễ kiếm giá thành thấp cáp dẹt có ưu điểm dễ lắp đặt Đường kính lõi dây phải 1.5 mm để đáp ứng yêu cầu cung cấp dòng chiều tối thiểu 2A V/ Cấu trúc điện Cấu trúc điện AS-i xây dựng nguyên tắc đơn giản , giảm thiểu thông tin bổ trợ để tăng hiệu xuất đường truyền Thực tế, tất điện gửi từ trạm chủ có chiều dài cố định 14 bit tất điện đáp ứng từ trạm tớ có chiều dài bit Cấu trúc chúng minh hoạ hình vẽ Giữa lời gọi trạm chủ trả lời trạm tớ cần khoảng thời gian nghỉ dài 3-8 thời gian bit Bit điều khiển phần đầu lời gọi trạm chủ kí hiệu loại thơng báo liệu, tham số, địa lệnh gọi VI/ AS-I Master  Thiết bị kiểm soát tất hoạt động mạng AS-i  PC có card giao tiếp, PLC, Fieldbus Coupler (chuyển đổi giao thức bus trường)  Module xử lí truyền thơng ( Simatic Net)  Standard AS-I Master: Điều khiển 31 slave  Extended AS-I Master: 62 slave VII/ AS-I Master CP343-2  Module mở rộng ghép S7-300 vào mạng AS-i  Extended AS-I Master  Cung cấp 16 byte vào 16 byte vùng analog cho chế độ Standard ( AS-i A slave)  Chế độ Extended ( AS-I B slave) sử dụng them vùng I/O xử lí hàm SFC ... th? ?i gian nghỉ d? ?i 3-8 th? ?i gian bit Bit ? ?i? ??u khiển phần đầu l? ?i g? ?i trạm chủ kí hiệu lo? ?i thông báo liệu, tham số, địa lệnh g? ?i VI/ AS- I Master  Thiết bị kiểm soát tất hoạt động mạng AS- i ... Repeater  Kiểu n? ?i : Đường thẳng, cây,  Dịch vụ truyền thông : AS- i Function II/ Kiến trúc giao thức Kiến trúc giao thức AS- i phản ánh đặc ? ?i? ??m hoạt động giao tiếp ? ?i? ??u khiển v? ?i thiết bị cảm biến.. .AS- i (Actuator Sensor Interface) I/ Gi? ?i thiệu - AS- i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cấu chấp hành, mạng có chủ Phương pháp thâm nhập đường dẫn phương pháp Master – Slave,