ASI接口介绍.ppt

ASI总线系统,ASI概述,ASI是Actuator-Sensor-Interface的缩写，它是一种用在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的总线网络，它属于现场总线下面底层的监控网络系统。一个ASI总线系统通过它主站中的网关可以和多种现场总线（如Profibus、Canbus）相连接。ASI主站可以作为上层现场总线的一个节点服务器，在它下面又可以挂接一批ASI从站。ASI总线主要运用于具有开关量特征的传感器和执行器系统，传感器可以是各种原理的位置接近开关及温度、压力、流量、液位开关等。执行器可以是各种开关阀门，电/气转换器以及声、光报警器，也可以是继电器、接触器、按钮等低压开关电器。当然ASI总线也可以连接模拟量设备，只是模拟信号的传输要占据多个传输周期。,传感器/执行器间的通信,网络层级,网络拓扑结构,ASI网络结构,600m远距离网络,AS-I基本模块,ASI由主站、传输系统和从站三部分构成，一个主站最多可以连接31个从站； 传输系统由两芯传输电缆、ASI电源和数据解耦电路组成,AS-I基本模块,主站,AS-I是单主站系统，主站能在精确的时间间隔内完成和从站的通信任务，包括数据交换、参数设置和诊断等功能。AS-I主站的这些功能是由它内部的ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）和微处理器一起实现。主站装置可以是PLC、PC或各种网关，其中网关最为重要（如Siemens CP343模块）。网关可以把AS-I系统连接到更高层的网络中（如PROFIBUS）。网关作为AS-I主站的同时，也是高层网络中的从站。,两芯电缆,ASI扁形电缆 穿透技术 极保护 自行恢复 可用不同材料 标准圆形电缆 注： 传输电缆既是信号传输线，同时又是电源线,技术要求： 1、通信频谱特性 2、直流阻抗特性,ASI电源,ASI的电源由单独的电源供给，两个ASI系统不可以共用一个电源； ASI电源是一个特殊的电源，应做有备件，可用IFM，KRONES或SIEMENS的； ASI电源的正输出为+15.5V，负输出为-15.5V，即ASI模块的输入电压为31V左右。 一个ASI系统中，ASI电源可给31个从站提供的最大电流为2A，即每个从站平均消耗的电流为65mA。,数据解耦电路,数据解耦电路由两个50H的电感和两个39的电阻相互并联组成，通过电感可以将传输信号的电流脉冲转变为电压脉冲，同时它还有防止数据传输频率信号经过电源而造成短路的作用，两个电阻代表了网络边界终端。为使电路信号噪声最低，必须采用高对称性的电路结构，两个电容CE和两个电感L应完全相等，接地电要可靠接地，若采用屏蔽电缆，屏蔽层也应接到地上。,数据解耦电路,1、电流信号转换位电压信号； 2、一定程度短路保护作用。,从站,AS-I从站的作用是连接现场I/O。但从站也分为两种，一种是智能型装置，另一种是普通I/O设备。 在智能型装置中，集成有通信用的ASIC，它们可以直接连接在AS-I中，并具有诊断功能。 对于普通I/O设备来说，如果想接入AS-I系统，必须提供一个带有ASIC的AS-I模块，I/O设备与这些模块连接。,信号调制过程,ASI信号在传输前要进行调制，采用什么调制方法要考虑诸多的因素。例如附加在电源电压上的传输信号必须是交变的；主站和从站之间的双向通信要求双主都能够产生简单、有效和节省时间的窄带传输信号；使用非屏蔽电缆时不应有太多的干扰等等。ASI信号的调制采用交变脉冲调制方式（APM），这是一种在基频进行调制的串行通信方式。 主站发出的请求信号位序列首先转换为能执行相位变换的位序列，即曼彻斯特II编码，这样就产生了相应的传输电流。当传输电流通过电感元件时会产生电压突变，就产生了请求信号电压。每一个增加的电流产生一个负电压脉冲，而每一个减小的电流产生一个正电压脉冲，通过这种方法从站很容易得到请求信号。因为信号是叠加在电源上的，所以信号电压有时会大于从站的电源电压。在从站内并不需要电感元件，这就使得智能型传感器/执行器上的带有Slave Chip元件的一体化从站电路更小、更简单、更经济。在从站中接收电缆上的请求信号电压并转化为初始的位序列，就完成了一次主站向从站的请求信号的转换过程。 信号传输的电压脉冲被设计成正弦平方波方式，但要考虑到低频干扰的影响，通过选择合适的传输波形可以提高可靠性。经过这种调制后的信号在规定的拓扑结构中，每两位脉冲信号的间隔只有6s。,访问方式和报文,ASI总线系统为主从结构，采用请求-应答的访问方式。主站先发出一个请求信号，信号中包括从站的地址。接到请求的从站会在规定的时间内给予应答，在任何时间只有1个主站和最多31个从站进行通信。一般访问方式有两种：一种是带有令牌传递的多主机访问方式；另一种是CSMA/CD方式，它带有优先级选择和帧传输过程。而ASI的访问方式比较简单，为了降低从站的费用、提高灵活性，一方面在不增加传输周期的条件下尽量包括更多的参数和信息，另一方面传输周期的时间应能自动调整，例如系统中只有6个从站时，传输周期为1ms，而有31个从站时周期约为5ms。如果在网上有短暂的干扰时，主站没有收到从站的应答信号或收到的是错误无效的信号时，主站可以重发信息而无需重复整个传输周期。,访问方式和报文,一个ASI报文由主站请求、主站暂停、从站应答和从站暂停4个环节组成。所有的主站请求都是14位，从站应答为7位，每一位的时间长度为6s。主站暂停最少为3位，最多为10位。如果从站是同步的话，在主站3位暂停后从站就可以发送应答信号。如果不是同步信号，那么从站就必须在5位暂停后发送应答信号，因为在这段时间内从站会在接收到完整有效的请求信号后监测主站的暂停情况，看看是否还会有其它信息。但是如果主站在10个暂停位后没有接收到从站的应答信号的起始位，主站会认为不再有应答信号而发出下一个地址的请求信号。从站的暂停只有1位或2位的时间,ASI信息结构,主站请求和从站应答,在ASI主从结构中，主站所发出的报文在系统数据交换中占有重要的地位。主站的请求报文共有9种：（1）数据交换 要求从站把测量数据上传给主站，而主站又可以把控制指令下达给从站。（2）写参数 设置从站功能，如传感器的测量范围、激活定时器、在多传感器系统中改变测量方法等。（3）地址分配 只有当从站地址为00H时才有效。从站接到这个请求后，用06H回答，表示已收到了主站的正确请求，从站从此就可以在这个新地址被呼叫了，同时把这个新地址存储在从站的EEPROM中，这个过程大约需要15ms。这种方式使主站可以对运行中损坏后重新置换的从站自动进行原有地址的设置。（4）复位 把被呼叫的从站地址恢复到初始状态，从站用06H回答，整个过程需2ms。（5）删除操作地址 暂时把被呼叫的从站地址改为00H，这个报文一般和“地址分配”报文一起使用。当新地址确定后，从站用06H回答。如果使用指令“Reset-ASI-Slave”就可以恢复原地址。（6）读I/O配置。（7）读ID编码 从站的I/O设置和ID编码在出厂时已经确定，不能改变。（6）、（7）结合使用的目的是确定从站的身份。（8）状态读取 读取从站状