ĐỒ ÁN 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PLC

LẬP TRÌNH VÀ CHẠY THỰC TẾ TRÊN PLC S7-200, S7-300, VÀ PLC ROCKWELL CÁC MẠNG AS-I, PROFIBUS-DB, ETHERNET, DEVICENET, CONTROL NET,...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG

TP HỒ CHÍ MINH – 01 / 01 / 2014

Khoa Điện – Điện Tử

Bộ Môn ĐIỀU KHIỂN TỰ

ĐỘNG

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

Ngày tháng năm 2014

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Họ tên sinh viên: MSSV:

2 Tên đề tài:

3 Người hướng dẫn :

4 Những ưu điểm của Đồ án :

5 Những thiếu sót của Đồ án:

6 Đánh giá Điểm ( Số và chư õ):

CHỮ KÝ và HỌ TÊN

2 Nội dung báo cáo:

Nộp báo cáo đồ án môn học 2 đúng thời hạn

Trình bày nội dung bản báo cáo, và trả lời vấn đáp của giáo viên hướng dẫn

3 Giáo viên hướng dẫn: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 02/01/2014

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy Cô trong khoa Điện-Điện Tử,

đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức nền tảng cho em Để có đủ kiến thức để thực hiện đồ án này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng trong quá trình thực hiện đồ

án không thể tránh khỏi những thiếu sót…Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn của thầy và các bạn

Người thực hiện đồ án

LÊ ĐỨC TOÀN

MỤC LỤC

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 2

LỜI CẢM ƠN 4

MỤC LỤC 5

Phần A GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 6

Chương 1 Giới thiệu tổng quát về đề tài 6

1.1 Mục tiêu 7

1.2 Các phương án thực hiện 7

Phần B NỘI DUNG 8

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300, MODULE MẠNG 8

AS-I CP343-2 8

1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-300 8

1.2 Giới thiệu module truyền thơng mạng AS-I CP343-2 10

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG PROFIBUS-DP VÀ MẠNG AS-I 15

2.1 MẠNG PROFIBUS-DP 15

Chương 3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO S7-300 CHO GIAO TIẾP MẠNG PROFIBUS VÀ MẠNG AS-I 25

3.1 GIAO TIẾP MẠNG PROFIBUS GIỮA 2 PLC S7 300 25

3.2 GIAO TIẾP MẠNG AS-I CỦA PLC S7 300 VỚI CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH 37

Phần C KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 40

1.1 Kết luận 40

1.2 Hướng phát triển 40

Ph n A ần A GI I ỚI THI U Đ TÀI ỆU ĐỀ TÀI Ề TÀI

Ch ương 1 ng 1 Gi i thi u t ng quát v đ tài ới thiệu tổng quát về đề tài ệu tổng quát về đề tài ổng quát về đề tài ề đề tài ề đề tài

Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện tử, kỹ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong những năm gần đây đã tạo sự chuyển biến cơ bản trong hướng đi cho các giải pháp tự động hóa công nghiệp Xu hướng phân tán, mềm hóa vàchuẩn hóa là ba trong nhiều điểm đặc trưng cho sự thay đổi này Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thông mạng truyền thông công nghiệp,đặc biệt các hệ thống bus trường, là một

ví dụ tiêu biểu Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải là một lĩnh vực hoàn toàn mới, mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp Về công nghệ bus trường, từ hơn một thập kỷ nay, công nghệ bus trường, đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống và giám sát hiện đại

Vì mạng truyền thông công nghiệp là một mảng lớn bao gồm rất nhiều hệ thống bus từcấp thấp đến cấp cao, và cũng rất đa dạng do nhiều hãng tạo ra Nên với giới hạn một

đồ án môn học em chỉ tìm hiểu về một phần mạng truyền thông của Siemens thông qua hai loại mạng ở 2 cấp khác nhau đó là cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành là PROFIBUS và AS-I được thiết lập và điều khiển bằng PLC S7-300

Hình 1.1: Mạng truyền thông công nghiệp siemens

1.1 M c tiêu ục tiêu

Hoàn thành báo cáo và biết cách thiết lập kết nối trao đổi dữ liệu giữa hai PLC S7_300 bằng mạng PROFIBUS và từ PLC S7-300 điều khiển được các cơ cấu chấp hành bằng mạng AS-I thông qua một module mạng CP343-2

1.2 Các ph ương 1 ng án th c hi n ực hiện ệu tổng quát về đề tài

- Tìm tài liệu về mạng truyền thông công nghiệp, lập trình plc

- Đọc datasheet của PLC S7-300, và datasheet của module mạng CP343-2

- Tham khảo cách kết nối do người khác đã làm

- Tự thiết lập cài đặt các thông số của phần cứng, và viết chương trình

- Đổ chương trình đã viết xuống PLC thật

Ph n B ần A N I DUNG ỘI DUNG

Ch ương 1 ng 1 GI I THI U V PLC S7-300, MODULE M NG ỚI ỆU ĐỀ TÀI Ề TÀI ẠNG

AS-I CP343-2

1.1 Gi i thi u s l ới thiệu tổng quát về đề tài ệu tổng quát về đề tài ơng 1 ược về PLC S7-300 c v PLC S7-300 ề đề tài

Hình 1.2: PLC S7-300

PLC S7 300 là bộ thiết bịkhả trình cỡ trung bình dohãng Siemens sản xuất vớikích thước nhỏ gọn

 Timer từ T0 ÷ T127 không có timer nào được mặc định trước

 Vùng nhớ dữ liệu gồm có 8 DBs (khối dữ liệu) chứa 4096 byte dữ liệu

 Dữ liệu nội bộ 1536 byte, mỗi cấp ưu tiên là 256 byte

 Ngõ vào digital input và ngõ ra digital output là 1024 ngõ

 Ngõ vào analog input và ngõ ra analog output là 1024 ngõ

 Địa chỉ ngõ vào là I0.0 ÷ I 127.7

 Địa chỉ ngõ ra là Q0.0 ÷ Q 127.7

Hình 1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300

Các module trong PLC S7-300 là:

- Module nguồn (power supply)

- Module xử lí trung tâm CPU (central processing unit)

- Module truyền thông IM (interface module)

- Module tín hiệu SM (signal module)

- Module chức năng (function module)

- Module truyền thông CP (communication module)

Mở rộng rack cho PLC S7-300 Hình 1.4

Hình 1.4: sơ

đồ mở rộng rack cho PLC S7-300

PI : Miền địa chỉ của các module vào tương tự

PQ: Miền địa chỉ của các module ra tương tự

1.2 Gi i thi u module truy n thông m ng AS-I CP343-2 ới thiệu tổng quát về đề tài ệu tổng quát về đề tài ề đề tài ạng AS-I CP343-2

Module CP343-2 dùng để truyền thông mạng AS-I giữa PLC S7-300 và các cơcấu chấp hành, cảm biến có gắn card AS-I

Hình 1.5: module CP343-2 và mạng truyền thông siemens

Module CP343-2 có thể được vận hành trong các hệ thống tự động hóa (AS hoặc PLC) của các dòng S7-300 và trong hệ thống ET 200M Nó cho phép kết nối mạng

AS-I với các bộ điều khiển lập trình được liệt kê ở trên Bằng cách sử dụng CP 343-2,

ta có thể đưa dữ liệu vào và truy xuất ngõ ra trên những AS-I slave từ PLC CP343-2 chiếm 16 byte inputs và 16 byte outputs trong vùng analog của bộ điều khiển mà qua

đó ta có thể đọc và xuất các dữ liệu các Slave

Các thông số kỹ thuật của module CP 343-2:

- Chu kỳ quét : 5 ms cho 31 Slave

- Thứ tự địa chỉ : 16 byte vào và 16 byte ra trong vùng analog

- Nguồn cung cấp : 5 VDC

- Nguồn cung cấp cho cáp : Tùy thuộc vào loại AS-I

- Dòng tiêu thụ tối đa của Master : 200 mA

- Nhiệt độ vận hành : 0 – 60 độ C

- Kích thước : (W – H – D ) 40 x 125 x115

- Trọng lượng : 200g

Hình 1.6: Sử dụng Module CP 343-2 master

Trong hình 1.6 ta có một PLC S7-300 có chức năng điều khiển dữ liệu trong mạng

Một module tích cực có chức năng cũng giống như module thụ động nhưng gắn vào

nó là các cơ cấu chấp hành hoặc cảm biến mà không cần chúng phải có card AS-I.Một bộ cáp chia nhánh mạng AS-I (Branch of the asi cable): dùng để chia ra mạng thành nhiều nhánh khác nhau

Kết nối với module CP343-2

Hình 1.7: Kết nối và các đèn báo trên CP343-2

Trạng thái các đèn báo:

- ADR (đỏ) :Lỗi địa chỉ

- RUN (đỏ) :Master hoạt động

- SF (đỏ) :Lỗi hệ thống

- APF đỏ) :Lỗi nguồn AS-I

- CER (vàng) :Lỗi cấu hình

- AUP (xanh) :Chế độ tự động

- CM (vàng) :Chế độ cấu hình

Hình 1.8: Trao đổi dữ liệu giữa master và các slave trong mạng AS-I

Hình 1.9: Địa chỉ của các slave

n: địa chỉ bắt đầu của CP343-2

Ch ương 1 ng 2 GI I THI U V M NG PROFIBUS-DP VÀ M NG AS- ỚI ỆU ĐỀ TÀI Ề TÀI ẠNG ẠNG

I

2.1 M NG PROFIBUS-DP ẠNG

2.1.1 Gi i thi u ới thiệu ệu

PROFIBUS (process field bus) là một hệ thống bus trường được phát triển tại đức từ năm 1987, do 21 công ty và cơ quan nghiên cứu hợp tác Sau khi đươc chuẩn hóa quốc gia với DIN 19245, PROFIBUS đã trở thành chuẩn châu âu

EN 50 170 trong năm 1996 và chuẩn quốc tế IEC 61158 vào cuối năm 1999 Bên cạnh đó, PROFIBUS còn được đưa vào trong chuẩn IEC 61784 – một chuẩn mở rộng trên cơ sở IEC 61158 cho các hệ thống sản xuất công nghiệp vơi sự ra đời của các chuẩn mới IEC 61158 và IEC 61784 cũng như với các phát triển mới gần đây, PROFIBUS không chỉ dừng lại là một hệ thống truyền thông, mà còn được coi là một công nghệ tự động hóa

Với mục đích quảng bá cũng như hỗ trợ việc phát triển và sử dụng các sản phẩm tương thích PROFIBUS, Một tổ chức người đã được thành lập, mang tên PROFIBUS NUTZERORGANISATION (PNO) Từ năm 1995, tổ chức này nằm trong một hiệp hội lớn mang tên PROFIBUS INTERNATIONAL(PI) với hơn 1000 thành viên trên toàn thế giới

PROFIBUS định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bus cho tới vào/ra phân tán, các thiết bị điều khiển và giám sát PROFIBUS được định nghĩa ba loại giao thức là PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP và PROFIBUS-PA FMS là giao thức nguyên bản của PROFIBUS, được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp giữa các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát Bước tiếp theo là sự ra đờicủa DP vào năm 1993 - một giao thức đơn giản và nhanh hơn nhiều so với FMS PROFIBUS-DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị vào/raphân tán và các thiêt bị trường với máy tính điều khiển PROFIBUS-FMS và PROFIBUS-DP lúc đầu được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp chế tạo, lắp ráp Tuy nhiên gần đây, vai trò của PROFIBUS-FMS ngày càng

mờ nhạt bởi sự canh tranh của các hệ dựa trên nền Ethernet (Ethernet/IP,

PROFINET, High-Speed Ethernet,…) Trong khi đó, phạm vi ứng dụng của PROFIBUS-DP ngày càng lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác PROFIBUS-PA

là kiểu đặc biệt được sử dụng ghép nối trực tiếp các thiết bị trường trong các lĩnh vực tự động hóa các quá trình có môi trường dễ cháy nổ, đặc biệt trong công nghiệp chế biến thực chất, PROFIBUS-PA chính là sự mở rộng của PROFIBUS-DP xuống cấp trường cho các lĩnh vực công nghiệp chế biến ngàynay, PROFIBUS là hệ bus trường hàng đầu thế giới với hơn 20% thị phần và với hơn 5 triệu thiết bị lắp đặt trong khoảng 500000 ứng dụng có thể nói, PROFIBUS là giải pháp chuẩn, đáng tin cậy cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, đặc biệt là các ứng dụng có yêu cầu cao về tinh năng thời gian

2.1.2 ki n trúc giao th c ến trúc giao thức ức

PROFIBUS chỉ thực hiện các lớp 1, lớp 2 và lớp 7 theo mô hình qui chiếu OSI, như

minh họa như hình 2.0

Hình 2.0: Các lớp trong mô hình osi được PROFIBUS sử dụng

Tuy nhiên, PROFIBUS –DP và PA bỏ qua cả lớp 7 nhằm tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển với cơ cấu chấp hành Một số chức năng còn thiếu được bổ sung qua lớp giao diện sử dụng nằm trên lớp 7 Bên cạnh các hàm dịch vụ DP

cơ sở và mở rộng được quy định tại lớp giao diện sử dụng, hiệp hội PI còn đưa ra một

số quy định chuyên biệt (profiles) về đặc tính và chức năng đặc thù của thiết bị cho

một số lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu Các đặc tả này nhằm mục đích tạo khả năng tương tác và thay thế lẫn nhau của thiết bị từ nhiều nhà sản xuất.

Cả ba giao thức FMS, DP và PA đều có chung lớp liên kết dữ liệu (lớp FDL)

PROFIBUS-PA có cùng giao giao diện sử dụng như DP, tuy nhiên tính năng của các thiết bị khác nhắm phù hợp với môi trường làm việc dễ cháy nổ kỹ thuật truyền dẫn MBP (Manchester coded, Bus Powered) theo IEC 1158-2 cũ được áp dụng ở đây đảm bảo vấn đề an toàn và cung cấp nguồn cho các thiết bị qua cùng dây dẫn bus Để tích hợp các đoạn mạng DP và PA có thể dùng các bộ chuyển đổi (DP/PA-Link, DP/PA-Coupler) có sẵn trên thị trường

Lớp ứng dụng của FMS bao gồm hai lớp con là FMS (Fieldbus Message

Specification) và LLI (Lower Layer Interface), trong đó FMS chinh là một tập con củachuẩn MMS, lớp FMS đảm nhiệm việc xử lý giao thức sử dụng và cung cấp các dịch

vụ truyền thông, trong khi LLI có vai trò trung gian cho FMS kết nối với lớp 2 mà không phụ thuộc vào các thiết bị riêng biệt lớp LLI còn có nhiệm vụ thực hiện các chức năng bình thường thuộc các lớp 3-6, ví dụ tạo và ngắt kết nối, kiểm soát lưu thông PROFIBUS-FMS và PROFIBUS-DP sử dụng cùng một kỹ thuật truyền dẫn và phương pháp truy nhập bus, vì vậy có thể cùng hoạt động trên một đường truyền vật

lý duy nhất Lớp vật lý của PROFIBUS qui định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi trường truyền dẫn, cấu trúc mạng và các giao diện cơ học Các kỹ thuật truyền dẫn được sử dụng ở đây là RS-485, RS-485-IS (IS:Intrinsically Safe) được phát triển trên

cơ sở RS-485 để có thể sử dụng trong môi trường đòi hỏi an toàn cháy nổ

Lớp liên kết dữ liệu ở PROFIBUS được gọi là FDL (Fieldbus Data Link), có chức năng kiểm soát truy nhập bus, cung cấp các dịch vụ cơ bản cho việc trao đổi dữ liệu một cách tin cậy, không phụ thuộc vào phương pháp truyền dẫn ở lớp vật lí

2.1.3 C u trúc m ng và kỹ thu t truy n d n ấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn ạng và kỹ thuật truyền dẫn ật truyền dẫn ền dẫn ẫn

- Truyền dẫn với RS-485

- Truyền dẫn với RS-485IS

- Truyền dẫn với cáp quang

- Truyền dẫn với MBP

2.1.4 PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường, ví dụ giữa thiết bị điều khiển khả trình hoặc máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết bị trường phân tán như I/O Các thiết bị

đo, truyền động và van Việc trao đổi dữ liệu ở đây chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế chủ/tớ Các dịch vụ truyền thông cần thiết được định nghĩa qua các chức năng DP cơ sở theo chuẩn EN 50 170 Bên cạnh dó, DP còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn, phục vụ tham số hóa, vận hành và chuẩn đoán các thiết bị trường thông minh

Đối chiếu với mô hình OSI, PROFIBUS - DP chỉ thực hiện các lớp 1 và 2 vì lý do hiệu suất xử lý giao thức và tính năng thời gian Tuy nhiên, DP định nghĩa phía trên lớp 7 một lớp ánh xạ liên kết với lớp 2 gọi là DDLM (Direct Data Link Mapper) cũng như một lớp giao diện sử dụng (User Interface Layer) chứa các hàm DP cơ sở và các hàm DP mở rộng Trong khi các hàm DP cơ sở chủ yếu phục vụ trao đổi dữ liệu tuần hoàn, thời gian thực, các hàm DP mở rộng cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệt không định kỳ như tham số thiết bị, chế độ vận hành và thông tin chuẩn đoán

2.1.5 M NG ASI ẠNG ASI

AS-i (Actuator Sensor Interface) là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất cácthiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong công nghiệp, trong đó có Siemens AG, Festo KG, Pepperl & Fuchs GmbH Như tên gọi của nó phần nào diễn

tả, mục đích sử dụng duy nhất của AS-i là kết nối các thiết bị cảm biến và chấp hành

số với cấp điều khiển Từ một thực tế là hơn 80% cảm biến và cơ cấu chấp hành trong một hệ thống máy móc làm việc với các biến logic, cho nên việc nối mạng chúng trước phải đáp ứng được yêu cầu về giá thành cũng như lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng đơn giản Vì thế, các tính năng kỹ thuật được đặt ra là:

- Khả năng đồng tải nguồn, tức dữ liệu và dòng nuôi cho toàn bộ các cảm biến

và một phần lớn các cơ cấu chấp hành phải được truyền tải trên cùng một cáp hai dây

- Phương pháp truyền phải thật bền vững trong môi trường công nghiệp nhưng không đòi hỏi cao về chất lượng đường truyền

- Cho phép thực hiện cấu trúc mạng đường thẳng cũng như hình cây

- Các thành phần giao diện mạng có thể thực hiện với giá cả rất thấp

- Các bộ nối phải nhỏ, gọn, đơn giản và giá cả rất hợp lý

Với các hệ thống bus đã có, các yêu cầu trên chưa được đáp ứng một cách thoả đáng

Đó chính là động lực cho việc hợp tác phát triển hệ bus mới AS-i Thế mạnh của AS-i

là sự đơn giản trong thiết kế,lắp đặt và bảo dưỡng cũng như giá thành thấp, nhờ một phương pháp truyền thông đặc biệt cũng như một kỹ thuật điện cơ mới.

Hình 2.1 minh hoạ mạng thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành sử dụng AS-i đối chiếu với các phương pháp khác Hình 2.1 (a) là cách nối dây điểm - điểm cổ điển,

trong đó một bộ điều khiển như PLC đóng vai trò là nút trung tâm trong cấu trúc hình sao Việc thay thế cách ghép nối cổ điển này bằng một hệ thống bus để có thể thực hiện theo hai phương pháp sạu:

- Sử dụng bus trường nối PLC với các thiết bị vào/ra phân tán như hình 2.1(b)

- Sử dụng một hệ thống bus như AS-i nối PLC trực tiếp với các cảm biến và cơ

Kiến trúc giao thức của AS-i phản ánh đặc điểm của các hoạt động giao tiếp giữa một

bộ điều khiển với các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành số là hạn chế ở việc trao đổi dữ liệu thuần tuý và lượng dữ liệu trao đổi rất nhỏ Để nâng cao hiệu suất và đơn giản hoá việc thực hiện các vi mạch, toàn bộ việc xử lý giao thức được gói gọn chỉ trong lớp 1 (lớp vật lý) theo mô hình OSI

Trong phạm vi lớp vật lý, AS-i đưa ra một phương pháp mã hoá bit hoàn toàn mới để thích hợp với đường truyền 2 dây đồng tải nguồn và không dựa vào chuẩn truyền dẫn

RS - 485 thông dụng ở các hệ thống bus khác Bên cạnh quy định về giao diện vật lý của các thành phần mạng chức năng điều khiển truy nhập bus và bảo toàn dữ liệu cũngđược thực hiện ở lớp 1 Như một số hệ thống bus cấp thấp khác AS-i sử dụng phương pháp chủ/tớ thuần tuý để điều khiển truy nhập bus Trong khi đó, chức năng bảo toàn

dữ liệu lại dựa vào phương pháp bit chẵn lẻ kết hợp với cách mã hoá bit

line/drop-và ghép nối qua đường trục hoặc đường nhánh Không giống như các hệ thống khác

có cấu trúc bus AS-i không yêu cầu sử dụng trở đầu cuối

Trong một mạng AS-i có một trạm chủ duy nhất đóng vai trò kiểm soát toàn bộ hoạt động giao tiếp trong mạng, như được minh hoạ trên hình 2.2 Trạm chủ này có thể là một máy tính điều khiển như PLC, PC hay CNC, hoặc có thể là một bộ nối bus trong trường (fiedbus coupler) Trong trường hợp trạm chủ là một bộ nối bus trường, nó có nhiệm vụ chuyển đổi giao thức giữa một đoạn bus trường (ví dụ PROFIBUS -DP) với mạng AS-i Các trạm tớ còn lại có thể là một module tích cực ghép nối với tối đa 4 bộ cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành thông thường, hoặc chính là một cảm biến/cơ cấu thấp có tích hợp giao diện AS-i (trạm tớ) được nối trực tiếp hay qua một bộ chia với đường truyền

Hình 2.2: Nguyên tắc ghép nối các thành phần trong mạng AS-I

Chiều dài tổng cộng của cáp truyền cho phép tối đa là 100 mét Với các khoảng cách lớn hơn, cần sử dụng các bộ lặp (repeater) hoặc bộ mở rộng (extender) Số trạm tớ tối

đa trong một mạng là 31, tương ứng với tối đa 124 thiết bị (mỗi trạm tớ ghép nối đượctối đa 4 thiết bị) Có nghĩa là, thực hiện truyền hai chiều sẽ cho phép một trạm quản lýtối đa 124 kênh vào số và 124 kênh ra số Tốc độ truyền được quy định là 167 kbit/s tương đương với thời gian bit là 6µs

Về cáp truyền AS-i quy định hai loại là cáp dẫn điện thông thường (cáp tròn) và cáp AS-i đặc biệt (cáp dẹt) Trong khi cáp tròn thông thường để kiếm và giá thành thấp, thì loại cáp dẹt có ưu điểm là dễ lắp đặt Đường kính lõi dây phả i là 1.5mm để đáp ứng yêu cầu cung cấp dòng một chiều tối thiểu 2A (24V DC)

Cơ chế giao tiếp:

AS-i hoạt động theo cơ chế giao tiếp chủ - tớ Trong một chu kỳ bus, trạm chủ thực hiện trao đổi với mỗi trạm tớ một lần theo phương pháp hỏi tuần tự (polling) Trạm chủ gửi một bức điện có chiều dài 14 bit, trong đó có chứa 5 bit địa chỉ trạm tớ và 5 bit thông tin (dữ liệu đầu ra hoặc mã gọi hàm) chờ đợi trạm tớ này trả lời nội trong một khoảng thời gian được định nghĩa trước Bức điện trả lời của các trạm tớ có chiều dài 7 bit, trong đó có 4 bit thông tin (dữ liệu đầu vào hoặc kết quả thực hiện hàm) Vì khoảng cách truyền dẫn tương đối nhỏ, trong khi tốc độ truyền cố định là 167kbit/s nên thời gian một chu kỳ bus phụ thuộc hoàn toàn vào số lượng trạm tớ ghép nối Tuy tốc độ truyền không lớn, nhưng thời gian một chu kỳ bus tối đa được đảm bảo không lớn hơn 5ms (với 31 trạm tớ)

Cơ chế giao tiếp chủ - tớ của AS-i một mặt cho phép thực hiện vi mạch ghép nối cho các trạm tớ rất đơn giản, dẫn đến giá thành thực hiện thấp, mặt khác tạo ra độ linh hoạt của hệ thống Trong trường hợp xảy ra sự cố nhất thời trên bus, trạm chủ có thể gửi lại riêng từng bức điện mà nó không nhận được trả lời, chứ không cần thiết phải chờ lặp lại cả một chu trình

Bên cạnh các bức điện dữ liệu định kỳ, trạm chủ cũng có thể gửi kèm các thông báo khác mà không gây ảnh hưởng đáng kể tới thời gian chu kỳ bus Trong tổng cộng 9 loại thông báo có hai loại phục vụ truyền dữ liệu và tham số, hai loại dùng để đặt địa chỉ trạm tớ, năm loại được sử dụng để nhận dạng và xác định trạng thái các trạm tớ

Cấu trúc bức điện: