BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 2 - CHƯƠNG 4 MẠNG AS_I docx

Tên gọi của giao tiếp này phần nào diễn tả mục đích sử dụng duy nhất của AS-I là kết nối các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành số với cấp điều khiển.. Cáp AS-I được sử dụng vừa để tr

Giao tiếp này ra đời vào năm 1994

Hình vẽ 4.1 giới thiệu vị trí của giao tiếp AS trong hệ thống điều khiển

Cấp quản lý mạng

(Supervisory level)

Cấp sản xuất hoặc điều khiển quá trình

(Production or processcontrol level)

Cấp cảm biến/ cơ cấu chấp hành

Actuator/sensor level

Các Bộ điều khiển lập trình

Hình 4.1: Vị trí của AS-Interface trong hệ thống tự động hố

AS-I là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành cĩ tên tuổi trong cơng nghiệp, trong đĩ cĩ SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH

Tên gọi của giao tiếp này phần nào diễn tả mục đích sử dụng duy nhất của AS-I là kết nối các thiết bị cảm biến và cơ cấu 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 mĩc làm việc với các biến logic, cho nên việc nối mạng chúng trước hết phải đáp ứng được yêu cầu về giá thành thấp cũng như lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng đơn giản Vì thế, các tính năng kỹ thuật được đặt ra là:

- Khả năng tải dữ liệu và nguồn nuơi cho tồn bộ các cảm biến và một phần lớn các cơ cấu chấp hành phải được truyền tải trên cùng một cáp hai dây

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 76

- 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 có thể thực hiện với giá cả rất thấp

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

Với các hệ thống đường truyền đã có, các yêu cầu trên chưa đáp ứng một cách thỏa đáng

đã làm động lực cho việc hợp tác phát triển hệ bus 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 một kỹ thuật kết nối điện cơ mới

Hình 4.2 minh họa các hệ thống mạng kết nối giữa các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành trên thực tế

Hình a) là cách kết nối dây theo điểm-điểm cổ điển, trong đó một bộ điều khiển như PLC đóng vai trò là nút trung tâm trong cấu trúc hình sao Cách này có hạn chế là phức tạp và chi phí cao cho đường truyền

Có thể thay thế cách ghép nối cổ điển này bằng hệ thống bus đơn gian hơn, thực hiện theo hai phương pháp sau :

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

- Sử dụng một hệ thống bus như AS-I nối PLC trực tiếp với các cảm biến và cơ cấu chấp hành như hình c)

a) Nối điểm –điểm b) Bus trường vào/ra c) Giao tiếp AS-I

Hình 4.2: Ghép nối cảm biến và cơ cấu chấp hành số

Cảm biến /cơ cấu cấp hành Cảm biến /cơ cấu cấp hành Cảm biến /cơ cấu cấp hành

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

4.1.2 Giao tiếp AS-I:

a Đặc tính:

- AS-Interface được tối ưu hóa để kết nối các sensor và các actuator nhị phân Cáp AS-I được sử dụng vừa để trao đổi dữ liệu giữa các sensor, actuator và Master cũng như vừa cung cấp nguồn điện cho các sensor

- Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị

- Giảm đáng kể giá thành dây nối và công lắp đặt hệ thống

- Nâng cao độ chính xác trong truyền dữ liệu

- Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống

- Đơn giản hoá, tiện lợi trong việc chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố các thiết bị

- Nâng cao khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) nhờ giao tiếp chuẩn

- Mở rộng nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống ( có khả năng điều khiển phân tán, điều khiển giám sát từ xa qua Internet)

- Thời gian đáp ứng nhanh : AS-I Master cần tối đa 5ms để trao đổi dữ liệu tuần hoàn đến 31 trạm

- Với các standard AS-I Module thì có thể lên đến 124 sensor và 124 actuator hoạt động trên cáp AS-I

- Nếu sử dụng các AS-I Module có chế độ địa chỉ mở rộng (extended addressing mode) , có thể lên đến 186 actuators và 248 sensors có thể được hoạt động với một Master có chế độ mở rộng

- Các AS-I Master có chế độ mở rộng của Siemens cung cấp việc truy cập cực kỳ đơn giản các analog sensors/actuators hoặc các Modules hoạt động theo profile 7.3/7.4

Hình 4.3 và Hình 4.4 minh họa việc nối dây thực tế theo phương pháp mới và cổ điển

Hình 4.3 : Kết nối dây cổ điển Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 2.5 trình bày các thành phần trong mạng AS-I

Hình 2.6 trình bày sơ đồ một mạng AS-I tiêu biểu

Hình 4 5 : Các thành phần mạng AS-I Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Bảng 4.1 trình bày các AS-I Master trong hệ thống tự động hoá của SIEMENS

SIMATIC S5 PLC CP 2433 for S5-90U,S5-100U

CP 2430 for S5-135U,S5-155U SIMATIC S7 PLC CP 242-2 for S7-200

Bảng 4.1: Các AS-I Master của Siemens

Hình 4.6 : Sơ đồ một mạng AS-I Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 80

c Cấu trúc mạng AS-I:

Các hình vẽ dưới đây cho ta thấy các kiến trúc của hệ thống AS-I Các thành phần thêm vào có thể được đặt dọc theo đường AS-I hoặc theo các nhóm, thí dụ như các đầu của các nhánh cây khác nhau

Các cấu trúc bao gồm:

- Đường dây 100m và một AS-I Slave ở cuối đường dây

- Đường dây 90m và nối hình sao với 31 Slave ở cuối đường dây

- Hình sao với 31 Slave và cùng hoặc không cùng chiều dài cáp đến Master

- Đường thẳng với 31 Slave được phân bố trên mạng

Cáp AS-I

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 82

Hình 4.10: Mạng hình cây

4.1.3 Hoạt động của mạng AS-I:

a Nguyên tắc hoạt động mạng AS-I:

- Kỹ thuật truy cập Master – Slave:

AS-Interface là “hệ thống một Master”, điều này có nghĩa là chỉ có một Master trên mạng AS-I điều khiển trao đổi dữ liệu Master này sẽ hỏi xoay vòng tất cả các Slave

và đợi trả lời

- Địa chỉ điện tử:

Mỗi AS-I Slave có một địa chỉ riêng của nó Điều này chỉ xảy ra một lần trong hệ thống AS-I Việc đặt địa chỉ có thể sử dụng bộ định địa chỉ hoặc thông qua AS-I Master Địa chỉ được lưu trữ cố định trong AS-I Slave Các AS-I Slave được cung cấp

từ nhà sản xuất luôn có địa chỉ “0”

- Hoạt động tin cậy và linh hoạt:

Người ta sử dụng kỹ thuật truyền tốc độ cao Master giám sát điện áp trên cáp và dữ liệu được truyền Nếu phát hiện có lỗi truyền và hư hỏng trong các Slave, nó truyền thông điệp đến PLC Người sử dụng có thể xử lý với thông điệp này Việc trao đổi hay thêm các Slave trong hoạt động bình thường không làm thay đổi, không làm sai truyền thông với các mạng khác

b Đặc tính vật lý:

- Cáp 2 dây cho dữ liệu và nguồn:

Sử dụng cáp 2 dây có tiết diện ngang 2x1,5 mm2 trong mạng Cả dữ liệu và nguồn điện được truyền trên cáp này Năng lượng khả dụng phụ thuộc vào đơn vị nguồn điện AS-I đang sử dụng Để nối dây tối ưu , người ta sử dụng cáp được bảo vệ cơ khí để ngăn sự kết nối ngược và làm đơn giản tiếp xúc với các Module ứng dụng AS-I sử dụng kỹ thuật ấn xuyên cách điện (Penetration technique)

Cáp AS-I

T connector

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

- Mạng cấu trúc cây:

“Cấu trúc cây” của AS-I cho phép bất kỳ điểm nào trên bộ phận cáp (Cable section) cũng được sử dụng như bắt đầu một nhánh mới Tổng chiều dài này của tất cả các subsection có thể lên đến 100 m

- Tích hợp trực tiếp:

Thực tế tất cả các mạch điện tử cần cho các Slave đã được tích hợp trên một IC đặc biệt Việc này cho phép bộ kết nối AS-I được tích hợp trực tiếp vào các actuator và các sensor nhị phân Tất cả các thành phần yêu cầu có thể được cài đặt trong không gian xấp xỉ 2 cm³

- Tích hợp nhiều chức năng cho người sử dụng:

Với khả năng tích hợp trực tiếp sẽ cho phép tất cả các thiết bị được trang bị đầy đủ các chức năng trên bốn đường dữ liệu và bốn đường tham số Các actuator/sensor thông minh như vậy làm tăng thêm các khả năng của mạng như giám sát, gán tham số, kiểm tra ô nhiễm …

c Dữ liệu số:

- Chu kỳ quét:

o Tối đa 5 ms đối với các standard AS-I Slaves

o Tối đa 10 ms đối với các AS-I Slaves có chế độ địa chỉ mở rộng AS-I sử dụng chiều dài thông điệp không đổi Với AS-I ta không cần các thủ tục phức tạp để điều khiển việc truyền dữ liệu và nhận dạng các chiều dài thông điệp hoặc các khuôn mẫu dữ liệu Việc này làm cho các Master có thể hỏi vòng tất cả các Slave kết nối trong vòng tối đa 5ms và cập nhật dữ liệu trên tất cả các Slave và Master

Nếu chỉ một AS-I Slave sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng đặt tại một địa chỉ, Slave này được truy cập mỗi lần 5 ms Nếu hai Slave mở rộng (Slave A và B) phát một địa chỉ, thì chu kỳ truy cập cực đại là 10ms (Slave B chỉ có thể được nối với các Master mở rộng)

- Số lượng Slave kết nối:

o Tối đa 31 standard Slaves

o Tối đa 62 Slaves sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng

Các Slave là các kênh nhập và kênh xuất của hệ thống AS-I Chúng chỉ tích cực khi được gọi bởi các Master Chúng kích các hoạt động hoặc truyền các phản ứng đến các Master khi có yêu cầu Mỗi Slave được nhận dạng bằng một địa chỉ riêng của nó (giá trị từ 1 đến 31) Tối đa 62 Slave sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng có thể được kết nối vào một Master có chế độ mở rộng Cặp Slave sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng sẽ sử dụng cùng một địa chỉ Nói cách khác các địa chỉ từ 1 đến 31 có thể được gán cho hai Slave mở rộng

Nếu các standard Slaves được nối vào một Master có chế độ mở rộng, thì tối đa chỉ đến 31 standard Slaves được nối vào Master có chế độ mở rộng

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 84

- Số lượng vào/ra:

o Tối đa 248 ngõ vào và ngõ ra nhị phân với các standard Module

o Tối đa 248 ngõ vào/186 ngõ ra với các Module sử dụng chế độ địa chỉ

mở rộng

Mỗi Slave có thể nhận 4 bit dữ liệu và truyền 4 bit dữ liệu Các Module đặc biệt cho phép mỗi bit này sẽ được dùng cho một actuator hay sensor nhị phân Điều này có nghĩa là có thể kết nối tối đa 248 ngõ vào/ ra ( 124 Input /124 Output ) trên cáp AS-I với các standard AS-I Slaves Tất cả các actuator hay sensor tiêu biểu có thể kết nối với AS-I theo cách này Các Module được sử dụng như là các ngõ vào/ra phân tán

Nếu các Modules có chế độ địa chỉ mở rộng được sử dụng, thì tối đa 4 inputs và 3 outputs cho phép ở mỗi Module; nói cách khác là tối đa 248 vào và 186 ra có thể hoạt động với các Modules sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng

4.1.4 Ứng dụng mạng AS-i:

a Dây chuyền đóng chai:

Công nghệ đóng chai là một khâu rất quan trọng và phức tạp trong các nhà máy sản xuất bia, nước ngọt, nước khoáng… Do yêu cầu công nghệ nhà máy, việc lắp đặt dây chuyền rất phức tạp; rất nhiều băng tải, cảm biến … để giảm đi sự phức tạp, ta có thể ứng dụng mạng AS-I vào công nghệ này Khi đó sơ đồ nối dây giữa các thiết bị điều khiển cũng như các sensor thông minh trở nên rất đơn giản vì việc kết nối này chỉ dùng cáp AS-I hai dây vừa cung cấp nguồn và truyền dữ liệu giữa các thiết bị mà vẫn đảm bảo đúng yêu cầu công nghệ

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 4.11: Sử dụng mạng AS-I trong sản xuất bia

Hình 4.12: Sử dụng mạng AS-I trong sản xuất và đóng gói bánh Biscuit

b Dây chuyền lắp ráp xe hơi:

Dây chuyền lắp ráp xe hơi gồm nhiều công đoạn, hầu hết các công đoạn đều dùng các robot tự động, trên các robot này ta có thể dùng các Module của AS-I để điều khiển và các robot này được kết nối chung nhau qua cáp AS-I, khi đó việc kết nối dây điều

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

có thể dùng mạng AS-I được do mạng AS-I có những hạn chế riêng

4.2 CÁC AS-I MASTER:

4.2.1 Giới thiệu:

AS-Interface là hệ thống một Master AS-I Master tạo ra sự kết nối cho điều khiển của người dùng hay kết nối với một hệ thống bus trường cấp cao hơn Nó đóng vai trò kiểm soát toàn bộ hoạt động giao tiếp trong mạng

AS-I Master có thể là một máy tính điều khiển như PLC, PC hay IPC hoặc có thể là một bộ nối bus trường (fieldbus 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

Đối với các hệ thống SIMATIC, các bộ xử lý truyền thông (communications processors: CPs) điều khiển sự truyền thông ở cấp trường hoặc đóng vai trò là các AS-

I Masters

Các bộ xử lý truyền thông này gồm có các cổng gateway hoạt động giống như AS-I Master và cho phép truy cập các cảm biến và cơ cấu chấp hành

4.2.2 AS-I Master PLC S7-200:

PLC S7-200 được sử dụng làm AS-I Master thông qua các Module mở rộng sau:

a CP242 - 2 (Standard AS-I Master):

Module CP 242-2 cho phép kết nối hệ thống AS-I vào PLC S7-200 CP 242-2 cung cấp đầy đủ các chức năng xác định của một standard AS-I Master, theo hình vẽ 4.13

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 4.13: Hệ thống AS-I với AS-I Master CP 242-2

- Các thông số kỹ thuật của CP 242-2 :

o Chu kỳ quét: 5 ms cho 31 Slave

o Thứ tự địa chỉ: 8 Module vào số và 8 Module ra số, 8 Module vào và 8 Module ra analog

o Nguồn cung cấp: 5 VDC

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

o Dòng tiêu thụ tối đa của Master : 200 mA

o APF (red) :Lỗi nguồn cung cấp

o CER (yellow) :Lỗi cấu hình

o AUP (green) :Đang làm việc

o CM (yellow) :Chế độ cấu hình

o SET Button :Đặt cấu hình chuẩn

o DISPLAY Button :Xem trạng thái các Slave trong mạng

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 4.14: Nối cáp AS-I vào CP 242-2

b CP 243-2 (Extended AS-I Master):

Module CP 243-2 cho phép kết nối AS-I vào PLC S7-200 (CPU 222, CPU 224, .)

CP 243-2 là một Master có đầy đủ các chức năng của một extended AS-I Master

c CP 242-8 (Standard AS-I Master):

Module CP 242-8 không chỉ thực hiện chức năng của CP 242-2 mà còn cho phép kết nối với PROFIBUS DP (DP Slave) Điều này làm giảm giá thành kết nối của S7-200 với PROFIBUS DP tại cùng thời điểm

Hình vẽ 4.15 minh họa hệ thống AS-I sử dụng Module CP 242-8

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 4.15: Hệ thống AS-I có AS-I Master CP 242-8

4.2.3 AS-I Master PLC S7-300:

PLC S7-300 được sử dụng làm AS-I Master thông qua các Module mở rộng sau:

a CP 342-2 (Standard AS-I Master):

Module CP 342-2 là standard AS-I Master Module dùng cho các bộ điều khiển S7-300

và Module phân tán ET 200M CP342-2 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 CP 342-2:

o Chu kỳ quét : 5 ms cho 31 Slave

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

o Nguồn cung cấp : 5 VDC

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

o Dòng tiêu thụ tối đa của Master : 200 mA

TRANG – 90

- Trạng thái các đèn báo:

o ADR (đỏ) :Lỗi địa chỉ

o RUN (đỏ) :Master hoạt động

o SF (đỏ) :Lỗi hệ thống

o APF đỏ) :Lỗi nguồn AS-I

o CER (vàng) :Lỗi cấu hình

o AUP (xanh) :Chế độ tự động

o CM (vàng) :Chế độ cấu hình

Hình vẽ 4.16 minh họa hệ thống AS-I sử dụng Module CP 342-2

Hình 4.16: Hệ thống AS-I với AS-I Master CP 342-2

b CP 343-2 (Extended AS-I Master):

CP 343-2 là extended AS-I Master Module dùng cho các bộ điều khiển S7-300 và Module phân tán ET 200 M

CP 343-2 chiếm 16 byte inputs và 16 byte outputs trong vùng analog của bộ điều khiển

mà qua đó các AS-I standard Slave và AS-I A Slaves có thể được địa chỉ

Các AS-I B Slaves có một vùng địa chỉ I/O thêm vào mà có thể truy cập bằng cách sử dụng các hàm hệ thống SFCs Khi sử dụng một hàm FC có thể xử lý việc gọi Master

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

từ chương trình điều khiển FC được cung cấp theo đĩa cùng với sổ tay sử dụng CP 343-2

4.2.4 AS-I Gateways:

Ngay khi sử dụng PROFIBUS DP với các thiết bị ngoại vi phân tán, thì việc sử dụng AS-Interface có thể có nhiều ưu điểm Việc nối mạng các thiết bị ngoại vi của quá trình có thể được mở rộng vượt ra ngoài PROFIBUS đến tận các actuator/sensor

Các thiết bị sau đây có thể được sử dụng để làm gateway đến PROFIBUS:

- DP/AS-Interface Link 20 (kết nối được thiết kế với cấp bảo vệ IP 20 để giao tiếp AS-Interface với PROFIBUS DP)

- CP 242-8 (kết nối đồng thời S7-200 với PROFIBUS và AS-Interface)

- CP 142-2 cho ET 200X

- CP 342-2 cho ET 200M

- CP343-2 cho ET 200M (extended Master)

- CP 243-3 cho ET 200U

- S5-95U PLC với giao tiếp PROFIBUS và CP 2433

- S7-300/CPU 315-2DP với CP 342-2 hoặc DP343-2

- DP/AS-Interface Link (kết nối được thiết kế với cấp bảo vệ IP 65 để giao tiếp AS-Interface với PROFIBUS DP)

Hình vẽ 4.17 minh họa hệ thống AS-I sử dụng gateway DP/AS Interface Link 20

Hình 4.17: Hệ thống AS-I với DP/AS-Interface Link 20

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Cáp AS-I gồm hai loại :

- Cáp dẫn điện thông thường (cáp tròn): có ưu điểm dể tìm , giá thành thấp

- Cáp AS-I đặc biệt (cáp dẹt): có ưu điểm là dể lắp đặt

Đường kính lõi dây là 1,5mm để đáp ứng yêu cầu cung cấp dòng một chiều tối thiểu 2A (24VDC)

Hình 4.18: Các loại cáp AS-I Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

4.3.2 Các Module AS-I:

Trong hệ thống AS-I , các AS-I Modules có thể được xem như các Module vào và ra Cùng với các actuator và sensor, chúng tạo thành các AS-I Slave và kết nối các Slave này vào AS-I Master Các actuator/sensor được kết nối bằng bộ nối M12 Các chân theo chuẩn DIN IEC 947 5-2 Các Module này với kích thước xấp xỉ 45x45x80 mm được sử dụng ngay bên trong thiết bị Chúng được kết nối với cáp AS-I và có cấp bảo

vệ IP67

a Các Module AS-I:

Được phân thành hai loại:

- AS-I Module tích cực (active):

Là Module có chip AS-I tích hợp sẵn Sử dụng Module này ta có thế kết nối được tất cả các sensor và actuator thông thường Do đó các actuator và sensor bình thường có thể được nối mạng AS-I

- AS-I Module thụ động (passive):

Các Module này không chứa trong nó các linh kiện điện tử và cho phép kết nối các AS-I sensor và actuator có tích hợp AS-I chip

Các Module này được thiết kế sao cho có thể tạo ra một giao tiếp cơ – điện duy nhất với cáp AS-I Việc này đạt được bằng cách tạo phần dưới (lower section) giống nhau của Module, do đó cũng được gọi là Module kết nối (connection Module)

Các phần trên (upper section) của Module được cấu tạo đặc biệt, được gọi là các Module ứng dụng (application Module) Sự thay đổi các thành phần của Module này trãi dài từ các vỏ bọc đơn giản dùng để rẽ nhánh cáp AS-I đến các Module ứng dụng

có tích hợp chip AS-I dùng để kết nối với 4 sensor hoặc actuator thông thường

Hình vẽ sau mô tả một Module dùng để kết nối với mạng AS-I cho các sensor/actuator không tích hợp chip AS-I

Hình 4.19: Module kết nối các sensor và actuator không tích hợp AS-I chip

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 94

Hình vẽ bên dưới minh họa một Module AS-I tích cực có 4 kết nối

Hình 4.20: Một AS-I Module tích cực có 4 kết nối

b Các sensor/Actuator có tích hợp AS-I chip:

AS-I chip đặc biệt quan trọng trong hệ thống AS-I Các sensor và actuator có tích hợp AS-I chip có thể kết nối với mạng AS-I mà không cần Module kết nối tích cực

Board mạch dành cho AS-I chip có không gian rất nhỏ (2 cm3) AS-I chỉ cung cấp cho

4 sensor ngõ ra và ngõ vào dữ liệu cũng như 4 ngõ ra tham số Với các nhóm tham số vào này, ta có thể gán các tham số cho các sensor thông minh qua cáp AS-I

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 4.21: Sensor/actuator có giao tiếp AS-I

Sensor được biểu diễn theo hình vẽ trên sử dụng 3 bit dữ liệu là các ngõ vào, 1 bit dữ liệu là ngõ ra và 4 bit tham số

Các sensor có tích hợp AS-I chip được nhiều hãng sản xuất Sau đây là một ví dụ minh họa cho một cảm biến thông minh (intelligent sensor)

- Sensor thông minh (sensor điện từ )

Hình 4.22: Sensor thông minh

4 đường dữ liệu D0 D3

4 đường tham số P0 P3

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 96

Hình vẽ 4.23 trình bày cấu trúc và các vùng hoạt động của sensor thông minh trên

Hình 4.23: Cấu trúc một sensor thông minh

Vùng 1 : Đối tượng quá gần hay sensor ngắn mạch

o Các tín hiệu phụ: Một ưu điểm phụ là để bổ sung các tín hiệu đóng mạch nhị phân, các thông tin phụ để chẩn đoán đứt dây hay nhiễu tín hiệu khi truyền tải Hướng dữ liệu được đưa về là các tham số của cảm biến (ví dụ như độ nhạy, khoảng cách đóng mạch, sự trễ tín hiệu …) trên cùng dây dẫn

VUØNG1

VUØNG2

VUØNG3

VUØNG4

VUØNG5

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

o Tích hợp thông minh: Các AS-I sensor có khả năng bus đều có một bộ vi

xử lý sao cho nó có khả năng chẩn đoán thông minh Như vậy các đặc tính trễ, tuyến tính … có thể được lập trình sẳn trong sensor

Việc lắp đặt được thực hiện theo các bước sau:

- Module kết nối được gắn vào thanh chuẩn 35mm Module kết nối có 4 stopper, chúng dùng để đóng vào chổ hở cáp không sử dụng (a)

- Đặt cáp AS-I vào ,đưa nó vào đường dẫn trên các lá tiếp xúc và được an toàn về

cơ học.Không có thiết lập tiếp xúc điện.Hai stopper được đặt vào trong chổ để hở cáp không sử dụng (b)

- Xiết chặt Module ứng dụng vào thanh gá,cáp AS-I được gép chặt vào các thanh tấm tiếp xúc Chúng đưa vào các dây dẫn ở hai điểm và bảo đảm kết nối tin cậy.Sau khi lắp đặt đúng thì Module có kiểu bảo vệ IP 67 (c)

4.3.4 AS-I Repeater/Extender:

a Phạm vi ứng dụng:

AS-I Repeater/Extender dùng để sử dụng trong môi trường giao tiếp sensor/actuator

Đây là các thiết bị dùng để mở rộng chiều dài tối đa của một hệ thống AS-I dài 100m với một đoạn 100m có sẳn ta có thể được mở rộng thêm tối đa thành 2 đoạn 100m

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

TRANG – 98

b Sử dụng repeater:

AS-I repeater được sử dụng khi các Slave buộc phải hoạt động trên tất cả các đoạn cáp Cần có một bộ nguồn điện AS-I riêng cho mỗi đoạn AS-I (trước và sau repeater) Repeater có các đặc tính sau:

- Mở rộng chiều dài cáp đến tối đa 300m

- Các Slave có thể được sử dụng ở cả 2 bên AS-I

- Mỗi bên giao tiếp AS-I cần một bộ nguồn AS-I

- Có cách ly điện áp cho mỗi bên

- Lắp đặt trong dạng đóng vỏ Module ứng dụng chuẩn

Hệ thống có sử dụng repeater được minh họa trong hình vẽ sau:

Hình 4.25: Hệ thống có sử dụng Repeater

c Sử dụng Extender:

AS-I Extender được sử dụng trong các ứng dụng mà AS-I Master được lắp đặt ở vị trí cách xa hơn chổ lắp đặt thực tế của AS-I

- Các AS-I Master có khoảng cách xa đoạn AS-I 100m

- Các Slave chỉ có thể được sử dụng một bên (không có Master)

- Nguồn điện AS-I chỉ cần cho bên các Slave

- Không có sự cách ly điện giữa 2 cáp

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Bộ định địa chỉ sử dụng nguồn điện qua các pin được tích hợp sẵn và có thể nạp lại được Khi không sử dụng thì đơn vị này tự động ngắt nguồn sau một khoảng thời gian

4.4 CHẾ ĐỘ AS-I MASTER:

4.4.1 Nguyên tắc Master/Slave trong AS-I:

a Hoạt động của AS-I:

AS_I hoạt động theo nguyên tắc Master/Slave Điều này có nghĩa là AS_I Master kết nối với cáp AS_I điều khiển trao đổi dữ liệu với các Slave qua giao tiếp với cáp AS_I

Sơ đồ khối trong hình vẽ 4.28 minh họa 2 giao tiếp của AS_I Master CP

Hình 4.28: Sơ đồ khối giao tiếp AS_I Master/Slave

- Các lệnh gán tham số và dữ liệu xử lý được truyền qua giao tiếp giữa “Master CPU” và “Master CP”

PLC/PC

CPU

AS-I slave

User program

Các chương trình người dùng có những hàm thích hợp để gọi và đặt các cơ chế tương ứng để đọc và ghi qua giao tiếp này

- Thông tin được trao đổi với các AS_I Slaves thông qua giao tiếp giữa AS-I Master CP và cáp AS_I

Khi đó dữ liệu sẽ truyền giữa Master và Slave theo sơ đồ hình 4.29

Hình 4.29: Truyền dữ liệu AS_I Master/Slave

b Nhiệm vụ và chức năng của AS-I Master:

Qui cách AS_I Master phân biệt các Master theo dãi các chức năng khác nhau được gọi là các “profile”

Đối với standard AS_I Masters và extended AS_I Masters có 3 loại Master khác nhau:

- M0, M1, M2 cho standard Master,

- M0e, M1e, M2e cho extended Master

Các profile có các ý nghĩa thực tế như sau:

- Master profile M0/M0e: (hoạt động chuẩn)

Master có thể trao đổi dữ liệu I/O với các AS_I Slave riêng Master được đặt cấu hình bằng cách sử dụng cấu hình trạm được tìm thấy trên cáp được gọi là “cấu hình mong đợi” (expexted configuration)

- Master profile M1/M1e:

Profile này bao gồm tất cả các chức năng theo qui cách AS_I Master

- Master profile M2/M2e:

Các chức năng của profile này phù hợp với Master profile M0/M0e, nhưng trong profile này các AS_I Master cũng có thể gán tham số cho AS_I Slave Sự khác nhau giữa extended AS_I Masters và standard AS_I Masters là extended AS_I Masters có thể kết nối đến 62 AS_I Slave sử dụng chế độ địa chỉ mở rộng

c Hoạt động của AS-I Slave:

- Kết nối với cáp AS_I :

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM