ASI(Actuator-Sensor-Interface)是�(zhí)行器-傳感�-接口的英文縮�,它是一種用在控制器(主站)和傳感器/�(zhí)行器(從站)之間雙向交換信息�總線�(wǎng)�(luò),它屬于�(xiàn)場總線(Fieldbus)下面底層的�(jiān)控網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)。一個ASi總線系統(tǒng)通過它主站中的網(wǎng)�(guān)可以和多種現(xiàn)場總線(如FF、Profibus、CANbus)相連接。ASi主站可以作為上層�(xiàn)場總線的一個節(jié)點服�(wù)�,在它的下面又可以掛接一批ASi從站。ASi總線主要運用于具�開關(guān)量特征的傳感器和�(zhí)行器系統(tǒng),傳感器可以是各種原理的位置接近開關(guān)以及溫度、壓�、流�、液位開�(guān)�。執(zhí)行器可以是各種開�(guān)閥門,電/氣轉(zhuǎn)換器以及聲、光報警�,也可以�繼電�、接觸器、按鈕等低壓開關(guān)電器。當(dāng)然AS-i總線也可以連接模擬量設(shè)備,只是模擬信號的傳輸要占據(jù)多個傳輸周�。必須注意的是在連接主站和從站的兩芯電纜上除傳輸信號外,同時還提供工�電源�
在ASi總線不同的應(yīng)用情況下,功能可靠包含下列內(nèi)�,首先是通信�(shù)�(jù)的可靠性方�,ASi總線在許多方面采取了抗干擾措�。在接收�(shù)�(jù)�,必須�(jìn)行錯誤檢�,此方法十分有效,出錯誤后信息可以重�(fā)。另外如系統(tǒng)部件出現(xiàn)故障時主站會很快檢測到故障信�,并自動與發(fā)生故障的從站切斷通信�(lián)系,通知操作人員故障地址,以便及時�(jìn)行維�。主站還具備�(wǎng)�(luò)運行�(jiān)視功能,在任何時刻用戶都能得到系�(tǒng)中所有從站當(dāng)前運行狀�(tài)的完整資��
在ASi總線系統(tǒng)�,主站和從站之間采用了串行雙向數(shù)字通信方式。因為報文較�,如若在有一個主站和31個從站的系統(tǒng)�,ASI的通信周期大約�5ms,也就是說主站在5ms�(nèi)就可以對31個從站輪流訪問一��
ASi總線是一個主從系�(tǒng),主站和所有的從站可雙向交換信�,當(dāng)主站與上層現(xiàn)場總線�(jìn)行通信�,主站擔(dān)�(dāng)了AS-i和上層網(wǎng)�(luò)信息交換的出入口,因ASi主要傳輸?shù)氖情_�(guān)�,所以它的數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)比較簡單,用戶僅需�(guān)心數(shù)�(jù)格式、傳輸率和參�(shù)配置��
ASI(Actuator-Sensor Interface)是用于在控制器(主站)和傳感器/�(zhí)行器(從站)之間�(jìn)行雙�、多站點�(shù)字通信的總線網(wǎng)�(luò),它由主�、從�、傳輸系�(tǒng)3部分組成,而傳輸系�(tǒng)又由兩芯傳輸電纜、ASI電源和數(shù)�(jù)解耦電路構(gòu)��
1 傳輸電纜
ASI總線推薦使用的電纜型號為CENELEC或DIN VDE 0281[CENE-90],并且要�(biāo)明HO5VV-F2x1.5,這是一種兩�、橫截面積為1.5mm2的柔性電源線,它既便宜又隨處可見。另一種是具有相同電特性的ASI專用扁平電纜,它在安裝上非常方便。因為ASI電纜既要傳輸信號又是要提供電�,所以在選擇電纜時必須注意兩個方面的技�(shù)指標(biāo):是通信頻譜特性,第二是直流阻抗特�。在�(rèn)為有較大干擾的情況下,則需要選擇使用屏蔽電�,如型號為(N)YMHCY-02x1.5的電纜,但它也必須滿足規(guī)定的頻譜特性要�。特別要注意的是屏蔽層在ASI電源端只能接�,而不能接在ASI+和ASI-��
ASI電源的電壓為29.51-31.5VDC,每個從站向傳感�/�(zhí)行器提供的電源電壓VDC�+10[%]�-15[%]�。在一個ASI總線系統(tǒng)中,ASI電源可給31個從站提供的電流�2A,因此每個從站平均消耗的電流�65mA。如果從站帶動的�(zhí)行器功率較大,所需電流大于65mA時,則必須外接輔助電�。整個系�(tǒng)允許在ASI電纜上的壓降�3V,因此電纜的橫截面積不能小于1.5mm2,這樣才能保證�(wǎng)�(luò)中每個從站都能得到規(guī)定的電壓值�
ASI電纜的等效電路模�,分為兩芯電纜和帶屏蔽層兩芯電纜兩種模型。電阻(R’)、電容(C’)、電感(L’)和電�(dǎo)(G’)值為ASI電纜的等效參�(shù)。傳輸速率�167Kb/s�,兩芯電纜總的極限參�(shù)范圍為:R�=20-50mΩ/m,L�=200-600nH/m,C�=35-70pF/m,G�=1-3μS/m。在同樣的傳輸速率�,帶屏蔽層的兩芯電纜的極限參�(shù)為:R’s=10mΩ/m,Ls�=800nH/m,Cs�=300pF/m,Gs�=15μS/m�
ASI電纜的復(fù)�(shù)阻抗與傳輸速率之間的關(guān)系對系統(tǒng)的響�(yīng)特性具有十分重要的意義。在傳輸速率�167Kb/s�,阻抗為80-120Ω,而低于或高于167Kb/s�,阻抗會迅速下�,因此當(dāng)采用167Kb/s的傳輸速率�,將得到的信號幅��
2 信號�(diào)制過�
ASI信號在傳輸前要�(jìn)行調(diào)�,采用什么調(diào)制方法要考慮諸多的因素。例如附加在電源電壓上的傳輸信號必須是交變的;主站和從站之間的雙向通信要求雙主都能夠產(chǎn)生簡�、有效和節(jié)省時間的窄帶傳輸信號;使用非屏蔽電纜時不�(yīng)有太多的干擾等等。ASI信號的調(diào)制采用交變脈沖調(diào)制方式(APM),這是一種在基頻�(jìn)行調(diào)制的串行通信方式�
主站�(fā)出的請求信號位序列首先轉(zhuǎn)換為能執(zhí)行相位變換的位序�,即曼徹斯特II編碼,這樣就產(chǎn)生了相應(yīng)的傳輸電�。當(dāng)傳輸電流通過電感元件時會�(chǎn)生電壓突�,就�(chǎn)生了請求信號電壓。每一個增加的電流�(chǎn)生一個負(fù)電壓脈沖,而每一個減小的電流�(chǎn)生一個正電壓脈沖,通過這種方法從站很容易得到請求信�。因為信號是疊加在電源上�,所以信號電壓有時會大于從站的電源電�。在從站�(nèi)并不需要電感元�,這就使得智能型傳感器/�(zhí)行器上的帶有Slave Chip元件的一體化從站電路更小、更簡單、更�(jīng)�(jì)。在從站中接收電纜上的請求信號電壓并�(zhuǎn)化為初始的位序列,就完成了一次主站向從站的請求信號的�(zhuǎn)換過��
信號傳輸?shù)碾妷好}沖被�(shè)計成正弦平方波方�,但要考慮到低頻干擾的影響,通過選擇合適的傳輸波形可以提高可靠�。經(jīng)過這種�(diào)制后的信號在�(guī)定的�?fù)浣Y(jié)�(gòu)中,每兩位脈沖信號的間隔只有6μs�
3 電源和數(shù)�(jù)解�
ASI電源和與之相連的�(shù)�(jù)解耦電路,ASI電源可以提供29.5-31.6VDC電壓,完全滿足國際電工委員會(IEC)對安全隔離低電壓的技�(shù)要求,可輸出2A電流,并具有可靠的短路過載保�(hù)。數(shù)�(jù)解耦電路由兩�50μH的電感和兩�39Ω的電阻相互并�(lián)組成,通過電感可以將傳輸信號的電流脈沖�(zhuǎn)�?yōu)殡妷好}�,同時它還具有防止數(shù)�(jù)傳輸頻率信號�(jīng)過電源而造成短路的作用,兩個電阻代表了�(wǎng)�(luò)的邊界終�。為使電路信號噪聲,必須采用高對稱性的電路�(jié)�(gòu),兩個電容CE和兩個電感L�(yīng)完全相等,接地點要可靠接�,若采用屏蔽電纜,屏蔽層也應(yīng)接到地上。如�2A電流仍不能滿足從站的要求,就必須采用帶有輔助電源的從站模式或使用帶有附加電源的中繼器�
4 訪問方式和報�
ASI總線系統(tǒng)為主從結(jié)�(gòu),采用請�-�(yīng)答的訪問方式。主站先�(fā)出一個請求信�,信號中包括從站的地址。接到請求的從站會在�(guī)定的時間�(nèi)給予�(yīng)�,在任何時間只有1個主站和最�31個從站�(jìn)行通信。一般訪問方式有兩種:一種是帶有令牌傳遞的多主機(jī)訪問方式;另一種是CSMA/CD方式,它帶有�(yōu)先級選擇和幀傳輸過程。而ASI的訪問方式比較簡�,為了降低從站的費用、提高靈活�,一方面在不增加傳輸周期的條件下盡量包括更多的參�(shù)和信�,另一方面?zhèn)鬏斨芷诘臅r間應(yīng)能自動調(diào)整,例如系統(tǒng)中只�6個從站時,傳輸周期為1ms,而有31個從站時周期約為5ms。如果在�(wǎng)上有短暫的干擾時,主站沒有收到從站的�(yīng)答信號或收到的是錯誤無效的信號時,主站可以重�(fā)信息而無需重復(fù)整個傳輸周��
ASI總線的總傳輸速率�167Kb/s,它包括所有功能上必要的暫�。允許的�(wǎng)�(luò)傳輸速率�53.3Kb/s,從這一點看它的傳輸效率�32[%],與其它�(xiàn)場總線系�(tǒng)相比,這個數(shù)值較�。但在電磁干擾的�(huán)境下�(yīng)采取�(jìn)一步措施,以保證數(shù)�(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/FONT>
一個ASI報文由主站請�、主站暫停、從站應(yīng)答和從站暫停4個環(huán)節(jié)組成。所有的主站請求都是14�,從站應(yīng)答為7位,每一位的時間長度�6μs。主站暫停最少為3�,最多為10位。如果從站是同步的話,在主站3位暫停后從站就可以發(fā)送應(yīng)答信�。如果不是同步信�,那么從站就必須�5位暫停后�(fā)送應(yīng)答信號,因為在這段時間�(nèi)從站會在接收到完整有效的請求信號后監(jiān)測主站的暫停情況,看看是否還會有其它信息。但是如果主站在10個暫停位后沒有接收到從站的應(yīng)答信號的起始�,主站會�(rèn)為不再有�(yīng)答信號而發(fā)出下一個地址的請求信號。從站的暫停只有1位或2位的時間�
在ASI報文中主站請求由以下具體信息組成�
ST 起始位 主站請求開始�0為有��1為無效�
SR 控制位 �(shù)�(jù)/參數(shù)/地址位或命令��0為數(shù)�(jù)/參數(shù)/地址位,1為命令位�
A0~A4 從站地址位 被訪問的從站地址�5位)�
I0~I(xiàn)4 信息位 要傳�?shù)男畔�?位),請求類��
PB 奇偶校驗位 在主站請求信息中不包括結(jié)束位�1的各位總和必須是偶數(shù)�
EB �(jié)束位 請求�(jié)��0為無效,1為有��
在ASI報文中從站應(yīng)答由以下具體信息組成�
ST 起始位 從站�(yīng)答開始,0為有��1為無效�
I0~I(xiàn)3 信息位 要傳�?shù)男畔�?位),應(yīng)答類��
PB 奇偶校驗位 在從站應(yīng)答信息中不包括結(jié)束位�1的各位總和必須是偶數(shù)�
EB �(jié)束位 �(yīng)答結(jié)束,0為無��1為有��
5 主站請求和從站應(yīng)�
在ASI主從�(jié)�(gòu)中,主站所�(fā)出的報文在系�(tǒng)�(shù)�(jù)交換中占有重要的地位。主站的請求報文共有9種:�1)數(shù)�(jù)交換 要求從站把測量數(shù)�(jù)上傳給主站,而主站又可以把控制指令下�(dá)給從�。(2)寫參數(shù) �(shè)置從站功能,如傳感器的測量范�、激活定時器、在多傳感器系統(tǒng)中改變測量方法等。(3)地址分配 只有�(dāng)從站地址�00H時才有效。從站接到這個請求后,用06H回答,表示已收到了主站的正確請求,從站從此就可以在這個新地址被呼叫了,同時把這個新地址存儲在從站的EEPROM�,這個過程大約需�15ms。這種方式使主站可以對運行中損壞后重新置換的從站自動�(jìn)行原有地址的設(shè)�。(4)復(fù)� 把被呼叫的從站地址恢復(fù)到初始狀�(tài),從站用06H回答,整個過程需2ms。(5)刪除操作地址 暫時把被呼叫的從站地址改為00H,這個報文一般和“地址分配”報文一起使�。當(dāng)新地址確定�,從站用06H回答。如果使用指令“Reset-ASI-Slave”就可以恢復(fù)原地址。(6)讀I/O配置。(7)讀ID編碼 從站的I/O�(shè)置和ID編碼在出廠時已經(jīng)確定,不能改�。(6)、(7)結(jié)合使用的目的是確定從站的身份。(8)狀�(tài)讀� 讀取從站狀�(tài)緩沖器中�4個數(shù)�(jù)�,以獲得在尋址和復(fù)位過程中出現(xiàn)的錯誤信�。(9)讀出狀�(tài)和狀�(tài)刪除 讀出從站狀�(tài)緩沖器的�(nèi)�,然后刪除�
在以�9種主站請求報文中,數(shù)�(jù)和參�(shù)的傳輸有兩種,設(shè)置和改變從站地址的有兩種,對從站�(jìn)行識別和查詢的有5�。表1列出的是主站9種報文的名稱和內(nèi)��
6 傳輸故障特征
如果在非屏蔽電纜上�(jìn)行高速ASI傳輸通信,那么電磁兼容性(EMC)問題就非常重要�。發(fā)射干擾和�(xiàn)場的場強(qiáng)幅射干擾都不�(yīng)超過歐洲�(biāo)�(zhǔn)EN55011給出極限�,ASI系統(tǒng)的抗干擾能力在IEC801文件中已有詳�(xì)的說�。大量的ASI系統(tǒng)測試�(shù)�(jù)表明,由于傳輸信號采用了正弦平方波,因此ASI系統(tǒng)的發(fā)射干擾保持在IEC的規(guī)定值以�。ASI系統(tǒng)對于靜態(tài)放電�26M-1GHz頻率范圍�(nèi)的電磁高速瞬間干擾的抵抗能力可達(dá)�3級。在最壞的情況�,通信將出�(xiàn)故障,但系統(tǒng)具有檢測功能并可以對報文�(jìn)行重�(fā)。因為是短信�,重�(fā)不會增加周期時間,只有在報文�(fā)生嚴(yán)重錯誤時,才會增加報文的周期長度。當(dāng)位傳輸錯誤率�70b/s�,系�(tǒng)周期大約�5ms;如果錯誤率再高一點,周期時間變化不大,ASI仍能保持它所有的功能。只有誤差超�5000b/s�,正常的�(shù)�(jù)傳輸才難以維��
�(dāng)ASI電纜被切斷時(如錯誤短接或故障斷開),主站將不能訪問位于斷點另一�(cè)的從�,而位于主站一�(cè)的從站仍可以被主站呼叫。通過管理服務(wù)程序主站能夠診斷和發(fā)出故障信�,但前提是數(shù)�(jù)解耦電路和電源這時�(yīng)在同一�(cè),否則系�(tǒng)就會完全癱瘓。如果在ASI系統(tǒng)中沒有使用中繼器,那么當(dāng)電源�(fā)生故障時,ASI系統(tǒng)將停止工作,有關(guān)故障的信息也不會得到。但如果使用了中繼器,因中繼器可以向�(wǎng)�(luò)供電,那么電源故障的影響就會減小,系�(tǒng)將維持部分功��
ASI總線的傳輸系�(tǒng)是連接�(wǎng)�(luò)系統(tǒng)中主�、從�、電源、控制器、傳感器/�(zhí)行器的通路和橋�。報文信號在傳輸系統(tǒng)中要�(jīng)過多次的變換和恢�(fù),并要抵抗各種外界的干擾以保證準(zhǔn)確、快�、可靠的信息交換,它是ASI總線系統(tǒng)中重要的組成部分�
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�162542�