ASI現(xiàn)場總線在殘極洗滌堆垛機(jī)組的應(yīng)用
2006/9/15 9:06:00
一、前言
AS-Interface總線技術(shù)是一種用單根電纜將傳感器和執(zhí)行器連接到控制器并傳輸數(shù)據(jù)、提供電源的智能網(wǎng)絡(luò)，可用于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境，能為較少I/O點的設(shè)備提高一種低成本的解決方案。在殘極洗滌堆垛機(jī)組中，AS-Interface總線的許多優(yōu)異特性和作用得到了充分發(fā)揮。
二、AS-Interface 總線技術(shù)特點
AS-Interface(Actuator-Sensor-Interface)是執(zhí)行器－傳感器－接口的縮寫，ASI現(xiàn)場總線能夠直接連接二進(jìn)制執(zhí)行器和傳感器，形成自動化底層控制系統(tǒng)，是屬于現(xiàn)場總線（FIELDBUS）下層設(shè)備層的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
AS-Interface總線體系為主從結(jié)構(gòu)，AS-Interface主機(jī)和控制器(IPC、PLC、DC)總稱為系統(tǒng)主站（MASTER）。從站(SLAVE)有兩種，一種是帶有AS-Interface通信芯片的智能傳感器/執(zhí)行器，另一種是分離型I/O 模塊連接普通的傳感器/執(zhí)行器。主從站之間使用非屏蔽非絞接的兩芯電纜，其中使用的標(biāo)準(zhǔn)AS-Interface扁平電纜使用專利的穿刺安裝方法，連接簡單可靠。在2芯電纜上除傳輸信號外，還傳輸網(wǎng)絡(luò)電源。
AS-Interface總線系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，它通過主站中的網(wǎng)關(guān)可以和多種現(xiàn)場總線（如FF、Profibus、DeviceNet、Ethernet等）相連接。AS-Interface主站作為上層現(xiàn)場總線的一個節(jié)點，同時又可以完全分散地掛接一定量的AS-Interface從站?！ ?AS-Interface總線系統(tǒng)的基本技術(shù)特性如下：
?。?） 傳輸數(shù)據(jù)量：在一個周期內(nèi)，每個從站與主站的數(shù)據(jù)交換程度為4個輸入位和4個輸出位；
?。?） 傳輸介質(zhì)：簡單的非屏蔽2芯電纜或PEC導(dǎo)線，提供傳送數(shù)據(jù)的同時并提供電源；
?。?）通信周期：一個標(biāo)準(zhǔn)的ASI系統(tǒng)最多有31個從站，輪詢周期為5/10ms；一個擴(kuò)展的ASI系統(tǒng)，最多有62個從站輪詢周期為10ms。
（4）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、星型、樹型等各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
表一：連接從站
三、ASI傳輸機(jī)制
ASI的消耗調(diào)制采用交變脈沖調(diào)制方式（APM），是一種基頻進(jìn)行調(diào)制的串行通訊方式。
主站發(fā)出的請求信號經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換為可以執(zhí)行相位變換的位序列，從而產(chǎn)生了相應(yīng)的傳輸電流。當(dāng)傳輸電流通過電感元件時會產(chǎn)生電壓突變，就產(chǎn)生了請求信號電壓，每一個增加的電流產(chǎn)生一貫負(fù)電壓脈沖，每一個減小的電流產(chǎn)生一貫正電壓脈沖，通過這種方法得到請求信號。從站接受ASI電纜上的請求信號電壓并轉(zhuǎn)化為初始的位序列，就完成了一次主站向從站請求信號的轉(zhuǎn)換過程。
四、殘極洗滌堆垛機(jī)組的ASI系統(tǒng)構(gòu)成
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分布式控制，主控制器采用美國AB Controllogix-5000的大型PLC，向下以DEVICENET總線聯(lián)接 DeviceNET/ AS-Interface網(wǎng)關(guān)，構(gòu)成2條ASI總線ASI1.1和.ASI1.2，通過高度靈活分散的AS-Interface輸入/輸出模塊將分布在現(xiàn)場的I/O接入到系統(tǒng)中，見圖2。ASI總線網(wǎng)關(guān)和輸入/輸出模塊以及電源都使用德國公司IFM愛福門公司產(chǎn)品。
2、系統(tǒng)功能
ASI總線通過各種模塊連接現(xiàn)場設(shè)備，使殘極洗滌堆垛機(jī)組具有操作設(shè)備功能，顯示設(shè)備運行狀態(tài)和故障報警，以及執(zhí)行生產(chǎn)設(shè)備要求等功能。
圖2 AS1.1網(wǎng)絡(luò)分布圖
數(shù)字量輸入模塊：按鈕、傳感器包括光電開關(guān)、接近開關(guān)、限位和光柵以及安全繼電器等
數(shù)字量輸出模塊：指示燈和執(zhí)行器包括繼電器、電磁閥等
模擬量輸入模塊：液位、溫度、壓力等
五、結(jié)束語
ASI現(xiàn)場總線于1994年問世以前，每一個信號都需要通過一條獨立的電纜并列布線的方式連接到送往高層控制器，這就在生產(chǎn)現(xiàn)場有大量的電纜，產(chǎn)生巨大的成本支出（電纜和布線成本），同時，系統(tǒng)運行期間潛在的失效和停機(jī)事故的數(shù)量與接點的數(shù)量成正比。AS-Interface總線技術(shù)是用單根電纜將傳感器和執(zhí)行器連接到控制器，并傳輸數(shù)據(jù)，提供電源的智能網(wǎng)絡(luò)，從而取代常規(guī)的高成本的并列布線，實現(xiàn)自動化站點的互連。
ASI現(xiàn)場總線具有自動分配地址的功能，當(dāng)從站出現(xiàn)故障時，將新模塊連接到ASI總線上后，其地址自動分配為故障從站的地址，這個功能有利于系統(tǒng)的維修和維護(hù)，方便快捷。
ASI現(xiàn)場總線的連接方式采用模塊化技術(shù)，電纜采用絕緣穿刺技術(shù)連接，在實際安裝中工作簡單，不會出錯。
1、 崔堅 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南 機(jī)械工業(yè)出版社2005.6
2、 廖常助 現(xiàn)場總線概述 電工技術(shù)1999.6
AS-Interface總線技術(shù)是一種用單根電纜將傳感器和執(zhí)行器連接到控制器并傳輸數(shù)據(jù)、提供電源的智能網(wǎng)絡(luò)，可用于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境，能為較少I/O點的設(shè)備提高一種低成本的解決方案。在殘極洗滌堆垛機(jī)組中，AS-Interface總線的許多優(yōu)異特性和作用得到了充分發(fā)揮。
二、AS-Interface 總線技術(shù)特點
AS-Interface(Actuator-Sensor-Interface)是執(zhí)行器－傳感器－接口的縮寫，ASI現(xiàn)場總線能夠直接連接二進(jìn)制執(zhí)行器和傳感器，形成自動化底層控制系統(tǒng)，是屬于現(xiàn)場總線（FIELDBUS）下層設(shè)備層的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
AS-Interface總線體系為主從結(jié)構(gòu)，AS-Interface主機(jī)和控制器(IPC、PLC、DC)總稱為系統(tǒng)主站（MASTER）。從站(SLAVE)有兩種，一種是帶有AS-Interface通信芯片的智能傳感器/執(zhí)行器，另一種是分離型I/O 模塊連接普通的傳感器/執(zhí)行器。主從站之間使用非屏蔽非絞接的兩芯電纜，其中使用的標(biāo)準(zhǔn)AS-Interface扁平電纜使用專利的穿刺安裝方法，連接簡單可靠。在2芯電纜上除傳輸信號外，還傳輸網(wǎng)絡(luò)電源。
AS-Interface總線系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，它通過主站中的網(wǎng)關(guān)可以和多種現(xiàn)場總線（如FF、Profibus、DeviceNet、Ethernet等）相連接。AS-Interface主站作為上層現(xiàn)場總線的一個節(jié)點，同時又可以完全分散地掛接一定量的AS-Interface從站?！ ?AS-Interface總線系統(tǒng)的基本技術(shù)特性如下：
?。?） 傳輸數(shù)據(jù)量：在一個周期內(nèi)，每個從站與主站的數(shù)據(jù)交換程度為4個輸入位和4個輸出位；
?。?） 傳輸介質(zhì)：簡單的非屏蔽2芯電纜或PEC導(dǎo)線，提供傳送數(shù)據(jù)的同時并提供電源；
?。?）通信周期：一個標(biāo)準(zhǔn)的ASI系統(tǒng)最多有31個從站，輪詢周期為5/10ms；一個擴(kuò)展的ASI系統(tǒng)，最多有62個從站輪詢周期為10ms。
（4）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、星型、樹型等各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
表一：連接從站
三、ASI傳輸機(jī)制
ASI的消耗調(diào)制采用交變脈沖調(diào)制方式（APM），是一種基頻進(jìn)行調(diào)制的串行通訊方式。
主站發(fā)出的請求信號經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換為可以執(zhí)行相位變換的位序列，從而產(chǎn)生了相應(yīng)的傳輸電流。當(dāng)傳輸電流通過電感元件時會產(chǎn)生電壓突變，就產(chǎn)生了請求信號電壓，每一個增加的電流產(chǎn)生一貫負(fù)電壓脈沖，每一個減小的電流產(chǎn)生一貫正電壓脈沖，通過這種方法得到請求信號。從站接受ASI電纜上的請求信號電壓并轉(zhuǎn)化為初始的位序列，就完成了一次主站向從站請求信號的轉(zhuǎn)換過程。
四、殘極洗滌堆垛機(jī)組的ASI系統(tǒng)構(gòu)成
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分布式控制，主控制器采用美國AB Controllogix-5000的大型PLC，向下以DEVICENET總線聯(lián)接 DeviceNET/ AS-Interface網(wǎng)關(guān)，構(gòu)成2條ASI總線ASI1.1和.ASI1.2，通過高度靈活分散的AS-Interface輸入/輸出模塊將分布在現(xiàn)場的I/O接入到系統(tǒng)中，見圖2。ASI總線網(wǎng)關(guān)和輸入/輸出模塊以及電源都使用德國公司IFM愛福門公司產(chǎn)品。
2、系統(tǒng)功能
ASI總線通過各種模塊連接現(xiàn)場設(shè)備，使殘極洗滌堆垛機(jī)組具有操作設(shè)備功能，顯示設(shè)備運行狀態(tài)和故障報警，以及執(zhí)行生產(chǎn)設(shè)備要求等功能。
圖2 AS1.1網(wǎng)絡(luò)分布圖
數(shù)字量輸入模塊：按鈕、傳感器包括光電開關(guān)、接近開關(guān)、限位和光柵以及安全繼電器等
數(shù)字量輸出模塊：指示燈和執(zhí)行器包括繼電器、電磁閥等
模擬量輸入模塊：液位、溫度、壓力等
五、結(jié)束語
ASI現(xiàn)場總線于1994年問世以前，每一個信號都需要通過一條獨立的電纜并列布線的方式連接到送往高層控制器，這就在生產(chǎn)現(xiàn)場有大量的電纜，產(chǎn)生巨大的成本支出（電纜和布線成本），同時，系統(tǒng)運行期間潛在的失效和停機(jī)事故的數(shù)量與接點的數(shù)量成正比。AS-Interface總線技術(shù)是用單根電纜將傳感器和執(zhí)行器連接到控制器，并傳輸數(shù)據(jù)，提供電源的智能網(wǎng)絡(luò)，從而取代常規(guī)的高成本的并列布線，實現(xiàn)自動化站點的互連。
ASI現(xiàn)場總線具有自動分配地址的功能，當(dāng)從站出現(xiàn)故障時，將新模塊連接到ASI總線上后，其地址自動分配為故障從站的地址，這個功能有利于系統(tǒng)的維修和維護(hù)，方便快捷。
ASI現(xiàn)場總線的連接方式采用模塊化技術(shù)，電纜采用絕緣穿刺技術(shù)連接，在實際安裝中工作簡單，不會出錯。
1、 崔堅 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南 機(jī)械工業(yè)出版社2005.6
2、 廖常助 現(xiàn)場總線概述 電工技術(shù)1999.6
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