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ASI现场总线在残极洗涤堆垛机组的应用

供稿:赵公 2006/9/15 9:06:00

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一、前言
AS-Interface总线技术是一种用单根电缆将传感器和执行器连接到控制器并传输数据、提供电源的智能网络,可用于较为恶劣的工业环境,能为较少I/O点的设备提高一种低成本的解决方案。在残极洗涤堆垛机组中,AS-Interface总线的许多优异特性和作用得到了充分发挥。

二、AS-Interface 总线技术特点
   AS-Interface(Actuator-Sensor-Interface)是执行器-传感器-接口的缩写,ASI现场总线能够直接连接二进制执行器和传感器,形成自动化底层控制系统,是属于现场总线(FIELDBUS)下层设备层的监控网络系统。
    AS-Interface总线体系为主从结构,AS-Interface主机和控制器(IPC、PLC、DC)总称为系统主站(MASTER)。从站(SLAVE)有两种,一种是带有AS-Interface通信芯片的智能传感器/执行器,另一种是分离型I/O 模块连接普通的传感器/执行器。主从站之间使用非屏蔽非绞接的两芯电缆,其中使用的标准AS-Interface扁平电缆使用专利的穿刺安装方法,连接简单可靠。在2芯电缆上除传输信号外,还传输网络电源。
   AS-Interface总线系统是一个开放的系统,它通过主站中的网关可以和多种现场总线(如FF、Profibus、DeviceNet、Ethernet等)相连接。AS-Interface主站作为上层现场总线的一个节点,同时又可以完全分散地挂接一定量的AS-Interface从站。   AS-Interface总线系统的基本技术特性如下:
  (1) 传输数据量:在一个周期内,每个从站与主站的数据交换程度为4个输入位和4个输出位;
  (2) 传输介质:简单的非屏蔽2芯电缆或PEC导线,提供传送数据的同时并提供电源;
  (3)通信周期:一个标准的ASI系统最多有31个从站,轮询周期为5/10ms;一个扩展的ASI系统,最多有62个从站轮询周期为10ms。
  (4)网络拓扑结构:总线型、星型、树型等各种拓扑结构;
表一:连接从站



三、ASI传输机制


ASI的消耗调制采用交变脉冲调制方式(APM),是一种基频进行调制的串行通讯方式。
主站发出的请求信号经过编码转换为可以执行相位变换的位序列,从而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贯负电压脉冲,每一个减小的电流产生一贯正电压脉冲,通过这种方法得到请求信号。从站接受ASI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请求信号的转换过程。

四、残极洗涤堆垛机组的ASI系统构成
1、系统结构
   系统结构上采用分布式控制,主控制器采用美国AB Controllogix-5000的大型PLC,向下以DEVICENET总线联接 DeviceNET/ AS-Interface网关,构成2条ASI总线ASI1.1和.ASI1.2,通过高度灵活分散的AS-Interface输入/输出模块将分布在现场的I/O接入到系统中,见图2。ASI总线网关和输入/输出模块以及电源都使用德国公司IFM爱福门公司产品。

2、系统功能
   ASI总线通过各种模块连接现场设备,使残极洗涤堆垛机组具有操作设备功能,显示设备运行状态和故障报警,以及执行生产设备要求等功能。

图2
图2 AS1.1网络分布图

数字量输入模块:按钮、传感器包括光电开关、接近开关、限位和光栅以及安全继电器等
   数字量输出模块:指示灯和执行器包括继电器、电磁阀
   模拟量输入模块:液位、温度、压力等

五、结束语
ASI现场总线于1994年问世以前,每一个信号都需要通过一条独立的电缆并列布线的方式连接到送往高层控制器,这就在生产现场有大量的电缆,产生巨大的成本支出(电缆和布线成本),同时,系统运行期间潜在的失效和停机事故的数量与接点的数量成正比。AS-Interface总线技术是用单根电缆将传感器和执行器连接到控制器,并传输数据,提供电源的智能网络,从而取代常规的高成本的并列布线,实现自动化站点的互连。
ASI现场总线具有自动分配地址的功能,当从站出现故障时,将新模块连接到ASI总线上后,其地址自动分配为故障从站的地址,这个功能有利于系统的维修和维护,方便快捷。
ASI现场总线的连接方式采用模块化技术,电缆采用绝缘穿刺技术连接,在实际安装中工作简单,不会出错。

1、 崔坚 西门子工业网络通信指南 机械工业出版社2005.6
2、 廖常助 现场总线概述 电工技术1999.6

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