第7章-AS-I总线

第7章AS-I总线重点与难点AS-I系统组成、AS-I通信原理、AS-I主站模板CP343-2、西门子网关DP/AS-ILink20E。基本要求1．熟悉AS-I系统组成和AS-I通信原理；2．掌握AS-I主站模板CP343-2和SIEMENS网关DP/AS-ILink20E；本章内容1．AS-I总线概述；2．AS-I系统组成；3．AS-I通信原理；4．AS-I主站模板CP343-2；5．SIEMENS网关DP/AS-ILink20E。AS-I系统组成7.2AS-I主站模板CP343-27.4概述7.1AS-I通信原理7.3本章小结7.6SIEMENS网关DP/AS-ILink20E7.57.1概述执行器-传感器-接口（ActuatorSensor-Interface，AS-I）是一种用在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的多站点数字通信的总线网络，它属于现场总线下面底层的监控网络系统。AS-I是单主站系统，作为控制过程或现场的通信处理器（CP）主站由西门子公司提供。通过DP/AS接口链路直接连接AS-I到Profibus-DP，从而成为Profibus-DP的子网络。AS-I总线的技术特点如下。（1）完整的AS-I总线系统（2）应用十分简便（3）传输快（4）功能可靠（5）节省资金（6）系统开放7.2AS-I系统组成AS-I总线系统由主站、从站和传输系统三部分组成。而传输系统又由两芯传输电缆、AS-I电源和数据解耦电路构成。AS-I现场总线是由网关、输入模块、输出模块和AS-I扁平电缆组成。其中，网关是AS-I传感器、执行器层和上层不同现场总线系统的连接点，可使AS-I和上层不同现场总线进行数据交换，上层总线可以包括DeviceNet、PROFIBUS、Modbus、Interbus、CANopen、CC-Link，其方式如图7-1所示。图7-1AS-I现场总线AS-I主站是AS-I总线系统的核心，它由AS-I主机和控制器（如：PC、PLC等）组成。AS-I主机可以看作是智能型传感器/执行器和控制器之间的接口，它代替了以往使用的PLC中I/O卡方式，所有输入/输出信号都要和通信报文中的数据位相匹配，此外主机和控制器配合还要完成相应的诊断功能。AS-I总线可与不同的自动化系统配合使用，根据应用的规模，AS-I主机有两种不同的使用方式。AS-I主机的硬件电路包括中央处理器（CPU，80C31）、传输控制器和模拟电路3大部分。图7-2AS-I主机功能模块图1．中央处理器2．传输控制器3．模拟电路4．主机与控制器的连接图7-3AS-I主机模拟电路方块图7.3AS-I通信原理AS-I通信协议把主机的通信过程分为4层结构，即传输物理层、传输控制层、执行控制层和主机接口层。它们分别与ISO/OSI网络参考模型中的物理层、数据链路层、网络层和应用层相对应。各层的对应关系和主要功能如表7-1所示。表7-1AS-I通信协议各层的主要功能1．传输物理层图7-4AS-I传输物理层模块图2．传输控制层图7-5AS-I报文传输周期图7-6传输控制层的工作过程3．执行控制层4．主机接口层7.4AS-I主站模板CP343-2AS-I接口网络是工厂自动化系统的最底层网络。使用规范的两芯黄色电缆连接大量的传感器/执行器。它采用绝缘穿刺技术，组装起来方便高效。AS-I网络由主站、从站和从站供电单元组成。在有中继器时电缆长度可以达到300m，每个中继器产生的网段必须有自己单独的电源模块。主站只能有一台，它轮流询问每个从站，等待从站的响应。AS-I接口技术V2.1最多允许62个从站。S7-200和S7-300的PLC均可以作为AS-I主站。采用专用的通信处理器（CommunicationProcessor）模板可组成不同层次的网络，与S5/S7PLC、外部设备或其他厂家的PLC进行通信，这些通信处理器模板都是智能化的，它们能在很大程度上减小CPU模板的通信负担。图7-7西门子的ISO网络模型7.5SIEMENS网关DP/AS-ILink20EDP/AS-I网关（Gateway）用来连接PROFIBUS-DP和AS-I网络。西门子的“LOGO！”微型控制器可以接入AS-I网络，西门子提供各种各样的AS-I产品。西门子的PLC网络是为满足不同控制需要制定的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子的ISO网络模型如图7-7所示，西门子PLC网络性能如表7-2所示。表7-2西门子PLC网络性能续表本章小结阀、执行器和驱动器等大量不同类型的部件工作在现场区，所有这些传感器/执行器必须接到一个自动化系统。如今分布式I/O设备已用于现场区域，作为直接在现场的智能前哨。特别是在现场有为数众多的分散的传感器和执行器，作为成束电缆的低成本替代品，AS-I通过2线电缆连接这些器件。AS-I是开放的国际标准（EN50295），有传感器/执行器制造商的强力支持。因AS-I的机械和电气性能能充分满足用户的要求，具有保护等级IP65的AS-I具有很高的防尘、抗振动、耐高温的性能。本章重点介绍了AS-I的系统组成、AS-I的通信原理和AS-I主站模板CP343-2、DP/AS-I网关。