AS-interface. Промышленная сеть для датчиков и исполнительных механизмов
AS-i или AS-интерфейс (интерфейс датчиков и исполнительных устройств – Actuators/Sensors interface) – открытая промышленная сеть, занимающая нижний уровень систем автоматизации технологических процессов (АСУ ТП), предназначенна для обмена данными с датчиками и исполнительными механизмами. Сеть AS-i разработана в соответствии с требованиями, предъявляемыми международным стандартом IEC 62026-2 и европейскими нормативами EN 50295. Существовавшие ранее способы, позволяющие подключать исполнительные механизмы и различные датчики к управляющему устройству, были неудобны в использовании из-за наличия множества кабельных соединений (жгутов), поскольку подключение отдельного устройства к модулю ввода-вывода, принадлежащего к управляющему устройству, осуществлялось при помощи отдельной пары проводников. Совокупные затраты на приобретение, монтаж и эксплуатацию кабельных соединений оказывались достаточно большими.
Благодаря AS-интерфейсу задача подключения приводов и датчиков к системе управления была решена за счет построения сети, использующей всего один двужильный кабель, который:
- обеспечивает питанием все сетевые устройства
- проводит опрос датчиков,
- выдает команды исполнительным механизмам.
Кабель AS-интерфейса оборудован специально профилированной оболочкой, исключающей возможность неправильного подключения к сети её компонентов. Подавляющее большинство сетевых компонентов можно подключить к кабелю при помощи метода прокалывания изоляции, и что наиболее интересно, присоединиться к кабелю можно практически в любом месте, благодаря чему обеспечивается гибкость сетевой архитектуры и в значительной степени сокращаются сроки проведения монтажных работ.
Помимо профилированного кабеля используется еще и круглый кабель, использование которого ориентировано на применение специальных модулей. При подключении к системе специальных модулей, благодаря AS-интерфейсу можно подключить к системе управления различные исполнительные механизмы и датчики, широко распространенные на рынке. AS-интерфейс поддерживает возможность работы с интеллектуальными датчиками. Подобные интеллектуальные устройства позволили реализовать возможность проведения диагностики и удаленного параметрирования, не используя при этом дополнительные связи. Применение разнообразных ведущих устройств позволило сделать систему управления в достаточной степени гибкой. В качестве ведущих устройств могут выступать промышленные компьютеры, различные программируемые логические контроллеры (ПЛК) и коммуникационные модули связи, взаимодействующие с промышленными сетями более высокого уровня структуры автоматизированной системы – CANopen, Modbus, DeviceNet, Profibus, Interbus.
В локальной сети нижнего уровня АСУ ТП, работающей на базе AS-интерфейса, предусмотрено наличие только одного ведущего (master) устройства. Изначально имелась возможность подключения к ведущему устройству 31-го ведомого (slave) устройства. Однако, начиная с весны 2000 года, когда вышла в свет спецификация AS-интерфейса версии 2.1 к ведущему устройству можно подключать до 62-х ведомых устройств, что стало возможным благодаря разделению адресного пространства ведущего устройства на два раздела (подобласти) – А и В. В более ранних версиях AS-интерфейса ведомым устройствам было доступно наличие четырех входов/выходов, а А/В устройствам доступно 4/3 входа/выхода соответственно. Во время доступа к ведомым устройствам AS-интерфейс применяет метод циклического (polling) опроса. Опрос системы, в которую входит 31 ведомое устройство, занимает не более 5 мс, т.е. каждые 5 мс осуществляется проведение опроса ведомым устройством каждого датчика или исполнительного механизма системы. Если AS-интерфейс 2.1 использует исключительно ведомые устройства, расположенные в подобластях А и В адресного пространства, то время затраченное на проведение опроса не должно превысить 5 мс. Если же задействовано все адресное пространство, доступное AS-интерфейсу, то опрос ведомых устройств подобластей А и В осуществляется в порядке очередности, т.е. первый цикл – опрашиваются ведомые устройства подобласти А, второй цикл – подобласть В, и далее в том же порядке. Получается, что общезатраченное на проведение опроса время увеличивается до 10 мс. Ведомые А/В устройства могут обслуживаться исключительно ведущими сетевыми устройствами, поддерживающими спецификацию версии 2.1, в противном случае устройство сможет обслужить не более 31 ведомого устройства.
Промышленная сеть AS-интерфейса отличается довольно простой топологией, позволяющей подключать ведомые устройства согласно схемам «кольцо», «шина», «дерево» и «звезда». Единственное ограничение, которое приходится соблюдать – длина кабеля не должна быть более 100 метров. Общая длина подразумевает под собой сумму всех длин ветвей определенного сегмента сети, который обслуживается одним ведущим устройством. Благодаря специальному расширителю можно удлинить кабель или произвести разделение ветви на группы. При необходимости использования большей длины кабеля единовременно позволяется использовать не более двух повторителей, благодаря чему обеспечивается надежность соединения при суммарной длине кабеля не более 300 метров. Однако не стоит забывать, что каждому сегменту необходим отдельный источник электропитания. В качестве источников электропитания используются исключительно специализированные для AS-интерфейса источники питания.