Sistema AS-i: Comunicación Industrial para Sensores y Actuadores

Objetivo del sistema: Sistema de comunicación de bus para los fabricantes de sensores y actuadores.

Objetivos:

• Difundir AS-i.
• Proporcionar información a los usuarios.
• Elaborar perfiles y especificaciones.
• Certificar productos AS-i adaptados.
• Gestionar la normalización del bus.

Características principales

• Especificaciones abiertas.
• Ideal para conexión sin binarios.
• Datos y alimentación por el mismo cable.
• Cableado sencillo y barato.
• Montaje por perforación de aislamiento.
• Sistema mono-maestro.
• Flexibilidad de topología.
• Tiempo de respuesta rápido: máximo 5 ms.
• Intercambia datos con hasta 31 esclavos.
• Velocidad de 167 kb/s.
• Máximo 100 m por segmento, con un máximo de 3 segmentos.
• Permite la conexión de sensores y actuadores con módulos estándar.
• Hasta 128 entradas y 186 salidas con módulos extendidos.
• Cumple los requisitos IP-65/IP-67 e IP-20.
• Temperatura entre -25 ºC y 85 ºC.
• Ahorro entre el 15 y el 30 % del coste total.

Funcionamiento

Método de acceso: maestro-esclavo

Sistema mono-maestro. El maestro realiza una llamada a cada esclavo y espera su respuesta.

Ajustes electrónicos de direcciones

Cada esclavo tiene una dirección única en el bus. Los nuevos esclavos llegan con dirección 0. La dirección se almacena de forma no volátil en el esclavo.

Seguridad de funcionamiento y flexibilidad

• Transmisión mediante modulación de corriente.
• Supervisión de la tensión en línea por parte del maestro.
• Detección de errores de transmisión.
• Detección de fallo en los esclavos.
• La incorporación de nuevos esclavos no perturba el sistema.

Datos cuantitativos

• Máximo 31 esclavos estándar o 62 con espacio de direcciones extendido.
• Tiempo de ciclo máximo de 5 ms o 10 ms.
• 124 E/S binarias, 248 E y 186 S.

Topología

Admite (anillo, bus, estrella, rama, árbol). Ramificaciones desde cualquier punto sin terminadores ni adaptadores. Sin condiciones en la colocación de los esclavos en el bus. Longitud máxima de 100 m. Utiliza hasta 2 repetidores para 2 tramos de hasta 100 m cada uno. La topología en árbol se emplea mediante bloque de derivación. No es necesario acudir a una topología única.

Comunicación

Maestro

• Representadores de datos: información almacenada de forma volátil. Maestros reales. Datos de configuración reales. Lista de esclavos AS-i identificados (LDS), todos los de la red. Lista de esclavos AS-i activados (LAS), ejecutan órdenes en un momento dado. Solo intercambio de datos con esclavos activos.
• Datos E/S. Datos de configuración proyectables: información almacenada de forma no volátil. Datos de configuración nominales. Lista de esclavos configurados (LPS), los que están apagados.

Esclavo

Datos E/S, maestros, datos de configuración y dirección.

Componentes de red

Cable amarillo

2 x 1,5 mm². Se conecta por perforación. Desconexión segura. Grado de protección IP65/IP67. Permite otros cables de igual sección. Existen módulos adaptables. Tipos: amarillo, redondo, Y apantallado, negro, rojo.

Fuente de alimentación

29,4 y 31 VDC. Resistentes a cortocircuitos y sobrecargas. Acoplamiento integrado de datos (superpone alimentación a datos, suministro de energía AS-i). Cada segmento tiene su propia fuente de alimentación.

Repetidor

Prolonga el cable hasta 100 m de longitud máxima. Fuente de alimentación en cada extremo del repetidor. Separación galvánica en el cable. Indicación de tensión de cada tramo. Conexión de esclavos en los extremos del repetidor.

Extensor

Cuando el maestro está alejado de AS-i, permite esclavos en el lado extensor. Solo fuente de alimentación en el tramo no conectado al maestro. Sin separación galvánica entre ambos.

Terminal de direccionamiento

Cada esclavo de red tiene una dirección. Inicialmente almacena la dirección 0. Permite asignar dirección a cada esclavo. Incorpora sensor M12 para AS-i inteligentes. Con modo extendido, debe sustraerse.

Pasarela

Une una red AS-i con otros niveles superiores.

Chip ASIC

Gestiona todas las funciones de AS-i para comunicarse con el maestro AS-i. Tamaño reducido que permite la integración en sensores y actuadores.

Módulos de protección

Detección de defecto a tierra

Al detectar un defecto, conmuta un relé interno utilizado para eliminar la alimentación del cable. El defecto queda memorizado en el módulo hasta que se resuelva. Se reinicia durante 2 segundos o al aplicar 24 V a la entrada.

Protección contra sobretensiones

Pueden provenir de descargas atmosféricas, contactos con cables de potencia y sobretensiones de transitorios de energía eléctrica. El módulo deriva las sobretensiones a tierra.

Maestro AS-i

La red es mono-maestro. Gestiona la comunicación con los esclavos. PLC de comunicación AS-i. Pasarela. Almacena la lista de esclavos conectados al bus, las imágenes de los datos de E/S de los esclavos del bus y las imágenes de los registros de los esclavos del bus. Maestros estándar con conexión de 62 esclavos. Algunos maestros AS-i pueden ser simultáneamente esclavos PROFIBUS, facilitando la tarea de comunicación entre niveles. Ejemplos: módulos AS-i para PLC, CP 242-2 y CP 242-8, maestros AS-i para PC-AT como CP 2413, pasarela DP/AS-i.

Esclavos AS-i

Se conectan de tres formas: sensores y actuadores convencionales, que se conectan al bus mediante módulos de E/S; sensores y actuadores convencionales con capacidad de comunicación, que se conectan directamente al bus; sensores y actuadores integrables en AS-i, que se conectan directamente al bus y pueden contener registros configurables desde el maestro.

Tipos de módulo: activos con chip ASIC, que permiten la conexión de sensores y actuadores convencionales; pasivos con electrónica integrada, que permiten la conexión de sensores y actuadores con chip ASIC.

Se dividen en:

• Módulo de acoplamiento: permite la fijación del módulo al perfil normalizado y su conexión con el cable AS-i.
• Módulo de usuario: incluye conexiones de E/S, indicador del sensor/actuador y del módulo. Ejemplo: módulo compacto 4 E/4 S a 230 V.

Esclavos analógicos

Esclavos AS-i estándar. Perfil 7.1/7.2: necesitan controlador para realizar transferencias de datos analógicos. Perfil 7.3/7.4: operan con maestros AS-i extendidos y la transferencia de datos se realiza automáticamente, sin necesidad de controladores ni bloques de función en el programa de usuario.