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REDES DE SENSORES
PROTOCOLO ASI
Prof. Ralf Moura, MScPMP, PRINCE2, COBIT, IS20F, ISFS, ITIL, MOF, CTFL, CPRE-FL, MCP
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Actuator Sensor Interface
(AS-i)
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Cenrios Tecnolgicos
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A rede AS-Interface Actuator-Sensor-Interfacefoi inicialmente desenvolvida por um conjunto
de empresas alems e suas capitaneadas
pela Siemens para ser uma alternativa de
rede para interligao de sensores e
atuadores discretos.
Em 1998 a rede foi padronizada e recebeu o
nome EN50295.
ASi - Introduo
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Redes ASi - Membros
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Rede de sensores e atuadores;
Baixo custo;
Opera em ambiente com rudo(eletromagntico);
Opera no nvel mais baixo da automao no
campo.
Redes ASi - Caractersticas
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Princpio mestre-escravo;
At 62 escravos em uma linha;
Cada escravo pode ter at 4 entradas digitais + 4 sadas digitais;
4 bits de parmetros / slave;
Mximo 434 Entradas e Sadas digitais; Possibilidade de I/O analgico;
Endereamento automtico atravs de conexo ao barramento;
Cabo no blindado com 2 fios;
Dados e alimentao no mesmo cabo;
Comprimento mximo da linha de: 100 m (300 m comrepetidor/extensor);
No requer resistor de terminao;
Classe de proteo at IP67, com possibilidades de nveis mais altos;
Tempo de ciclo < 5 ms.
Redes ASi Principais
caractersticas
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Anlise na escolha da rede Industrial
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Topologias
a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i.
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ASi : Mestre Escravo
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Montagem em vrias topologias
Redes ASi : Topologias
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Redes ASi: Integrao
Um mestre ASi pode ser construdo por qualquer fabricante uma vez
que trata-se de um padro aberto.
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Redes ASi : Topologias
Mestre: O mestre pode ser conectado em computadores, que permitem a
programao da lgica de controle atravs de um software para
PC, comunicando com o mestre via RS 485.
Indicados para pequenas instalaes, ou mquinas, onde
apresentam a vantagem de eliminar o controlador programvel(CLP).
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Redes ASi : Topologias
Mestre: O mestre pode ser integrado diretamente em um
carto de PLC o que reduz drasticamente o nmero
de mdulos I/0.
Aplicao em grandes instalaes pois pode-se
montar vrias redes AS-Interface, cada uma comseu carto master.
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Redes ASi - Caractersticas
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Redes ASi - Capacidade da
Rede
Nmero de Esc ravos
A rede AS-Interface verso 2.1 permite at 62 escravos,
mas estes no podem mais possuir 4 entradas e 4 sadas
como na verso 2.0, tendo reduzido seu nmero de sadas,
para o mximo 3 sadas. Tempo de Resposta
Visando se aproveitar as instalaes j existentes da
verso anterior, a nova rede AS-Interface verso 2.1optou
por aumentar os escravos fazendo 2 varreduras, uma para
os endereos A e outra para endereos B, desta formatemos ento o tempo de ciclo dobrado (10 ms).
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Sinais Analgicos O mestre da rede AS-Interface verso 2.1 possui mais
recursos para tratar de
sinais analgicos, mas estes devem ser relativamente lentos,pois a rede utiliza 4
ciclos para a leitura de cada varivel do escravo.
Como cada escravo pode enviar apenas 4 bits porciclo, palavras maiores devem ser divididas e enviadas
em diversos ciclos, at que o envio da mensagem sejacompletado.
Redes ASi Sinais Analgicos
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Redes ASi - Repetidores
Caso o equipamento exija mais de 100 m, pode-se
complementar a fonte por exemplo com
repetidores para cada 100m adicionais at no
mximo 300m;
O repetidor trabalha como amplificador. Os
escravos podem ser conectados a quaisquer
segmentos AS-Interface;
Cada segmento necessita uma fonte separada;
Adicionalmente, o repetidor separa ambos ossegmentos galvanicamente um do outro, sendo
que a seletividade aumenta em caso de curto
circuito.
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O cabo AS-Interface pode ser prolongado com umextensor. Mas no caso de sua utilizao no podemser ligados escravos na primeira parte do ramo.
Por isso, os extensores s so recomendadosquando, por exemplo, uma distncia maior entre o
equipamento e o painel e comando tem que ser superada.
O primeiro trecho no requer uma fonte AS-Interface, pois o expansor retira a alimentao dotrecho seguinte, modula internamente o sinal para
que este chegue ao controlador. Para usar uma mesma fonte para vrias redes,
dever ser usado um expansor em cada rede.
Redes ASi - Extensores
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Redes ASi - Endereamento
Os endereos de todos os escravos participantes tem
que ser programados antes do funcionamento da rede
AS-Interface . Isto pode ser feito atravs do mestre da
rede ou atravs de um aparelho endereador. Os endereos podem ser configurados de 1 a 31 (ou
de 1A a 31A e 1B a 31B no caso da especificao AS-
Interface 2.1). Um escravo novo, ainda no
endereado, tem o endereo 0, ele tambm reconhecido pelo mestre como novo e ainda no
endereado, neste caso o escravo ainda no estar
integrado na rede AS-Interface.
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Redes ASi - Endereamento via
endereador
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Redes ASi - Endereamento via gateway
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Modulao de pulsos alternados
(APM)
- O sinal de modulao sobreposto ao sinal de
alimentao,
- o processo de transmisso
simples e barato est integrado noescravo,
- O sinal concentrado em uma
banda estreita para no ser
afetado por interferncia
eletromagntica induzida no cabo
(que no possui blindagem).
- A corrente de transmisso
gerada em conjunto com indutores
presentes na linha.
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Redes ASi Ciclo de Barramento
O ciclo de barramento formado por quatro fases:1. Pedido do mestre2. Pausa do mestre3. Resposta do escravo
4. Pausa do escravo
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MESTRE ST Start bit SB Control Bit: 0: dado ou parmetro 1: comando A4..A0 Endereo do
escravo (5 bits) I4..I0 Informao a ser
transferida (5bits) PB Bit de Paridade par EB Bit final
Redes ASi - Estrutura da
Mensagem ESCRAVO
ST Start bit
I0..I3 Informao a sertransferida (4 bits)
PB Bit de Paridade par
EB Bit final
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Fonte de Alimentao ASi
Para que a modulao APMpossa funcionar a fonte dealimentao possui um conjunto
de indutores e fornece tensocontnua de 24 a 31,6Vcc sendoainda protegida contrasobrecarga e com proteocontra curto circuito permitindo
a drenagem de at 2A.
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Redes ASi
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Redes ASi - Cabos
O cabo amarelo e perfilado, padro da AS-Interface,tornou-se um tipo de marca registrada. Ele possui
uma seo geometricamente determinada e
transmite ao mesmo tempo dados e energia auxiliar
para os sensores. Para os atuadores necessria uma tenso auxiliar
alimentada adicionalmente (24VCC).
Para se poder utilizar a mesma tcnica de instalao
para os atuadores, foram especificados cabos com
as mesmas caractersticas, mas de outra cor. Desta
forma, o cabo para a energia auxiliar 24VCC um
cabo perfilado preto.
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Redes ASi Cabo Flat
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Redes ASi Cabo Flat
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Redes ASi - Perfurao
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Redes ASi - Instalao
Cabo plano mecanicamente codificado
- Dois fios para dados e alimentao;
Conectores tipo piercing
- Simples e seguro- Classe de proteo IP67;
Escravos diretamente conectados;- sensores, atuadores
- vlvulas, etc...
EscravoConectores piercing
Cabo flatmecanicamente
codificado
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Redes ASi - Conexes
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Redes ASi - Conexes
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Para instalaes comrequisitos especiais (alta
flexibilidade, aplicaesde robtica, etc.)
A prova de toro
Redes ASi - Cabo Redondo
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Redes ASi - Conexo com
outras redes
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Redes ASi - Conexo com outras
redes
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Redes AS-i-Monitoramento de rede
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ASi - OSI
Camadas Caractersticas ASi
Aplicao Mensagens, ciclos, endereamento automtico, etc...
Apresentao
Sesso
Transporte
Rede
Enlace Frame, Bit de inicio, bit de fim, deteco de erros
Fsica Cabos, alimentao, APM
E l d d
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Exemplos de comandos
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Programador Manual
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Permite mudana de endereos dos escravos AS-I
Verificao de entradas e acionamento de sadas dos escravos para teste
Mudana e visualizao de Parmetros
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Acessrios
Derivadores
Conectores M12
Conectores com cabo
Bases com vampiro
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Exemplos de Aplicaes
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Exemplos de Aplicaes
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Exemplos de Aplicaes
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Apostila do Prof. Constantino Seixas Filho / UFMG Departamento de Engenharia
Eletrnica;
Apresentao: As International Association;
Fundamentos de Redes Industriais e Aplicaes Johny de Freitas Borges;
http://as-interface.net ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga de; Redes Industriais: aplicaes em sistemas
digitais de controle distribudo. So Paulo2ed. : Ensino Profissional:2009.
Bibliografia
http://as-interface.net/http://as-interface.net/http://as-interface.net/Recommended