Redes Comunicação

Introdução:

Com a grande tendência mundial de se automatizar as linhas de produção e manufatura intregrando-as em sistemascomputadorizados, criou-se a necessidade de se utilizar redes de comunicação para os sensores de proximidade eatuadores.A rede AS-Interface propcia a interligação de sensores e atuadores, via uma rede de baixo custo, e que pode operar noambiente industrial poluido eletromagneticamente.

Standard:

O sistema AS-Interface foi elaborado por uma associação de fabricantes, que se propos a desenvolver uma rede decomunicação, de baixo custo, para o nível mais baixo da automação no campo.

Conceito:

Por muito tempo a automação dos processos baseia-se no layout onde todos os sensores / atuadores possuem um fiode interligação com os controladores lógicos.Utilizando o sistema AS-Interface apenas um par de fio deve interligar todos os sensores atuadores.

Intercambiabilidade:

O programa de controle na CPU não faz diferença se os dados foram obtidos via sistema de cabo normal com osmódulos de I/0 convencionais, ou através de uma rede AS-Interface. O que significa dizer que com apenas pequenasmudanças no software (endereçamento) pode-se aplicar a rede AS-Interface em um PLC já existente.

Topologia:

O sistema AS-Interface permite a montagem em qualquer topologia, permitindo ainda que a qualquer momento possase iniciar uma nova derivação, possibilitando a inclusão de novos sensores e atuadores, inclusive com a redeenergizada, depois do projeto concluido sem a necessidade de lançar novos cabos.

Sense 5-1.1

Rede de Comunicação AS-Interface

CPU

sensor n atuador 1

sensor 2

sensor 1 atuador 1

sensor n

sensor 1

atuador 1

atuador n

CARTÃOCPU

Re

de

AS

I

DEENTRADA

CARTÃODE

CARTÃODE

SAÍDA

CARTÃO

ASI

CARTÃOMASTER

MASTER

MASTER

MASTER

S1 S2 A1

A2

A4

A3

S4

S3

S1

A1

S2

A2

A3

S3

S5 A6

A5

A4

S4

S1 A2 S4

A1

S3 S2 A4

A3

LINHA

ÁRVORE

ANEL

Sensores Inteligentes:

Os sensores inteligentes possuem internamente o chip escravo AS-Interface, que proporciona 4 bits multidirecional dedados e 4 bits de parâmetros, viabilizando não só o bit de saída (acionamento do sensor), mas tambémparametrizações operacionais (estado da saída NA/NF, etc) bem como outras informações adicionais que sãotransferidas para o sensor.O chip proporciona ao sensor receber em um único par de fios a alimentação para o seu circuito interno (24Vcc) e osdados que são decodificados através do protocolo AS-Interface, e armazenados em uma memória EEPROM.Existe uma vasta gama de sensores de proximidade indutivos, fotoelétricos e botoeiras já disponíveis.

Atuadores Inteligentes:

Analogamente aos sensores AS-Interface, os atuadores inteligentes incorporam o chip escravo, permitindo queatuadores de baixa energia ( relés, sinaleiros, solenóides, etc) sejam comandados e energizados pela própria redeAS-Interface.

Módulos de Entrada:

Módulos eletrônicos com o chip integrado, estão disponíveis para que sensores e atuadores convencionais possamser integrados ao barramento AS-Interface.Os módulos permitem utilizar a tecnologia da rede AS-Interface, integrando componentes convencionais ascaracterísticas inteligentes, como a função de diagnóstico e parametrização; em instalações já existentes.Os módulos de entrada possuem 4 entradas para sensores, botoeiras e demais contatos mecânicos.

Módulos de Saída:

Os módulos de saída permitem que atuadores convencionais e/ou os que consomem mais energia (contatores,válvulas solenóides, sinalizadores, etc ) possam ser integrados a rede, pois o módulo possui internamente o chipescravo AS-Interface, que recebe os comandos e proporciona o acionamento de relés internos que chaveiam ascargas com a alimentação auxiliar, recebida no módulo.Já os módulos de saída possibilitam atuar 4 saídas e possuem uma entrada auxiliar de alimentação a fim de reduzir oconsumo da rede que está limitada em 2A.

Master:

O master pode ser conectado em computadores, que permitem a programação da lógica de controle através de umsoftware para PC, comunicando com o master via RS 485.Estes dispositivos são indicados para pequenas instalações, ou máquinas, onde apresentam a vantagem de eliminaro controlador programável.

5-1.2 sense

AS-Interface Rede de Comunicação

Sensores Convencionaisou contatos mecânicos

Atuadores ASI.solenóides.sinaleiros.relés.contatores.etc.

ASI Sensors.inductivs.photoelectrics.etc. Atuadores Convencionais

Alimentaçãoauxiliar

MASTER

ASI ASI ASI ASI

RS 485

S1

S2

A1

S3

A2ControladorMaster

Controlador

Masterde

Controlador Programável:

O chip master pode ser integrado diretamente em um cartão de PLC o que reduz drasticamente o número de módulosI/0.

Sua aplicação encontra-se em grandes instalações pois pode-se montar várias redes AS-Interface, cada uma comseu cartão master.

Field Bus:

Em grandes instalações onde-se empregam tecnologias field bus o master pode fazer o interfaciamento entre a redede alto nível tipo profibus, interbus-S, etc; para a rede de baixo nível AS-Interface; ou pode operar em estaçõesremotas de PLC que estão interligados via field bus.

Capacidade da Rede:

Um master pode controlar uma rede com até 31 participantes inteligentes; sensores e/ou atuadores, ou se utilizarmoso sistema de módulos a capacidade em termos de entradas e saídas amplia-se para 31 x 4 = 124 pontos.Em termos de comprimento do cabo estipula-se a utilização de até 100m; podendo ser ampliado para mais 100matravés de um booster.

Endereçamento:

O chip de escravo possui uma memória não volátil EEPROM, onde se armazena o endereço (1 a 31), que pode serprogramado via um endereçador ou o controlador da rede.O master possui uma função especial que após a retirada de um elemento defeituoso, reprograma automaticamente oendereço de um novo (com endereço 0) introduzido na rede.

Sense 5-1.3


PLC

MA

ST

ER

1

MA

ST

ER

2

REDE ASI 2

REDE ASI 1

S2.1

S2.2

A2.1

A2.2 A2.3

S2.3

S2.4

S1.1 S1.2 A1.1 A1.2

S1.3

InterfaceHomemMáquina

MASTER TransmissorPressão

A1

S2

S1

PLC

Remota 1

MASTER

Remota n

MASTER

S1

S2

A1

A1

S1

S2

ASI

ASI

Field Bus

ASI

Field Bus

MASTER

S1

S2

ME 1

S3 S6

S4 S5

A1

A2

A3

Booster

MS 1

A4

A5 A6

A7

S7

S8

A8

< 100m < 100m

Processo de Modulação:

Vários aspectos foram levados em consideraçãopara a escolha do processo de modulação, ondedestacamos:- o sinal de modulação deve ser sobreposto aosinal de alimentação,- o processo de transmissão deve ser simples ebarato para poder ser integrado no escravo,- o sinal deve estar concentrado em uma bandaestreita para não ser afetado por interferênciaeletromagnética induzida no cabo (que nãopossui blindagem).Por estas razões o sistema AS-Interface adota amodulação de pulsos alternados (APM), onde nasequência de dados utiliza-se a codificaçãomanchester, modulada pela alteração nacorrente de transmissão.A corrente de transmissão é gerada em conjunto com indutores presentes na linha, que em caso de aumento decorrente provoca um pulso negativo, e em decréscimo da corrente gera um pulso positivo de tensão na linha.

Estrutura do Telegrama :

A estrutura de comunicação entre o master e os escravos, consiste em um chamado do master, uma pausa, a respostado escravo, e nova pausa.Visando-se obter um baixo tempo de resposta, da ordem de 5ms com a rede completa (128 bits de dados), adotou-seum telegrama compacto, conforme:

5-1.4 sense

AS-Interface Rede de Comunicação

Sequência detransmissão

Codificaçãomanchester

Correntetransmitida

Tensão narede ASI

60mA

Vcc+2V

Vcc-2V

0

0 0 01pause

0 0 01

01 11

ST SB A4 A3 A2 A1 A0 14 13 12 11 10 PB EBPAUSA

MASTER

ST - Start bit - bit de inicio de transmissão, sempre “0"SB - Control bit - “0" para transferencia de parâmetros

“1" para transferencia de comandosA0 .. A4 - Address - 5 bits de endereço

1 a 31 (01H a 1FH)I0 ... I4 - Information - 4 bits de dados quando SB= 0 e I4= 0

- 4 bits de parâmetros quando SB=0 e I4= 1- 5 bits de comando quando SB= 1

PB - Check bit - bit de paridadeEB - End bit - bit de final de transmissão, sempre “1"

ST - Start bit - bit de inicio de transmissão, sempre “0"I0 ... I3 - Information - 4 bits de dados ou

- 4 bits de parâmetros ou- 5 bits em resposta ao comando do master

PB - Check bit - bit de paridadeEB - End bit - bit de final de transmissão, sempre “1"

ST 13 12 11 10 PB EB

ESCRAVOPAUSA

Fonte de Alinentação AS-Interface:

Para que a modulação APM possa funcionar é preciso que um conjunto de indutores seja acoplado a linha detransmissão; para tanto optou-se por colocar estes indutores junto com a fonte de alimentação que fornece umatensão contínua de 29,5 a 31,6Vcc sendo ainda protegida contra sobrecarga e com proteção contra curto circuitopermitindo a drenagem de até 2A.Existem alguns controladores master que possuem o conjunto de indutores, permitindo que uma fonte convencionalseja utilizada.A fonte de alimentação AS-Interface pode ser instalada em qualquer ponto da linha, inclusive junto ao master, ou noponto onde há mais consumo de energia diminuindo a queda de tensão na linha.

N

+ -

F

LED

Cabo AS-Interface:

A rede ASI pode ser implementada através de um caboredondo tipo PP (especial para rede ASI) ou ainda através doexclusivo cabo flat ASI, que permite a técnica de conexão porperfuração.

Técnica de Perfuração:

Projetada para diminuir o tempo e os custos de montagem,esta técnica implementa as conexões entre o flat cableAS-Interface e os escravos ou os módulos, através de 2pinos que perfuram a isolação do cabo e fazem o contatoelétrico quando se montam as partes das caixas de conexão.

Devido a formato especial do cabo evita-se a conexão com apolaridade invertida.

Outra grande característica do cabo permite a regeneraçãodos furos em caso de troca dos conectores, garantindo umgrau de proteção IP65.

Os conectores dos sensores, as bases e os conectores decabos foram todos desenvolvidos para garantir um alto graude proteção, e em alguns casos os invólucros possuem graude proteção IP-67.

Integração com Programadores Lógicos (PLC):

A rede AS-Interface pode se integrar a vários PLCs, utilizando-se uma das formas.

PLC Siemens:

Deve-se utilizar o cartão Master AS-Interface dasérie Simatic S5 e uma fonte de alimentaçãoAS-Interface.Cada cartão master permite a implementação deuma rede AS-Interface com 31 participantes, emaplicações maiores deve-se utilizar mais cartõesmaster.

PLC Allen Bradley:

A forma de conexão da rede AS-Interface no PLCAllen Bradley utiliza um gateway ASI-1078 queconverte os sinais da rede AS-Interface para arede DeviceNet que deve ser conectada a umcartão scanner.

Outros PLCs:

Para outros controladores pode-se implementar arede AS-Interface nos casos em que existem umaporta serial RS232C (ou RS485) comcomunicação Modbus, onde deve-se utilizar ocontrolador ASI-1052 (vide pág. 6).

Sense 5-1.5


Marrom

10

3,6

2,5

0,5

6,5

22

Azul+-

Pinos

Flat Cable ASI

Caixa de Conexões

Pinos

Flat Cable ASI

Caixa de Conexões

PLC

CPU CartãoModbus

Outrosdispositivos

MasterASI-1052

Via RS485 ou RS232 Fonte ASIKF-3002/10-220Vca

Rede ASI

S1 S2 A1 AN

MODBUS

PLC Allen Bradley

CPUPLC 55/11

MóduloDevicenet Scanner

11712-SDN

DEVICENET

DriveInteligente

Controladorde Motor

ASI-1078DeviceNetGaty way

REDE ASI

S1 S2 A1 AN

Fonte ASIKF-3002/110-220Vca

REDE

PLCSimatic S5

PLC Siemens

Master 1ASI

Rede ASI 1

S1.1 S1.2 A1.1 A1.2


S2.1

S2.2

A2.1 S2.3

S2.4

A2.2 A2.3Rede ASI 2


Master 2ASI

Documents

Redes Comunicação