AS-InterfaceAS-i (Actuator Sensor Interface) là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong công nghiệp, trong đó có Siemens AG, Festor KG, Pepperl & Fuchs. AS-i dùng để kết nối các thiết bị cảm biến, cơ cấu chấp hành với cấp điều khiển..Thế mạnh của AS-i là sự đơn giản trong thiết kế, lắp đặt và bảo dưỡng cũng như gia thành thấp, nhờ một phương pháp truyền thông đặc biệt cũng như một kỹ thuật điện cơ mới.Kiến trúc giao thứcKiến trúc giao thức AS-i phản ánh đặc điểm của các hoạt động giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành số là hạn chế ở việc trao đổi dữ liệu thuần tuý và lượng trao đổi dữ liệu là rất nhỏ. Để nâng cao hiệu xuất và đơn giản hoá việc thực hiện các vi mạch, toàn bộ việc xử lí giao thức gói gọn trong lớp 1 theo mô hình OSI.Trong phạm vi lớp vật lí, AS-i đưa ra một phương pháp mã hoá bit hoàn toàn mới để thích hợp với đường truyền hai dây đồng tải nguồn và không dựa vào chuẩn truyền dẫn RS-485 thông dụng. Chức năng điều khiển truy nhập bus và bảo toàn dữ liệu cũng được thực hiện ở lớp 1. AS-i chỉ sử dụng phương pháp chủ/tớ thuần tuý để điều khiển truy nhập bus. Chức năng bảo toàn dữ liệu dựa vào phương pháp bit chẵn lẻ kết hợp với mã hoá bit.Cấu trúc mạng và kĩ thuật truyền dẫnCấu trúc của một mạng AS-i có thể lựa chọn tuỳ ý theo yêu cầu kĩ thuật cũng như đặc điểm vị trí và phạm vi đi dây, vì thế việc thiết kế cấu hình và thực hiện dự án trở nên dễ dàng. Ta có thể chọn cấu trúc đường thẳng (daisy chain hay trunk-line/drop-line), hoặc cấu trúc cây như một mạng cấp điện thông thường.Trong một mạng AS-i có một trạm chủ duy nhất đóng vai trò kiểm soát toàn bộ hoạt động giao tiếp trong mạng. Trạm chủ này có thể là một máy tính điều khiển như PLC, PC, CNC, hoặc có thể là một bộ nối bus trường. Trong trường hợp trạm chủ là một bộ nối bus trường , nó có nhiệm vụ chuyển đổi giao thức giữa một đoạn bus trường (vd : PROFIBUS-DP) với mạng AS-i. Các trạm tớ còn lại có thể là một module tích cực ghép nối với tối đa 4 bộ cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành thông thường, hoặc chính là một cảm biến / cơ cấu chấp hành có tích hợp giao diện As-i được nối trực tiếp hay qua một bộ chia với đường truyền.Cơ chế giao tiếp và cấu trúc khung bức điệna. Cơ chế giao tiếpAS-i hoạt động theo cơ chế giao tiếp chủ-tớ. Trong một chu kì bus, trạm chủ thực hiện trao đổi với mỗi trạm tớ một lần theo phương pháp hỏi tuần tự. Trạm chủ gửi một bức điện có chiều dài 14 bit, trong đó có chứa 5 bit địa chỉ trạm tớ và 5 bit thông tin (dữ liệu đầu ra hoặc mã gọi hàm) chờ đợi trạm tớ này trả lời trong một khoảng thời gian định nghĩa trước. Bức điện trả lời của trạm tớ có chiều dài 7 bit, trong đó có 4 bit thông tin. Vì khoảng cách truyền dẫn tương đối nhỏ trong khi tốc độ truyền cố định là 167 kBit/s nên thời gian một chu kì bus phụ thuộc hoàn toàn vào số lượng trạm ghép nối. Tuy tốc độ truyền không lớn, nhưng thời gian một chu kì bus tối đa được đảm bảo không lớn hơn 5 ms.Về cáp truyền, AS-i qui định hai loại cáp dẫn điện thông thường (cáp tròn) và cáp AS-i đặc biệt (cáp dẹt). Trong khi cáp tròn dễ kiếm và giá thành thấp thì cáp dẹt có ưu điểm là dễ lắp đặt. Đường kính lõi dây phải là 1.5 mm để đáp ứng yêu cầu cung cấp dòng một chiều tối thiểu 2A.

b. Cấu trúc khung bức điện

Cấu trúc bức điện của AS-i được xây dựng trên nguyên tắc đơn giản , giảm thiểu các thông tin bổ trợ để tăng hiệu xuất đường truyền. Thực tế, tất cả các bức điện gửi từ trạm chủ có chiều dài cố định 14 bit và tất cả các bức điện đáp ứng từ các trạm tớ đều có chiều dài 7 bit. Cấu trúc của chúng được minh hoạ như trên hình vẽGiữa lời gọi của trạm chủ và trả lời của trạm tớ cần một khoảng thời gian nghỉ dài 3-8 thời gian bit. Bit điều khiển trong phần đầu lời gọi của trạm chủ kí hiệu loại thông báo dữ liệu, tham số, địa chỉ hoặc lệnh gọi.:AS-i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cơ cấu chấp hành, mạng chỉ có một chủ duy nhất. Phương pháp thâm nhập đường dẫn là phương pháp Master – Slave, một phương pháp hoàn toàn tối ưu cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị là chủ. AS-i sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp hành và các cảm biến đều là các thiết bị kiểu số (Digital Input/Digital Output – DI/DO), khi thiết bị kiểu analog phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu chuẩn của SIEMENS. Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá trình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới một và đòi hỏi các trạm này gửi dữ liệu lên trên trạm chủ hoặc nhận dữ liệu từ trạm chủ.

Những tính chất đặc trưng của AS-i:

- AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số. Quá trình trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến.- AS-i có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8 bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên kết trực tiếp với quá trình.- Hoạt động của AS-i không cần thiết lập cấu hình trước.

Các thông số kỹ thuật của AS-i:

Chuẩn : AS-i theo chuẩn IEC TG 178Số lượng trạm cho phép: 1 Master và max 31 SlavePhương pháp thâm nhập đường dẫn : Master – Slave

Tốc độ truyền: 167 Kbit/sMôi trường truyền thông: Dây dẫn thẳng không bọcKhoảng cách giữa các thiết bị trong mạng : 300 m với RepeaterKiểu nối : Đường thẳng, cây, saoDịch vụ truyền thông : AS-i Function