Nome: Karine Morais DAssuno Matrcula: 094450047 Vitor Tiago Jos de Carvalho Matrcula: 094450042 Professor Mario Cupertino Engenharia Mecatrnica

REDE INDUSTRIAL AS- i

1. Introduo

Em 1990, na Alemanha, um consrcio de empresas bem sucedidas, criou um sistema

de barramento para redes de sensores e atuadores chamados Actuator Sensor Interface (AS-

Interface ou simplesmente AS-i).

Em 1991 foi fundada a Associao AS-International por um grupo de usurios para os

fabricantes e os usurios da rede AS-i. Em 1999, a rede AS-i foi regulamentada pelo padro EN

50295/IEC 62026-2.

Esta rede foi concebida para atender a alguns requisitos com base na experincia de

seus prprios membros fundadores e para abastecer o mercado, cuja hierarquia orientada

por bits. Assim, a rede AS-i foi concebida para complementar os outros sistemas existentes,

simplificando e acelerando a conexo entre sensores, atuadores e seus controladores.

Figura 1 - A rede AS-i se concentra na comunicao das camadas mais baixas.

2. Aplicabilidade na indstria

A rede AS-i destinada a comunicao de componentes em nvel mecnico. Onde os

sistemas de barramento convencionais so muito complexos, dispendiosos ou lentos demais.

Como a comunicao em nvel mecnico inerente a quase todos os tipos de processos, a

rede AS-i possu uma infinidade de aplicaes em diversas reas da indstria.

3. Exemplos de aplicaes em diversos setores (industria alimentcia, farmacutica,

automobilstica, etc...)

A seguir, alguns exemplos da alta gama de aplicaes da rede AS-i em diversos setores

da indstria.

Automotiva: Manuseio de material suspenso atravs de sistemas de transporte areo

e por elevao controlada por AS-i.

Figura 2 - Transporte de materiais suspenso controlado com auxlio da rede AS-i na Opel em

Rsselshein, Alemanha.

Fbrica de caminhes: Automao de fabrica automotiva, instalao de linhas de

Castor-Pollux. Disponibilidade do processo atravs de interface AS e de segurana.

controle e monitoramento da comunicao completa.

Figura 3 Automao em fabrica de caminhes via AS-i.

Indstria de leo e gs: Automao do processo de fabricao graas modernizao

provida pela interface AS.

Figura 4 - Automao do processo de produo de lubrificantes com AS-i na Shell em

Gasbrook, Alemanha.

Aeroporto: Sistema para deslocamento e manuseio de bagagens em aeroportos

controlado por AS-i.

Figura 5 - Logstica das bagagens gerido com interface AS no aeroporto de Pequim, China.

Fbrica de automao: Tecnologia de fabricao atravs de energias renovveis

instalao de fabricao para pellets de madeira.

Figura 6 Tecnologia de fabricao para pellets de madeira

4. Motivos que justificam sua implantao

Os principais motivos que levam a implementao da rede AS-i a sistemas sua

capacidade de automatizar processos e aumentar a segurana no trabalho.

Em processos industriais que requerem alta confiabilidade a rede AS-i proporciona

preciso e agilidade, alm da garantia e manuteno do padro de qualidade do produto

graas aos acionamentos e sensores controlados por uma comunicao eficiente entre estes

dispositivos e a lgica de funcionamento.

5. Problemas que podem ocorrer na sua implantao ou uso

Endereamento

Endereamento individual de cada unidade utilizando uma unidade de

endereamento;

Endereamento automtico pelo mestre (um por um!).

Figura 7 - Problemas com endereamento.

Substituio de escravos

O novo escravo deve possuir os mesmos atributos do primeiro:

Cdigo de I/O;

Cdigo de Identificao;

Endereo do escravo.

Figura 8 - Problema com substituio de escravos.

Nenhuma resposta de um escravo

O escravo no foi endereado;

O escravo foi configurado errado;

Escravo defeituoso;

Fratura no cabo;

Sem conexo;

Endereo foi usado duas vezes.

Figura 9 - Problema com reposta do escravo.

6. Possveis solues para os problemas detectados

O reconhecimento convel de erros de grande importncia para comunicao sem

falhas atravs do cabo AS-i, que geralmente no blindado. Devido ao fato de os telegramas

AS-i envolvidos nas transaes serem bem curtos, a deteco de erros diferente daquela

aplicada em geral a outras redes de campo. A requisio do mestre possui apenas 11 bits de

dados a serem checados, e a resposta do escravo, 4 bits. Adicionar bits para vericao de

erros nas mensagens faria com que a taxa de transmisso casse drasticamente. Ao invs disso,

o AS-i faz uso do tamanho conhecido das mensagens, dos padres de bits especicados e da

modulao de pulsos alternados para ser capaz de distinguir os seguintes erros:

Erro de Start Bit;

Erro de alternncia;

Erro de pausa;

Erro de Informao;

Erro de paridade;

Erro de End Bit e;

Erro de tamanho do telegrama.

Cada requisio do mestre e cada resposta do escravo so submetidas a uma

vericao destes tipos de erro. Se algum deles detectado, a requisio (ou resposta)

considerada invlida.

7. Vantagens e desvantagens

Um sistema industrial formada por redes AS-i considerada a mais econmica e ideal

para a comunicao entre os atuadores e sensores.

As principais vantagens podem ser sumarizadas da seguinte forma:

Simplicidade:

Uma rede AS-i muito simples e precisa de apenas um cabo para conectar os mdulos de

entrada e sada de qualquer fabricante. Usurios da AS-i no precisam de conhecimento

profundo de sistemas industriais ou protocolos de comunicao. Ao contrrio de outras redes

digitais, a rede AS-i no precisa de terminadores ou arquivos de descrio do equipamento. A

simplicidade o seu ponto forte.

Desempenho:

Sistemas AS-i so eficientes e muito rpidos, tornando-os capazes de substituir os sistemas de

alto custo e grandes. H mestres AS-i concebidos especialmente para se comunicar com

sistemas de controle e proporcionar uma integrao harmoniosa das tecnologias existentes. O

melhor de tudo que isso feito de uma forma simples e confivel.

Flexibilidade:

Expansibilidade muito fcil de se obter - basta conectar um mdulo, endere-lo e, em

seguida, conecte o cabo de rede. Checar se o LED de alimentao est conectado e a conexo

para o prximo mdulo estar habilitada. A rede AS-i suporta qualquer tecnologia de

cabeamento: estrela, barramento, rvore, anel ou outra configurao de at 100 m de cabo.

Ou ento, atravs da adio de repetidores possvel expandir o sistema de at 300 m. A rede

AS-i de fcil instalao, uma vez que no necessita de terminadores nas extremidades.

Custo:

Redes AS-i tipicamente reduzem os custos de cabeamento e instalao em 50% em

comparao com outras redes convencionais (Figura 5). A utilizao de um nico cabo de

ligao para dispositivos discretos reduz a necessidade de armrios, condutes e tabulao. As

economias obtidas na rede so realmente significativas, uma vez que usando alguns cabos,

reduz custos de instalao e tempo de engenharia.

Figura 10 - a) Sistemas convencionais. b) Rede AS-i. Fonte: Stonel Corporation.

A rede AS-i possu algumas limitaes que podem ser interpretadas como

desvantagens para seu uso. A seguir, as principais limitaes desta rede:

AS-i estritamente mestre-escravo, com a digitalizao escravo cclico. Isso evita

transmisses assncronas atravs de sensores e atuadores. Os escravos devem esperar

10 ms (no caso de rede com 62 escravos) at ser solicitado novamente;

A transmisso de dados do escravo para escravo s possvel atravs de um mestre.

A rede AS-i pode ser de at 100m sem o uso de repetidores. Este um limite fsico e

foi um compromisso resolvido durante o desenvolvimento, como resultado da

estrutura necessria cabo (cabo no blindado 2-condutor), a flexibilidade de topologia,

o tempo de ciclo do alvo e o nmero de estaes, bem como a eliminao das

resistncias de terminao em as extremidades do cabo;

No disponvel para aplicaes intrinsecamente seguras;

Verso 2.0 suporta apenas dispositivos discretos (v2.1 tem suporte analgico limitado)

No h controle no campo;

A qualidade dos dados e status mensagens limitada;

Suporte analgico limitado;

Requer fonte de alimentao especfica para AS-i para o isolamento comunicaes de

barramento;

Recursos de redundncia Limitada.

8. Objetivo geral e objetivos especficos

Dentre os objetivos gerais de uma rede de computador pode-se destacar melhorar o

rendimento do controle de processos de uma indstria, aumentar eficincia, qualidade e

segurana no sistema produtivo, facilitar a instalao dos equipamentos, fornecer diagnsticos

rpidos e detalhados, facilitar a manuteno, configurar dispositivos com maior rapidez,

utilizar menor quantidade de fios e reduzir custos. J os objetivos especficos, relacionados a

rede As-i, pode-se destacar o fato de originalmente ter sido concebida para interligar sensores

e atuadores com operao somente de LIGA/DESLIGA e tornar mais simples e rpidas as

conexes entre sensores e atuadores com os seus respectivos controladores.

9. Metodologia de construo e comunicao empregada pela rede (descrio completa)

Comunicao

A troca de dados entre mestre e escravo no AS-i sempre consiste de um chamado do mestre,

seguido por uma pausa e uma posterior resposta do escravo, tambm seguida de uma pausa.

A pausa do mestre tem que ser mantida e checada pelo escravo depois de receber um

chamado do mestre e apresenta durao de 3 a 10 bits (18 a 60 s). A pausa entre a resposta

do escravo e o prximo chamado do mestre a durao de tempo em que a rede estar ociosa

aps o fim de uma resposta do escravo. A especificao do mestre determina que a durao

mxima desta pausa seja de 2 bits (12 s) em operao normal, assegurando que o tempo de

ciclo ser mantido. Levando-se em considerao a taxa de comunicao do AS-i (167kbit/s) e

incluindo todas as pausas necessrias, chega-se a uma taxa liquida de 53.3kbit/s, gerando uma

eficincia na transferncia de 32%.

A durao desta pausa pode ser alongada at 500 s desde que o tempo de ciclo no exceda

os 5 ms. O aumento do tempo de ciclo pode ser feito em sistemas com menos de 31 escravos,

de forma que o mestre o utilize no processamento interno das funes de controle.

Formato e tipo de mensagens, os frames enviados por mestres e escravos apresentam

tamanhos diferentes, sendo que o frame do mestre contm 14 bits e o do escravo 7 bits.

Figura 11 - Estrutura de um frame AS-i.

As descries dos campos do frame de requisio do mestre esto a seguir:

ST Bit de incio Identifica o incio do frame de requisio do mestre. Sempre valor lgico 0.

SB Bit de controle Identifica se o comando. 0 para dados, parmetro e endereo. 1 para comandos

A0 a A4 Endereo Endereo do escravo a ser chamado.

I0 a I4 Dados Dependendo o tipo da requisio do mestre, este campo pode conter at 5bit de informao.

PB Bit paridade A soma de todos os bits 1, exceto os bits de incio e fim, deve ser par.

EB Bit de fim Identifica o fim do frame. Sempre valor lgico 1.

Para o escravo, vale o seguinte detalhamento:

ST Bit de incio Identifica o incio do frame de requisio do mestre. Sempre valor lgico 0.

I0 a I4 Dados Informao em 4bits, geralmente ligada a valores discretos de entrada ou sada. Para valores analgicos o valor obtido pelo A/D do escravo ser separado em vrias partes e transmitido atravs de vrios ciclos.

PB Bit paridade A soma de todos os bits 1, exceto os bits de incio e fim, deve ser par.

EB Bit de fim Identifica o fim do frame. Sempre valor lgico 1.

Existem nove diferentes tipos de mensagens AS-i: duas para dados e parmetros, duas para

ajustes ou mudana de endereos de escravos e cinco para identificao de escravos ou para

investigao de status. Na Tabela abaixo esto listados todos os tipos possveis e combinao

de cdigos de requisies do mestre.

Tipo de Mensagem

ST SB 5 bit de endereo 5 bit de dados PB EB

1 Troca de dados (Data exchange)

0 0 A4 A3 A2 A1 A0 0 I3 I2 I2 I0 PB 1

2 Escrita de parmetros (Write parameter)

0 0 A4 A3 A2 A1 A0 1 I3 I2 I2 I0 PB 1

3 Atribuio de endereo (Assign address)

0 0 0 0 0 0 0 A4 A3 A2 A1 A0 PB 1

4 Inicializao do escravo (Reset)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 0 0 PB 1

5 Apagamento de endereo operacional (Delete operating address)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 PB 1

6 Leitura de configurao de I/O (Read I/O configuration)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 0 PB 1

7 Leitura de cdigo de identificao (Read ID

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 1 PB 1

code)

8 Leitura de status (Read status)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 0 PB 1

9 Leitura e apagamento de status (Read and reset status)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 1 PB 1

Data Exchange: o tipo mais comum de mensagem. Serve para transferir dados e solicitar

valores de entrada de um escravo.

Write parameter: Configura o comportamento do escravo atravs da escrita em parmetros

internos.

Assign Address: Permite que o mestre atribua um novo endereo para um escravo. Isto

possvel porque os escravos entram na rede com endereo 0 ou so configurados para este

endereo atravs do comando Delete Operating Address.

Reset: Reinicia o escravo, colocando-o em seu estado inicial. Este comando tem o mesmo

efeito que um reset forado que pode ser feito manualmente no pino de reset do chip AS-i do

dispositivo escravo.

Delete Operating Address: Este comando usado para apagar o endereo de operao de um

escravo e usado em conjunto com o comando Assign_Address. Aps o escravo ter

reconhecido o comando, ele passa a operar com o endereo 0.

Read I/O Configuration: usada pelo mestre para ler a configurao de I/O de um dispositivo

escravo. Esta configurao segue um dos padres indicados na Tabela 2.4, onde IN entrada

de dados do processo, OUT ajuste para sada do dispositivo, I/O ajustado para ter um

comportamento bidirecional de entrada e sada, por fim o TRI significando sem configurao.

Tabela 1 - Configuraes de I/O.

Read ID Code: Serve para ler o cdigo do dispositivo. Este parmetro definido durante a

fabricao do componente e no pode ser mais mudado. Ele define o perfil daquele dispositivo

(profile). Estes profiles so definidos na especificao AS-i.

Read Status: L o buffer de status de um escravo, contendo dois flags, com a seguinte

descrio:

- S0 volatile_address: Indica que o escravo est realizando uma rotina interna para

armazenar o endereo permanentemente.

- S3 read_error_non_volatile_memory: Erro de leitura da memria no voltil durante

o procedimento de reset.

Read and Reset Status: L e posteriormente apaga o buffer de status de um escravo.

10. Princpios de funcionamento

AS-i representa um sistema de barramento aberto e independente do fabricante.

Atuadores e sensores esto ligados ao controle atravs de uma via de 2 fios sem blindagem -

com transmisso simultnea de dados e energia.

O mestre, uma fonte de alimentao, assim como vrios padres e escravos formam a

base de todo o sistema AS-i. O mestre garante a troca de dados com os escravos por meio de

polling cclico. As fontes de alimentao AS-i fornecem escravos e sensores com energia da

rede.

Redes AS-i podem ser integrados com outros mdulos de expanso de controles. Alm

da integrao direta, AS-i pode tambm ser empregada de forma distribuda atravs de links

AS-i como alimentador para sistemas de barramentos superiores.

Figura 12 - Comunicao entre AS-i e redes de camadas superiores.

A rede AS-i possui duas maneiras principais de se conectar. Sendo a conexo direta

(lado esquerdo da figura) e a conexo atravs de um acoplador (geteway), lado direito da

figura abaixo.

Na conexo direta o mestre parte de um CLP ou computador, sendo executado

dentro do tempo de ciclos determinados por esses dispositivos. J na conexo atravs do

acoplador, conecta-se o acoplador entre uma rede de mais alto nvel e a rede AS-i. Veja a

figura abaixo:

Figura 13 - Interface de conexo da rede AS-i.

11. Caractersticas principais e secundrias

O nome do Actuator Sensor Interface uma soluo simples e elegante para integrar

sensores e atuadores discretos sobre os sistemas de controle de processo. Esta rede tem uma

srie de caractersticas, como se segue:

Compatibilidade: Sensores e atuadores de fabricantes diferentes podem ser ligados a

um padro digital de interface serial;

Procedimento de acesso: Polling cclico, sistema de mestre nico;

Endereamento: Os escravos recebem um endereo permanente do mestre ou do tipo

de hand-held;

Topologia: Sem restries (lineares, anel, estrela ou estrutura de rvore);

Meio de transmisso: Dois cabos no tranados sem blindagem (2 x 1,5 mm ) para

dados e energia eltrica (geralmente 24 VDC), tipicamente de at 200 mA por escravo,

at 8A por barramento;

Figura 14 - Cabo utilizado pela rede AS-i.

Instalao rpida: A interface eletromecnica com tecnologia penetrante;

Comprimento do cabo: 100m de alcance, escalonvel por repetidor at 300m;

Sinais: dados e energia eltrica, atravs da mesma linha, mximo de 8A possveis;

Nmero de escravos: at 62 escravos por rede;

Dados: 4 entradas e 4 sadas para cada escravo; para mais de 31 escravos, apenas 3

sadas (mximo de 248 entradas/sadas por rede).

Carga til: 4 bits/escravo/mensagem transmitida. Todos os escravos so solicitados

sequencialmente pelo mestre e recebem dados de 4 bits. Cada escravo responde

imediatamente com dados de 4 bits;

Tempo de ciclo: mx. 5ms e 10ms, de acordo as especificaes das verses 2.0 e 2.1,

respectivamente;

Deteco de erros: deteco de erros eficaz e retransmisso de telegramas incorretos;

AS-Interface de chip: 4 I/O configurveis para dados, 4 parmetros de sada e 2 sadas

de controle;

Funes do mestre: verificao cclica do escravo, transmisso de dados para os

escravos e para a unidade de controle (PLC ou PC). Inicializao de rede, identificao

de escravo, escravo transferidos e dados de diagnstico. Alm disso, reporta os

relatrios de erros para o controlador e enderea os escravos substitudos;

Vlvulas: Instalado diretamente sobre a aplicao, reduzindo tubulaes e

aumentando a velocidade de resposta do atuador;

Baixo custo: custo de conexo baixa por escravos e elimina os mdulos de entrada e

sada do PLC;

Confiabilidade: nvel operacional altamente confivel em ambientes industriais

agressivos;

Padro aberto: Desenvolvido por indstrias de renome filiadas Associao AS-i

International, cujo protocolo de transmisso padronizado;

Opcional: sada de cabo de alimentao e controle de parada.

12. Funes da rede

A rede de Sensores foi concebida para complementar os demais sistemas e tornar mais

simples e rpida as conexes entre sensores e atuadores com os seus respectivos

controladores. Estas so projetadas para reduzir a fiao ponto a ponto necessria para

conectar cada fim de curso, sensor de proximidade, vlvula solenide ou fotoclula a uma

interface de entrada e sada.

Redes de sensores trabalham na verdade detectando o estado dos sensores e o

convertendo a 1 ou 0 em uma palavra de estado.

Dentre as principais funes, podemos destacar:

- Balanceamento da Rede.

- Desacoplamento de dados.

- Alimentao de 24 Vdc.

13. Topologias e Tipos de arquiteturas e estruturas

A seguir, uma abordagem sobre as topologias utilizadas em redes AS-i.

Linear ou barramento

Nesta topologia, todos os usurios esto conectados eletronicamente paralelos

atravs de uma linha coletiva.

Figura 15 - Topologia Linear.

Estrela

Nesta topologia, o mestre est ligado a todos os dispositivos de campo atravs de um

acoplamento de dois pontos;

As mensagens so normalmente enviadas unidirecionalmente apenas.

Figura 16 - Topologia tipo Estrela.

rvore

Todos os usurios conectados em paralelo usando um cabo comum;

Diferente da estrutura linear, no h limitaes de comprimento para as linhas soltas;

No h resistncias no final das linhas;

Maior liberdade para adaptar a rede para o ambiente local;

Todos os usurios participam de toda a comunicao;

necessrio estabelecer regras adicionais para a comunicao livre de conflitos.

Figura 17 - Topologia tipo rvore.

Anel

O mestre est ligado a dois dispositivos de campo atravs de um acoplamento de dois

pontos;

Os dispositivos de campo so ligados em srie;

As mensagens so enviadas atravs de cada estao e so modificadas.

Figura 18 - Topologia tipo Anel.

Malha

Mestre para dispositivos de campo e dispositivos de campo entre um e outro esto

ligados atravs de um acoplamento de dois pontos;

Dependendo do grau de engrenamento, possvel haver mais do que duas ligaes;

Este tipo de estrutura usada principalmente em redes de longa distncia (WAN) com

diferentes quantidades de dados entre os usurios. Ligaes adicionais so necessrias

para apoiar o aumento da capacidade de transmisso.

Figura 19 - Topologia tipo Malha.

14. Protocolos utilizados (funes, caractersticas, estrutura).

A troca de dados entre mestre e escravo no AS-i sempre consiste de um chamado do

mestre, seguido por uma pausa e uma posterior resposta do escravo, tambm seguida de uma

pausa. A pausa do mestre tem que ser mantida e checada pelo escravo depois de receber um

chamado do mestre e apresenta durao de 3 a 10 bits (18 a 60s). A pausa entre a resposta

do escravo e o prximo chamado do mestre a durao de tempo em que a rede estar ociosa

aps o fim de uma resposta do escravo. A especificao do mestre determina que a durao

mxima desta pausa seja de 2 bits (12s) em operao normal, assegurando que o tempo de

ciclo ser mantido. Levando-se em considerao a taxa de comunicao do AS-i (167kbit/s) e

incluindo todas as pausas necessrias, chega-se a uma taxa liquida de 53.3kbit/s, gerando uma

eficincia na transferncia de 32%.

Chamado

do mestre

(14 bits)

Pausa

mestre

Resposta

do escravo

(7 bits)

Pausa para

prxima

chamada

Chamado

do mestre

(14 bits)

....

A durao desta pausa pode ser alongada at 500s desde que o tempo de ciclo no

exceda os 5ms. O aumento do tempo de ciclo pode ser feito em sistemas com menos de 31

escravos, de forma que o mestre o utilize no processamento interno das funes de controle.

Formato e tipo de mensagens. Os frames enviados por mestres e escravos apresentam

tamanhos diferentes, sendo que o frame do mestre contm 14 bits e o do escravo 7 bits. A

estrutura destes frames pode ser vista na figura abaixo.

As descries dos campos do frame de requisio do mestre esto a seguir:

ST Bit de incio Identifica o incio do frame de requisio do

mestre. Sempre valor lgico 0.

SB Bit de

controle

Identifica se o comando.

0 para dados, parmetro e endereo.

1 para comandos

A0 a

A4

Endereo Endereo do escravo a ser chamado.

I0 a

I4

Dados Dependendo o tipo da requisio do mestre, este

campo pode conter at 5bit de informao.

PB Bit

paridade

A soma de todos os bits 1, exceto os bits de

incio e fim, deve ser par.

EB Bit de fim Identifica o fim do frame. Sempre valor lgico 1.

Para o escravo, vale o seguinte detalhamento:

ST Bit de

incio

Identifica o incio do frame de requisio do mestre.

Sempre valor lgico 0.

I0

a

I4

Dados Informao em 4bits, geralmente ligada a valores

discretos de entrada ou sada. Para valores

analgicos o valor obtido pelo A/D do escravo ser

separado em vrias partes e transmitido atravs de

vrios ciclos.

PB Bit

paridade

A soma de todos os bits 1, exceto os bits de incio e

fim, deve ser par.

EB Bit de

fim

Identifica o fim do frame. Sempre valor lgico 1.

Existem nove diferentes tipos de mensagens AS-i: duas para dados e parmetros, duas

para ajustes ou mudana de endereos de escravos e cinco para identificao de escravos ou

para investigao de status. Na tabela a seguir esto listados todos os tipos possveis e

combinao de cdigos de requisies do mestre.

Tipo de

Mensagem

ST SB 5 bit de

endereo

5 bit de dados PB EB

1 Troca de

dados

0 0 A4 A3 A2 A1 A0 0 I3 I2 I2 I0 PB 1

(Data

exchange)

2 Escrita de

parmetros

(Write

parameter)

0 0 A4 A3 A2 A1 A0 1 I3 I2 I2 I0 PB 1

3 Atribuio de

endereo

(Assign

address)

0 0 0 0 0 0 0 A4 A3 A2 A1 A0 PB 1

4 Inicializao

do escravo

(Reset)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 0 0 PB 1

5 Apagamento

de endereo

operacional

(Delete

operating

address)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 PB 1

6 Leitura de

configurao

de I/O

(Read I/O

configuration)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 0 PB 1

7 Leitura de

cdigo de

identificao

(Read ID

code)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 0 0 1 PB 1

8 Leitura de

status

(Read status)

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 0 PB 1

9 Leitura e

apagamento

de status

(Read and

0 1 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 1 PB 1

reset status)

Data Exchange: o tipo mais comum de mensagem. Serve para transferir dados e

solicitar valores de entrada de um escravo. Write parameter: Configura o comportamento do

escravo atravs da escrita em parmetros internos. Assign Address: Permite que o mestre

atribua um novo endereo para um escravo. Isto possvel porque os escravos entram na rede

com endereo 0 ou so configurados para este endereo atravs do comando Delete

Operating Address. Reset: Reinicia o escravo, colocando-o em seu estado inicial. Este comando

tem o mesmo efeito que um reset forado que pode ser feito manualmente no pino de reset

do chip AS-i do dispositivo escravo. Delete Operating Address: Este comando usado para

apagar o endereo de operao de um escravo e usado em conjunto com o comando

Assign_Address. Aps o escravo ter reconhecido o comando, ele passa a operar com o

endereo 0. Read I/O Configuration: usada pelo mestre para ler a configurao de I/O de um

dispositivo escravo. Esta configurao segue um padro, onde IN entrada de dados do

processo, OUT ajuste para sada do dispositivo, I/O ajustado para ter um comportamento

bidirecional de entrada e sada, por fim o TRI significando sem configurao.

Cdigo D0 D1 D2 D3 Cdigo D0 D1 D2 D3

00 IN IN IN IN 08 OUT OUT OUT OUT

01 IN IN IN OUT 09 OUT OUT OUT IN

02 IN IN IN I/O 0A OUT OUT OUT I/O

03 IN IN OUT OUT 0B OUT OUT IN IN

04 IN IN I/O I/O 0C OUT OUT I/O I/O

05 IN OUT OUT OUT 0D OUT IN IN IN

06 IN I/O I/O I/O 0E OUT I/O I/O I/O

07 I/O I/O I/O I/O 0F TRI TRI TRI TRI

Read ID Code: Serve para ler o cdigo do dispositivo. Este parmetro definido

durante a fabricao do componente e no pode ser mais mudado. Ele define o perfil daquele

dispositivo (profile). Estes profiles so definidos na especificao AS-i. Read Status: L o buffer

de status de um escravo, contendo dois flags, com a seguinte descrio: S0 volatile_address:

Indica que o escravo est realizando uma rotina interna para armazenar o endereo

permanentemente. S3 read_error_non_volatile_memory: Erro de leitura da memria no

voltil durante o procedimento de reset. Read and Reset Status: L e posteriormente apaga o

buffer de status de um escravo.

Na especificao 2.1 da rede AS-i, a quantidade de escravos participantes na rede AS-i

pode ser duplicada, atingindo at 62 escravos sob a coordenao de um mesmo mestre. Isto

possvel pelo uso de endereamento duplo, no qual um mesmo endereo dividido em A e B.

Por exemplo, o endereo 5 agora precisa de um identificador a mais para nome-lo como 5A

ou 5B. Essa tcnica chamada de Tcnica A/B. Isto possvel atravs da utilizao do quarto

bit da chamada do mestre (D3), que deve ser reservado e no pode ser usado como um bit de

informao. Desta maneira, os escravos que utilizam este tipo de endereamento podem

processar somente trs bits de informao. O tempo de ciclo cresce para 10ms e deve ser

usado um mestre que obedea especificao 2.1. Com relao ao quesito segurana, a

verso 2.1 introduziu o conceito de Safety at Work, com o objetivo de adicionar

funcionalidades relacionadas segurana pessoal e de equipamentos. Com AS-i Safety Work

possvel conectar componentes de segurana (safe components), tais como chave de

emergncia e barreiras de segurana diretamente rede AS-i, sem a necessidade de trocas ou

expanso do sistema existente (esta funo no pode ser desempenhada pelo mestre). O

monitor acompanha o trfego da rede, sem interferir, utilizando-o para determinar o estado

de segurana dos equipamentos. Desta forma, mquinas e plantas podem ser ajustadas para

um estado seguro atravs das sadas do monitor de segurana em caso de falha.

15. Resultados de aplicaes (Exemplos de aplicaes prticas do cotidiano)

Vide item 3.

16. Concluses sobre a rede em estudo

Um fato importante que deve ser considerado, que o AS-i foi desenvolvido com um foco

especfico de aplicao final, que a comunicao entre dispositivos discretos. Cobrindo

uma rea que os fieldbuses mais complexos no atingem com tal desempenho. AS-i uma

tecnologia que nasceu com o objetivo de eliminar uso dos cartes de I/O em PLCs, com suas

ligaes ponto a ponto que demanda um alto custo de cabeamento, manuteno e instalao.

No se esquecendo do determinismo do protocolo, que traz vantagens para aplicaes de

tempo real.

17. Resumo sobre o trabalho (pontos fortes e fracos da rede)

Pontos Fortes

AS-i barato, especialmente em ambientes de uso geral.

AS-i simples. Ao contrrio de outros protocolos de comunicao, AS-i no

concebida para trazer a funcionalidade do sistema de controle para o campo. AS-i

simplesmente a melhor maneira de conectar dispositivos de campo ao sistema de controle.

AS-i proporciona aos usurios finais uma variedade de topologias (estratgias de fiao). E o

princpio de operao do AS-i faz com que seja fcil de instalar e configurar, bem como

adicionar novos dispositivos posteriormente.

AS-i fornece muita potncia e oferece uma abundncia de energia para funcionar

praticamente todos os dispositivos de campo.

Pontos Fracos

O comprimento mximo de passagem de cabo limitado a 100 m por segmento. At

dois repetidores podem ser adicionados para aumentar a este comprimento de 300 m.

uma rede do tipo Polling, ou seja, o Mestre solicita/envia dados para cada escravo

num intervalo definido na rede, e os escravos so varridos seqencialmente, no permitindo

transmisso de dados por evento ou informaes de diagnstico eventuais.

No h trfego direto de informaes entre escravos, somente via mestre.

18. Referncias Bibliogrficas

AUTOMATION IS EASY - WITH AS-INTERFACE, disponvel em < http://www.as-interface.com/ >

Acesso em 17 Jun,2014.

SMAR, Lder em automao industrial, disponvel em < http://www.smar.com/en/asi.asp >

Acesso em 17 jun,2014.

Stonel, Valve Communication Solutions, disponvel em <

http://www.stonel.com/en/protocols/as-interface > Acesso em 17 jun,2014.

AS-Interface Overview, disponvel em < http://www.pacontrol.com/download/as-interface-

overview.pdf > Acesso em 18 jun,2014.

Automaes, disponvel em < http://www.automacoes.com/ > Acesso em 18 jun,2014.

PROFINEWS, Profibus & Profinet, disponvel em, <

http://www.profibus.org.br/news/abril2007/news.php?dentro=2 > Acesso em 18 jun,2014.