1 - AULA 6 - PROTOCOLO ASI

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Prof. Eng. Pedro Augusto da Cunha
CREA – 5070082430
http://lattes.cnpq.br/1102491045539879
solution.consultoria@outlook.com
FATEC Dep. Júlio Julinho Marcondes e Moura
REDES INDUSTRIAIS
PROTOCOLO ASI
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O que é um Protocolo ASI???
� Rede Asi
� Actuador Sensor Interface
� AS-Interface (Interface de sensor 
de atuador, AS-i) é uma solução 
de rede industrial (camada física, 
método de acesso a dados e 
protocolo) usada em sistemas de 
automação baseados em CLPs.
Esse sistema é projetado para 
conectar dispositivos simples de 
E / S de campo como atuadores, 
sensores, codificadores rotativos, 
entradas e saídas analógicas, 
botões e sensores de posição da 
válvula em aplicações de 
fabricação e processo discretas 
usando um único 2 cabo do 
condutor.
Protocolo ASI - Conceitos
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Protocolo ASI – Em Resumo
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A rede AS-I tem como característica 
principal trafegar informações de natureza 
discreta, ou seja, dados provenientes de 
sensores discretos e de natureza ON/OFF 
(0 e 1)
Como na maioria das redes o mestre faz a 
leitura das entradas, processa os dados e 
atualiza as saídas
***Taxa de transmissão fixa em 167,5 
Kbps.
ACTUATOR 
SENSOR
iNTERFACE
Interface com sensor / 
atuador
AS-Interface é uma tecnologia 'aberta' 
suportada por uma grande variedade de 
fornecedores de equipamentos de 
automação. De acordo com a AS-
International Association,existem 
atualmente (2017) mais de 24 milhões de 
dispositivos de campo AS-Interface
instalados globalmente, crescendo cerca 
de 2 milhões por ano.
É usado em aplicações de automação, incluindo 
controle de esteira, máquinas de embalagem 
, válvulas de controle de processo, plantas de 
engarrafamento, sistemas de distribuição 
elétrica, carrosséis de bagagens do 
aeroporto, elevadores, linhas de 
engarrafamento e linhas de produção de 
alimentos.
Protocolo ASI - Aplicações
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MODELO DE APLICAÇÃO 
Rede Hidráulica
� História
O AS-Interface foi desenvolvido no final 
dos anos 80 e início dos anos 90 por um 
grupo (consórcio) de 11 empresas 
conhecidas (FESTO, Balluf, 
Baumer, Elesta, IFM, Peperl+Fuchs, Sick, 
Siemens, Leuze, Turck e Visolux) e 
introduzida no mercado em 1993.
principalmente por oferecerem 
dispositivos industriais sem contato, 
como sensores indutivos , sensores 
fotoelétricos , sensores 
capacitivos e sensores ultrassônicos .
O primeiro sistema operacional foi 
exibido na feira Hanover de 1994 
( Hannover Messe ).
Protocolo ASI – HISTÓRIA
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� Especificação Original 
(1994, versão 2.04)
Em sua forma original, a rede era capaz de suportar 
até 31 dispositivos / módulos de E / S binários, 
onde cada dispositivo podia trocar 4 bits de entrada 
e 4 bits de dados de saída, resultando em um total 
de 124 entradas e 124 saídas em um único 
rede. Recursos importantes, como a substituição 
automática de nó único, já faziam parte do 
sistema. O tempo de atualização da rede é 
facilmente calculado multiplicando-se os nós do 
número de E / S pelo tempo de atualização 
determinista para cada nó (aproximadamente 150 
µs), para um tempo máximo de atualização de 5 
ms. Esse cálculo simplificado não inclui a fase de 
gerenciamento, que é insignificante para 
instalações típicas. Também não inclui nenhuma 
nova tentativa de comunicação.
Protocolo ASI – HISTÓRIA
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� Melhorias (1998, versão 2.11)
Após sua introdução, os usuários rapidamente 
adotaram o AS-Interface, aumentando a 
demanda por funcionalidades e recursos 
adicionais, permitindo a criação de dispositivos 
de entrada / saída analógica e aumentando o 
número de possíveis dispositivos de E / S 
binários para 62. 
O espaço de endereçamento foi aumentado para 
1A a 31A mais 1B para 31B. Como 
consequência do uso de um bit de saída como 
seletor A / B, o quarto bit de saída não estava 
disponível para o usuário e nós de E / S binários 
construídos para este perfil ofereceram no 
máximo 4 entradas e 3 saídas, aumentando a 
quantidade total de E / S em uma única rede 
para 248 entradas e 186 saídas.
Protocolo ASI – HISTÓRIA
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� COM ASI X SEM ASI
Protocolo ASI – HISTÓRIA
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C1
C4
C3
C2
M1 M3M2
Master
tradicional com AS-I
� Recursos adicionais 
(2005/2007, versão 3.0)
Em 2005, tornou-se 
necessário atender aos 
requisitos adicionais do 
usuário. Além disso, o uso 
crescente de protocolos 
industriais baseados em 
Ethernet exigia uma solução 
de baixo nível que superasse 
as deficiências inerentes à 
Ethernet
Protocolo ASI – HISTÓRIA
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Protocolo ASI – HISTÓRIA
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NIVEL DE APLICAÇÃO
Fieldbus é um sistema de rede de 
comunicação industrial 
para controle em tempo real.
Protocolo ASI – HISTÓRIA
AS – Interface 
NIVEL SENSOR-ATUADOR
NIVEL FIELDBUS
PROTOCOLOS FIELDBUS / PROFIBUS/
DEVICENET / INTERBUS
NIVEL DE CONTROLE
TCP/IP ETHERNET
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AS-Interface é um sistema que requer 
quatro componentes básicos:
� Exatamente um mestre de rede , na 
maioria dos casos na forma de um gateway 
(Ponte de ligação) para uma rede industrial 
de nível superior ou de um CLP,
� Um número de escravos de rede , na 
maioria dos casos módulos de entrada e 
saída,
� Exatamente uma fonte de alimentação 
usada para alimentar 
os escravos da rede e permitir a 
comunicação com o mestre da rede , e
� A infra-estrutura de fiação, na maioria 
dos casos, realizada usando o cabo flat 
amarelo .
Protocolo ASI – COMPONENTES
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� Componentes
Scanners e gateways
O Scanner / Gateway executa duas 
funções. Com relação à rede AS-Interface, 
é um mestre, realizando a troca de dados 
com os módulos e atualizando sua imagem 
de E / S interna.
Qualquer rede determinada pode ter apenas 
um scanner / gateway. Com relação a um 
PLC / DCS ou PC conectado, o Scanner / 
Gateway é um escravo. A comunidade AS-
Interface geralmente usa a palavra 
Gateway quando o mestre AS-Interface se 
conecta a uma rede de nível superior, 
como DeviceNet , Profibus ou Ethernet 
industriais.
Protocolo ASI – COMPONENTES
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� Componentes
Fonte de alimentação
� Qualquer segmento AS-Interface
deve estar energizado. Isso 
geralmente é feito conectando 
uma fonte de alimentação AS-
Interface . Esses suprimentos 
possuem certas características 
exclusivas em relação aos circuitos 
internos e tensão de saída. Fontes de 
alimentação padrão de 24 V CC não 
podem ser usadas para alimentar 
diretamente um segmento, 31,5 V CC 
deve ser usado no lugar.
Protocolo ASI – COMPONENTES
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� Componentes
Módulos
Este é de longe o maior grupo de 
componentes e inclui módulos de E/ S 
binários e analógicos, faróis de pilha, 
botões de pressão, sensores com ASIC 
integrado, caixas de controle de válvula, 
E-stops, cortinas de luz; em geral, 
qualquer dispositivo que possa trocar 
dados com o PLC. Cada módulo na 
rede deve ter um endereço 
exclusivo. Para AS-Interface, o espaço 
de endereçamento varia de 0 a 31.
Protocolo ASI – COMPONENTES
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Protocolo ASI – COMPONENTES
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� Componentes
� Cabo de rede
A grande maioria das instalações AS-Interface utiliza o 
cabo plano AS-Interface, definido como parte das 
especificações AS-Interface.
� Este cabo é projetado para utilizar uma tecnologia de 
perfuração de cabos. Quando um módulo AS-Interface
é instalado na rede, as agulhas perfurantes penetram 
na capa do cabo e deslocam os fios de cobre internos 
sem cortá-los. Isso permite que os módulos AS-
Interface sejam instalados em qualquer lugar da rede 
sem cortar e preparar (ou seja, remover a capa do 
cabo, isolar e possivelmente aplicar uma ponte) o cabo 
primeiro. O resultado é uma instalação mais rápida, 
sem a possibilidade de curtos-circuitos inadvertidos 
entre os leads.
Protocolo ASI – COMPONENTES
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� Componentes - Cabo de rede
O cabo usado na rede AS-I é do tipo 
perfilado,não blindado e com apenas 
dois condutores.
A borracha usada com isolante é do tipo 
regenerativa para furos e com formato 
padrão que impede a inversão de 
polaridades e classe de proteção IP-
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� Classe de proteção IP trata-se do grau 
de proteção (IP), apresentado na 
norma NBR IEC 60529 - "Graus de 
proteção para invólucros de 
equipamentos elétricos (códigos 
IP).
Protocolo ASI – COMPONENTES
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Amarelo - Dados
Preto - Alimentação 24V 
Protocolo ASI – COMPONENTES
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Cabeamento AS-I
O cabo ainda tem:
- Resistência <0,09Ω/m
- Indutância <80pF/m
- Impedância entre 70Ω e 140Ω
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA
Protocolo ASI – COMPONENTES
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Protocolo ASI – COMPONENTES
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Outros Componentes se 
necessário
�Conversores de protocolo 
(gateways - dispositivo 
intermediador de protocolos mais 
altos (PROFIBUS, DeviceNet) )
�Repetidores (Necessário a 
partir de 100 METROS)
�Terminadores
�Derivadores
�Expansores de fonte (quando a 
fonte não específica para a rede 
AS-I)
Protocolo ASI – COMPONENTES
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Outros Componentes se 
necessário
Endereçador Externo
O endereçador externo 
permite alterar os 
endereços dos escravos 
de forma manual.
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A rede ASi aceita qualquer topologia desde 
que respeitado a distância linear máxima
do cabo que é de 100 metros.
Protocolo ASI – Topologia
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ESTRUTURA BÁSICA
Protocolo ASI – Topologia
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Escravos
Mestre
master
controller
To Slave 1
Slave 1
To Slave 2
Slave 2
To Slave 1
Slave 1
To Slave 31
Slave 31
master calls
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Protocolo ASI – Topologia
� Mestre Escravo
� até 31 escravos em uma linha
� cada escravo pode ter 4 sensores 
e 4 atuadores
�Max. 248 I/O digitais
� também permite I/O analógico
� endereçamento automático pelo 
barramento
� cabo de 2 vias 
� aimentação + dados
� max. comprimento: 100 m 
(300 m com repetidores) 
� topologia de rede livre
� ciclo < 5 ms
Característica
Mestre AS-Interface
O mestre é o dispositivo que gerencia a rede,
podendo ser uma placa para PC, um modulo
scanner ou um CLP.
Recursos
�Monitoração dos escravos;
�Endereçamento manual ou automático dos
escravos
�Detecção de erro
�Interpretação de mensagem
Mestre AS-Interface
De acordo com o tipo de mestre pode-se trabalhar
com comunicação RS232, RS422, RS485.
Pode haver a necessidade de alimentação 24V e
30,5V.
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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Escravo AS-I
Os escravos possuem um
microcontrolador (chip AS-I) alimentado
pelo mesmo par de fios da comunicação e
com 8 bits de informação (quatro de
entrada e quatro de saída) e 4 bits de
parâmetros.
O chip AS-I é alimentado com 30,5Vdc e
regula 24Vdc para os periféricos.
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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Os escravos são:
• Sensores
•Atuadores
•Módulos de entrada e/ou 
saída.
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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� O endereçamento dos
escravos da rede Asi é feito
por meio de um dispositivo
próprio denominado ASi
� Este dispositivo deve ser
conectado diretamente ao
escravo.
� Por meio do endereçador é
possível ler, escrever e alterar
os endereços dos escravos.
ENDEREÇAMENTO
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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Os quadros enviados pelo mestre AS-i tem um campo de dados de 4 
bits e um campo de parâmetros de mais 4 bits. O quadro total tem 17 
bits.
O quadro de resposta é formado por 7 bits. Como todas as
respostas são destinadas ao mestre, não é necessário um campo
de endereço neste quadro.
COMUNICAÇÃO
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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O repetidor viabiliza a implantação da rede 
AS-Interface com 200m de comprimento.
Permite que os escravos sejam instalados 
tanto na linha 1 como na linha 2.
Observe que cada linha deve possuir sua 
fonte de alimentação ASInterface.
O expansor deve ser utilizado quando o 
master da rede AS-I está distante (até 
100m) do grupo de escravos. 
Deve ser utilizado nos casos onde não 
existe escravos entre o master e o 
extensor, tornando-se mais econômico 
pois dispensa a fonte de alimentação na 
linha 1.
REPETIDOR
Protocolo ASI – Mestre & Escravo
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REPETIDOR - LIMITES
Protocolo ASI
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Vantagens:
�Baixos custos devido à
simplicidade de instalação;
�Maior facilidade na instalação e
manutenção;
�Padrão internacional aberto (EN
50295 e IEC62026-2)
compatibilidade com outros
fabricantes;
�Suporte técnico mundial;
�Alta flexibilidade;
�Economia com Hardware (apenas 
um cabo)
VANTAGENS E DESVANTAGENS
Desvantagens 
�As informações são limitadas a 
bits de entrada e bits de saída, por 
escravo, trafegada a cada ciclo de 
varredura.
�É estritamente uma rede mestre-
escravo
�Máximo de escravos:
�Versão 2.0, 31 escravos;
�Versão 2.1, 62 escravos 
(quatro entradas e três saídas 
por escravo);
�Versão 3.0, 62 escravos 
(quatro entradas e quatro 
saídas por escravo);
�A transferência de 
informação só pode ser feita 
pelo mestre da rede
Mestre 
plc/pc
gateways
sensores 
Módulos
I/O
fontes
accessorios
atuatores
Sistemas
Integrados
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FLUXOGRAMA – PROTOCOLO ASI
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Prof. Eng. Pedro Augusto da Cunha
CREA – 5070082430
http://lattes.cnpq.br/1102491045539879
solution.consultoria@outlook.com
FATEC Dep. Júlio Julinho Marcondes e Moura
OBRIGADO