淺析AS-I總線技術(shù)在民航行李處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳永林 趙維坤

（昆明長水國際機(jī)場有限責(zé)任公司，云南昆明650200）

1 AS-I概述

AS-I是一種用來在控制器和傳感器或執(zhí)行器之間進(jìn)行雙向通信的控制總線系統(tǒng)，一個(gè)AS-I總線可以組成主從方式的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。AS-I總線網(wǎng)絡(luò)由三部分組成：主站、從站、傳輸系統(tǒng)，AS-I的主站是網(wǎng)關(guān)，向下它要和各個(gè)從站之間通信，向上可以和多種現(xiàn)場總線連接。AS-I的從站可以視為一個(gè)帶有輸入輸出接口的模塊，這個(gè)模塊和現(xiàn)場的傳感器或執(zhí)行器連接。每個(gè)從站都帶有通信接口，通信接口通過扁平電纜把主站與多個(gè)從站連接起來形成AS-I總線網(wǎng)絡(luò)。

2 AS-I網(wǎng)絡(luò)硬件組成

2.1 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是AS-I的主站，是與上一層控制系統(tǒng)PLC的接口。現(xiàn)場I/O模塊將信號通過網(wǎng)關(guān)傳送到上一級控制系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)同時(shí)將上一級的命令傳送到現(xiàn)場執(zhí)行器。網(wǎng)關(guān)可在已有的AS-I網(wǎng)絡(luò)上建立安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅能傳輸普通的I/O模塊信號，也能傳送安全模塊信號，控制安全輸入輸出設(shè)備。西門子6GK1-411-2AB20是帶Profinet接口的網(wǎng)關(guān)，能夠連接工業(yè)以太網(wǎng)，以便AS-I可以集成到Profinet環(huán)境。它可以同時(shí)連接兩個(gè)AS-I網(wǎng)絡(luò)，AS-I網(wǎng)絡(luò)1和AS-I網(wǎng)絡(luò)2，最多可帶62個(gè)從站，LED顯示屏可顯示現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和故障信息。

2.2 安全監(jiān)視器

安全監(jiān)視器（型號：AC032S）像其他模塊一樣連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)上，監(jiān)視來自AS-I網(wǎng)絡(luò)上安全模塊的信息，安全監(jiān)視器帶有開關(guān)裝置的輸出信號OSSD（Output Signal Switching Devices），例如安全繼電器，當(dāng)檢測到一個(gè)急停按鈕激活時(shí)，OSSD則根據(jù)定義的規(guī)則被打開，通過安全執(zhí)行單元切斷相關(guān)區(qū)域的電源。

2.3 輸入輸出模塊

輸入輸出模塊是AS-I網(wǎng)絡(luò)的從站，和傳感器或執(zhí)行器相連接，負(fù)責(zé)接收傳感器的信號并傳給網(wǎng)關(guān)，再發(fā)送PLC指令給繼電器和各種執(zhí)行器，LED燈指示輸入輸出信號的各種狀態(tài)。空車檢測的輸入輸出模塊，型號：AC5236，有4個(gè)輸入點(diǎn)、4個(gè)輸出點(diǎn)，使用黃色扁平電纜連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)上。

2.4 安全輸入模塊

它是安裝在危險(xiǎn)區(qū)域的傳感器輸入模塊，如安全門鎖開關(guān)就連接到安全輸入模塊，它會將非安全狀態(tài)轉(zhuǎn)換為危險(xiǎn)信號傳送到AS-I總線上，安全輸入模塊受安全監(jiān)視器的管理。安全輸入模塊有兩個(gè)輸入點(diǎn)，若實(shí)際只用了1個(gè)輸入點(diǎn)，未使用輸入點(diǎn)需短接。

2.5 傳輸介質(zhì)

AS-I網(wǎng)絡(luò)使用黃色扁平電纜，電纜上同時(shí)傳輸DC 30 V電源和AS-I通信信號。扁平電纜帶有機(jī)械編碼式外形，放在線槽里正負(fù)極不會接錯，不需要絞線，使用特殊的穿刺技術(shù)進(jìn)行連接，方便快捷。由于扁平電纜采用特殊的合成橡膠作為絕緣保護(hù)層，所以當(dāng)連接件被拔起后，穿孔處會自動閉合，保持絕緣特性不變，因此可反復(fù)使用。扁平電纜是兩芯電纜，一根為棕色，一根為藍(lán)色，其中棕色接AS-I+，藍(lán)色接AS-I-。

2.6 電源

AS-I電源的電壓范圍為DC 29.5～31.6 V，提供8 A額定電流。由于AS-I電纜既要提供電源又要傳輸信號，所以AS-I電源不同于一般的直流電源，AS-I電源帶有數(shù)據(jù)解耦電路。數(shù)據(jù)解耦電路由兩個(gè)50 μH的電感和兩個(gè)39 Ω的電阻并聯(lián)組成，通過電感可以將傳輸信號的電流脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷好}沖，同時(shí)還具有防止數(shù)據(jù)信號經(jīng)過電源而造成短路的作用。

2.7 中繼器

在AS-I網(wǎng)絡(luò)中，電纜長度超過100 m會影響網(wǎng)絡(luò)上的通信質(zhì)量。同其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)一樣，AS-I網(wǎng)絡(luò)使用中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，從而加長主站與從站的距離。增加一個(gè)中繼器的同時(shí)需要增加一個(gè)AS-I電源，因?yàn)橹欣^器把網(wǎng)絡(luò)分成了兩段，形成了電氣隔離，需要AS-I電源來解耦并提供能源。

3 AS-I網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在行李處理系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)每個(gè)電控柜內(nèi)都安裝有網(wǎng)關(guān)，相當(dāng)于AS-I的主站，組建了各個(gè)區(qū)域獨(dú)立的AS-I網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)向下可以連接兩個(gè)AS-I網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)AS-I網(wǎng)絡(luò)上連接多個(gè)從站箱和現(xiàn)場裝置。

3.1 ACC（安全門控制箱）

ACC安裝了三個(gè)AS-I模塊：KA1、KA2、PLC1，其中KA1、KA2是AS-I安全輸入模塊（AC009S），分別接收急停按鈕、安全門鎖的信號；PLC1（AC2264）是AS-I從站模塊，具有輸入輸出功能，它接收KA1、KA2的信號，并將其傳送到AS-I網(wǎng)絡(luò)上，PLC1還為電磁門鎖、按鈕站提供24 V電源。

3.2 DIV（分流器控制箱）

DIV安裝了兩個(gè)AS-I模塊：PLC1（AC2264）、PLC2（AC2264），均為AS-I從站模塊。DIV還配有一個(gè)光電管，接入PLC1輸入端，用于檢測設(shè)備路徑到達(dá)的精確位置，PLC1輸出端給變頻器傳遞信號，變頻器驅(qū)動電機(jī)動作，以保證分流器處于正確位置。DIV還配置了兩個(gè)接近開關(guān)，以檢測分流器打出和收回的位置是否正確，這兩個(gè)傳感器接入PLC2輸入端。

3.3 軌道打開段

每個(gè)軌道打開段的兩側(cè)都有一個(gè)限位開關(guān)，連接到AS-I安全輸入模塊（AC005S），安全輸入模塊通過扁平電纜直接連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)，任何一側(cè)軌道打開，AS-I網(wǎng)絡(luò)上的安全監(jiān)視器都能接收到信號，電控柜內(nèi)相關(guān)的斷路器跳閘，相應(yīng)區(qū)域軌道斷電。

3.4 空車檢測站和滑槽接口

在后區(qū)的棄包滑槽后面以及前區(qū)空筐回收接口后面，都設(shè)置有空車檢測站，以檢測設(shè)備是否正常卸載貨筐，每個(gè)檢測站的三個(gè)光電管都接入AS-I輸入輸出模塊（AC5236），通過該模塊連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)上。在后區(qū)的集裝輸送線上，安裝有堵包檢測的光電管、滑槽已滿報(bào)警燈、輸送機(jī)前進(jìn)按鈕，這些裝置接入AS-I輸入輸出模塊，通過該模塊連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)上。

4 AS-I安全回路

AS-I安全回路是在AS-I網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上加入了安全監(jiān)視器和安全輸入輸出模塊，使之升級成一種具有安全保護(hù)功能的AS-I網(wǎng)絡(luò)。安全輸入模塊連接現(xiàn)場的安全裝置，如安全門電磁鎖、急停開關(guān)、打開段限位開關(guān)，一旦這些安全裝置檢測到危險(xiǎn)信號，安全輸入模塊就會將信息傳送到安全監(jiān)視器上，安全監(jiān)視器會發(fā)出命令驅(qū)動安全功能執(zhí)行單元來切斷設(shè)備的電源，以防事故的發(fā)生。

每個(gè)片區(qū)的AS-I安全回路，其所有的安全門、急停按鈕、軌道打開段等都通過AS-I安全模塊連接到AS-I網(wǎng)絡(luò)1或AS-I網(wǎng)絡(luò)2上。網(wǎng)絡(luò)上還連接有安全監(jiān)視器，任意一個(gè)安全門打開、急停激活、軌道打開等動作，安全監(jiān)視器都會收到信號，安全監(jiān)視器相應(yīng)的通道Trip，軌道隨即斷電。

AS-I 600 mm緩沖段回路，系統(tǒng)由各區(qū)域組成，在兩個(gè)相鄰區(qū)域的交接處，有600 mm滑觸線緩沖段，確保當(dāng)急停激活或安全門打開時(shí)，緩沖段形成電氣隔離，使相鄰區(qū)域不受影響。緩沖段受AS-I網(wǎng)絡(luò)控制，由單獨(dú)的斷路器供電，只有當(dāng)它前后相連的兩個(gè)區(qū)域都上電后，AS-I網(wǎng)絡(luò)才會給系統(tǒng)信號，系統(tǒng)才會給緩沖段供電。

5 結(jié)語

AS-I技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，這主要是因?yàn)槠浣泳€簡單、數(shù)據(jù)傳輸可靠、安裝維修方便，且可用于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境，能為有較少I/O點(diǎn)的設(shè)備提供一種低成本的解決方案。另外，其主站編程簡單，能節(jié)約不少開發(fā)時(shí)間，是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的絕佳選擇。

[1]龔仲華.S7-200/300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)——提高篇[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]劉非非.淺談安全系統(tǒng)AS-Interface Safety at Work[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2009（5）：26-31.

[3]崔堅(jiān).西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.