淺析AS-I總線技術在民航行李處理系統中的應用

吳永林 趙維坤

（昆明長水國際機場有限責任公司，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行器之間進行雙向通信的控制總線系統，一個AS-I總線可以組成主從方式的監控網絡。AS-I總線網絡由三部分組成：主站、從站、傳輸系統，AS-I的主站是網關，向下它要和各個從站之間通信，向上可以和多種現場總線連接。AS-I的從站可以視為一個帶有輸入輸出接口的模塊，這個模塊和現場的傳感器或執行器連接。每個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從站連接起來形成AS-I總線網絡。

2 AS-I網絡硬件組成

2.1 網關

網關是AS-I的主站，是與上一層控制系統PLC的接口。現場I/O模塊將信號通過網關傳送到上一級控制系統，網關同時將上一級的命令傳送到現場執行器。網關可在已有的AS-I網絡上建立安全網絡系統，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備。西門子6GK1-411-2AB20是帶Profinet接口的網關，能夠連接工業以太網，以便AS-I可以集成到Profinet環境。它可以同時連接兩個AS-I網絡，AS-I網絡1和AS-I網絡2，最多可帶62個從站，LED顯示屏可顯示現場設備狀態和故障信息。

2.2 安全監視器

安全監視器（型號：AC032S）像其他模塊一樣連接到AS-I網絡上，監視來自AS-I網絡上安全模塊的信息，安全監視器帶有開關裝置的輸出信號OSSD（Output Signal Switching Devices），例如安全繼電器，當檢測到一個急停按鈕激活時，OSSD則根據定義的規則被打開，通過安全執行單元切斷相關區域的電源。

2.3 輸入輸出模塊

輸入輸出模塊是AS-I網絡的從站，和傳感器或執行器相連接，負責接收傳感器的信號并傳給網關，再發送PLC指令給繼電器和各種執行器，LED燈指示輸入輸出信號的各種狀態。空車檢測的輸入輸出模塊，型號：AC5236，有4個輸入點、4個輸出點，使用黃色扁平電纜連接到AS-I網絡上。

2.4 安全輸入模塊

它是安裝在危險區域的傳感器輸入模塊，如安全門鎖開關就連接到安全輸入模塊，它會將非安全狀態轉換為危險信號傳送到AS-I總線上，安全輸入模塊受安全監視器的管理。安全輸入模塊有兩個輸入點，若實際只用了1個輸入點，未使用輸入點需短接。

2.5 傳輸介質

AS-I網絡使用黃色扁平電纜，電纜上同時傳輸DC 30 V電源和AS-I通信信號。扁平電纜帶有機械編碼式外形，放在線槽里正負極不會接錯，不需要絞線，使用特殊的穿刺技術進行連接，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層，所以當連接件被拔起后，穿孔處會自動閉合，保持絕緣特性不變，因此可反復使用。扁平電纜是兩芯電纜，一根為棕色，一根為藍色，其中棕色接AS-I+，藍色接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電源帶有數據解耦電路。數據解耦電路由兩個50 μH的電感和兩個39 Ω的電阻并聯組成，通過電感可以將傳輸信號的電流脈沖轉變為電壓脈沖，同時還具有防止數據信號經過電源而造成短路的作用。

2.7 中繼器

在AS-I網絡中，電纜長度超過100 m會影響網絡上的通信質量。同其他現場總線系統一樣，AS-I網絡使用中繼器進行網絡擴展，從而加長主站與從站的距離。增加一個中繼器的同時需要增加一個AS-I電源，因為中繼器把網絡分成了兩段，形成了電氣隔離，需要AS-I電源來解耦并提供能源。

3 AS-I網絡結構在行李處理系統中的應用實例

系統每個電控柜內都安裝有網關，相當于AS-I的主站，組建了各個區域獨立的AS-I網絡。網關向下可以連接兩個AS-I網絡，每個AS-I網絡上連接多個從站箱和現場裝置。

3.1 ACC（安全門控制箱）

ACC安裝了三個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網絡上，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AS-I模塊：PLC1（AC2264）、PLC2（AC2264），均為AS-I從站模塊。DIV還配有一個光電管，接入PLC1輸入端，用于檢測設備路徑到達的精確位置，PLC1輸出端給變頻器傳遞信號，變頻器驅動電機動作，以保證分流器處于正確位置。DIV還配置了兩個接近開關，以檢測分流器打出和收回的位置是否正確，這兩個傳感器接入PLC2輸入端。

3.3 軌道打開段

每個軌道打開段的兩側都有一個限位開關，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網絡，任何一側軌道打開，AS-I網絡上的安全監視器都能接收到信號，電控柜內相關的斷路器跳閘，相應區域軌道斷電。

3.4 空車檢測站和滑槽接口

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

4 AS-I安全回路

AS-I安全回路是在AS-I網絡的基礎上加入了安全監視器和安全輸入輸出模塊，使之升級成一種具有安全保護功能的AS-I網絡。安全輸入模塊連接現場的安全裝置，如安全門電磁鎖、急停開關、打開段限位開關，一旦這些安全裝置檢測到危險信號，安全輸入模塊就會將信息傳送到安全監視器上，安全監視器會發出命令驅動安全功能執行單元來切斷設備的電源，以防事故的發生。

每個片區的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網絡1或AS-I網絡2上。網絡上還連接有安全監視器，任意一個安全門打開、急停激活、軌道打開等動作，安全監視器都會收到信號，安全監視器相應的通道Trip，軌道隨即斷電。

AS-I 600 mm緩沖段回路，系統由各區域組成，在兩個相鄰區域的交接處，有600 mm滑觸線緩沖段，確保當急停激活或安全門打開時，緩沖段形成電氣隔離，使相鄰區域不受影響。緩沖段受AS-I網絡控制，由單獨的斷路器供電，只有當它前后相連的兩個區域都上電后，AS-I網絡才會給系統信號，系統才會給緩沖段供電。

5 結語

AS-I技術現已廣泛應用于各種工業領域，這主要是因為其接線簡單、數據傳輸可靠、安裝維修方便，且可用于較為惡劣的工業環境，能為有較少I/O點的設備提供一種低成本的解決方案。另外，其主站編程簡單，能節約不少開發時間，是現場總線控制系統的絕佳選擇。

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