Sieć AS-I – system, interfejs, technologia Actuator Sensor Interface
AS-Interface, zwane też AS-i (Actuator-Sensor Interface), to prosty w implementacji system magistrali polowej dedykowany do komunikacji pomiędzy czujnikami i elementami wykonawczymi (siłownikami, zaworami) w środowisku przemysłowym. Wyróżnia go dwukablowy (dwużyłowy) przewód, którym jednocześnie płyną sygnały sterujące oraz zasilanie urządzeń, dzięki czemu instalacja staje się znacząco uproszczona. System cieszy się sporą popularnością w pneumatyce, szczególnie przy sterowaniu siłownikami i zaworami zlokalizowanymi w rozległych częściach linii produkcyjnych.
Kluczowe zasady działania i topologia AS-Interface
Dwa przewody, wiele urządzeń
W standardzie AS-Interface wszystkie urządzenia – tj. czujniki, zawory elektromagnetyczne, siłowniki wyposażone w moduły AS-i – są wpinane w jedną wspólną linię komunikacyjną (tzw. bus). Dwa przewody (nazywane flat cable, żółty do komunikacji i zasilania) wystarczają, by zasilić i przesyłać sygnały wejść i wyjść cyfrowych. Również istnieje wariant przewodu czarnego (dla dodatkowego, wyższego zasilania mocy – np. w niektórych wersjach siłowników).
Topologia i adresowanie
System AS-i pozwala na budowanie topologii liniowej, gwiaździstej czy pierścienia. Urządzenia zwykle mają moduły adresowe, umożliwiające rozróżnienie do kilkudziesięciu węzłów (zwykle do 62 urządzeń w jednej sieci – zależnie od wersji). Prosty master (często wbudowany w sterownik PLC lub jako moduł bramki) zarządza całą komunikacją w sposób cykliczny, pytając o status czujników i wysyłając sygnały do siłowników i zaworów.
Poziom protokołu i czas cyklu
AS-Interface wykorzystuje cykliczną wymianę danych, w której każdy węzeł otrzymuje i/lub wysyła informacje cyfrowe (np. 4 wejścia i 4 wyjścia). Dzięki temu system jest wyjątkowo deterministyczny – czas cyklu często zamyka się w kilkunastu milisekundach dla kilkudziesięciu urządzeń, co w wielu aplikacjach przemysłowych jest wystarczające.
Zastosowania w pneumatyce
Integracja z siłownikami i zaworami
W środowisku pneumatyki, siłowniki (zwłaszcza te wyposażone w czujniki położenia tłoka ) i zawory elektromagnetyczne mogą być podłączone do magistrali AS-i bez konieczności prowadzenia dodatkowych kabli sygnałowych i osobnego zasilania. Dzięki temu inżynier może:
zredukować liczbę przewodów – tylko jeden płaski kabel do sterowania i zasilania
szybko diagnozować stan zaworów i czujników (czy siłownik jest wysunięty/ cofnięty) za pośrednictwem danych cyfrowych w protokole AS-i
łatwo konfigurować rozległe instalacje pneumatyczne z wieloma węzłami, np. w liniach montażowych
Przykłady aplikacji
Linie pakowania – zawory sterujące manipulatorami i siłownikami, czujniki pozycji klap i barier bezpieczeństwa, wszystko podłączone do jednej magistrali AS-i.
Systemy transportu – wózki AGV komunikujące się z przystankami, stacjami transferu pneumatycznego.
Przemysł spożywczy – tam, gdzie siłowniki pneumatyczne otwierają i zamykają zawory procesowe (np. w mleczarniach, rozlewniach napojów), AS-Interface oferuje prostotę instalacji i szybką diagnostykę.
Korzyści i ograniczenia AS-Interface
Zalety
Prostota okablowania – tylko dwa przewody do transmisji danych i zasilania.
Skalowalność – do 62 urządzeń w jednej sieci (nowsze wersje AS-i pozwalają jeszcze więcej).
Niski koszt – w porównaniu z rozbudowanymi sieciami typu Profibus czy EtherNet/IP, AS-i jest często tańszy przy małych i średnich aplikacjach.
Deterministyczna komunikacja – gwarantowany cykl odpytywania węzłów.
Odporność na zakłócenia – dzięki dość prostej warstwie fizycznej i stosunkowo niskiemu baud rate.
Potencjalne ograniczenia
Mniejsza przepustowość – nadaje się głównie do sygnałów cyfrowych (wejść/wyjść), ale nie do przesyłania dużej ilości danych analogowych.
Liczba adresów – standardowo ograniczona, co może stanowić barierę w bardzo rozbudowanych instalacjach.
Zasilanie ograniczone – przewód AS-i zapewnia około 30 V DC i kilka amperów, co wystarcza do zasilenia zaworów czy czujników, ale duże elementy wykonawcze (np. większe siłowniki z elektrozaworami o dużej mocy) mogą wymagać dodatkowego zasilania.
Oferta Festo dla AS-Interface
Festo, będąc jednym z liderów w dziedzinie automatyki i pneumatycznych napędów, udostępnia rozwiązania kompatybilne z AS-Interface:
1. Wyspy zaworowe z interfejsem AS-i
Możliwe jest bezpośrednie wpięcie modułu AS-Interface do wyspy, co pozwala na szybkie sterowanie wieloma zaworami z jednego kabla 2-żyłowego.
2. Siłowniki zintegrowane z czujnikami krańcowymi AS-i
Informacje o położeniu tłoka przesyłane są do sterownika przez magistralę, bez konieczności układania osobnych przewodów sygnałowych.
3. Moduły wejść/wyjść – cyfrowych i analogowych – choć analog w AS-i jest rzadziej spotykany, Festo oferuje podstawowe moduły do sczytywania czujników i wysterowania niewielkich wyjść binarnych.
Zalety dla klienta:
Łatwe planowanie instalacji – mniej przewodów i szybka rozbudowa,
Intuicyjna diagnostyka – w razie awarii łatwo zlokalizować problem w danym adresie AS-i,
Kompatybilność z innymi protokołami – Festo bywa także integratorem, zapewnia bramki do Profibus/Profinet/EtherNet/IP itd.
Przykładowy scenariusz aplikacyjny
Wyobraźmy sobie linię montażu prostych wyrobów, gdzie każda stacja ma 1–2 siłowniki pneumatyczne oraz parę czujników (np. czujnik potwierdzenia obecności detalu, krańcówki tłoka). Zastosowanie AS-Interface daje możliwość:
Rozprowadzenia jednego płaskiego kabla wzdłuż linii.
Każdy siłownik podpięty do węzła AS-i z elektrozaworem i czujnikami.
Sterownik główny (PLC) posiada moduł master AS-i – w czasie krótkiego cyklu odpytuje wejścia i ustawia wyjścia wszystkich urządzeń.
Taka architektura eliminuje konieczność prowadzenia osobnych przewodów dla każdego czujnika, pozwalając zaoszczędzić zarówno czas okablowania, jak i koszty.
Autor:
Jerzy Witkoś
Product Manager
Pneumat.
Autor:
Jerzy Witkoś
Product Manager
Pneumat.
