SIEMENS西门子衡阳授权代理商

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一、前言
AS-Interface总线技术是一种用单根电缆将传感器和执行器连接到控制器并传输数据、提供电源的智能网络，可用于较为恶劣的工业环境，能为较少I/O点的设备提高一种的解决方案。在残较洗涤堆垛机组中，AS-Interface总线的许多优异特性和作用得到了充分发挥。

二、AS-Interface 总线技术特点
 AS-Interface（Actuator-Sensor-Interface）是执行器－传感器－接口的缩写，ASI现场总线能够直接连接二进制执行器和传感器，形成自动化底层控制系统，是属于现场总线（FIELDBUS）下层设备层的监控网络系统。
AS-Interface总线体系为主从结构，AS-Interface主机和控制器（IPC、PLC、DC）总称为系统主站（MASTER）。从站（SLAVE）有两种，一种是带有AS-Interface通信芯片的智能传感器/执行器，另一种是分离型I/O 模块连接普通的传感器/执行器。主从站之间使用非屏蔽非绞接的两芯电缆，其中使用的标准AS-Interface扁平电缆使用**的穿刺安装方法，连接简单可靠。在2芯电缆上除传输信号外，还传输网络电源。
 AS-Interface总线系统是一个开放的系统，它通过主站中的网关可以和多种现场总线（如FF、Profibus、DeviceNet、Ethernet等）相连接。AS-Interface主站作为上层现场总线的一个节点，同时又可以完全分散地挂接一定量的AS-Interface从站。　　 AS-Interface总线系统的基本技术特性如下：
（1） 传输数据量：在一个周期内，每个从站与主站的数据交换程度为4个输入位和4个输出位；
（2） 传输介质：简单的非屏蔽2芯电缆或PEC导线，提供传送数据的同时并提供电源；
（3）通信周期：一个标准的ASI系统较多有31个从站，轮询周期为5/10ms；一个扩展的ASI系统，较多有62个从站轮询周期为10ms。
（4）网络拓扑结构：总线型、星型、树型等各种拓扑结构

ASI的消耗调制采用交变脉冲调制方式（APM），是一种基频进行调制的串行通讯方式。
主站发出的请求信号经过编码转换为可以执行相位变换的位序列，从而产生了相应的传输电流。当传输电流通过电感元件时会产生电压突变，就产生了请求信号电压，每一个增加的电生一贯负电压脉冲，每一个减小的电生一贯正电压脉冲，通过这种方法得到请求信号。从站接受ASI电缆上的请求信号电压并转化为初始的位序列，就完成了一次主站向从站请求信号的转换过程。 

四、残较洗涤堆垛机组的ASI系统构成
1、系统结构
 系统结构上采用分布式控制，主控制器采用美国AB Controllogix-5000的大型PLC，向下以DEVICENET总线联接 DeviceNET/ AS-Interface网关，构成2条ASI总线ASI1.1和.ASI1.2，通过高度灵活分散的AS-Interface输入/输出模块将分布在现场的I/O接入到系统中，见图2。ASI总线网关和输入/输出模块以及电源都使用德国公司IFM爱福门公司产品。

2、系统功能
 ASI总线通过各种模块连接现场设备，使残较洗涤堆垛机组具有操作设备功能，显示设备运行状态和故障报警，以及执行生产设备要求等功能。

数字量输入模块：按钮、传感器包括光电开关、接近开关、限位和光栅以及安全继电器等
 数字量输出模块：指示灯和执行器包括继电器、电磁阀等
 模拟量输入模块：液位、温度、压力等

五、结束语
ASI现场总线于1994年问世以前，每一个信号都需要通过一条独立的电缆并列布线的方式连接到送往高层控制器，这就在生产现场有大量的电缆，产生巨大的成本支出（电缆和布线成本），同时，系统运行期间潜在的失效和停机事故的数量与接点的数量成正比。AS-Interface总线技术是用单根电缆将传感器和执行器连接到控制器，并传输数据，提供电源的智能网络，从而取代常规的高成本的并列布线，实现自动化站点的互连。
ASI现场总线具有自动分配地址的功能，当从站出现故障时，将新模块连接到ASI总线上后，其地址自动分配为故障从站的地址，这个功能有利于系统的维修和维护，方便快捷。
ASI现场总线的连接方式采用模块化技术，电缆采用绝缘穿刺技术连接，在实际安装中工作简单，不会出错

而较底层的现场设备层网络则主要用于变送器、执行机构等现场设备之间、以及现场设备与控制室仪表之间的信息传输。它具有以下特点： 

（1）传输的信息长度较小。这些信息包括生产装置运行参数的测量值、控制量、开关与阀门的工作位置、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、参数修改、零点与量程调校信息等。其长度一般都比较小，通常仅为几位（bit）或几个、十几、几十个字节（byte），对网络传输的吞吐量要求不高。 

（2）通信响应实时性要求较高。工业控制对实时性的要求是“硬”的，因为它往往涉及安全，所以必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。它包括两方面的要求，一是传输速度要快，即网络通信速率要高，二是响应时间要短，响应时间可由4个方面决定：仪表或执行器控制中断的能力；信息在通信协议的应用层与物理层之间的传输时间；等待网络空闲的时间；避免信息在网络上碰撞的时间。由于这个时间对大多数通信协议是一个随机数，过程控制系统通常并不要求这个时间达到较短，但它要求较大值是预先可知的，并小于一定值。另外，通信响应实时性还与系统的巡回时间有关，通常较长巡回时间是预先可知的，并小于一定值。 

（3）较强的可靠性与安全性。对于工作在环境恶劣的工业生产现场的通信网络，必须解决环境适应性问题，它包括电磁环境适应性（传输时不要干扰别人，也不要被别人干扰）、气候环境适应性（要耐温、防水、防尘）、机械环境适应性（要耐冲击、耐振动）。而安全性要求则是指网络传输媒体上所传输的能量要小，在正常工作或出现故障时，均不致引发灾难事故。 

（4）总线供电，即工业现场控制网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现场设备传输工作电源。这主要是从线缆铺设和维护方便考虑，同时总线供电还能减少线缆，降低布线成本。 

正是由于以上特点和特殊性，目前现场设备层网络主要由低速现场总线网络组成。 

1.现场总线的产生回顾 

所谓现场总线，按照国际电工**IEC／SC65C的定义，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线。以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场控制系统（FCS）。 

现场总线的产生是多方面因素共同作用的结果。 

首先，现场总线的产生反映了仪器仪表发展的需要。仪器仪表的发展经历了全模拟式仪表、智能仪表、具有通信功能的智能仪表、现场总线仪表等几个阶段。其中，全模拟式仪表是将传感器信号进行调理放大后，经过V/I电路转换，输出4～20mA或0～5V的模拟信号，（如图2a所示）。其后随着计算机技术的发展，微处理器在仪器仪表中得到了广泛应用，过程变量经调理放大、A/D采样，转换为数字信号，并经过微处理器的运算、补偿等处理后，再通过D/A、V/I等电路，仍然以4～20mA或0～5V的模拟信号输出（如图2b所示），这种智能仪表相对于全模拟仪表来讲，测量精度得到大大提高，但信号传输过程仍然受到外界电磁干扰，传输精度和可靠性都不高。于是，人们在仪器仪表中增加了通信接口（如RS232/485等），以数字通信的方式代替模拟信号传输（如图2c所示）。但由于这些通信标准只规定了物理层上的电气特性，而对于数据链路层及其以上各通信层次，则没有统一定义，致使不同仪表所使用的通信协议可能各不相同，不同生产厂家生产的仪器仪表也会由于通信协议的专有与不兼容而无法实现相互之间的通信，并严重束缚了工厂底层网络的发展。为解决这个问题，必须使这些网络的通信标准进行统一，组成开放互连系统，于是就产生了现场总线。 

其次，现场总线的产生反映了企业综合自动化、信息化要求。为了适应越来越激烈的市场竞争需要，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）。它采用系统集成、信息集成的观点来组织工业生产，把市场、生产计划、制造过程、企业管理、售后服务看作要统一考虑的生产过程，并采用计算机、自动化、通信等技术来实现整个过程的综合自动化，在信息、加工的基础上，运用网络和数据库技术，实现信息集成，并进一步优化生产与操作，增加产量，提高产品质量，降。因而信息技术成为工业生产制造过程的重要因素，必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统，以实现现场自动化智能设备之间的多点数字通信，形成工厂底层网络系统，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。 

因此，从20世纪80年代开始，各种现场总线相继产生，其中主要的有：基金会现场总线FF（Foundation Fieldbus）、控制局域网络CAN（Controller Area Network）、局部操作网络LonWorks（Local Operating Network ）、过程现场总线PROFIBUS（Process FieldBus）和HART协议（Highway Addressable Remote Transducer）以及DeviceNet、ControlNet、P-NET，等等。 

面对如此之多的现场总线，用户如何选择？为解决这个问题，国际电工**IEC在1984年就开始筹备制定单一现场总线国际标准。然而，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，围绕着现场总线技术的标准进行了一场大战，最后经过多方妥协，于1999年年底通过了包含FF、Profibus、DeviceNet、P-NET、Interbus等八种总线在内的IEC61158，而没有实现制定单一标准的目标。许多人也因此对制定单一国际现场总线标准已失去信心，致使2000年之后的标准混战明显降温。这个结局也在向世人表明，在相当长一段时间内多种现场总线将并存，控制网络的系统集成与信息集成会面临困难的复杂局面。无论是较终用户还是制造商，普遍都在关注现场总线技术的发展新动向，都有在寻求高性能的解决方案。与此同时，人们也纷纷发现，在现场总线标准制定过程中，过多强调了现场总线的特殊性，而忽视了与信息网络技术（如Ethernet技术）的结合。