浅析AS-I总线技术在民航行李处理系统中的应用

2018-02-16吴永林赵维坤

机电信息 2018年6期

吴永林赵维坤

（昆明长水国际机场有限责任公司，云南昆明650200）

1 AS-I概述

AS-I是一种用来在控制器和传感器或执行器之间进行双向通信的控制总线系统，一个AS-I总线可以组成主从方式的监控网络。AS-I总线网络由三部分组成：主站、从站、传输系统，AS-I的主站是网关，向下它要和各个从站之间通信，向上可以和多种现场总线连接。AS-I的从站可以视为一个带有输入输出接口的模块，这个模块和现场的传感器或执行器连接。每个从站都带有通信接口，通信接口通过扁平电缆把主站与多个从站连接起来形成AS-I总线网络。

2 AS-I网络硬件组成

2.1 网关

网关是AS-I的主站，是与上一层控制系统PLC的接口。现场I/O模块将信号通过网关传送到上一级控制系统，网关同时将上一级的命令传送到现场执行器。网关可在已有的AS-I网络上建立安全网络系统，不仅能传输普通的I/O模块信号，也能传送安全模块信号，控制安全输入输出设备。西门子6GK1-411-2AB20是带Profinet接口的网关，能够连接工业以太网，以便AS-I可以集成到Profinet环境。它可以同时连接两个AS-I网络，AS-I网络1和AS-I网络2，最多可带62个从站，LED显示屏可显示现场设备状态和故障信息。

2.2 安全监视器

安全监视器（型号：AC032S）像其他模块一样连接到AS-I网络上，监视来自AS-I网络上安全模块的信息，安全监视器带有开关装置的输出信号OSSD（Output Signal Switching Devices），例如安全继电器，当检测到一个急停按钮激活时，OSSD则根据定义的规则被打开，通过安全执行单元切断相关区域的电源。

2.3 输入输出模块

输入输出模块是AS-I网络的从站，和传感器或执行器相连接，负责接收传感器的信号并传给网关，再发送PLC指令给继电器和各种执行器，LED灯指示输入输出信号的各种状态。空车检测的输入输出模块，型号：AC5236，有4个输入点、4个输出点，使用黄色扁平电缆连接到AS-I网络上。

2.4 安全输入模块

它是安装在危险区域的传感器输入模块，如安全门锁开关就连接到安全输入模块，它会将非安全状态转换为危险信号传送到AS-I总线上，安全输入模块受安全监视器的管理。安全输入模块有两个输入点，若实际只用了1个输入点，未使用输入点需短接。

2.5 传输介质

AS-I网络使用黄色扁平电缆，电缆上同时传输DC 30 V电源和AS-I通信信号。扁平电缆带有机械编码式外形，放在线槽里正负极不会接错，不需要绞线，使用特殊的穿刺技术进行连接，方便快捷。由于扁平电缆采用特殊的合成橡胶作为绝缘保护层，所以当连接件被拔起后，穿孔处会自动闭合，保持绝缘特性不变，因此可反复使用。扁平电缆是两芯电缆，一根为棕色，一根为蓝色，其中棕色接AS-I+，蓝色接AS-I-。

2.6 电源

AS-I电源的电压范围为DC 29.5～31.6 V，提供8 A额定电流。由于AS-I电缆既要提供电源又要传输信号，所以AS-I电源不同于一般的直流电源，AS-I电源带有数据解耦电路。数据解耦电路由两个50 μH的电感和两个39 Ω的电阻并联组成，通过电感可以将传输信号的电流脉冲转变为电压脉冲，同时还具有防止数据信号经过电源而造成短路的作用。

2.7 中继器

在AS-I网络中，电缆长度超过100 m会影响网络上的通信质量。同其他现场总线系统一样，AS-I网络使用中继器进行网络扩展，从而加长主站与从站的距离。增加一个中继器的同时需要增加一个AS-I电源，因为中继器把网络分成了两段，形成了电气隔离，需要AS-I电源来解耦并提供能源。

3 AS-I网络结构在行李处理系统中的应用实例

系统每个电控柜内都安装有网关，相当于AS-I的主站，组建了各个区域独立的AS-I网络。网关向下可以连接两个AS-I网络，每个AS-I网络上连接多个从站箱和现场装置。

3.1 ACC（安全门控制箱）

ACC安装了三个AS-I模块：KA1、KA2、PLC1，其中KA1、KA2是AS-I安全输入模块（AC009S），分别接收急停按钮、安全门锁的信号；PLC1（AC2264）是AS-I从站模块，具有输入输出功能，它接收KA1、KA2的信号，并将其传送到AS-I网络上，PLC1还为电磁门锁、按钮站提供24 V电源。

3.2 DIV（分流器控制箱）

DIV安装了两个AS-I模块：PLC1（AC2264）、PLC2（AC2264），均为AS-I从站模块。DIV还配有一个光电管，接入PLC1输入端，用于检测设备路径到达的精确位置，PLC1输出端给变频器传递信号，变频器驱动电机动作，以保证分流器处于正确位置。DIV还配置了两个接近开关，以检测分流器打出和收回的位置是否正确，这两个传感器接入PLC2输入端。

3.3 轨道打开段

每个轨道打开段的两侧都有一个限位开关，连接到AS-I安全输入模块（AC005S），安全输入模块通过扁平电缆直接连接到AS-I网络，任何一侧轨道打开，AS-I网络上的安全监视器都能接收到信号，电控柜内相关的断路器跳闸，相应区域轨道断电。

3.4 空车检测站和滑槽接口

在后区的弃包滑槽后面以及前区空筐回收接口后面，都设置有空车检测站，以检测设备是否正常卸载货筐，每个检测站的三个光电管都接入AS-I输入输出模块（AC5236），通过该模块连接到AS-I网络上。在后区的集装输送线上，安装有堵包检测的光电管、滑槽已满报警灯、输送机前进按钮，这些装置接入AS-I输入输出模块，通过该模块连接到AS-I网络上。

4 AS-I安全回路

AS-I安全回路是在AS-I网络的基础上加入了安全监视器和安全输入输出模块，使之升级成一种具有安全保护功能的AS-I网络。安全输入模块连接现场的安全装置，如安全门电磁锁、急停开关、打开段限位开关，一旦这些安全装置检测到危险信号，安全输入模块就会将信息传送到安全监视器上，安全监视器会发出命令驱动安全功能执行单元来切断设备的电源，以防事故的发生。

每个片区的AS-I安全回路，其所有的安全门、急停按钮、轨道打开段等都通过AS-I安全模块连接到AS-I网络1或AS-I网络2上。网络上还连接有安全监视器，任意一个安全门打开、急停激活、轨道打开等动作，安全监视器都会收到信号，安全监视器相应的通道Trip，轨道随即断电。

AS-I 600 mm缓冲段回路，系统由各区域组成，在两个相邻区域的交接处，有600 mm滑触线缓冲段，确保当急停激活或安全门打开时，缓冲段形成电气隔离，使相邻区域不受影响。缓冲段受AS-I网络控制，由单独的断路器供电，只有当它前后相连的两个区域都上电后，AS-I网络才会给系统信号，系统才会给缓冲段供电。