As-i 全稱 Actuator-Sensor Interface （執行器 - 傳感器接口），As-i 總線是屬于底層設備級的總線系統。As-i總線是針對現場大量的開關信號、傳感器、模擬量信號、安全數據、緊停設備等簡單的接線總線。As-i 總線又是一種全開放的非專有的總線系統，其支持所有的主流的控制系統。憑借其安全可靠，快速便捷的接線方式，在控制領域得到了廣泛的應用。
結合 As-i 現場總線的特點，比較了這一技術應用于卸垛機上與傳統的控制方式，這一技術具有設計簡單、安裝方便、接線便捷、維護方便等優點。
1 As-i 現場總線的構成及原理特性
1.1 總線構成
As-i 現場總線是由 As-i 主機及電源、As-i 總線電纜、As-i 現場模塊三部分組成。
As-i 主機又叫網關，是與上一級控制系統的接口，現場信號通過網關傳送到上一級控制系統，同時將上一級的控制命令傳送到現場執行器，在主機上集成了不同的總線接口，包括 Profibus-DP、Devicenet、Eathernet、DeviceNet 等接口，可以很方便集成到上一級控制系統中，每一個主機最大帶 62 個從站模塊，連接多達 496個 I/O 信號 （見圖 1）。
圖 1 As-i 主機
As-i 電源，是將 24V DC 電源與信號進行疊加，提供從站所需要的電源和傳輸信號，As-i 電源的電壓為29.5V～ 31.6V，可根據網絡的長度自動調節電壓。As-i 總線使用的電纜是兩芯非屏蔽電纜，電源和信號在同一根電纜中傳輸，信號包括數字量 / 模擬量信號，電纜的連接采用針刺式，可達到很高的防護等級 IP67IP68 IP69K，電纜有特別的外形，具有反極性保護功能，可有效防止安裝中人為接線錯誤，每一根總線上可以連接 62 個從站模塊。
As-i 現場模塊，包括數字量輸入模塊，數字量輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊，PT100 熱電阻輸入模塊及其他特殊功能模塊，如用于汽缸控制的AirBox 模塊等。
1.2 As-i 系統通訊原理
As-i 采用 APM 技術（Alternating Pulse Modulation）將傳輸的數據轉換成 Manchester 編碼進行傳輸。主機發送—開始位—控制位—地址 5 bit—信息 5bit—校驗位—結束位從站應答—起始位—信息 4 bit—校驗位—結束位
1.3 自由的網絡拓撲結構
As-i 系統可以是星型、線型、總線型、樹形等形式（見圖 2）
圖 2 As-i 系統結構
2 As-i 現場總線在卸垛機電氣控制中的應用
2.1 系統概述
YPXGD70 型卸垛機適用于啤酒、飲料、食品、制藥行業，對各種易拉罐進行分層卸垛處理，自動化程度高，運行平穩，產量大，維護方便。
卸垛機的邏輯控制相當復雜，系統共有 10 臺電機、20 個光電開關、12 個接近開關、4 個行程保護開關、12個汽缸、16 個閥、16 個磁性開關、另外還有門保護、欠壓保護、進出垛安全保護、真空檢測等大量元件。這些元件分散的分布在機器上，如電氣元件分布圖（見圖3）所示。
圖 3 電氣元件分布圖
2.2 系統方案
綜合考慮機器上的元件均為開關量的檢測和執行元件，簡化設計、縮短安裝時間，降低安裝工作量、方便調試維護等因素，我們采用了 PROFIBUS-DP+As-i 現場總線的控制方案，改變以前所有 I/O 模板及控制器件全部集中在一組電控柜內的控制方式，將現場的控制器件就地接入現場總線系統，通過通訊的方式，高效、安全、可靠的與 PLC 進行數據交換，構成一個高效控制系統。
2.2.1 器件選擇
在卸垛機的電氣控制中，選用西門子 S7-300 系列的 CPU 及擴展模塊，西門子 MP177 觸摸屏，丹佛斯變頻器，TUCK 的光電開關、接近開關，PILZ 的安全繼電器等的電器元件。對于 As-i 總線控制，經多方面的市場調研、性能比較、價格核算，選用了 IFM 的 As-i 系統，配置了其現場型四點輸入 I/O 模塊 \ 閥集成模塊，其價格合理、設計簡單、安裝方便、接線便捷、維護方便、易于擴展，且其先進性、可靠性深得用戶信賴。
2.2.2 系統組成
根據卸垛機的機械結構以及工藝性能，將卸垛機劃分為進垛、出垛、主提升、推罐四大部分，在每一個部分，根據控制元件（汽缸）和檢測元件（光電開關、接近開關等） 的位置和數量，合理分配了 I/O 模塊和閥模塊，且就近安裝，現場模塊間的連接使用樹形連接（見圖 4）所示。
圖 4 現場模塊間的樹形連接
電機動力線直接進電柜，行程保護、急停等安全控制元件由一根多芯線直接進電柜接入硬件控制回路。PLC 主控柜里面安置了 S7-313C 型 CPU、As-i 網關及電源、繼電器、安全繼電器、總空開、低壓短路器、接觸器等器件。
在設備操作平臺上裝有觸摸屏，與 PLC 和網關，用 Profibus 進行通訊，實時進行信息傳送，控制執行機構的啟停和顯示設備的運行狀態及檢測開關的狀態。
2.2.3 現場調試
該項目的現場調試進行的比較順利。基于調試前As-i 的技術支持，以及 As-i 現場總線的應用，大大減少了現場電纜的布置和接線工作量，以及傳統分線盒二次傳線的故障錯誤，且故障易于定位并迅速排除。
3 As-i 現場總線與傳統控制的比較與體會
通過 As-i 現場總線在卸垛機上的應用，與傳統的集散型控制方式比較，深有體會。
3.1 圖紙設計簡單、結構設計一致、程序設計靈活
由于采用了 As-i 現場總線控制方式，現場的檢測元器件無需單獨接 24V DC 電源，因為扁平電纜的傳輸已經包括了電源和信號，同時采用了閥模塊，這樣閥就不需要從 PLC 輸出，用繼電器中轉再控制閥，且磁性開關為自帶線，更無需畫接線方式，且選擇的 4 點輸入模塊、閥模塊都一樣，所以設計結構都一致，只要把每個檢測元件合理分布在就近的模塊上的，給它們分配好地址就可以，大大減少了圖紙的數量和復雜程度。同時由于采用位模塊化方法，組態更加快速容易，擴展和修改也簡便易行。
3.2 系統故障率低，安裝、調試、維護簡便
在生產現場，由于現場控制模塊 I/O 模塊和閥模塊就近放置在每個部位的檢測元器件附近，這樣就可以替代傳統控制方式的分線盒，使的整個項目的電纜開銷比傳統集散型控制系統大量減少，同時，現場的檢測元件直接接入現場模塊，而不需要經過現場的分線盒中轉，且可以預先接好光點開關、接近開關等傳感器的兩頭連接，等機械裝備好以后，根據分配好的模塊及地址，快速簡便的插在模塊里即可，大大縮短了放線、安裝的時間。同時因為模塊與模塊間只需要一根集信號與電源一體的扁平電纜，大大減少布線和接點，減少了系統的故障源，且 As-i 現場總線提供了卓越的故障診斷和故障排除功能，使錯誤識別、定位比較簡單，可直接對每一個現場模塊進行診斷，迅速將故障源定位到模塊，這樣大大縮短了調試時間。
4 結論
As-i 總線系統是設備設計和自動化中的新技術，其在設備的設計、啟動和保養方面都具有經濟實用的優點，As-i 總線系統安裝方便，能夠與傳感器直接相連，有集成的閥模塊，其在卸垛機的應用上與傳統的控制系統相比，節省了很多的繼電器、接線端子、分線盒、多芯電纜、管接頭，降低了系統設計、制造、安裝、維護的成本，且易于擴展，可有效提高生產效率和產品質量。同時，As-i 總線作為一個實時工作的網絡，一個能以多種方式和規模使用的網絡，一個安裝簡易、擴充快速靈活的網絡，一個在惡劣的環境中也能安全可靠地運行的網絡，是卸垛機電氣控制中最佳的現場網絡之一。
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