واجهة AS

الموسوعة الحرة

واجهة مستشعر المشغل ( AS-Interface أو ASi ) هي حل شبكي صناعي (طبقة فيزيائية، طريقة الوصول إلى البيانات، وبروتوكول) يُستخدم في أنظمة الأتمتة القائمة على وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وأنظمة التحكم الموزعة (DCS) وأجهزة الكمبيوتر. وهي مصممة لتوصيل أجهزة الإدخال/الإخراج الميدانية البسيطة (مثل الأجهزة الثنائية التشغيل/الإيقاف كالمشغّلات، والمستشعرات، والمشفّرات الدورانية، والمدخلات والمخرجات التناظرية، وأزرار الضغط، ومستشعرات موضع الصمامات) في تطبيقات التصنيع المنفصلة والعمليات باستخدام كابل واحد ثنائي الموصلات.

تُعدّ AS-Interface تقنية مفتوحة المصدر مدعومة من قبل العديد من موردي معدات الأتمتة. وقد أصبحت AS-Interface معيارًا دوليًا وفقًا للمعيار IEC 62026-2 منذ عام 1999.

تُعدّ AS-Interface بديلاً شبكياً للتوصيل السلكي للأجهزة الميدانية. ويمكن استخدامها كشبكة شريكة لشبكات ناقل البيانات الميدانية ذات المستوى الأعلى، مثل Profibus و DeviceNet وInterbus و Industrial Ethernet ، حيث توفر لها حلاً منخفض التكلفة للإدخال/الإخراج عن بُعد. تُستخدم AS-Interface في تطبيقات الأتمتة، بما في ذلك التحكم في السيور الناقلة، وآلات التعبئة والتغليف، وصمامات التحكم في العمليات، ومصانع تعبئة الزجاجات، وأنظمة توزيع الطاقة الكهربائية، وسيور نقل الأمتعة في المطارات، والمصاعد، وخطوط تعبئة الزجاجات، وخطوط إنتاج الأغذية. توفر AS-Interface أساساً للسلامة الوظيفية في تطبيقات سلامة الآلات/إيقاف الطوارئ. وتخضع أجهزة السلامة التي تتواصل عبر AS-Interface لجميع قواعد بيانات AS-Interface المعتادة. تتولى AS-International ، وهي منظمة غير ربحية ممولة من أعضائها ومقرها في جيلنهاوزن بألمانيا، إدارة مواصفات AS-Interface، ولها العديد من الفروع الدولية حول العالم.

تاريخ

طُوِّر نظام AS-Interface خلال أواخر ثمانينيات وأوائل تسعينيات القرن الماضي من خلال شراكة تطويرية ضمت 11 شركة، اشتهرت في معظمها بتقديم أجهزة استشعار صناعية لا تلامسية، مثل أجهزة الاستشعار الحثية ، وأجهزة الاستشعار الكهروضوئية ، وأجهزة الاستشعار السعوية ، وأجهزة الاستشعار فوق الصوتية . بعد اكتمال التطوير، تم حلّ التحالف وتأسيس منظمة عضوية باسم AS-International . عُرض أول نظام تشغيلي في معرض هانوفر عام 1994 .

في عام 2018، تم تقديم خطوة تكنولوجية جديدة في معرض SPS IPC Drives في نورمبرغ. هذه التقنية تحمل اسم ASi-5، وقد طورتها شركات تصنيع معروفة في مجال تكنولوجيا الأتمتة.

يستخدم

تم تطوير واجهة AS (من واجهة مستشعر المشغل) كبديل للتوصيل المتوازي التقليدي لأجهزة الاستشعار والمشغلات، وتوفر المزايا التالية:

  • المرونة
  • توفير التكاليف
  • بساطة
  • تقليل أخطاء التثبيت
  • موزعة على نطاق واسع
  • أفضل فرص التواصل
  • التوافق

تتمثل مجالات التطبيق الرئيسية للنظام في أتمتة المصانع، وتكنولوجيا العمليات، وأتمتة المنازل.

تكنولوجيا

تُعدّ واجهة AS نظامًا أحادي الجهاز الرئيسي، ما يعني أن جهازًا رئيسيًا يتبادل بيانات الإدخال والإخراج مع جميع الأجهزة المُهيأة. وسيط النقل عبارة عن كابل مسطح أصفر غير محمي ثنائي الأسلاك. يُستخدم هذا الكابل لنقل الإشارة وتزويد الطاقة (30  فولت) في الوقت نفسه. يمكن تزويد إلكترونيات الاتصال والجهات المشاركة ذات متطلبات الطاقة المنخفضة، مثل حزم الضوء، بالطاقة مباشرةً. أما الأجهزة المستهلكة ذات متطلبات الطاقة الأعلى، مثل أطراف الصمامات، فيمكنها استخدام كابل مسطح منفصل، عادةً ما يكون أسود اللون، لتزويدها بالطاقة (30  فولت).

غالبًا ما يتم توصيل المستشعرات أو المشغلات عبر تقنية الثقب. يتم ثقب عازل الكابل المسطح ذي القطبية المحددة بواسطة مثقبين أثناء التجميع، مما يُسهّل عملية التوصيل ويُقلل من جهد التجميع. يمكن توصيل المستشعرات والمشغلات التي لا تحتوي على وصلة AS-Interface بالنظام عبر وحدات نمطية. أما بالنسبة للوحدات النمطية المزودة بتقنية الثقب، فيجب استخدام كابل AS-Interface المسطح.

هذا رسم تخطيطي لكابل مسطح

تُعتبر بنية شبكات واجهة النظام المستقل (AS-Interface) اختيارية. يمكنك إنشاء هياكل خطية أو نجمية أو حلقية أو شجرية.

تقنية الاتصالات والإرسال ASi-3

تتكون حزمة البيانات (إطار الرسالة) من بيانات مستخدم مكونة من 4 بتات. يتواصل الجهاز الرئيسي مع المشاركين عبر بروتوكول نقل تسلسلي. يُخصص لكل مشترك عنوان بواسطة جهاز عنونة أو عبر الجهاز الرئيسي. يمكن توصيل 31 عقدة كحد أقصى (للأجهزة القياسية) أو 62 عقدة (للأجهزة المتقدمة). يمكن أن تحتوي كل عقدة على ما يصل إلى أربعة مداخل و/أو أربعة مخارج للمشغلات أو أجهزة الاستشعار. يوفر هذا ما يصل إلى 124 مدخلًا و124 مخرجًا (4 × 31 = 124) على شبكة الأجهزة القياسية (العقد من 1 إلى 31)، أو 248 مدخلًا و248 مخرجًا (4 × 62 = 248) على الشبكة المتقدمة (العقد من 1A إلى 31A ومن 1B إلى 31B). يتم تعديل الاتصال التسلسلي على مصدر الطاقة. يُستخدم ترميز مانشستر للاتصال. بالنسبة لـ 31 مشاركًا، تبلغ مدة الدورة 5 مللي ثانية. لعنونة 62 مشاركًا، يلزم دورتان. تُعدّ بنية واجهة AS اختيارية، ولكن بدون مُكرِّر أو مُوسِّع، يجب ألا يتجاوز طول الكابل 100 متر. مع ذلك، وبفضل مُقاوم إنهاء خاص (مزيج من الحمل المقاوم والسعوي)، يُمكن زيادة الحد الأقصى لطول الكابل إلى 300 متر. تُسهِّل أجهزة التشخيص أو الوحدات الرئيسية المزودة بتشخيصات مُدمجة عملية استكشاف أخطاء الشبكة وإصلاحها. يُمكن استبدال الأجهزة التابعة المُعطَّلة بسهولة، حيث تُعيد الوحدة الرئيسية توجيهها تلقائيًا. السلامة في مكان العمل هي مفهوم السلامة الوظيفية المُستخدم في تقنية ASi-3. هذا يعني أنه يُمكن استخدام مُكوِّنات مُرتبطة بالسلامة، مثل مُشغِّلات إيقاف الطوارئ، وأقفال الأبواب، وشبكات الإضاءة، في شبكة واجهة AS. هذا بروتوكول نقل مُختلف مُضاف إلى بروتوكول ASi العادي على نفس الكابل، ويتطلب وحدة رئيسية مُنفصلة للسلامة، مثل أجهزة Siemens ASiMon، حيث يتم تكوين أجهزة السلامة الخاصة بك عليها. يمكن لـ AS-Interface توفير دعم السلامة حتى مستوى SIL (مستوى سلامة السلامة) 3 وفقًا لمعيار IEC 61508 بالإضافة إلى مستوى الأداء e (PL e) وفقًا لمعيار EN ISO 13849-1.

تقنية الاتصالات والإرسال ASi-5

تتوفر 16 بتًا للإرسال الدوري باستخدام ASi-5. ويمكن إرسال ما يصل إلى 32 بايتًا دوريًا لكل مشارك. كما تتوفر قناة معلمات غير دورية بسعة تصل إلى 256 بايتًا لكل جهاز. يوفر ASi-5 مجموعة تصل إلى 1536 مدخلًا ثنائيًا و1536 مخرجًا ثنائيًا لكل عنوان إيثرنت. يمكن للنظام تحقيق زمن دورة يبلغ 1.2 مللي ثانية لما يصل إلى 24 مشاركًا. يتيح زمن الدورة السريع هذا مجالات تطبيق جديدة كانت حكرًا على أنظمة الشبكات باهظة الثمن. يمكن عنونة 96 مشاركًا في شبكة ASi-5، وبالتالي يكون زمن دورة هذه الأجهزة الـ 96 هو 5 مللي ثانية. يصف تشخيص الاتصال معلومات حول إرسال الرسائل بين العقد المتصلة والجهاز الرئيسي. يراقب النظام باستمرار جودة إرسال الرسائل من كل جهاز متصل. يتوفر تشخيص القناة الواحدة في النظام، ويتم إعادة توجيه قنوات الإرسال المضطربة تلقائيًا. يوفر تشخيص الجهاز معلومات حول الجهاز المتصل، وتُحدد بيانات التشخيص المتاحة من قِبل الشركة المصنعة للجهاز. يمكن نقل بيانات التشخيص عبر الخدمات غير الدورية بعرض بيانات يصل إلى 256 بايت. نظام ASi-5 مفتوح لاستخدام واجهات المعلمات مثل IO-Link. يمكن جمع بيانات أجهزة IO-Link بكفاءة عبر مسافات طويلة، ويمكن دمجها دوريًا حتى 32 بايت. تتوفر 16 بتًا آمنة لأجهزة التبديل المتعلقة بالسلامة، مثل زر الإيقاف الطارئ، والستائر الضوئية، ومفاتيح الأمان، وما شابه. من الممكن تحقيق مستوى تكامل السلامة (SIL) 3، مستوى الأداء e، وفقًا لمعيار IEC 13849 للسلامة الوظيفية. يستخدم ASi-5 طريقة اتصال مبتكرة. تتيح تقنية ASi-5 الجديدة استخدام مكونات ASi-3 مع مكونات تقنية ASi-5 الجديدة على كابل مشترك. في حال استخدام أجهزة ASi-3 مع مكونات ASi-5، يلزم استخدام جهاز تحكم رئيسي جديد ASi-3/ASi-5 بالإضافة إلى الأجهزة المناسبة. يمكن ترقية الأنظمة القديمة بسهولة باستخدام أجهزة جديدة ذات وظائف إضافية. يمكن تركيب الأنظمة الجديدة على كابل باستخدام مكونات ASi-3 المثبتة وأجهزة ASi-5 الجديدة.

التقييس

تم وصف واجهة AS في المعيار الدولي IEC 62026-2: 2015. أما المعايير المحلية الأخرى فهي: أوروبا: EN 62026-2: 2015، اليابان: JIS C 82026-2 (2013)، الصين: GB / T 18858.2 (2002)، كوريا: KS C IEC 62026-2 (2007).

منتجات AS-Interface معتمدة من قبل جمعية AS-International، وتضمن اختبارات eV والشهادات توافق الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة. وقد حظيت مفاهيم السلامة الوظيفية في AS-Interface بتقييم إيجابي من قبل TÜV (جمعية الفحص الفني) أو معهد السلامة المهنية التابع للتأمين الاجتماعي الألماني ضد الحوادث، مما يؤكد استيفاء معايير السلامة ذات الصلة.

مراجع

  • W. Kriesel، O. Madelung (Hrsg.): ASI - واجهة مستشعر المحرك للأتمتة. هانسر فيرلاغ، ميونيخ؛ فيينا 1994، ردمك 3-446-17825-2، الطبعة الثانية 1999، رقم ISBN 3-446-21064-4.
  • WR Kriesel, OW Madelung (محرران): ASI - واجهة مستشعر المحرك للأتمتة. هانسر فيرلاغ، ميونيخ؛ فيينا 1995، ردمك 3-446-18265-9، الطبعة الثانية 1999، رقم ISBN 3-446-21065-2.
  • W. Kriesel، H. Rohr، A. Koch: Geschichte und Zukunft der Mess- und Automatisierungstechnik. VDI-Verlag، دوسلدورف 1995، ISBN 3-18-150047-X.
  • W. Kriesel، T. Heimbold، D. Telschow: Bustechnologien for die Automation - Vernetzung، Auswahl und Anwendung von Kommunikationssystemen. هوثيج فيرلاغ، هايدلبرغ 1998، 2. Aufl. 2000 رقم ISBN 3-7785-2778-9.
  • ر. بيكر: التشغيل الآلي أمر سهل - مع واجهة AS. الرابطة الدولية، فرانكفورت أ. م.2008.
  • آر. بيكر: الأتمتة سهلة - مع واجهة AS. الرابطة الدولية AS، فرانكفورت، 2008.
  • دبليو ويلر: Automatisierungstechnik im Überblick. بوث فيرلاغ، برلين؛ فيينا؛ زيورخ 2008، ISBN 978-3-410-16760-0sowie als E-Book.
  • دبليو والستر: (R)Evolution 4.0 – مقابلة. في: اتجاهات الأتمتة. داس كوندينماجازين فون فيستو. لا. 2، 2012، س 9-11.