للقطاع الصناعي متطلبات متنوعة لأنظمة الأتمتة الحديثة، وتشمل التوقعات دائماً تنفيذ العمليات المطلوبة بأفضل نسبة بين التكلفة والأداء.

وهذا بالضبط ما توفره AS-Interface، أو اختصاراً AS-i. فالفكرة ليست تطوير ناقل ميداني شامل لجميع مستويات الأتمتة، بل تصميم نظام مجدٍ اقتصادياً للمستوى الميداني، يُستخدم لتوصيل المستشعرات والمشغّلات الثنائية بسهولة وموثوقية وبتكلفة اقتصادية، وربطها بمستوى التحكم الأعلى.

كانت المستشعرات والمشغّلات تُوصّل تقليدياً بوحدات PLC أو وحدات التحكم الأخرى عبر كابلات وتمديدات منفصلة. لكن طرح واجهة المشغّلات والمستشعرات، المعروفة أيضاً باسم AS-Interface أو AS-i، في تسعينيات القرن 1990، قدّم للمستخدمين ولمتكاملي الأنظمة بديلاً موثوقاً وفعالاً من حيث التكلفة عن أسلوب التوصيل المتوازي بالكابلات، الذي يتسم بالتعقيد ويستغرق وقتاً طويلاً.

تتيح حرية اختيار طوبولوجيا الشبكة تسهيل تركيب شبكة AS-Interface وتهيئتها وتبسيطهما. وغالباً ما تتسبب قابلية الأنظمة الأخرى للتأثر بالأخطاء في تأخيرات أثناء التركيب. لذلك كان تقليل مصادر الأخطاء المحتملة من أعلى الأولويات عند تصميم نظام AS-Interface. وتُعد الحماية من عكس القطبية باستخدام كابل مسطح غير متماثل أحد التدابير المتخذة.

AS-Interface هو ناقل بيانات يعمل وفق بنية رئيسية/تابعة، حيث يتحكم حاسوب رئيسي واحد في ما يصل إلى 62 محطة تابعة. ويعمل في أدنى مستوى من التسلسل الهرمي للناقل الميداني، ولكن عند استخدام وحدة رئيسية/بوابة AS-i، تُسمّى أحياناً بوابة AS-i فقط، يمكن توصيله بشبكة أعلى مستوى مثل DeviceNet أو EtherNet/IP أو PROFIBUS وغيرها.

تتوفر أيضاً وحدات رئيسية AS-i للتطبيقات التي لا تتطلب وظائف البوابة. ويمكن توصيل وحدات AS-i الرئيسية بسهولة بأنظمة تحكم أعلى مستوى، مثل PLC أو التحكم القائم على PC أو DCS (نظام التحكم الموزّع).

توفر AS-Interface أيضاً وظائف سلامة تُسمّى «AS-i للسلامة في العمل». وبإضافة وحدة مراقبة للسلامة، يمكن لشبكة AS-i إدارة أجهزة السلامة، مثل أجهزة الإيقاف الاضطراري والستائر الضوئية وأقفال الأبواب، وفقاً لمعايير السلامة SIL3/PLe.

تتمثل الفوائد الأساسية لـ AS-Interface في البساطة وانخفاض التكلفة والسرعة العالية. وعند استخدام نظام العنونة الموسّعة، يمكن لوحدة رئيسية واحدة التحكم في ما يصل إلى 62 وحدة تابعة AS-i. ويمكن أن تحتوي كل وحدة تابعة على 8 مداخل و8 مخارج، بإجمالي 496 مدخلاً و496 مخرجاً. ومع نظام العنونة القياسية و31 وحدة متصلة، يبلغ الحد الأقصى لزمن الاستجابة 5 ms لكل نقطة إدخال/إخراج، بينما يبلغ مع العنونة الموسّعة 20 ms لكل نقطة إدخال/إخراج (مع 8 نقاط إدخال/إخراج لكل وحدة تابعة). كما تتميز AS-i بطبيعتها الحتمية وقابلية تكرار أدائها، مما يجعل زمن الاستجابة موثوقاً.

على الرغم من أن AS-Interface طُوّرت في البداية بواسطة مجموعة تضم 11 شركة لتصنيع المستشعرات والمشغّلات وأنظمة التحكم، فإنها معيار مفتوح ومستقل عن المورّدين، تدعمه IEC 62026-2 وجمعية AS-Interface.

سهلة وآمنة – تقنية اختراق العزل

أصبح تركيب AS-Interface سهلاً بفضل تقنية تركيب خاصة تُعرف بتقنية اختراق العزل، وتُسمّى أحياناً تقنية «انقر وانطلق». وتعتمد هذه التقنية على استخدام الكابل المسطح الأصفر المعتاد، وهو كابل ذو موصلين محمي ميكانيكياً من عكس القطبية. وأثناء التركيب، تخترق إبر الجهاز عزل الكابل لتلامس الموصلات، مما يوفر اتصالاً كهربائياً آمناً. وحتى بصرف النظر عن تسهيل العمل، توفر هذه التقنية العديد من المزايا:

  • توصيل مباشر وسهل للمستشعرات/المشغّلات أو الوحدات
  • الحماية من عكس القطبية
  • البيانات والطاقة في كابل واحد
  • تقنية اختراق العزل
    • تقنية توصيل في غاية السهولة
    • اتصال آمن
    • IP67
  • لا حاجة إلى قطع الكابلات أو تجريدها من العزل.
  • يمكن التركيب في أي موضع.
  • تتيح خاصية «الالتئام الذاتي» في بعض أنواع الكابلات فصل التوصيل وإعادته دون مشكلات.

بيانات نظام AS-i:

  • مبدأ الاستقصاء الدوري
  • لا قيود على بنية الشبكة
  • نقل البيانات والطاقة عبر كابل واحد ذي موصلين
  • مقاوم للتشويش
  • وسط النقل: كابل غير محجّب 2 x 1,5 mm²
  • الإشارات والبيانات والطاقة بتيار يصل إلى 8 A
  • عادةً ما يتوفر لكل جهاز 4 مداخل + 4 مخارج، مع إمكانية استخدام تركيبات من المداخل والمخارج تتراوح من 1 إلى 16.
  • درجة حماية IP 67 للأغلفة والاستخدام في البيئات الصناعية القاسية
  • تقنية اختراق العزل
  • يبلغ طول المقطع 100 m، ويمكن ربط المقاطع باستخدام مكرّرات لتكوين شبكات يصل طولها إلى 300 m. ويمكن استخدام إنهاء الخط لزيادة طول المقطع، وتتوفر في السوق حلول متنوعة لمقاومات الإنهاء.
  • كشف أخطاء الاتصال والوقاية منها بفعالية عالية جداً
  • سهولة بدء التشغيل
  • تهيئة العناوين إلكترونياً عبر اتصال ناقل البيانات
  • توافق كامل مع الإصدارات السابقة

مزايا AS-i:

  • مفهوم اقتصادي لتمديد الكابلات في المستوى الميداني الأدنى ضمن البيئات الصناعية القاسية.
  • يمكن توصيله بجميع أنظمة الناقل الميداني الشائعة عبر البوابات أو الوصلات أو مقرنات الشبكات.
  • حرية اختيار طوبولوجيا الشبكة
  • تركيب سهل واقتصادي مع تكاليف توصيل منخفضة
  • تركيب شبه خالٍ من الأخطاء بفضل استخدام كابل AS-Interface المسطح غير المتماثل
  • مساحة أكبر داخل الغلاف بفضل الاستغناء عن ضفائر الكابلات التقليدية
  • سهولة التهيئة
  • سهولة التشخيص
  • تصميم معياري