Actuator+Sensor+Interface

¿Que es?
 * Introducción (Alvaro López Martínez)**

El AS-Interface (AS-i) – Actuator-Sensor-Interface – es un sencillo y eficaz sistema de bus de campo. Por un lado, como bus abierto y preparado para la integración en cualquier plataforma permite la transmisión de señales digitales y analógicas relacionadas con el proceso y la maquinaria. Por otro lado, constituye una interfaz universal entre sencillos actuadores y sensores binarios, así como entre los distintos niveles del control central. Lo mejor de esto: el sistema AS-Interface se caracteriza por un alto grado de sencillez y efectividad, siendo por lejos el más económico frente a otros sistemas de bus. Por lo tanto, no es de extrañar que AS-Interface se haya convertido en el estándar más extendido en la automatización industrial. No sólo es sumamente fácil de manejar y de rápida instalación, sino que también es especialmente flexible para futuras actualizaciones, y extremadamente robusto, incluso en las condiciones más adversas.

¿Como surge? Fue diseñado en 1990 como una alternativa económica al cableado tradicional. La idea original fue crear una red simple para sensores y actuadores binarios, capaz de transmitir datos y alimentación a través del mismo bus, manteniendo una gran variedad de topologías que faciliten la instalación de los sensores y actuadores en cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible.

Las especificaciones de AS-i se encuentran actualmente en su versión 3.0. Éstas son de carácter abierto, lo que significa que cualquier fabricante puede obtener una copia de las mismas para elaborar sus productos.

¿Tiene diferentes versiones o perfiles ?

Desde la introducción de AS-Interface, la AS International Association ha editado tres especificaciones en cada una de las cuales se amplía y perfecciona el ámbito de funciones del AS-Interface. La tabla siguiente proporciona una visión de conjunto:

S-X.A, S-7.3, S-7.4 ||= S-7.5.5. S-7.A.5, S-B.A.5, S-7.A.7, S-7.A.A, S-7.A.8, S-7.A.9, S-6.0 || códigos ID extendidos, errores de periferia, etc. ||= sincronización, nuevos tipos de comunicación, etc. || IEC 62026-2:2000 ||=  ||= IEC 62026-2:200X ||
 * = Versión ||= V2.0 ||= V2.11 ||= V3.0 ||
 * = Año ||= 1994 ||= 1998 ||= 2004 ||
 * = Maestro ||= M0,M1,M2 ||= M3 ||= M4 ||
 * = Esclavo ||= 31 Esclavos ||= 62 Esclavos
 * = Nuevas propiedades ||=  ||= 62esclavos,
 * = Normas ||= EN 50295:1998

¿Está normalizada? AS-Interface es el único bus de campo orientado a bits estandarizado a nivel mundial.


 * Integración básica de los productos AS-Interface o AS-i en el área de la automatización. (Martín Vizioli)**
 * Características fundamentales de AS-Interface (Martín Vizioli):**

cable AS-i tienen lugar tanto el intercambio de datos entre sensores/actuadores (esclavos AS-i) y el maestro AS-i como la alimentación eléctrica de los sensores y los actuadores. gran flexibilidad gracias al cableado tipo árbol. datos cíclico con hasta 31 estaciones conectadas con conexión AS-i integrada o módulos AS-i, a cada uno de los cuales se pueden conectar hasta ocho sensores/actuadores binarios convencionales. al cable AS-i. de hasta 186 actuadores y 248 sensores con un maestro extendido. sencilla a sensores/actuadores analógicos o a módulos que trabajen según el perfil de esclavo AS-Interface 7.3/7.4.
 * AS-Interface es idóneo para la conexión de actuadores y sensores binarios. A través del
 * Cableado sencillo y económico; montaje fácil con técnica de perforación de aislamiento;
 * Reacción rápida: el maestro AS-i necesita como máximo 5 ms para el intercambio de
 * Las estaciones (esclavos AS-i) conectadas al cable AS-i pueden ser sensores/actuadores
 * Con módulos AS-i estándar pueden funcionar hasta 124 actuadores y 124 sensores conectados
 * Si se utilizan módulos AS-i con un espacio de direcciones ampliado, es posible la operación
 * Maestros AS-i de SIMATIC NET extendidos soportan una posibilidad de acceso especialmente


 * Capa Física (Alvaro Lopez Martinez)**


 * Aunque puede utilizarse cable redondo convencional de dos hilos sin trenzar ni apantallar, la norma AS-i define y recomienda el empleo de un cable plano de color amarillo con guía de posicionamiento (DIN VDE 0295, clase 6) y un perfil especial que impide la inversión de polaridad en la conexión.
 * Por este cable circulan tanto las señales que soportan el intercambio de información como la corriente continua de 30Vdc que se puede utilizar para alimentar a dispositivos de campo de bajo consumo presentes en el sistema (hasta 8A).
 * Se han desarrollado variantes del cable plano que permiten aprovechar esta tecnología de conexionado para otros fines:
 * Negro – alimentación a 24 Vdc
 * Rojo – alimentación a 230 Vac
 * Método de conexión AS-i: El método definido por la norma consiste en la perforación del aislamiento del cable plano AS-i por medio de unas cuchillas que penetran en la cubierta de goma y establecen contacto con los dos hilos (método “Vampiro” ).

**Capa Enlace (Alvaro Lopez Martinez)**

**Control de acceso al medio:**
 * La red AS-i sigue el esquema de comunicación principal/subordinado (“master/slave”).
 * En cada red AS-i existe un único procesador principal (“AS-i master”) que se comunica con los procesadores o nodos subordinados (“AS-i slaves”) presentes en la red.
 * El procesador principal consulta, de forma cíclica y por turno (“cyclical polling”), a todos los nodos subordinados. En cada ciclo, el procesador recibe información sobre el estado de los sensores y actualiza la información de los actuadores conectados a cada nodo subordinado. Para ello se produce un intercambio de mensajes, entre el procesador principal y los subordinados.


 * Control lógico:**


 * La subcapa de control lógico establece:**
 * La forma de identificar funcionalmente y direccionar los procesadores de comunicación subordinados.
 * La forma de parametrizar los procesadores subordinados.
 * Los modos de funcionamiento (máquina de estados) del
 * propio procesador de comunicaciones principal. La estructura de los mensajes utilizados para llevar a cabo las funciones que controlan el intercambio de información.
 * El formato de las órdenes de protocolo de enlace de la red de comunicaciones AS-i.

El fabricante de un determinado módulo AS-i subordinado debe introducir (dentro de su procesador de comunicaciones) el perfil AS-i correspondiente al tipo de módulo.
 * Identificación funcional de los subordinados:**
 * Todos los módulos subordinados al bus AS-i se definen mediante dos combinaciones binarias de 4 bits que constituyen un perfil AS-i (“AS-i profile”). Dichas combinaciones se denominan.
 * **Código de entrada/salida (“I/O Code” ):** Especifica el tipo de dispositivos de campo conectables a cada uno de sus terminales de conexión (E, S, E/S y E/S/NU ).
 * **Código de identificación (“ID Code” ):** Define su funcionalidad, es decir, el tipo de dispositivo de campo para el que ha sido diseñado. Algunos códigos ya están normalizados por la asociación AS-i (arrancador de motor, electroválvula con sensor de posición, “libre”, etc.).

Además de su perfil AS-i, cada módulo subordinado tiene asociada una combinación binaria de 5 bits, que establece su dirección AS-i (“Address”) dentro de la red. El fabricante suministra los módulos con la dirección por defecto (0) y el usuario la cambia por la correspondiente a la dirección que dicho módulo deba tener en la aplicación concreta.
 * Identificación de dirección de los subordinados:**

En la norma AS-i está previsto que se puedan establecer diferentes modos de operación de los dispositivos de campo conectados a la red. Para ello, el procesador de comunicaciones principal puede enviar una combinación binaria de 4 bits a cada subordinado, que se denomina:
 * Parametrización de los subordinados:**
 * Parámetro (“Parameter” ): variable que sirve para modificar las características de funcionamiento de un sensor o actuador.

El procesador de comunicaciones principal (“master”) lleva a cabo las siguientes funciones básicas:
 * Funcionamiento del procesador Principal:**
 * Inicialización de la red.
 * Detección e identificación de los módulos subordinados conectados a la misma.
 * Transmisión de los parámetros de configuración y activación de los subordinados.
 * Intercambio cíclico de los datos de Entrada/Salida.
 * Diagnóstico o gestión de la red (estado de los procesadores subordinados, fallo de alimentación).
 * Transmisión de los fallos detectados al sistema de control.
 * Asignación de nuevas direcciones a los subordinados en caso de cambio de configuración (por ejemplo, sustitución de un módulo AS-i).

El procesador de comunicaciones principal de la red AS-i puede enviar a los subordinados 9 tipos de órdenes distintas:
 * Órdenes del protocolo de enlace de AS-i:**
 * 1) Intercambio de datos (“Data Exchange” )
 * 2) Escritura de parámetros (“Write Parameter” )
 * 3) Asignación de dirección (“Assign Address” )
 * 4) Supresión de dirección (“Delete Address” )
 * 5) Inicialización (“Reset” )
 * 6) Lectura de la configuración de E/S (“Read I/O Configuration” )
 * 7) Lectura del código de identificación (“Read ID Code” )
 * 8) Lectura de estado (“Read Status” )
 * 9) Lectura y puesta a cero del estado (“Read and Reset Status” )

– módulos AS-i – sensores/actuadores con conexión AS-i integrada
 * Componentes de un sistema AS-I y conexionado de los mismos (Martín Vizioli)**
 * Maestro AS-i
 * Esclavo AS-i; por su técnica de construcción, hay que distinguir entre
 * Cable AS-i
 * Fuente de alimentación AS-i
 * Direccionador
 * SCOPE para AS-Interface

Ejemplo de conexionado de los componentes:

Está constituida por un conjunto de tablas de información compartidas (a través de, por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio doble - “Dual Port RAM” ) entre el sistema de control y el procesador de comunicaciones principal. De acuerdo con la norma AS-i, se establecen 4 tipos diferentes de tablas: 1. Tablas de datos de usuario (“User Data” ) 2. Tablas de datos de configuración (“Configuration Data” ) 3. Tablas de datos de conf. permanente (“Permanent Config. Data” ) 4. Tabla de indicadores de estado AS-i (“AS-i flags” )
 * capa aplicación /perfiles de aplicación / perfiles de dispositivos (David Muñoz Enriquez)**


 * Integración con otras redes y arquitecturas CIM (Adrian Castillo)**

AS-i en un bus de campo desarrollado inicialmente por Siemens, de funcionalidad baja que pertenece a la categoría de buses de campo del nivel de Sensor/Actudor en la arquitectura CIM.

Diseñado para integrar dispositivos simples como finales de carrera, fotocélulas, relés y actuadores simples, funcionando en aplicaciones de tiempo real, y agrupados en una pequeña zona de la planta, típicamente una maquina. Básicamente comprende las capas física y de enlace del modelo OSI, es decir, señales físicas y patrones de bits de tramas.

A nivel físico, la red puede adoptar cualquier tipo de topología: estructura en bus, en árbol, en estrella o en anillo. Permite la interconexión de un máximo de 31 esclavos. La longitud máxima de cada segmento es de 100 metros. Dispone de repetidores que permiten la unión de hasta tres segmentos, y puentes hacia redes Profibus. como medio físico de transmisión, emplea un único cable que permite tanto la transmisión de datos como la alimentación de los dispositivos conectados a la red. Su diseño evita errores de polaridad al conectar nuevos dispositivos a la red, la incorporación o eliminación de elementos no requiere la modificación del cable.

Mantenimiento flexible y seguro del tranvía de Munich con ASIsafe En la actualidad, el popular tranvía de Múnich transporta a sus pasajeros en 90 vehículos de piso bajo. El perfecto funcionamiento de esos trenes se asegura realizando revisiones regulares. Para acceder a los ferrocarriles o tranvías, se conduce el tren sobre un foso cubierto de 40 m. La cubierta está formada por segmentos accionados neumáticamente que se pueden abrir y cerrar individualmente. Para evitar que se produzcan daños en los vehículos o lesiones al personal de operación en este mantenimiento altamente automatizado, la empresa de Munich emplea AS-Interface y su variante segura ASIsafe.
 * Ejemplos de aplicación (David Muñoz)**

La solución en detalle ■ Protección óptima de todas las 102 trampillas neumáticas accionadas individualmente por medio de pulsadores de emergencia en cada panel de control ■ Cableado sencillo y conexión sin problemas de los cerca de 500 sensores y actuadores, pese al espacio extremadamente reducido, por medio de sólo 8 redes AS-i ■ Gran capacidad de ahorro gracias a la integración de la tecnología de seguridad con ASIsafe ■ Instalación rápida y sin problemas gracias al sencillo montaje de AS-Interface, sin perjudicar los trabajos de mantenimiento en curso


 * AS-i en la planta de clasificación de envases retornables de Bier Schneider, la mayor de Alemania**

La empresa Dr. Wievelhofe, ubicada en la localidad alemana de Telgte, ha proyectado y construido en Dortmund para Bier Schneider la mayor planta de clasificación de envases retornables de Alemania hasta la fecha. La instalación ocupa tres pisos de una superficie de 60 por 30 m. Cada hora se identifican aquí hasta 6.000 cajas de envases retornables de distintos tipos y se dividen en un total de 14 estaciones. AS-Interface se utiliza para el acondicionamiento y la transmisión de señales entre las instalaciones de clasificación y cuatro sistemas SIMATIC S7-300®.

La solución en detalle ■ Reducción del cableado total de E/S de la gigantesca instalación a sólo 8 líneas AS-Interface ■ Máxima estandarización posible de los equipos gracias a la reducción del cableado a unos pocos cables ■ Reducción de los tiempos de ingeniería y puesta en marcha

Dejo un link de video en youtube con la explicación de la implementación y ventajas: []
 * Implementación de Sistema AS-I por parte Pepperl+Fuchs en la planta de la automotriz Opel en Rüsselheim Alemania (Martín Vizioli)**


 * Links**

http://www.isa.uniovi.es/docencia/redes/Apuntes/tema9.pdf http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/bmfcim971e/doc/parte/i.pdf [] [][] []