AS-i — Actuator Sensor Interface, endüstriyel otomasyonda özellikle sensör ve aktüatör seviyesindeki saha cihazlarını düşük kablolama maliyetiyle bir kontrol sistemine bağlamak için geliştirilmiş bir endüstriyel haberleşme sistemidir. AS-i'nin temel özelliği, haberleşme verisi ile cihaz beslemesini aynı iki iletken üzerinden taşıyabilmesidir.

En basit haliyle: onlarca sensör, buton, limit switch, valf, motor starter ve uzak I/O noktasını ayrı ayrı PLC panosuna kablolamak yerine, AS-i'nin iki damarlı bus kablosuna bağlayabilirsiniz. Kontrolör cihazların durumunu aynı ağ üzerinden okur ve uygun aktüatör çıkışlarını kontrol eder.

AS-i neden geliştirilmiştir?

Klasik makine kablolamasında her sensör ve aktüatör için ayrı ayrı kontrol kablosunun ana panoya taşınması ciddi kablo, klemens, kanal ve montaj işçiliği oluşturabilir.

AS-i özellikle bu alt saha seviyesindeki kablolamayı sadeleştirmek için tasarlanmıştır. Yakınlık sensörleri, fotoseller, limit switch'ler, solenoid valfler, motor starter'lar ve dağıtılmış I/O modülleri makine üzerinde yerel olarak AS-i hattına bağlanabilir.

Ana PLC veya daha üst seviye endüstriyel haberleşme sistemi ise AS-i master/gateway üzerinden bütün bu saha cihazlarına erişebilir.

AS-i kablosunda veri ve güç nasıl taşınır?

AS-i'nin ayırt edici özelliği iki damarlı profil kablosu üzerinden hem haberleşme verisini hem de enerji beslemesini birlikte taşımasıdır.

Eski anlatımlarda görülen “bir tel enerji, diğer tel data içindir” ifadesi yanlıştır. İki iletken birlikte AS-i bus devresini oluşturur; data sinyali aynı iki iletken üzerindeki DC besleme ile birlikte taşınır.

Standart AS-i profil kablosu genellikle sarı renktedir. Özel geometrisi nedeniyle polaritenin yanlış bağlanma ihtimalini azaltır ve birçok saha modülünde izolasyonu sıyırmadan piercing connection yöntemiyle bağlantı yapılabilir.

Daha yüksek akım isteyen aktüatörler için ayrıca siyah yardımcı güç kablosu kullanılabilir. Örneğin büyük solenoidler veya başka 24 VDC yüklerin enerjisi ayrı auxiliary supply üzerinden sağlanabilir.

AS-i ağı ve saha ekipmanlarının doğru beslenmesi için uygun endüstriyel güç kaynağı seçimi önemlidir. AS-i power supply veya uygun decoupling yapısı normal 24 VDC kaynaktan farklı elektriksel görevler üstlenebilir.

AS-i topolojisi nasıl olmalıdır?

AS-i'nin klasik fieldbus'lardan önemli farklarından biri esnek topolojiye izin vermesidir. Line, star ve tree yapıları kullanılabilir; cihazlar makinenin fiziksel yapısına uygun noktalardan hatta bağlanabilir.

Bu özellik özellikle konveyör, paketleme veya uzun makine hatlarında faydalıdır. Sensör kablolarının tek tek ana panoya geri taşınması yerine saha modülleri makinenin ilgili bölgesine yerleştirilebilir.

AS-i ağının standart uzunluğu nedir?

Standart bir AS-i segmenti için temel ağ uzunluğu 100 metre sınıfındadır. Bütün branch ve spur bağlantılarının toplam uzunluğu bu hesapta dikkate alınır.

Repeater, bus termination ve uygun genişletme ekipmanlarıyla ağ mesafesi büyütülebilir. Güncel AS-Interface dokümantasyonu sistem tasarımına bağlı olarak 500 metre ve üzeri genişletilmiş sistemlerin mümkün olduğunu belirtir.

Dolayısıyla “AS-i her şartta yalnız 100 metre çalışır” veya “repeater ile sınırsız uzatılabilir” şeklindeki iki yaklaşım da doğru değildir.

ASi-3 nedir?

ASi-3, uzun yıllardır kullanılan klasik AS-Interface neslidir. Standart dijital ve analog saha cihazları, uzak I/O, valf sistemleri ve safety cihazlarında çok büyük kurulu tabana sahiptir.

Klasik ASi-3 ağında veri hızı yaklaşık 167 kbit/s'dir. Eski Version 2.0 sistemlerinde 31 slave adresi kullanılırken A/B addressing ile sonraki AS-i sürümlerinde 62 slave kullanılabilir.

Klasik ASi-3 sisteminde normal slave'lar için maksimum cycle yaklaşık 5 ms, A/B addressing ile tam 62 cihazın tarandığı durumda yaklaşık 10 ms sınıfındadır.

Bu nedenle eski sayfadaki 31.25 kbit/s bilgisi klasik AS-Interface için doğru değildir.

ASi-5 nedir?

ASi-5, AS-Interface'in yeni neslidir. Temel “iki iletken üzerinden data + enerji” avantajını korurken daha fazla cihaz, daha fazla proses verisi ve daha kısa cycle time sağlar.

ASi-5, klasik AS-i pulse modulation yerine OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing tabanlı iletişim kullanır.

Güncel ASi-5 sistem parametrelerinde:

Aktif cihaz sayısı: 96'ya kadar.
Temel cycle time: yaklaşık 1.2 ms.
96 cihazlık subcycle: yaklaşık 5 ms.
Cihaz başına proses verisi: 32 byte input + 32 byte output'a kadar.
Toplam cyclic process data: 3072 byte input + 3072 byte output'a kadar.

Bu kapasite klasik binary sensörlerin yanında daha karmaşık analog cihazlar, akıllı I/O ve modern makine diagnostikleri için AS-i kullanım alanını genişletmektedir.

Eski AS-i cihazları ASi-5 ile birlikte kullanılabilir mi?

Evet, uygun master/gateway mimarisinde. AS-Interface'in önemli tasarım hedeflerinden biri eski nesil AS-i cihazlarla yeni ASi-5 cihazların aynı otomasyon sisteminde birlikte kullanılabilmesidir.

Bu, çalışan bir üretim hattındaki tüm eski sensör ve saha modüllerini yalnız ASi-5'e geçmek için aynı anda değiştirme zorunluluğunu azaltabilir.

AS-i master ne yapar?

AS-i master ağı yönetir, cihazları sırayla sorgular, giriş/çıkış proses verisini üst kontrol sistemine aktarır ve ağ diagnostiklerini toplar.

Master doğrudan bir PLC modülü içerisinde bulunabilir veya ayrı gateway biçiminde kullanılabilir.

Örneğin Siemens otomasyon sistemlerinde AS-i master ve gateway çözümleri uzun yıllardır S7, PROFIBUS ve PROFINET sistemleriyle birlikte kullanılmıştır. OtomasyonAVM'deki Siemens otomasyon arşivinde de AS-i güvenlik ve uzak I/O ekipmanları bulunmaktadır.

AS-i gateway ne işe yarar?

AS-i saha ağı genellikle üst seviye otomasyon ağına bir gateway üzerinden bağlanır. Böylece sensör ve aktüatör seviyesindeki AS-i proses verisi daha büyük bir kontrol sistemine aktarılır.

Gateway'in üst tarafında PROFINET, PROFIBUS, EtherNet/IP, Modbus TCP, Sercos veya başka bir endüstriyel ağ bulunabilir.

Örneğin PLC, üst ağ üzerinden gateway'e erişirken gateway makinenin alt seviyesindeki yüzlerce I/O kanalını AS-i üzerinde yönetebilir. Bu katmanlı mimari endüstriyel haberleşme sistemlerinde oldukça yaygındır.

AS-i sensörlerde nasıl kullanılır?

AS-i adından da anlaşılacağı üzere özellikle actuator-sensor level için geliştirilmiştir.

AS-i interface'e sahip akıllı sensör doğrudan bus'a bağlanabilir. Standart PNP/NPN endüktif, kapasitif veya fotoelektrik sensörler ise yerel bir AS-i I/O modülünün girişlerine bağlanabilir.

Bu sayede örneğin 20 farklı konveyör fotoselinin ayrı kablolarla PLC panosuna taşınması yerine sensörler saha AS-i modüllerine bağlanabilir.

AS-i enkoder için uygun mudur?

Standart yüksek hızlı A/B/Z enkoder sinyali klasik basit AS-i dijital girişinden farklıdır. Yüksek hızlı pulse sayımı için uygun counter veya motion donanımı gerekir.

Bununla birlikte gelişmiş ASi-5 yapısı ve akıllı gateway/device çözümleriyle daha fazla analog ve komplex saha verisinin taşınması mümkündür. Yine de encoder'ın gerçek-time motion feedback gereksinimi ile normal sensör bus gereksinimi birbirinden ayrılmalıdır.

AS-i aktüatörlerde nasıl kullanılır?

Solenoid valf, motor starter, kontaktör ve diğer saha aktüatörleri AS-i output modülleri üzerinden kontrol edilebilir.

Örneğin konveyör motorunun çalışma kontaktörü AS-i çıkış modülünden kontrol edilirken kontaktör geri besleme yardımcı kontağı aynı saha modülünün girişine bağlanabilir.

Bu tür motor starter ve şalt ekipmanları özellikle uzun konveyörlerde merkezi panoya giden kontrol kablosu miktarını önemli ölçüde azaltabilir.

AS-i motor sürücülerinde kullanılır mı?

Evet, uygun interface bulunduğunda. AS-i destekleyen motor starter veya frekans konvertörü üzerinden çalışma komutu ve basit proses verileri aktarılabilir.

Örneğin Danfoss'un eski FCD 300 merkezi olmayan sürücü ailesi için AS-i interface uygulamaları yayımlanmıştır. Bu tür çözümler özellikle motor ve I/O'nun makine üzerinde dağıtıldığı konveyör sistemlerinde kullanışlıdır.

Ancak AS-i'yi çok eksenli yüksek hassasiyetli servo senkronizasyon ağı olarak değerlendirmek doğru değildir. Hassas motion control uygulamalarında EtherCAT, Sercos veya başka gerçek zamanlı motion network'leri kullanılabilir.

AS-i HMI ve SCADA sistemlerinde nasıl görünür?

AS-i genellikle operatör panelinin doğrudan ana haberleşme ağı olmak yerine PLC'nin alt saha ağıdır.

PLC, AS-i master üzerinden bütün sensor/actuator durumlarını toplar ve bunları HMI ekranına aktarabilir.

Aynı veriler üst seviyede SCADA sistemine gönderilerek konveyör durumu, motor alarmı, sensör arızası veya safety durumu merkezi olarak izlenebilir.

AS-i bina otomasyonunda kullanılabilir mi?

AS-i asıl olarak makine ve fabrika otomasyonu alt saha seviyesi için geliştirilmiş olsa da aktüatör ve sensor dağıtımının yoğun olduğu bazı bina otomasyonu uygulamalarında da kullanılabilir.

Bina sistemlerinde BACnet gibi üst seviye protokol ile AS-i aynı görevi üstlenmez. BACnet bina yönetimi için object/service tabanlı üst seviye haberleşme sağlarken AS-i daha çok fiziksel sensor ve actuator connection seviyesinde görev yapabilir.

AS-i Safety at Work nedir?

AS-i Safety at Work, emergency stop, güvenlik kapısı, ışık perdesi ve diğer güvenlikle ilgili input/output bilgilerinin AS-i ağı üzerinden taşınmasına olanak veren functional-safety mimarisidir.

Safety ve standart proses verileri aynı AS-i kablosu üzerinde birlikte bulunabilir. Uygun safety monitor/controller ve certified cihazlarla sistemler SIL 3 ve Performance Level e / Category 4 seviyelerine kadar tasarlanabilir.

Burada önemli ayrım şudur: standart AS-i cihazı takmak makineyi otomatik olarak SIL 3 yapmaz. Safety transmitter, monitor/controller, wiring ve bütün safety function ilgili standartlara göre birlikte tasarlanmalıdır.

AS-i robotik sistemlerde kullanılır mı?

AS-i özellikle robot hücresinin çevresindeki endüstriyel robotik ekipmanlarında kullanılabilir: güvenlik kapıları, fotoseller, proximity sensor'lar, valf adaları ve conveyor I/O'ları AS-i üzerinde toplanabilir.

Robotun gerçek zamanlı eksen servo haberleşmesi genellikle AS-i üzerinden yapılmaz; AS-i daha çok robot hücresinin dağıtılmış saha I/O ve safety katmanında görev alır.

AS-i ile PROFIBUS arasındaki fark nedir?

AS-i ve PROFIBUS farklı otomasyon seviyelerini hedefleyen iki ayrı fieldbus sistemidir.

AS-i: Sensör/aktüatör seviyesinde basit, düşük maliyetli ve minimum kablolamalı saha ağıdır. Data ve sensor/uygun actuator beslemesini aynı iki damarlı kablo üzerinde taşıyabilir.

PROFIBUS DP: PLC, uzak I/O, sürücü ve daha yüksek veri miktarı taşıyan akıllı saha cihazlarının haberleşmesine yönelik daha kapsamlı bir fieldbus sistemidir.

Bir sistemde bu iki ağ birlikte de kullanılabilir. AS-i sensor seviyesini toplar, DP/AS-i gateway bu verileri PROFIBUS üzerinden ana PLC'ye aktarır.

AS-i ile PROFINET veya Ethernet arasındaki ilişki nedir?

Modern tesislerde AS-i saha katmanı daha üst seviyedeki Ethernet tabanlı PLC ağına gateway üzerinden bağlanabilir.

Örneğin ana controller PROFINET veya EtherNet/IP kullanırken alt seviyedeki yüzlerce sensor ve actuator AS-i üzerinden toplanabilir.

Bu mimaride Ethernet AS-i'nin rakibi olmak zorunda değildir; iki network farklı otomasyon seviyelerinde birbirini tamamlayabilir.

AS-i'nin avantajları nelerdir?

Daha az kablo: Sensor ve actuator I/O'ları tek tek kontrol panosuna geri taşınmaz.

Data + power aynı iki damarda: Uygun saha cihazları için ayrı communication ve sensor power kablosu gerekmez.

Esnek topoloji: Line, star ve tree gibi yapılar oluşturulabilir.

Kolay saha montajı: Profil kablo ve piercing connection montaj süresini azaltabilir.

Diagnostik: Kaybolan cihaz, addressing problemi veya bazı kablo/communication hataları master tarafından tespit edilebilir.

Safety entegrasyonu: Standart ve safety field cihazları uygun mimaride aynı AS-i network üzerinde bulunabilir.

AS-i'nin sınırları nelerdir?

AS-i bütün otomasyon haberleşme görevlerinin yerine geçmek için tasarlanmamıştır. Özellikle büyük veri paketleri, video, karmaşık controller-to-controller communication veya çok yüksek performanslı motion senkronizasyonu için Ethernet tabanlı veya başka yüksek hızlı network'ler daha uygundur.

AS-i'nin güçlü olduğu yer makine üzerindeki çok sayıdaki saha sensor ve actuator'un ekonomik, hızlı ve diagnostik kablolamasıdır.

AS-i ağı neden haberleşmez?

İlk olarak AS-i besleme gerilimi ve master diagnostikleri kontrol edilmelidir. AS-i power supply arızalıysa haberleşme ve uygun saha cihazlarının beslemesi birlikte etkilenebilir.

Ardından slave/device address kontrol edilir. Aynı address'e sahip iki cihaz veya address 0'da kalmış yeni slave commissioning problemine neden olabilir.

Profil kabloda piercing contact'ın doğru oluştuğu, cihazın kabloya tam oturduğu ve kablo kesintisinin bulunmadığı kontrol edilmelidir.

AS-i I/O online görünmesine rağmen makine sinyali yanlışsa gerçek sensör, actuator, saha modülü I/O LED'i ve yardımcı güç beslemesi ayrı ayrı kontrol edilmelidir.

Panoda büyük VFD, servo amplifikatörü veya yoğun şalt ekipmanı bulunuyorsa AS-i her ne kadar gürültülü ortamlara uygun tasarlanmış olsa da güç kablolarının güzergâhı ve uygun EMC uygulamaları yine önemlidir.

Kısa AS-i saha kontrolü

1. AS-i master ve AS-i power supply çalışıyor mu?

2. Yeni cihaz address 0'da mı kalmış?

3. Aynı address'i kullanan iki AS-i device var mı?

4. Profil kablo ve piercing bağlantıları sağlam mı?

5. AS-i segment toplam uzunluğu uygun mu?

6. Repeater ve terminator kullanılıyorsa network tasarımı doğru mu?

7. Auxiliary-powered actuator'ların 24 VDC beslemesi mevcut mu?

8. Safety at Work kullanılan sistemde safety monitor ve safe device diagnostikleri kontrol edildi mi?

İlgili Haberleşme ve Otomasyon Konuları

Endüstriyel Haberleşme · Ethernet · CAN · CANopen · Modbus

İlgili Saha ve Kontrol Ekipmanları

PLC · HMI · SCADA · Sensörler · Enkoderler · VFD / Hız Kontrol · Servo Sistemler · Hareket Kontrol · Endüstriyel Robotik · Güç Kaynakları · Şalt Malzemeleri · Kontrol Cihazları · Bina Otomasyonu · Siemens Otomasyon