As-i 全称 Actuator-Sensor Interface （执行器 - 传感器接口），As-i 总线是属于底层设备级的总线系统。As-i总线是针对现场大量的开关信号、传感器、模拟量信号、安全数据、紧停设备等简单的接线总线。As-i 总线又是一种全开放的非专有的总线系统，其支持所有的主流的控制系统。凭借其安全可靠，快速便捷的接线方式，在控制领域得到了广泛的应用。
结合 As-i 现场总线的特点，比较了这一技术应用于卸垛机上与传统的控制方式，这一技术具有设计简单、安装方便、接线便捷、维护方便等优点。
1 As-i 现场总线的构成及原理特性
1.1 总线构成
As-i 现场总线是由 As-i 主机及电源、As-i 总线电缆、As-i 现场模块三部分组成。
As-i 主机又叫网关，是与上一级控制系统的接口，现场信号通过网关传送到上一级控制系统，同时将上一级的控制命令传送到现场执行器，在主机上集成了不同的总线接口，包括 Profibus-DP、Devicenet、Eathernet、DeviceNet 等接口，可以很方便集成到上一级控制系统中，每一个主机最大带 62 个从站模块，连接多达 496个 I/O 信号 （见图 1）。
图 1 As-i 主机
As-i 电源，是将 24V DC 电源与信号进行叠加，提供从站所需要的电源和传输信号，As-i 电源的电压为29.5V～ 31.6V，可根据网络的长度自动调节电压。As-i 总线使用的电缆是两芯非屏蔽电缆，电源和信号在同一根电缆中传输，信号包括数字量 / 模拟量信号，电缆的连接采用针刺式，可达到很高的防护等级 IP67IP68 IP69K，电缆有特别的外形，具有反极性保护功能，可有效防止安装中人为接线错误，每一根总线上可以连接 62 个从站模块。
As-i 现场模块，包括数字量输入模块，数字量输出模块，模拟量输入模块，模拟量输出模块，PT100 热电阻输入模块及其他特殊功能模块，如用于汽缸控制的AirBox 模块等。
1.2 As-i 系统通讯原理
As-i 采用 APM 技术（Alternating Pulse Modulation）将传输的数据转换成 Manchester 编码进行传输。主机发送—开始位—控制位—地址 5 bit—信息 5bit—校验位—结束位从站应答—起始位—信息 4 bit—校验位—结束位
1.3 自由的网络拓扑结构
As-i 系统可以是星型、线型、总线型、树形等形式（见图 2）
图 2 As-i 系统结构
2 As-i 现场总线在卸垛机电气控制中的应用
2.1 系统概述
YPXGD70 型卸垛机适用于啤酒、饮料、食品、制药行业，对各种易拉罐进行分层卸垛处理，自动化程度高，运行平稳，产量大，维护方便。
卸垛机的逻辑控制相当复杂，系统共有 10 台电机、20 个光电开关、12 个接近开关、4 个行程保护开关、12个汽缸、16 个阀、16 个磁性开关、另外还有门保护、欠压保护、进出垛安全保护、真空检测等大量元件。这些元件分散的分布在机器上，如电气元件分布图（见图3）所示。
图 3 电气元件分布图
2.2 系统方案
综合考虑机器上的元件均为开关量的检测和执行元件，简化设计、缩短安装时间，降低安装工作量、方便调试维护等因素，我们采用了 PROFIBUS-DP+As-i 现场总线的控制方案，改变以前所有 I/O 模板及控制器件全部集中在一组电控柜内的控制方式，将现场的控制器件就地接入现场总线系统，通过通讯的方式，高效、安全、可靠的与 PLC 进行数据交换，构成一个高效控制系统。
2.2.1 器件选择
在卸垛机的电气控制中，选用西门子 S7-300 系列的 CPU 及扩展模块，西门子 MP177 触摸屏，丹佛斯变频器，TUCK 的光电开关、接近开关，PILZ 的安全继电器等的电器元件。对于 As-i 总线控制，经多方面的市场调研、性能比较、价格核算，选用了 IFM 的 As-i 系统，配置了其现场型四点输入 I/O 模块 \ 阀集成模块，其价格合理、设计简单、安装方便、接线便捷、维护方便、易于扩展，且其先进性、可靠性深得用户信赖。
2.2.2 系统组成
根据卸垛机的机械结构以及工艺性能，将卸垛机划分为进垛、出垛、主提升、推罐四大部分，在每一个部分，根据控制元件（汽缸）和检测元件（光电开关、接近开关等） 的位置和数量，合理分配了 I/O 模块和阀模块，且就近安装，现场模块间的连接使用树形连接（见图 4）所示。
图 4 现场模块间的树形连接
电机动力线直接进电柜，行程保护、急停等安全控制元件由一根多芯线直接进电柜接入硬件控制回路。PLC 主控柜里面安置了 S7-313C 型 CPU、As-i 网关及电源、继电器、安全继电器、总空开、低压短路器、接触器等器件。
在设备操作平台上装有触摸屏，与 PLC 和网关，用 Profibus 进行通讯，实时进行信息传送，控制执行机构的启停和显示设备的运行状态及检测开关的状态。
2.2.3 现场调试
该项目的现场调试进行的比较顺利。基于调试前As-i 的技术支持，以及 As-i 现场总线的应用，大大减少了现场电缆的布置和接线工作量，以及传统分线盒二次传线的故障错误，且故障易于定位并迅速排除。
3 As-i 现场总线与传统控制的比较与体会
通过 As-i 现场总线在卸垛机上的应用，与传统的集散型控制方式比较，深有体会。
3.1 图纸设计简单、结构设计一致、程序设计灵活
由于采用了 As-i 现场总线控制方式，现场的检测元器件无需单独接 24V DC 电源，因为扁平电缆的传输已经包括了电源和信号，同时采用了阀模块，这样阀就不需要从 PLC 输出，用继电器中转再控制阀，且磁性开关为自带线，更无需画接线方式，且选择的 4 点输入模块、阀模块都一样，所以设计结构都一致，只要把每个检测元件合理分布在就近的模块上的，给它们分配好地址就可以，大大减少了图纸的数量和复杂程度。同时由于采用位模块化方法，组态更加快速容易，扩展和修改也简便易行。
3.2 系统故障率低，安装、调试、维护简便
在生产现场，由于现场控制模块 I/O 模块和阀模块就近放置在每个部位的检测元器件附近，这样就可以替代传统控制方式的分线盒，使的整个项目的电缆开销比传统集散型控制系统大量减少，同时，现场的检测元件直接接入现场模块，而不需要经过现场的分线盒中转，且可以预先接好光点开关、接近开关等传感器的两头连接，等机械装备好以后，根据分配好的模块及地址，快速简便的插在模块里即可，大大缩短了放线、安装的时间。同时因为模块与模块间只需要一根集信号与电源一体的扁平电缆，大大减少布线和接点，减少了系统的故障源，且 As-i 现场总线提供了卓越的故障诊断和故障排除功能，使错误识别、定位比较简单，可直接对每一个现场模块进行诊断，迅速将故障源定位到模块，这样大大缩短了调试时间。
4 结论
As-i 总线系统是设备设计和自动化中的新技术，其在设备的设计、启动和保养方面都具有经济实用的优点，As-i 总线系统安装方便，能够与传感器直接相连，有集成的阀模块，其在卸垛机的应用上与传统的控制系统相比，节省了很多的继电器、接线端子、分线盒、多芯电缆、管接头，降低了系统设计、制造、安装、维护的成本，且易于扩展，可有效提高生产效率和产品质量。同时，As-i 总线作为一个实时工作的网络，一个能以多种方式和规模使用的网络，一个安装简易、扩充快速灵活的网络，一个在恶劣的环境中也能安全可靠地运行的网络，是卸垛机电气控制中最佳的现场网络之一。
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