AS―i总线技术及AS―i安全工作系统在带式输送机上的应用

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【摘要】本文主要介绍了西门子AS-i总线技术在带式输送机上的应用，西门子AS-i总线技术产品做为西门子分布式传感器层网络应用，具有安装简单，价格低廉和维护方便的特点，同时为了保障人身和设备安全，避免事故的发生，还提供了AS-i安全工作系统。

【关键词】AS-i AS-i safe；故障安全

一、项目简介

作为大宗散状物料连续输送设备，带式输送机广泛应用于钢铁、煤炭、港口码头、电力、建材等国民经济各行业，长距离带式输送机控制系统现必需采用智能化的故障诊断及监控功能，北方重工集团是中国重机协会带式输送机分会理事长单位，全国带式输送机行业排头兵企业，带式输送机设计研发能力和总体技术水平、产品国内外市场占有率均居全国首位，北方重工集团与巴西淡水河谷公司签订了露天煤矿用三条带式输送机设计、生产制造和调试合同，带式输送机的水平长度：1161m，由于该胶带机距离比较长，需要采集的控制信号数量比较多，如果只按传统的每个开关接一根电缆方法会使用很多电缆，成本比较高，并且检修起来工作量大，而且电缆距离比较长，模拟量信号会出现衰减现象，因此采用了西门子AS-I总线技术，通过一根黄色的AS-i电缆，将皮带机上的所有输入输出信号并联在一起，可减少大量的控制电缆和因此产生安装费用，若用户因工艺流程变化需要增加开关、改变输出动作，或在运行中出现开关损坏或者其他故障时，则AS-i总线系统具有的快速安装、故障诊断、自动测试、预防性维护、程序参数变化等功能可以大大缩短系统重新配置和排除故障的时间，既提高了效率，又节省了资金。

二、系统构成

1、AS-i总线技术介绍

AS-i（actuator sensor interface）是传感器/执行器接口的缩写，是属于底层设备级的总线系统，主要针对执行器、传感器接口。是一种用来在控制器（主站Master）和传感器/执行器（从站Slave）之间双向交换信息的主从结构监控网络，AS-Interface对于它上一层的PLC以及现在盛行的、上位的现场总线系统是完全开放的。AS-Interface（AS-i）执行器―传感器接口，是现场级简单且高效的网络化系统。作为一个开放、非专有的总线系统，作为一个开放、非专有的总线系统，它传递着与过程和机器相关的数字和模拟信号。AS-Interface之所以如此出众，是因为其已将系统高度简单化和实效性并蓄兼收。到目前为止，与其他现场总线系统比较，它是最具价格优势的网络化解决方案。这不仅因为其易于操作且安装便捷，而且也因为其在进行改造时别具灵活性。即便是在最恶劣的环境下它的表现也同样出色。凭借出众的总线系统，在现场将所有自动化节点与上位的控制器连接起来简单、安全且高效，真正无与伦比。

2、项目采用的AS-i总线网络

由于带式输送机长度为1100m，而每个AS-I网络可以实现的最长距离是600米，因此总共分成带式输送机头部、中部和尾部3段网络，这3段网络通过光纤电缆与中控进行通讯，其网络拓扑结构如下：

三、控制系统完成的功能

1、采集信号功能

带式输送机头部、中部以及尾部网络每段网络都设有一个DP/ASI-LINK ADVANCED作为这段网络的主站，采集带式输送机沿线长距离的所有保护开关信号，并通过网络转换，将AS-i网络连接到Profibus网络中，并通过光电转换模块，将带式输送机的所有信号都传送到中央控制室，由中央控制室对带式输送机的运行进行监控。

2、安全工作系统功能

安全系统希望制止不安全的运动，甚至当操作者所执行的动作将会产生相反的危险和伤害结果时，操作者也不致受到机器的伤害。因此在带式输送机头部、中部以及尾部网络每段网络都有一个安全监视器，带式输送机沿线每50米处设置一对安全型拉绳开关做为带式输送机的急停开关使用，安全监视器包含有输出信号开关装置（OSSD：Output Signal Switching Devices），（也就是一个有冗余的安全继电器套件）当出现不安全条件的信号时，它关断不安全的运动。OSSDs也被称作“输出群组”。如果检测的条件不允许清楚地识别出系统是安全运行时，安全监视器也总是打开OSSD的。根据这个道理，在安全模块和安全监视器之间传输的信息，不是“系统是不安全的”就相当“系统是安全的”。这就意味着，当缺少了安全节点连续发送数据，表明系统实际安全时，安全监视器假定系统是不安全的。使用这个方法，当数据链的任何部分（包括AS-i主站、电源和电缆）丧失功能时，或者带式输送机沿线的拉绳开关动作时OSSDs将总是打开的（关断不安全的运动），通过硬连线的方式，将此信号连接到电机控制中心，直接停止带式输送机驱动电动机，从而起到了一个安全系统的作用。

如下图：

四、应用体会

由于该胶带机距离比较长，需要采集的控制信号数量比较多，如果只按传统的每个开关接一根电缆方法会使用很多电缆，成本比较高，并且检修起来工作量大，而且电缆距离比较长，模拟量信号会出现衰减现象，因此采用了西门子AS-I总线技术，通过一根黄色的AS-i电缆，将皮带机上的所有输入输出信号并联在一起，可减少大量的控制电缆和因此产生安装费用，若用户因工艺流程变化需要增加开关、改变输出动作，或在运行中出现开关损坏或者其他故障时，则AS-i总线系统具有的快速安装、故障诊断、自动测试、预防性维护、程序参数变化等功能可以大大缩短系统重新配置和排除故障的时间，既提高了效率，又节省了资金。AS-i总线技术已广泛应用于各种工业领域，成绩斐然。如汽车制造，电梯控制等等，但在国内却没有应用在输送机上，因此AS-I总线技术在长距离带式输送机上的应用将拥有广阔的前景，为我国长距离带式输送机上采用AS-I总线应用开创了一个新的起点。