AS-Interface: qué es y cómo funciona

Para qué sirve AS-i

AS-Interface es una solución de red destinada a la industria y utilizada en sistemas de automatización basados en PLC, DCS y PC.

Esta tecnología ha sido desarrollada para funcionar con dispositivos sencillos ON/OFF. Esto incluye, por ejemplo, actuadores, sensores, codificadores y pulsadores en la industria manufacturera.

En este artículo analizaremos con detenimiento por qué es uno de los sistemas de red más utilizados en los procesos productivos de las empresas, sus aplicaciones y características principales.

¿Qué es AS-Interface?

La definición clásica de AS-Interface es la de un bus maestro-esclavo, en el que un solo maestro controla hasta 62 esclavos.

Cada esclavo puede transferir hasta cuatro entradas y cuatro salidas en un ciclo de bus. Además, proporciona un sistema de cableado único que es rápido, fácil de cablear y fácil de operar.

Funciona en el nivel más bajo de la jerarquía del bus de campo, pero cuando se implementa con un maestro/gateway AS-I (a veces denominado simplemente gateway AS-i) puede conectarse a una red de nivel superior, como DeviceNet, EtherNet/IP, PROFIBUS u otras.

Por norma general, los maestros AS-i se conectan al control de nivel superior, como un PLC, un control basado en PC o un DCS (sistema de control distribuido).

Tradicionalmente, los sensores y actuadores se han conectado a los PLC u otros controladores a través de discretas cableadas y arneses de cables.

Pero, la introducción de la interfaz actuador-sensor, también conocida como AS-Interface, o AS-i (acrónimo de Actuator Sensor Interface), en la década de 1990 ofreció a los usuarios e integradores una sustitución fiable y rentable del método engorroso y lento del cableado en paralelo.

¿Por qué se utiliza AS-i?

La sustitución de sensores y actuadores sencillos por sensores y actuadores de AS-Interface es una tendencia candente en la automatización actual, y por una buena razón.

AS-Interface es ya un estándar mundial de hecho para la conexión en red de E/S sencillas.

Su potencial para sustituir de forma rentable el desordenado nido de cables que impregna la mayoría de las instalaciones industriales resulta tremendamente atractivo en muchos sectores.

De las redes de sustitución de sensores/actuadores de bajo nivel disponibles, AS-Interface ofrece el mayor rendimiento al menor coste. Debido a sus raíces como red de Siemens, AS-Interfaz ya cuenta con el apoyo entusiasta de la comunidad de automatización industrial en Europa.

En la actualidad, muchos proveedores de automatización se sienten atraídos por su alta velocidad, su potencia en el bus, su sencillez de funcionamiento y su sistema de cableado por desplazamiento del aislamiento.

Dado que los ingenieros de control se sienten cada vez más cómodos con un sistema de red estructurado, AS-Interface es la solución perfecta para el nivel más bajo de la arquitectura de red, esos sensores y actuadores sencillos y de bajo nivel que consumen la mayor parte de los gastos de instalación, puesta en marcha y resolución de problemas.

Ejemplo de una red industrial AS-Interface
Ejemplo de una red industrial AS-Interface

Componentes de AS-Interface

Un sistema construido con AS-Interface suele tener varios componentes principales. A continuación describiremos los más importantes.

1) Maestro AS-Interface

En primer lugar está el AS-Interface Master, en la cabeza de la red. El AS-Interface Master proporciona la conexión con el sistema de control de nivel superior.

Organiza todo el tráfico de datos en la línea y es responsable de la parametrización, el diagnóstico y la supervisión.

2) Cable AS-Interface

Lo siguiente es el cable de AS-Interface. Hay dos cables necesarios en un sistema de AS-Interface:

  • Un cable para llevar la energía y los datos a los sensores que suele ser de color amarillo.
  • Un cable para llevar 24 voltios a los actuadores que suele ser de color negro.

Sin embargo, no hay que hacer un cableado complicado, ya que utilizan una tecnología especial de fijación, lo que significa que los nodos pueden conectarse literalmente en el cable, en cualquier punto.

3) Fuente de alimentación AS-Interface

La unidad o fuente de alimentación AS-Interface proporciona una corriente continua constante y regulada de 30 voltios para suministrar energía a los dispositivos maestro y esclavo.

También funciona como desacoplador de datos, lo que significa que separa la energía y los datos mientras ambos se transfieren simultáneamente a lo largo del cable.

Pueden conectarse directamente a un autómata programable a través de un maestro de interfaz AS en el rack del autómata.

Como alternativa, pueden formar parte de un subsistema más grande y conectarse a un PLC mediante una conexión de bus de campo, como PROFINET o PROFIBUS.

4) AS-Interface de Seguridad en el trabajo

«AS-Interface Safety at Work» se refiere a la comunicación segura en la red de AS-Interface según la directiva de máquinas más reciente.

Con este sistema de seguridad utilizado en todo el mundo se puede alcanzar el estándar de seguridad SIL3/PLe, lo que permite crear sistemas de seguridad sin necesidad de un PLC de seguridad.

Todos los dispositivos de seguridad conocidos pueden conectarse directamente al segmento AS-Interface mediante módulos o como solución integral.

El concepto de seguridad del AS-Interface puede modificarse de forma flexible y descentralizada. Los enlaces lógicos pueden definirse mediante el software de configuración VAZ-SW-SIMON+.

¿Cómo funciona AS-Interface?

Con el protocolo de comunicación industrial AS-Interface todos los sensores y actuadores se conectan al sistema de control mediante líneas de dos cables sin apantallar que proporcionan tanto transmisión de datos como energía.

Este sistema tiene una estructura que se descompone en tres niveles.

Interfaz 1: Sensores y actuadores

En este nivel tenemos los esclavos que utilizan chips AS-Interface. Este chip permite a los esclavos conectarse a la red, enviar datos al maestro y recibir órdenes de vuelta.

Un dispositivo analógico en la red que envíe datos mayores de 4 bits los dividirá en muchos ciclos para enviarlos al maestro.

Interfaz 2: Sistema de transmisión

En este nivel, la red intercambia datos entre los esclavos de la red. La interfaz 2 define cómo acceder a la interfaz 1, intercambiar datos eléctricos y manejar los problemas de comunicación.

También define el tiempo requerido en cada transacción.

Interfaz 3: Elemento de control (maestro)

En este nivel, el maestro conecta el controlador (host) con los sensores y actuadores.

Además, el maestro puede gestionar el tráfico de forma independiente y configurar y ejecutar diagnósticos.

Ventajas del uso de AS-Interface

Las principales ventajas de AS-Interface son su sencillez, su bajo coste y su alta velocidad.

Un maestro puede controlar hasta 62 esclavos AS-i cuando se utiliza el sistema de direccionamiento ampliado. Y cada esclavo puede tener 8 entradas y 8 salidas, con un total de 496 entradas y 496 salidas.

Con el sistema de direccionamiento estándar y 31 esclavos, el tiempo máximo de respuesta es de 5 ms por punto de E/S, y con el direccionamiento ampliado, el tiempo máximo de respuesta es de 20 ms por punto de E/S (con 8 E/S por esclavo).

Además, AS-i tiene la ventaja de ser un sistema determinista y verificable, por lo que el tiempo de respuesta es fiable.

A continuación te enumero otros beneficios que puede aportar AS-i a tu sistema de automatización industrial que debes conocer:

  • Costes de instalación minimizados y conexión mediante tecnología de perforación del aislamiento.
  • Instalación sin topología.
  • Alimentación, señales seguras y no seguras en un solo cable.
  • Amplia función de diagnóstico.
  • Direccionamiento automático cuando se sustituye un dispositivo.
  • Ampliaciones flexibles del sistema.
  • Compatible con todos los buses de campo y PL

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