AS—i總線技術(shù)及AS—i安全工作系統(tǒng)在帶式輸送機上的應(yīng)用

【摘要】本文主要介紹了西門子AS-i總線技術(shù)在帶式輸送機上的應(yīng)用，西門子AS-i總線技術(shù)產(chǎn)品做為西門子分布式傳感器層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具有安裝簡單，價格低廉和維護方便的特點，同時為了保障人身和設(shè)備安全，避免事故的發(fā)生，還提供了AS-i安全工作系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】AS-i AS-i safe；故障安全

一、項目簡介

作為大宗散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備，帶式輸送機廣泛應(yīng)用于鋼鐵、煤炭、港口碼頭、電力、建材等國民經(jīng)濟各行業(yè)，長距離帶式輸送機控制系統(tǒng)現(xiàn)必需采用智能化的故障診斷及監(jiān)控功能，北方重工集團是中國重機協(xié)會帶式輸送機分會理事長單位，全國帶式輸送機行業(yè)排頭兵企業(yè)，帶式輸送機設(shè)計研發(fā)能力和總體技術(shù)水平、產(chǎn)品國內(nèi)外市場占有率均居全國首位，北方重工集團與巴西淡水河谷公司簽訂了露天煤礦用三條帶式輸送機設(shè)計、生產(chǎn)制造和調(diào)試合同，帶式輸送機的水平長度：1161m，由于該膠帶機距離比較長，需要采集的控制信號數(shù)量比較多，如果只按傳統(tǒng)的每個開關(guān)接一根電纜方法會使用很多電纜，成本比較高，并且檢修起來工作量大，而且電纜距離比較長，模擬量信號會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，因此采用了西門子AS-I總線技術(shù)，通過一根黃色的AS-i電纜，將皮帶機上的所有輸入輸出信號并聯(lián)在一起，可減少大量的控制電纜和因此產(chǎn)生安裝費用，若用戶因工藝流程變化需要增加開關(guān)、改變輸出動作，或在運行中出現(xiàn)開關(guān)損壞或者其他故障時，則AS-i總線系統(tǒng)具有的快速安裝、故障診斷、自動測試、預(yù)防性維護、程序參數(shù)變化等功能可以大大縮短系統(tǒng)重新配置和排除故障的時間，既提高了效率，又節(jié)省了資金。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

1、AS-i總線技術(shù)介紹

AS-i（actuator sensor interface）是傳感器/執(zhí)行器接口的縮寫，是屬于底層設(shè)備級的總線系統(tǒng)，主要針對執(zhí)行器、傳感器接口。是一種用來在控制器（主站Master）和傳感器/執(zhí)行器（從站Slave）之間雙向交換信息的主從結(jié)構(gòu)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，AS-Interface對于它上一層的PLC以及現(xiàn)在盛行的、上位的現(xiàn)場總線系統(tǒng)是完全開放的。AS-Interface（AS-i）執(zhí)行器—傳感器接口，是現(xiàn)場級簡單且高效的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。作為一個開放、非專有的總線系統(tǒng)，作為一個開放、非專有的總線系統(tǒng)，它傳遞著與過程和機器相關(guān)的數(shù)字和模擬信號。AS-Interface之所以如此出眾，是因為其已將系統(tǒng)高度簡單化和實效性并蓄兼收。到目前為止，與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)比較，它是最具價格優(yōu)勢的網(wǎng)絡(luò)化解決方案。這不僅因為其易于操作且安裝便捷，而且也因為其在進行改造時別具靈活性。即便是在最惡劣的環(huán)境下它的表現(xiàn)也同樣出色。憑借出眾的總線系統(tǒng)，在現(xiàn)場將所有自動化節(jié)點與上位的控制器連接起來簡單、安全且高效，真正無與倫比。

2、項目采用的AS-i總線網(wǎng)絡(luò)

由于帶式輸送機長度為1100m，而每個AS-I網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)的最長距離是600米，因此總共分成帶式輸送機頭部、中部和尾部3段網(wǎng)絡(luò)，這3段網(wǎng)絡(luò)通過光纖電纜與中控進行通訊，其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下：

三、控制系統(tǒng)完成的功能

1、采集信號功能

帶式輸送機頭部、中部以及尾部網(wǎng)絡(luò)每段網(wǎng)絡(luò)都設(shè)有一個DP/ASI-LINK ADVANCED作為這段網(wǎng)絡(luò)的主站，采集帶式輸送機沿線長距離的所有保護開關(guān)信號，并通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換，將AS-i網(wǎng)絡(luò)連接到Profibus網(wǎng)絡(luò)中，并通過光電轉(zhuǎn)換模塊，將帶式輸送機的所有信號都傳送到中央控制室，由中央控制室對帶式輸送機的運行進行監(jiān)控。

2、安全工作系統(tǒng)功能

安全系統(tǒng)希望制止不安全的運動，甚至當(dāng)操作者所執(zhí)行的動作將會產(chǎn)生相反的危險和傷害結(jié)果時，操作者也不致受到機器的傷害。因此在帶式輸送機頭部、中部以及尾部網(wǎng)絡(luò)每段網(wǎng)絡(luò)都有一個安全監(jiān)視器，帶式輸送機沿線每50米處設(shè)置一對安全型拉繩開關(guān)做為帶式輸送機的急停開關(guān)使用，安全監(jiān)視器包含有輸出信號開關(guān)裝置（OSSD：Output Signal Switching Devices），（也就是一個有冗余的安全繼電器套件）當(dāng)出現(xiàn)不安全條件的信號時，它關(guān)斷不安全的運動。OSSDs也被稱作“輸出群組”。如果檢測的條件不允許清楚地識別出系統(tǒng)是安全運行時，安全監(jiān)視器也總是打開OSSD的。根據(jù)這個道理，在安全模塊和安全監(jiān)視器之間傳輸?shù)男畔?，不是“系統(tǒng)是不安全的”就相當(dāng)“系統(tǒng)是安全的”。這就意味著，當(dāng)缺少了安全節(jié)點連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，表明系統(tǒng)實際安全時，安全監(jiān)視器假定系統(tǒng)是不安全的。使用這個方法，當(dāng)數(shù)據(jù)鏈的任何部分（包括AS-i主站、電源和電纜）喪失功能時，或者帶式輸送機沿線的拉繩開關(guān)動作時OSSDs將總是打開的（關(guān)斷不安全的運動），通過硬連線的方式，將此信號連接到電機控制中心，直接停止帶式輸送機驅(qū)動電動機，從而起到了一個安全系統(tǒng)的作用。

如下圖：

四、應(yīng)用體會

由于該膠帶機距離比較長，需要采集的控制信號數(shù)量比較多，如果只按傳統(tǒng)的每個開關(guān)接一根電纜方法會使用很多電纜，成本比較高，并且檢修起來工作量大，而且電纜距離比較長，模擬量信號會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，因此采用了西門子AS-I總線技術(shù)，通過一根黃色的AS-i電纜，將皮帶機上的所有輸入輸出信號并聯(lián)在一起，可減少大量的控制電纜和因此產(chǎn)生安裝費用，若用戶因工藝流程變化需要增加開關(guān)、改變輸出動作，或在運行中出現(xiàn)開關(guān)損壞或者其他故障時，則AS-i總線系統(tǒng)具有的快速安裝、故障診斷、自動測試、預(yù)防性維護、程序參數(shù)變化等功能可以大大縮短系統(tǒng)重新配置和排除故障的時間，既提高了效率，又節(jié)省了資金。AS-i總線技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，成績斐然。如汽車制造，電梯控制等等，但在國內(nèi)卻沒有應(yīng)用在輸送機上，因此AS-I總線技術(shù)在長距離帶式輸送機上的應(yīng)用將擁有廣闊的前景，為我國長距離帶式輸送機上采用AS-I總線應(yīng)用開創(chuàng)了一個新的起點。