شبکه‌های صنعتی زیمنس با تمرکز بر AS-i و S7-1200

مقدمه

در دنیای اتوماسیون صنعتی، شبکه‌های صنعتی نقش مهمی در تبادل اطلاعات بین تجهیزات مختلف ایفا می‌کنند.
زیمنس به‌عنوان یکی از پیشگامان اتوماسیون، پروتکل‌ها و شبکه‌های متنوعی را برای ارتباط بین PLCها، HMIها، درایوها، سنسورها و سایر اجزای سیستم ارائه داده است.

در این آموزش با ساختار کلی شبکه‌های صنعتی زیمنس و کاربرد شبکه AS-i در ارتباط با S7-1200 آشنا می‌شویم.

1. معرفی انواع شبکه‌های صنعتی زیمنس

زیمنس از شبکه‌های مختلفی در اتوماسیون صنعتی استفاده می‌کند:

• PROFIBUS: شبکه سریال با سرعت بالا برای ارتباط با درایوها و I/Oهای توزیع‌شده

• PROFINET: شبکه مبتنی بر Ethernet با قابلیت Real-Time بالا

• AS-Interface (AS-i): شبکه اقتصادی و ساده برای اتصال سنسورها و عملگرها

• IO-Link: پروتکل ارتباطی سطح پایین با سنسورهای هوشمند و تنظیم‌پذیر

2. شبکه AS-Interface (AS-i)

شبکه AS-i (مخفف Actuator Sensor Interface) یک شبکه ساده و اقتصادی برای اتصال تعداد زیادی از سنسورها و عملگرهای دیجیتال است.
ویژگی‌ها:

• ارتباط با حداکثر 62 تجهیز

• کابل‌کشی بسیار ساده با کابل دو رشته‌ای زرد

• انتقال داده و تغذیه برق به‌صورت همزمان

• بدون نیاز به آدرس‌دهی پیچیده یا تنظیمات خاص

AS-i انتخابی مناسب برای خطوط تولید بزرگ و ماشین‌آلاتی است که نیاز به ورودی/خروجی‌های دیجیتال زیاد دارند.

AS-Interface (Actuator Sensor Interface) یک شبکه صنعتی سطح پایین (Field Level) برای اتصال سنسورها و عملگرهای دیجیتال به سیستم‌های کنترل مانند PLC است.
این شبکه به عنوان جایگزینی هوشمند برای سیم‌کشی سنتی نقطه‌به‌نقطه طراحی شده و به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و هزینه پایین نصب، در بسیاری از خطوط تولید و سیستم‌های خودکار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 معماری شبکه AS-i

AS-i دارای ساختاری Master-Slave است:

• AS-i Master: کنترل‌کننده اصلی شبکه است و مسئول ارسال و دریافت داده‌ها به/از تجهیزات زیرمجموعه (Slave) می‌باشد.

• AS-i Slaves: سنسورها، عملگرها یا ماژول‌های I/O که اطلاعات را دریافت یا ارسال می‌کنند.

 اجزای اصلی شبکه:

 ویژگی‌های فنی شبکه AS-i

• پشتیبانی از 62 آدرس در یک شبکه (در نسخه‌های جدید AS-i 3.0)

• کابل‌کشی ساده با کابل تخت (Flat Cable) بدون نیاز به فیش یا کانکتور خاص

• سرعت پاسخ‌دهی بالا (تا 5 میلی‌ثانیه برای 31 تجهیز)

• طراحی بدون نیاز به مهارت بالا در نصب

• پشتیبانی از پروفایل‌های استاندارد مانند I/O، Safety، انرژی و آنالوگ

•  

AS-i Safety at Work

AS-i از فناوری ایمنی عملکردی (Functional Safety) نیز پشتیبانی می‌کند.
با اضافه کردن ماژول‌های ایمنی مانند AS-i Safety Slaves، می‌توان عملکردهایی مانند توقف اضطراری، سوئیچ‌های حفاظتی و پردازش سیگنال‌های ایمن را بدون نیاز به سیم‌کشی جداگانه پیاده‌سازی کرد.

موارد استفاده صنعتی از AS-i

• خطوط تولید خودرو (کارخانه‌های مونتاژ)

• نوار نقاله‌ها و سیستم‌های انتقال مواد

• ماشین‌آلات بسته‌بندی

• خطوط مونتاژ الکترونیکی

• سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند (AGVها)

• تابلوهای توزیع ورودی/خروجی غیرمتمرکز

3. ارتباط S7-1200 با شبکه AS-i

برای اتصال PLC S7-1200 به شبکه AS-i به ماژول AS-i Master نیاز داریم. این ماژول از طریق PROFINET به PLC متصل می‌شود و نقش واسط بین شبکه AS-i و کنترلر را دارد.

مراحل راه‌اندازی:

1. نصب ماژول AS-i Master داخل تابلو

2. اتصال کابل زرد AS-i به تجهیزات (سنسورها، عملگرها)

3. آدرس‌دهی ساده به هر تجهیز (معمولاً از طریق سوئیچ یا نرم‌افزار)

4. پیکربندی ماژول در TIA Portal

5. تبادل داده بین PLC و تجهیزات به‌صورت کاملاً یکپارچه

4. مزایای استفاده از AS-i

• کاهش چشمگیر سیم‌کشی و صرفه‌جویی در زمان نصب

•  افزایش انعطاف‌پذیری در طراحی و توسعه پروژه

•  کاهش خطای انسانی در کابل‌کشی و نصب

•  قابلیت گسترش آسان بدون تغییر زیاد در ساختار تابلو

•  یکپارچگی کامل با TIA Portal و تجهیزات زیمنس

نتیجه‌گیری

شبکه AS-i راهکاری مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای پروژه‌های اتوماسیونی است که نیاز به ورودی/خروجی دیجیتال زیاد دارند.
ترکیب این شبکه با PLCهای S7-1200 زیمنس، علاوه بر سادگی، بهره‌وری و قابلیت توسعه پروژه را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد.