¿Qué es AS-Interface (AS-i)?

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Un cable plano para energía y datos

La característica que define a AS-Interface es su cable. En lugar del cableado trenzado, blindado y terminado que la mayoría de los buses de campo requieren, AS-i usa un cable plano de dos conductores, sin blindaje y sin terminación, con un perfil moldeado que hace imposible conectarlo al revés. Los dispositivos se acoplan a él mediante conectores por desplazamiento de aislamiento que perforan la cubierta exterior del cable y hacen contacto con los dos conductores, así que un módulo puede pinzarse sobre el cable en cualquier punto sin cortarlo ni pelarlo. Esa simplicidad mecánica es gran parte de por qué AS-i se instala rápido y barato.

Los mismos dos conductores llevan tanto la energía que alimenta a los dispositivos de campo como los datos que intercambian, así que la mayoría de los sensores AS-i y los actuadores simples toman su suministro directamente del cable y no necesitan una alimentación separada. Una fuente de alimentación AS-i dedicada impulsa la red, y las cargas mayores que exceden lo que el cable plano debe llevar pueden alimentarse desde una fuente auxiliar, a menudo en un segundo cable plano negro que corre junto al amarillo. El emparejamiento amarillo-y-negro es una vista común en instalaciones AS-i justo por esta razón.

AS-i está posicionado de forma deliberada en la base de la jerarquía de automatización, debajo de los buses de campo más ricos, donde los dispositivos son simples: interruptores de proximidad, fotoceldas, botones pulsadores, lámparas indicadoras y válvulas solenoides. No intenta llevar datos analógicos de alta resolución ni grandes conjuntos de parámetros de dispositivo. Su trabajo es conectar muchos pequeños puntos de encendido-apagado y unos pocos valores simples con el menor cableado y costo posibles, y es muy bueno en exactamente esa tarea estrecha.

Direccionamiento, sondeo y perfiles

Una red AS-i corre sobre un esquema maestro-esclavo estricto con un solo maestro. El maestro recorre por turno las direcciones de la red, intercambiando una pequeña cantidad de datos con cada esclavo, y completa un ciclo completo por toda la red en unos pocos milisegundos. Este ciclo fijo y predecible hace determinista la temporización: el controlador sabe cuánto tarda en refrescar cada entrada y salida del segmento. El intercambio con cada esclavo es pequeño, un puñado de bits de datos más bits de parámetro, que es por lo que AS-i se describe como de nivel de bit en lugar de nivel de byte o de mensaje.

Cada esclavo carga una dirección corta que el maestro usa para sondearlo, y el esquema de direccionamiento fija el límite práctico de cuántos dispositivos puede tener un segmento, del orden de unas pocas decenas dependiendo de si se usa el modo de direccionamiento extendido. Las direcciones se asignan cuando un dispositivo se comisiona, usando una herramienta de direccionamiento o el maestro, y una convención común deja la dirección cero como el valor por defecto de un dispositivo sin direccionar para que un reemplazo pueda insertarse y recibir la dirección correcta. Llevar un registro de qué dirección pertenece a qué dispositivo es parte de mantener una red AS-i.

AS-i usa la idea de un perfil para estandarizar cómo se presenta una clase dada de dispositivo, definiendo su disposición de datos y parámetros para que los maestros y las herramientas puedan reconocerlo y manejarlo de forma consistente sin importar el fabricante. Un perfil le dice al sistema qué significan los bits de entrada y salida del dispositivo y qué parámetros acepta, lo que mantiene interoperable una red de múltiples proveedores. Esta es la contraparte AS-i a las descripciones de dispositivo que usan las redes más ricas, mantenida de forma deliberada ligera para igualar la simplicidad de los dispositivos que describe.

Elevar los datos discretos hacia el SCADA

Por sí solo un segmento AS-i es una isla autocontenida de E/S discreta; para ser útil a un sistema de control o monitoreo sus datos tienen que elevarse a una red que el controlador entienda. Ese es el trabajo de un gateway AS-i. Un gateway actúa como el maestro AS-i en su lado inferior, sondeando a todos los esclavos, mientras que en su lado superior se conecta a un bus de campo de nivel superior como Profinet, EtherNet/IP o Modbus. Presenta las entradas y salidas AS-i recolectadas al controlador como bloques de E/S, de modo que las señales discretas del cable plano aparecen como tags ordinarios en el sistema de control.

Este patrón de gateway es lo que ubica a AS-i de forma sensata dentro de una arquitectura mayor. Una máquina o una sección de una línea puede usar AS-i para su densa población de dispositivos simples de encendido-apagado, manteniendo ese cableado barato y rápido de instalar, mientras el gateway entrega los datos resultantes hacia arriba a una columna vertebral Profinet o Modbus que une toda la planta. Desde arriba, los dispositivos AS-i son indistinguibles de cualquier otra E/S; la simplicidad del cable plano queda oculta tras el gateway, y solo los datos mismos viajan hacia adelante.

Para un proyecto SCADA o de monitoreo en la nube esto significa que los datos AS-i llegan de la misma forma que la mayoría de las señales discretas de bajo nivel: ya recolectados por un gateway y expuestos a través de un protocolo capaz de IP que un colector de borde o un PLC puede leer. El estado de una válvula, la presencia detectada por una fotocelda, o la posición reportada por un interruptor de límite en un segmento AS-i se vuelve un tag que puede tenderse en tendencias, alarmarse y reportarse como cualquier otro. Saber que AS-i se sienta debajo del bus de campo, alcanzado a través de un gateway, ayuda a un integrador a delimitar la conexión de forma correcta en lugar de esperar sondear el cable amarillo directamente.

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