AS-i 系统在叠加于 30 VDC 电源之上的对称调制通信系统中运行。这是一个浮地系统，其故障排查要求并不直观。本工程简报介绍了该信号，展示了浮地系统的特性，并给出了故障排查建议。图 1 提供了本次演示所用设备的工作台视图。
不行！您不能用调整为 29 VDC 的常规电源替换 30 VDC 的 AS-i 总线电源。零欧姆戴维南输出阻抗会将源自 AS-i 通信主站的调制信号短路。
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最后更新：2026 年 3 月 6 日
图 1 ：作者工作台上 AS-i 设备的图片。
AS-i 波形是什么样子的？
答案取决于观察信号的方式。
直流耦合示波器视图
图 2 展示了一个近乎理想的示波器屏幕截图。在此示例中，
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通道 1 连接到 AS-i 线对的正极（棕色）侧
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通道 2 连接到 AS-i 线对的负极（蓝色）侧
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探头接地端连接到 AS-i 电源输出侧的 GND（屏蔽）端子
我们可以看到 30 VDC 电源被有效分割，通道 1 为正 15 VDC，通道 2 为负 15 VDC。AS-i 信号智能表现为每个通道上的脉冲式调制。该智能信号叠加在 30 VDC 电源之上。
这些波形是使用 Digilent Analog Discovery 3 捕获的。
您质疑探头接地的位置是正确的，因为示波器在内部是以地为参考的。请继续阅读，以了解此 AS-i 总线 GND（屏蔽层）是浮空的，与大地或 24 VDC 回路之间无参考电位。
图 2 ：直流耦合 AS-i 信号的示波器屏幕截图。
交流耦合示波器视图
图 3 中的交流耦合屏幕截图揭示了 AS-i 信号的特性。在此，我们保留探头在通道 1 和通道 2 上的连接。新增的红色轨迹显示了两个信号之间的差值（通道 1 减去通道 2）。
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这些信号互为镜像。
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信令周期约为 6 µs，从而提供 167 kbps（波特）的速率。
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红色的重构差分信号比任一通道都更干净。
AS-i 是一种平衡信号
AS-i 信号类似于专业（平衡）麦克风中的音频信号。请记住，我们“传输”的是信号和 signal_not。接收器通过取两个信号之间的差值来重构信号。这看似多余，直到我们考虑到大多数噪声对两根导线都是共模的；噪声源会在两根信号线上注入相等的信号。
接收器的重构过程有效地消除了共模噪声。图 3 暗示了这一机制，因为重构后的差分（红色）信号比输入通道更干净。这就是共模抑制比（CMRR）在起作用。
图 3 ：交流耦合 AS-i 信号的示波器屏幕截图。
跨接在 AS-i 信号线上的万用表测量值
万用表可用于对 AS-i 信号进行有限的分析。
直流模式
当将设置为直流模式的万用表跨接在两个 AS-i 端子上时，它将测得来自电源的标称 30 VDC 电压。该读数将保持稳定，无任何波动。如果系统正常运行，则每条线路相对于 GND（屏蔽层）的绝对电压将约为 15 VDC，如图 2 所示。请参阅下一节，以排查异常（不平衡）运行故障。
交流模式
设置为测量交流的万用表在跨接至 AS-i 端子时，将测得约 0.8 VAC 的电压。这是使用福禄克（Fluke）87 V 型万用表在工作台上进行的实测数据。
该测量值超出万用表的规格范围。您的实测结果可能有所不同。这种非正弦、高频、脉冲信号与我们通常用万用表测量的普通 60 Hz 信号相差甚远。
AS-i 总线电源的内部结构
本节讨论如图 1 所示的 AS-i 电源。这是排查 AS-i 接地故障所必需的系统级知识。
AS-i 电源
AS-i 系统关联有两个电源。
“黑色线缆”辅助总线
辅助负载的一个示例是输送机电机。就本文而言，辅助电源具有一个 24 VDC 电源端子和一个回路端子。这是一种常规低压电源，不在本以 AS-i 为中心的文章中讨论。并非所有 AS-i 设备都需要辅助电源。
黄色线缆 AS-i 通信总线
我们不再使用“电源”这一术语，而将其称为与 AS-i 主站配对的电源伙伴。它们共同构成一条数据调制的电源轨。虽然常规（理想）电源具有接近零欧姆的戴维南输出阻抗，但 AS-i 总线电源具有中等阻抗，使 AS-i 主站能够在此阻抗上调制 AS-i 智能信号。图 4 显示了该去耦网络，表现为靠近电源输出端的电容 - 电感对。
设定为 29 VDC 的常规 24 VDC 电源无法用作 AS-i 总线电源。常规电源具有接近零欧姆的阻抗，会短路 AS-i 主站的调制信号。 此处不应节省成本。
图 4 ：倍加福（Pepperl+Fuchs）VAN-24DC-K28 的框图，显示其浮地输出。
浮地式 AS-i 总线
AS-i 总线电源具有浮地输出。
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切勿将屏蔽端子误认为不存在的 AS-i 信号“回路”。
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使用万用表测量时，屏蔽端子相对于电源的金属机箱接地以及 24 VDC 回路（输入侧）均呈现高电阻。
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数据手册指出：“精确的变压器耦合允许使用无屏蔽负载线路。”
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图 1 所示的西门子 AS-i 主站与电源的屏蔽端子之间没有内在连接。
请注意，图 1 所示的培尔福斯（Pepperl+Fuchs）VAN-24DC-K28 AS-i 电源在输出侧有一个标记为 GND 的端子。该"GND"端子在数据手册中称为"SHIELD"。
故意不平衡
进行了两项简单的实验以确定浮地电源的特性。
软短路
在蓝色 AS-i 导线与大地接地之间连接了一个 1 kΩ 电阻。结果如图 5 所示。
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这与图 2 几乎完全相同，只是直流电平发生了偏移。
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PLC 和 AS-i 系统继续完美运行，未出现任何可见错误。为保持本文简洁，我们将忽略西门子 AS-i 主站的报警功能。
这提供了有力证据，表明电源确实是浮地的，因为对于 30 VDC 4 A 的电源而言，1 kΩ 电阻的影响微不足道。
硬短路
在下一次测试中，棕色 AS-i 导线被直接短接到大地接地。实际上，这类似于将一颗螺钉穿过黄色 AS-i 导线，从而将其中一根导体连接到接地的输送机机箱。
系统继续完美运行，未出现任何可见报警！
这是一种潜伏故障。第二次故障将导致系统停机。
图 5 ：由 1 kΩ 电阻引起的直流不平衡。
建议的定期维护
在加入 DigiKey 团队之前，我曾担任水手。大多数船舶采用不接地的 460 V 三相系统运行。与 AS-i 总线一样，整个三相系统处于浮地状态。这是一种容错系统。毫不夸张地说，即使您不小心将一颗螺钉穿过单根电源导线，系统仍会继续运行。
我们采用浮地系统作为一种冗余形式，从而实现单次故障容错。用海员的行话说，第一次短路是免费的，第二次则会使系统瘫痪。在船上，第二次故障会形成严重的相间短路，导致断路器跳闸。
我这位海员讲述的三相故事，其道理与 AS-i 网络完全相同。单根导线对地的短路可能潜伏在您的系统中而不被发现。第二次短路将使系统瘫痪。通过预防性维护，我们可以自主发现潜在的短路故障。若缺乏维护，第二次短路将在最糟糕的时刻自行发生——此时停机将损害您的声誉和财务。在 AS-i 示例中，过电流故障取决于电源供应。该故障可通过过流保护妥善处理，或像用锤子敲击上游电路保护装置那样强行切断。无论哪种情况，一旦电源输出崩溃，通信即告中断。
坦率地说，单根导线短路就是一场等待发生的凌晨三点紧急召回事件。
顺便提一句，您不希望船体中出现环流。环流往往会真正侵蚀船体（电解腐蚀），尤其是在使用岸电连接时更为严重。
操作步骤
作为日常维护的一部分，请测量每条 AS-i 线路上的直流电压。
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相对于 AS-i 总线电源的接地（屏蔽）端子，棕色线应约为 +15 VDC，蓝色线应约为 -15 VDC。
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两根导线之间应有约 30 VDC 的电压。
AS-i 故障分类
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硬性故障 ：如果您发现某条线路电压为零，说明存在“螺钉刺入导线”的情况。
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泄漏故障 ：如果您发现不平衡，系统中可能存在泄漏。例如，导电液体可能已渗入某个 AS-i 刺穿式接头中。
后续步骤
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查阅 AS-i 主站的数据表和操作说明。确定检测到了哪些故障。
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将 AS-i 故障记录为强大自动检测机制的一部分。此错误计数可识别出性能下降的系统，以便在您安排的时间进行维修，而不是等到设备发生故障时。
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审核与 AS-i 相关的维护工作。询问您的技术人员是否能够在发生严重故障之前发现网络性能下降的情况。
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