输入输出对计算世界、工业控制世界和数据/信息处理世界至关重要没有数据,各种工业电子设备将无法接收数据,用户将无法操纵数据源或与数据源交互作用因为它们构成我们关系的基础 几乎所有工业设备使用, 重要的是理解I/O模块函数
I/O模块作为产业系统的一个关键组件,确保系统、流程和设备连接控制通常包括模拟信道、数字信道或两者并用模拟输入可检测各种信号,包括频率、电压或电流数字I/O用于低级开关信号有模拟输入和数字输出的I/O模块常装入模拟数字转换器处理信号
I/O模块基本作用为中心处理器和工业装置之间的中介举例说,可编程逻辑控制器输入模块接收开关、传感器、发报机、启动器和其他连接设备发送的信号PLC输出模块向PLC控件响应接收信号
I/O启动常用函数包括:
- 设备通信量 :I/O模块可执行多设备通信函数,如状态报告、发送/接收命令和信息传递
- 控制与定时 :计算机或工业系统与外部设备之间的信息流管理得当,I/O模块使用处理器内部资源执行时间管理
- 处理器通信完成处理器通信需要一个I/O模块执行解码和接受命令并识别网络上自己的地址等任务
- 错误检测 :I/O模块可检测连接系统之间的数组问题,包括机械错误和传输期间数据相关问题
- 数据缓冲:I/O模块中最重要的功能之一是它能管理连接设备之间的传输速度
集中化或分布式
高度集中I/O系统特征为集中I/O硬件单实体,网络或硬联通从该位置延伸高分布I/O系统分布多作业区和物理区,本地网络或硬线连接从这些边远地点扩展
分布式I/O架构包含小场设备并有各种I/O选项,如数字和模拟通道、温度测量和反输入模块化设备提供传统工业设备缺少弹性,需要高密度通道计数和长线运行
分布式方法允许短电缆运行,因为测量设备靠近传感器传感器直接连接还消除信号调适需求分布式I/O模块可整合到现有通信网络中,提供低成本灵活升级路径
高级自动化驱动I/O需求
各种规模的公司开始对老机和制造流程进行改装并使用先进电子设备实现远程监控许多人还接受云计算分析人工智能提高质量、精简制作、检测安全问题并削减成本
结果公司转向I/O制造商设计智能、更先进产品整合嵌入计算技术(典型分布式I/O)。这是现代制造操作中的一个关键因素,因为I/O需要与越来越多的物联网应用传感器相交设备还从主机或控制器卸载部分计算任务,推近边缘决策最小延迟时间从数据采集到生成数据响应,便利智能工厂近实时动作
通用I/O简化机器设计和系统建设,因为它有能力处理多式PLC环境与现场客运协议,从而减少或消除替换I/O模块以满足协议特定要求的需要偏重I/O技术是因为它有能力使用新设备或遗留设备
I/O技术趋势
I/O模块不常得到控制器和数据可视化硬件和软件的注意程度,I/O是工业自动化应用中连接和互操作性的核心工具-无论是基本机间通信或机内通信或工业物联网
鉴于I/O对工业连通性的核心作用, 终端用户和系统集成者响应2023年世界工业I/O使用调查都引用最近I/O技术的三大进步为最值得注意的进步并不奇怪以太网连通性、多协议处理功能和高密度/小脚印
接近三点运行终端用户 机载智能(分布式I/O的典型特征) 位居高密度后二分机内情报排名第五位 逆差排名第四有趣的是,机内情报排名7比粗糙化低10比高密度/小小集成器小
I/O类型优先
I/O机内智能排名较低,特别是在编译者响应器中,表现为偏爱子宫内远程I/O比分布I/O高,以机载计算功率作为分布式控制系统的一部分而闻名偏爱子宫内远程I/O调查结果也反映我们的行业-只有25%终端用户和38%集成者响应我们在连续加工业的调查工作-DAS使用比较常见
近50%的终端用户和集成者引用子网I/O大宗应用使用(25%-75%)和约45%终端用户和集成者在大部分应用使用远程I/O受访者中只有约30%使用分布式I/O
对于那些不熟悉IO-Link技术者,IEC 61131-9标准点对点I/O技术IO-Link财团(多自动化技术供应商为成员)表示IO-Link非现场总线,
多数受访者在离散批量/混合制造行业工作,使用子宫内对远程I/O远程I/O显然胜出-只有28%终端用户和27%集成者偏爱子网I/O对比之下,42%终端用户和37%集成者偏爱远程I/O
终端用户偏爱最突出的原因包括:
内部i/O
- I/O模块与PLC之间的布线直截了当
- 更容易解决布线或连接问题
- 标准I/O与简单可靠性相关联,通常设计在严酷的工业环境中坚固可靠
- 系统需求改变后,附加标准I/O模块可添加或替换而无需对整个系统架构作重大修改这使得它灵活地解决各种工业应用
- 少失灵机率、易实现和无需复杂维护
- 不太易数据传输错误
- 提供效率更高和更可靠的设备间数据传输
- 高速传输和低功耗使得实时处理大量数据成为理想
远程I/O
- 远程i/O解决电缆长度成本问题
- 远程I/O位置接近它连接的设备
- 过程特征,如石油平台和危险区
- 维度比空间柜
- 减少电线量,更容易替换并允许使用廉价PLC模块
- 易扩展性
分布式I/O
- 弹性性
- 机内情报
- 帮助减少电线布线
- 机内情报使用AI帮助数据处理
- 可缩放性
- 多导线安装和拆卸相关费用最小化
集成者引用下列理由偏爱I/O类型:
内部i/O
- 易安装调试
- 系统大都设计小脚印 大部分时间效果良好当我们横跨整层或多层时,它不再是最佳答案
- 更容易跟踪
- 通常工作老机器,所以这个方法保持一致性
- 少点故障
- 易实现性,不需要复杂维护
远程I/O
- 减少布线并缩小控制柜
- 少电噪易感性
- 机器搭建期间易安装
- 易分配比块样式I/O或机架I/O
- 优先分配i/O和控件靠近使用点并透以太网连接
- 简化布线同时使用标准I/O模块
- 更容易组织I/O模块对应机器
- 帮助简化整体架构并减少信号运行
分布式I/O
- 增强控件弹性易取数据
- 现代产业任务执行趋向实时应用而非定时任务提高生产率需要远程监控智能工厂运维
- 更容易处理设备分割和重配置
- 最小断线并增加诊断
- 可联网编程i/O模块与现场总线IO-Link提供弹性性、数字变换路径、模块性、工业数据结构学和机体学习/人工智能机载
- 能力使用C++允许编程我们想编程的事物,使其比阶梯逻辑PLC更灵活化,这是CibnetI/O典型编程
- 更好的诊断快速修复少机故障时间
- 易按需迁移
终端用户选择和实施建议
回答调查题向行业同级选择和实施I/O模块时提出顶级建议时提供长尾解答,这些解答往往与应答者应用或行业垂直相关然而,几个常见主题也很明显。
举例说,许多终端用户回复者建议I/O模块选择应主要基于两个因素:应用技术要求和设计全系统经济成本后半部分建议很好地留意各级自动化技术所部署的快速智能确定一下自己是否真的需要这些附加特征或近期内可能需要这些特征后再选择成本更高、功能拉强的设备,而功能可能永远用不上。
自动化设备互操作性水平提高后,一种略为出人意料的反应是选择I/O模块时“留在品牌家庭内”。关键点是,虽然供应商提供互操作性或通用i/O设备,但一些受访者认为,使用相同的I/O控制器时集成和操作更容易可靠一位应答者指出:“坚持PLC生态比试图整合异物快。”
其他常见建议包括:
- 验证非多项Ethernet协议
- 可互操作性很重要,但认识到某些“标准”接口可能并非真正互操作性
- 检查DC电压和粗糙性
- 保证兼容I/O连接的设备
- 品牌可靠性大有不同
集成器选择实施建议
反射关键电子组件的持续供应链问题 最近芯片短缺, 系统整合者响应我们的调查 免去提供具体建议
另一些则在答复中详解一位集成商甚至提供以下详细建议集处理数项因素以确保选择最合适的I/O应用
兼容性保证选择I/O产品与控制系统通信协议兼容这将有助于确保顺利整合并降低兼容性问题风险
精确度和精度考虑应用的精度和精度需求并选择满足或超过这些需求I/O产品这将有助于确保系统运行高精度和可靠性
信号类型和范围保证选择I/O产品支持获取或控制信号类型和范围这可能包括模拟或数字信号、高压或低压信号以及其他专用信号类型
可靠性和坚固性选择I/O产品设计可靠操作这可能包括设计可承受极端温度、湿度、振动或其他严酷条件的产品
可扩展性与灵活性考虑I/O产品可缩放性与弹性选择随系统需求随时间变化而易扩展或重组的产品
成本计算选择产品为具体应用提供特征、性能和价值的良性平衡避免牺牲质量或可靠性节约成本,
编译者经常提到的其他建议包括:
- 常有25%备用I/O扩展
- Wi-Fi访问局域网集成
- 拥有与PLC/控制器合作能力意味着我可以选择一I/O族供全厂使用唯一一套安装学习工具,只有一个供销商处理,只有一套备件存放网站
- 保持单网络类型跨设计可能并仅在加固工业网络内实现
- 选择一或二提供互操作性、信号类型多样性、诊断能力、ISO13849性能安全能力和低电压
- 保证选择I/O适配操作环境,从IP67、IP69K和IP20等标准考量到正确组合信号和协议支持不等
- 通过传感器/触控器规范确定远程I/O函数
- 减少i/O长程布线以方便字段调试
