由于全球大流行，整个行业在过去一年里迈向了更多的进步技术。但在过去的几年里，输入/输出（I / O）柜也变得更加现代化和精简。标准化I / O的动作是转向传统的I / O - 这具有固定功能，并将供应商特定于可配置的即插即用部分，以及智能。
Whether it’s called universal I/O, flexible I/O, intelligent I/O, configurable I/O, electronic marshalling, etc., the concept of smart I/O placed in standard cabinets is enabling more flexibility for I/O changes without having to reengineer everything. The push for I/O standardization has come from large corporations, like ExxonMobil, who were asking for help in easing commissioning and enabling changes to a control system without impacting the build out. The idea behind universal I/O is to reduce customization and complexity, which helps large oil and gas companies and small machine builders, alike.
通用I / O.据说可以带来很多好处，特别是在访问数据、简化编程、允许设备和自动化系统更灵活和与旧设备通信方面。对于着眼于数字化和工业物联网(IIoT)的原始设备制造商来说，I/O的标准方法可以帮助解决预算和空间限制等问题。
在发布的2017年博客帖子中贝尔登，公司指出了未来智能工厂的通用I / O模块的四个好处。“由于特殊工具或昂贵的工程师和工程师和电工没有时间或预算，因此机器建造者需要易于使用，安装和维护的产品。这种需求正在推动工业自动化趋势，称为插头和生产。“该文章表示，即插即用的即插即用的延伸，这意味着能够将某些东西连接和它自动运行，即插即生在整个工业设施中申请易用的预期。
但是，虽然通用I / O可能会将更多的大门进入数据，但可能仍有一些用例，其中传统的I / O可以更有效。
Opto 22.’s groov RIO remote I/O offers more than 200,000 unique, software-configurable I/O combinations in a single, compact, power over Ethernet (PoE)-powered industrial package with web-based configuration, commissioning, and data flow logic software built in. The device also includes support for multiple OT and IT protocols. groov RIO modules can be used as either a traditional remote I/O or as an edge I/O solution.Opto 22.
通用I / O堆叠如何
输入/输出设备处理处理或自动化系统之间的信息和机器内的其他设备之间的通信。有两种类型的I / O，模拟，这是一种电信号，表示类似于温度水平或流量速率的电信号，并且数字使用代表两个状态的信号，例如打开或启动和停止。公共PLC I / O可以是模拟和/或数字的。
通过传统的模拟I / O系统，有很多前沿工作，可以指定正确的现场I / O模块，电气面板，安装，电源，分配和网络。由于I / O系统通常与PLC或某种中央控制器相关联，因此用户和构建器必须熨烫所有涉及这些系统进行通信所涉及的编程。这些传统的I / O系统需要专门的技能和其他硬件基础架构，这意味着它们也可以更昂贵地配置。
随着行业向数字化转型，物联网可扩展的移动互联网（IOT）系统，网络技术供应商正在努力简化编程过程尽可能地。由于计算机程序使用的数字信号，和数字信号可以在不干扰由电噪声可影响被传送的模拟信号和因为数字处理是更便宜和更通用比模拟多，有一个在这个方向的偏移。
进入智能或“边缘”I/O，它允许构建者在适当的位置放下I/O模块(提供许多不同的I/O选项)，然后将其插入网络电缆为其供电，这与传统I/O系统所需的所有步骤不同。它还通过消除与I/O相关的任何返工，简化了机器设计和构建过程，并且除了灵活的I/O功能外，还提供了数据处理和网络连接选项。
“有的优点是通常进入前端工程和I / O设计的复杂性，这可能比你实际上可以绕过PLC的程度更简单，”技术总监Josh Eastburn说营销Opto 22.，工业自动化软件和硬件制造商。“如果您的控制系统，过程或制造工程师仍在开发设备，则可能不知道需要多种特定类型的信号。他们必须在后端进行一堆更改订单，修改I / O设计以满足设计完成后的不同信号需求。或者他们可以丢弃灵活或通用I / O，这将使它们能够在不改变电气设计，面板或外壳的情况下将其重新配置。它简化了许多设计过程并减少了项目预算。在线，通用I / O也转化为更容易的维护。“
数据需求推动灵活的I / O采用
根据Sree Swarna Gutta，北美I / O产品经理的说法，对更灵活的I / O的需求迅速增长Beckhoff自动化。在需求背后是推动更多数据，并且需要能够预测机器故障和其他指向维护的临界时间表。
“Beckhoff的开始在20世纪80年代，提供I / O产品，本段已经持续了10％每年都在增长，” Beckhoff公司的古塔说。“这说明你在行业内的认可和多么幸福的用户都是用灵活的I / O。其中之一，他们需要灵活的I出来的东西/ O是获得加入更多的诊断和信息的OEM和顾客可以用它来改善他们的设计和机器的性能的能力。”
凡标准I / O装置可以仅从一台机器内的传感器接收的过程数据和信号通信，柔性的或通用的I / O可以提供深入了解有关环境，传感器的生活英寸这种能力持有大量的未开发的其他信息潜在的，当涉及到预测性维护，根据Shishir雷杰，技术销售专家，IIoT在巴鲁夫有限公司，工业设备制造商。
Rege说:“例如，如果有什么东西使传感器偏离了方向，传感器就无法告诉标准I/O设备。“那么传感器是如何将信息传递给机器，从而让机器确认信息的呢?”通用的I/O让传感器或设备能够提供更多的诊断，不仅是关于它本身，还关于它们所处的环境。所以这是更丰富的交流。”
EK9500总线耦合器将以太网/ IP网络连接到EtherCAT端子（ELXXXX），以及EtherCAT框模块（EPXXXX），并将从以太网/ IP转换为E-Bus信号表示的电报。在EtherCAT中，以太网/ IP耦合器在其处置了一个较低级别，强大，快速的I / O系统，具有大量终端。According to Sree Swarna Gutta, North American I/O product manager at Beckhoff Automation, users with older systems and machinery can implement an IoT application that collects data for machine learning and send it over to the cloud without having to write detailed programming by using Beckhoff’s Couplers.Beckhoff自动化
兼容性打开全球市场的机会和改造
随着行业变得更加全球化，机器建设者正在为世界各地创造设备，这意味着它们在他们销售的每个地区都遇到了不同的标准和协议。根据Belden的说法，通用I / O可以使用许多不同的PLC环境和现场总线协议，例如PROFINET或Ethernet / IP，使其更容易将设备销售为全球市场，同时减少产品变体，并需要将I / O模块替换为替换I / O模块满足特定协议的要求。
“当您选择灵活的I / O时，机器建设者实际上可以留下那种技术。“当他们在全球销售时，他们不必重新设计任何东西，”Gutta说。“虽然Beckhoff在EtherCAT创建并专注于Ethercat，但我们的I / O支持超过25个通信协议。通用I / O提供能够连接到任何网络的灵活性，并且可以在世界上的任何地方使用。“
除了允许机器建设者在全球范围内销售不太复杂，普遍的I / O也被吹捧为能够使用新的和遗留设备。机器构建器可以通过可定制的模块改造现有的机器，这些模块可以包括所需的许多输入和输出 - 而不是限制传统I / O设备所具有的八个输入和输出。
I/O灵活性领域的一项创新被称为IO-Link，这是一种用于与工业传感器和执行器通信的标准化I/O技术。IO-Link是一种统一的点对点设备级通信方法，在欧洲很流行，并正在向美国和亚洲发展，它易于实现，并具有内置诊断功能。IO-Link是独立于供应商的。这就是为什么可以将来自不同制造商的IO-Link master和IO-Link Devices组合在一起，并轻松地将这些产品集成到同一个网络中。
“因为IO-Link是自动化金字塔中的最底级，它是一个设备级通信，”Balluff的Rege说。“当今自动化金字塔中使用的协议，现场总线或网络，如以太网/ IP，PROFINET，PROFIBUS，DeviceNet或EtherCAT，是控制级别协议。”
在与OEM的姊妹刊物早先的采访中，自动化世界，Rege描述了IO-Link，如USB，用于独立于控制级别网络和协议的工业自动化。“所以，您所需要的只是一个网关或桥梁模块，可以将协议连接在一起。这就是我们称之为IO-Link Gateway或IO-Link Master的内容，它在该现场总线级别通信，以及从IO-Link设备收集数据。“
根据Rege，TheIO-Link的优点原始设备制造商是构建的成本降低，更快的调试时间，减少在网络节点和多个诊断。“IO-Link还使OEM厂商能够整合更复杂的设备，以使他们的系统在人群中脱颖而出，并准备好下一代的机器。”
And Belden’s product manager Svenja Litz adds, “Because an Ethernet interface would not fit—regarding size and costs—into the smallest devices like photoelectric sensors, which are due to the trend for miniaturization, IO-Link is the perfect communication protocol to make simple sensors smart. It enables to transmit a set of different parameters and not only a high/low information as in the past. This is how a simple sensor can transmit something like temperature information in addition to its standard switching signal by using IO-Link communication.”
和兼容性方面即插即用I / O还吸引了CPGS和最终用户。由于制造商将不同的机器组合在各种机器构建器中，每个具有不同电缆长度的机器上都有各种接口，这使得最终用户留下了负责在不同大小和不同界面中的所有不同电缆的库存中的库存。但是，如果所有设备和机器都配备了通用I / O，那么只有一个标准电缆适合所有设备。
“它是数字设备，智能传感器还是RFID，即使是阀门歧管也可以带到电路板上相同的标准界面上，”Rege说。“因此，帮助制造商大大减少他们必须学习的库存，电缆和不同类型的接口。”
即插即用和生产特性加快了市场时间
通过通用I / O设备，您不必使用模拟或更传统的I / O配有任何电缆或接线。模拟I / O还要求用户和助洗剂比例在PLC中的数据，这可能是困难的和费时的，因为数据可从传感器不同，并且改变到传感器。通过通用I / O作为数字通信设备，用户和构建器可以跳过这些步骤，同时还能够存储与I / O设备通信的传感器和其他设备的参数。
通用I / O的插头和产生功能不仅可以帮助，同时改装传统设备或分支到全球市场，但此功能还减轻了在必须提供更大的机器性能和更短的交货时间时感觉到压力OEM。
“当我们与机器建设者交谈时，他们为每个组件提供了一个”值“，从软件和控制器到驱动器和I / O，”Beckhoff的Gutta说。“他们希望向客户提供下一代技术，他们需要加上机器并更快地发货。所以，如果有一种方法可以在插头中使用I / O并产生时尚，这对机器建设者更具吸引力，因为他们可以更快地实现新机器设计的投资投资。“
通用I / O可能的缺点
虽然“插头和生产”可能是未来，但通用I / O也附带自己的一组权衡。
由于通用I/O是数据通信的一种形式，与更传统的I/O(信号通信)相比，用户和构建者在数据计算时可能会遇到速度问题。
“信号通信总是比数据更快，”Rege说。“如果传感器在信号中通信，如果传感器正在传送数据，则将到达控制器更快，然后它慢一点，因为它在该网络通信上采取更多带宽。”
据Rege称，95%的工业自动化应用程序都能很好地适应通用I/O平台，因为它们可以容忍10到15毫秒的延迟。然而，如果延迟的要求小于5毫秒，Rege说他们不推荐通用I/O。
Opto 22的Eastburn也不推荐每个申请的通用I / O方法。
“通常，当我们看到通过在这些类型的，我们需要快速调整系统物联网的情况下，” Eastburn说。“如果你可以花一点点的I / O，以节省前端设计和安装工作，然后就重复了一遍又一遍的其他机器，它可以转化为一个项目的储蓄，并使其更容易扩展您的系统最多。但是，如果你想保存，并得到一个便宜的I / O，很容易就击败了通用I / O每点/通道价格方面。所以，这真的取决于应用程序是什么，是否有意义，从工程总造价或长期TCO的角度。”
传统的I / O可以具有更宽范围的信号和电源的选择，这将高度受益的应用程序这一需要信道的信道隔离或高频率计数，例如。“肯定还是有必要对传统的I / O，” Eastburn说。
通用I / O在IOT中的角色
Rege说，IoT的本质是数据。通用I / O不仅为建筑商和用户提供了更多机会，以利用数据的力量，但它还为机器设计和兼容性带来了更大的灵活性。
“在传感器级别的这种数据通信使得能够开发出更多的IOT准备应用程序，”Rege说。“通用I / O有很多不同的应用程序。
其中一个应用程序Regs Say是过程条件监控，这将帮助用户和建设者能够实现基于模式的人工智能，从而允许更预测性维护。
“过去，收集所有这些信息和数据都非常昂贵，”雷吉说。“现在，它很容易与工业协议，如IO-Link。通用I/O允许集成不同类型的接口，如RFID、条形码读取或视觉，你可以收集和利用这些来创建新的应用程序，特别是在运行大量小批量生产的包装中。”
作为网络安全的担忧不断增长，通用I / O可能是关键，以保护原有的设备和旧的控制系统，Eastburn说。
“你可能需要将通用I/O与现有的控制系统并行连接的一个原因是，该系统不提供任何网络安全保护，”Eastburn说。“在这种情况下，将PLC直接连接到你的企业将是一个糟糕的主意。但如果你的通用I/O嵌入了安全，你就可以连接这些I/O信号并发送加密数据。”
它都返回到插头并产生通用I / O的方面。
“真正的钥匙有长期可扩展性，”Eastburn说。“通过降低成本并使更容易随着时间的推移更容易连接和维护系统，每次您都会带入新设备或新I / O点时都不要做一个小项目。这意味着我们可以扩展到比我们通常更严格地与组织的其余部分更紧密地完成的系统要大得多。“
