I / O设备

栏: I/O买家清单

考虑到I/O设备将控制网络的所有元素连接在一起，购买的主要考虑因素是相当基本的:I/O设备是否支持所需的现场总线协议和信号类型?这听起来很简单，但有一大堆可能的协议和信号需要考虑。还需要考虑I/O智能的问题，以及许多其他因素，如I/O粒度和类型、连接问题、大小和评级。所有这些都决定了适当的I/O配置及其成本。

不要迷失在以太中

当涉及到现场总线和协议时，有很多选择。常见的控制网络包括各种类型的工业以太网，Profibus, Modbus, FOUNDATION现场总线，DeviceNet, Interbus等。大多数网络技术支持多种通信协议。基于以太网的控制网络可以使用Modbus/TCP、Modbus/UDP、EtherNet/IP等。一些I/O产品支持多种协议。但是，如果应用程序中不需要多级通信，则可以节省资金，因为支持多个协议会增加I/O设备的成本。

至少对于大多数新安装来说，无法避免的是以太网本身。由于需要将更多的信息传输到工厂车间，以太网已迅速成为公认的工业通信标准。I/O供应商Opto22的高级应用工程师Tom Edwards表示:“我们仍在销售大量使用RS-485串行通信的硬件，但很明显，我们现在所做的最大部分和我们的大部分增长都在以太网领域。”

至于I/O信号类型，可供买家选择的组合有很大的不同，包括模拟和数字，以及特殊功能，如计数器等。提供模拟输入输出和离散I/O通道组合的模块可以节省资金和空间。成本因模块的配置而异，如果需要一个外壳，是什么类型，以及I/O通道的数量和性质。离散I/O成本是模拟输入成本的三分之一或更少。但是输出的成本是模拟输入的两倍。频率/脉冲计数器等特殊功能的成本可能是这个数字的两倍。

无论价格如何，通道都必须处理输入。隔离是另一个重要的性能考虑因素，因为它有助于防止接地回路，降低噪音，并保护设备。根据应用程序的不同，可能需要隔离I/O设备中的各个通道。至少，I/O元件应与网络和电源隔离，并具有1500v ac的额定隔离保护约一分钟。

增加智商

以太网的出现和半导体价格的持续下降也导致远程智能I/O设备的使用增加。为多点数字和模拟I/O设备增加16mb内存和高速处理器只需要300美元左右，而且不会对系统占用空间造成影响。这种影响仅限于性能，特别是当将网络作为一个整体考虑时。增加智能可以让信息在本地处理，从而减少网络通信量。更大程度的基于I/ o的处理可以使系统对通信故障的容忍度更高。它还可以使系统对集中计算机的问题更加宽容。根据设计和应用程序需求，随着整个系统的增长，分布式系统还可以带来更好的性能——因为智能不是集中的，不存在一个单一的阻塞点，有限的资源可以减慢一切。这种智能I/O模块内置的控制器可以进行PID控制、批量控制或报警。这类控制器的一个趋势是使用HTML页面进行配置，这允许具有适当安全性的标准Web浏览器从网络中的任何地方设置操作参数。

当分布式I/O系统或连接的现场设备发生故障时，它可以与操作员进行通信。警报可以在本地指示并传输到远程位置。当信息在整个产品系列中以通用格式清晰显示时，可以减少培训、安装和停机时间。还可以使用智能I/O设备来扩展传统的可编程逻辑控制器(PLC)系统，并通过使已安装的PLC继续有效来扩展现有投资的有用性。

然而，这些优点必须与增加的成本相权衡。如果不需要额外的功能，则应该考虑成本较低的解决方案。

零碎物品

购买I/O模块的其他考虑因素包括设备尺寸、外部外壳尺寸(如果应用程序需要)、接线类型和连接类型。远程I/O设备可以是一体化的，具有总线耦合器、电源和12到36个I/O通道。外壳也可以是模块化的，组件彼此分离。最后一个选项是迷你块，它类似于一体化的砖块，但只有2到16个通道。如果需要许多I/O通道，那么砖可以是最紧凑和最便宜的解决方案。模块化方法更灵活，但在较小的系统中使用成本更高，占用空间更大。迷你块往往最适合于较小的点计数应用程序。

I/O布线可以是可插拔的，也可以是固定的，前者允许预先控制连接器，而后者需要在组装时进行布线。连接可以是螺旋型或通过弹簧压力装置，后者据说可以减少布线时间和布线错误。另一个需要考虑的因素是如何添加通道。这可以以模块化格式完成，即一次添加大约16个通道。另一种竞争策略是使用更细粒度的方法，允许添加两个、四个或八个通道。在适当的情况下，颗粒方法可能更具成本效益。

最后——但绝不是最不重要的——是收视率。如果系统要在海洋环境中使用，那么I/O模块必须获得美国航运局等机构的适当批准。如果该系统用于危险场所，如石化工厂，则应具有I类、Div. 2或其他适当的等级，具体取决于位置。

I/O买家清单

网络使用

协议支持

信号类型

最大网络速度

外壳的风格

每个网络耦合器最大模块数

每个网络耦合器的最大数字I/O

每个网络耦合器的最大模拟I/O

智能控制功能

应用速度(数字/模拟)

评级

保修

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