I/O策略要么活，要么死
适应新罕布什尔州的格言，“自由生活或死亡”，控制设计师必须改变到分布式架构，以降低成本和增加未来的灵活性，否则就会看到他们的公司失去竞争优势——“分布式生活或死亡”。通过一根网络快速连接线将I/O模块分布在更靠近连接到控制器的动作的地方，可降低总布线成本，增加…
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适应新罕布什尔州的格言，“自由生活或死亡”，控制设计师必须改变到分布式架构，以降低成本和增加未来的灵活性，否则就会看到他们的公司失去竞争优势——“分布式生活或死亡”。通过一根网络快速连接线将I/O模块分布在更靠近连接到控制器的动作的地方，可以降低总布线成本，提高未来更改的灵活性，使oem能够标准化，并减少布线错误的几率。
Wago(威斯康辛州Germantown)电子产品经理Charlie Cook这样说:“如果OEM不主动询问如何使用网络I/O，该公司将在营销战中失败。如今的工程师必须对正在发生的变化持开放态度，并与有经验的供应商合作，以缩短学习曲线。”
任何参观过制造工厂的人都熟悉目前的控制状况。进入生产区域最引人注目的是一堵围墙。在外壳内将有电源设备，带有控制器和I/O模块的PLC机架，更多的远程I/O机架，继电器和电机启动器，以及大量的布线管道和电线。导线在一排排的端子块中终止，每输入和输出一根导线。连接在端子座另一侧的电线沿着机器或生产线蜿蜒到各种设备上。
分布式系统
在分布式系统中，仍然需要电源和控制器。控制器可能仍然看起来像，甚至是一个PLC。它也可能是电脑的一种伪装。在这一点上，唯一需要的其他东西是通信卡。
I/O块现在独立于任何PLC或自定义机架。大多数是din导轨安装。分布式I/O模块最初是以模拟、数字或混合信号的块设计的，现在越来越细粒度化。这为设计者提供了一种方法，可以根据需要在站点上放置尽可能多的I/O模块，并在未来的更改中添加必要的模块。每个分布式I/O块都有一个通信适配器。设计人员为应用程序选择最优的网络，然后为该协议的系统匹配通信适配器。
接线现在由一根电缆组成，从带有drop的控制器(取决于网络的拓扑结构)到每个I/O位置。电工现在只在从I/O模块到传感器、执行器等的短距离内布线。
GE发那科自动化(Charlottesville, Va.)远程I/O产品经理Derald Herinckx说:“当我们在Versamax生产线开发期间进行市场调查时，最终用户告诉我们，他们希望在一个通信层上标准化，以便更容易地将机器连接在一起。与此同时，原始设备制造商希望在硬件上尽可能地标准化，以降低成本。答案是开发一个可以连接到任何标准通信网络的I/O系统。”
优化控制结构
GE发那科I/O产品经理Laurie Davis补充道:“oem和最终用户都在努力优化每个应用程序的控制结构。”她建议工程师在开始这一过程时分析设备的物理布局，以确定最佳组件位置，计算所需的系统响应时间，查看特定的I/O需求，如高模拟或高速计数器，然后确定哪些网络和I/O产品支持这一点。
在讨论I/O设备时，有人会对网络的讨论感到惊讶吗?
正如西门子能源与自动化(Alpharetta, Ga.)网络和I/O产品专家John Burns所说，“谈论I/O产品就不能不谈论总线。你曾经谈论过设备的技术，现在你也看到了电线的好处。由于您可以将I/O设备放在最适合它的位置，因此不必围绕控件构建机器。你为应用程序构建了最好的机器，然后把控制放在它工作得最好的地方。”
这看起来像是工程师要做的更多工作，事实也的确如此。这样做的好处是可以自由地设计更多的功能，也可以降低设备的成本。这只是那些寻求更大市场份额的企业的营销梦想吗?不。看起来许多客户工程师在设计和规范时都在认真地权衡他们的选择。西门子的Burns先生继续说:“在决定规格之前，我们看到了更多的面对面性能测试。我们向工程师强调，要看真实世界的性能，不要只看‘技术细节’。”
罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)的I/O业务经理Graham Harris认为，客户对开放性和网络兼容性的需求正在增长。他指出了四个趋势:
崩溃的体系结构-I /O函数将与另一个对象集成，如控制器或设备;
智能I / O设备创造了更好的信息集成和商业可用技术;
分布式体系结构随着网络使用的增加，允许更短的线路运行;而且
减少空间-随着越来越多的控制设备靠近机器，控制面板将继续缩小，并且越来越多地使用不需要外壳的硬化I/O模块。
理想的I/O系统
Mike Rothwell, Advantech Automation (Cincinnati, O.)的产品经理，大胆地描述了当今理想的I/O系统。它是完全分布式的，电子和网络接口与现场设备集成。这种增加的智能将是具有成本效益的，不会比以前的价格高出很多。它的高速可以控制整个网络。智能设备处理事件的本地控制，无需远程干预。最后，该系统将进行自我诊断，执行报告故障和请求维护等任务。
Weidmuller (Richmond, Va.) I/O产品技术支持专家Danny Lease承认，现场总线连接I/O设备的诊断已经取得了长足的进步。“对技术人员来说，测试那些巨大的控制和I/O模块中的所有连接花了很长时间。现在问题被更快更容易地定位。对常见的短路或断路等问题进行了精确定位，节省了大量维修时间。”
高级营销经理、前产品经理玛丽亚•皮亚扎(Maria Piazza)指出，魏德米勒将自己的业务视为连接业务。开放式架构使其能够超越终端块和连接器。I/O模块只是将现场设备连接到控制器的另一种方式。这种功能整合的真正好处是降低成本——不仅是材料成本，还有额外布线和检查的人工成本。
Entrelec (Irving, Tex.)的产品支持工程师Bryan Moore列出了通过新的I/O策略节省的成本和时间。OEM可以在一个I/O设备供应商上进行标准化，看到库存减少，并有能力与单一来源的产量增加谈判更好的价格。从一个系统到下一个系统只需简单地更改总线耦合器，就可以与客户的流程兼容。应用软件不需要从一个系统到另一个系统进行更改，针对少量标准网络的标准组态软件节省了编程时间。
oem厂商受益
使用VME或CompactPCI控制器的OEM使用不同的网络获得新客户。Phoenix Contact(宾夕法尼亚州哈里斯堡)的工业和系统部门经理马克·克内布希(Mark Knebusch)说，没问题。oem不仅可以实现机器优化的好处，而且可以为这些和其他控制器形式因素提供现成的网络适配器。
欧姆龙电子的I/O专家Bill Arnold说:“客户接受开放式I/O架构对机器设计最显著的改变是在最终测试和运输阶段。以前，OEM会制造、组装、测试、断开连接、分解和运输机器，只是在客户的楼层重新组装、测试和调试。采用分布式I/O架构，每个单元都可以独立测试。单元通过客户楼层的网络电缆连接，最后的系统调试就是剩下的工作了。这可以节省几周，甚至几个月的时间。”
施耐德电气自动化业务(马萨诸塞州北安多弗)I/O业务开发运营经理Joe Benedetto指出，对于oem和最终用户来说，该系统的另一个好处是易于在未来扩展。在机器或工艺投入生产后，不可避免地要进行更改。分布式I/O机架现在的设计允许轻松插入额外的模块。大多数网络很容易识别新的点，因此改变不那么痛苦。
正如Wieland公司(Burgaw, N.C.)产品经理Greg Matthews所说:“就I/O模块本身而言，公司的主要活动是填写完整的类型线。挑战在于如何跟上客户对所需网络类型的需求。另一件需要关注的事情是光纤电缆是否会流行起来。”
三菱电机自动化公司(Mitsubishi Electric Automation, Ill. Vernon Hills)的产品营销经理约翰·布劳伊特(John Browett)发出了警告。“根据我们的经验，大多数公司不希望充分利用这种灵活性，因为与多个供应商合作和谈判涉及困难。许多公司想要一个开放的解决方案，但最终得到的是一个‘半开放’的解决方案，因为大多数采购都来自一个供应商。”
总是会使用带有插件I/O模块或内置I/O点的plc。分布式I/O通常在占用空间小的机器上不太有用。然而，将这台机器连接到生产线上的许多其他设备上，分布式I/O设备相互联网，一个控制器在技术上和经济上都很有意义。
用于I/O级通信的以太网
采用以太网作为标准现场总线的支持者的数量似乎正在增长。虽然许多工程师认为以太网不够健壮，不适合工业用途，但也有许多人成功地使用了它。用途不仅限于工厂数据系统的控制器，也适用于I/O设备的控制器。积极推销以太网I/O设备的公司都报告用户接受度很高。事实上，一家名为Optimation (Huntsville, alabama)的新公司刚刚以极具成本竞争力的以太网I/O产品加入了竞争。
甚至还有一个工业以太网协会(
国家仪器公司(德州奥斯汀)工程总监Perry Steger说:“要密切关注以太网。asic的成本很便宜，而且100mb技术正在变得无处不在。没有其他总线可以与思科和英特尔等以太网公司的技术发展水平相匹配。在一个设计良好的以太网系统中，碰撞是不会发生的。随着使用的增加，决定论问题将逐渐消失。我们在以太网I/O方面的唯一挑战是跟上需求。”
Opto 22 (Temecula, california)有标准的TCP/IP以太网。作为技术营销总监，Benson Hougland说:“由于这是Internet的主干，因此使用Web技术来配置和故障诊断以太网I/O系统变得很直观。”
Robert Oglesby，主机工程(Johnson City, tendon .)总裁，Automationdirect.com (Cummings, Ga.)联盟成员，说:“我们已经有以太网I/O模块两年了，技术非常稳定，没有严重的问题。我们预计10baseT在某些应用中会有噪音或其他问题，但没有投诉。如果客户觉得他们需要免疫或距离，他们就会自动去商业市场购买必要的设备。”
开放技术是否给用户增加了更多的责任?奥格尔斯比先生回答说:“是的，没有责任就没有自由。你可以在公开市场上寻求更低的价格，并承担将它们组合在一起的责任，或者为集成解决方案支付更多的费用。当然，这两种选择都有一席之地。”
看到更多以太网I/O产品很快问世，不要感到惊讶。
火车与公共汽车在邮局相遇
通常情况下，国内和国际邮件都是通过美国邮政服务(U.S. Postal Service)的区域配送中心进行的，比如华盛顿州西雅图的配送中心。这里使用的托盘管理系统(TMS)是西门子电气有限公司(Arlington, Tex.)在美国的第一个项目。
邮车
TMS操作最引人注目的方面是一系列火车沿着分拣机和邮政工人上方的轨道行驶。列车是整个TMS系统的一个组成部分，也是传感器级总线技术的展示。西门子电气自动化系统集团(诺维，密歇根州)设计、组装和安装了该系统。西门子能源与自动化公司(Alpharetta, Ga.)制造了大部分使用的控制和通信设备。
变频驱动控制火车发动机(拖轮)的速度。机载SimaticS7-315可编程逻辑控制器(PLC)提供控制。拖船拉着一辆手推车，上面有多达31个继电器操作的倾倒托盘，里面装有装满信件和包裹的邮件分类袋。在手提袋末端的塑料套筒中插入一个条形码标签，以识别所装物品。无线电频率识别模块识别每艘拖轮。PLC通过驱动器调节速度，监测其在轨道系统中的位置，并通过无线电与主机通信。
HMI面板位于每个分拣环节，为工厂人员提供整个工厂系统的实时视图。本地监视器可以切换到全厂视图，但主要用于识别特定操作区域的邮件量和安排邮件处理设备。中央监控站管理全系统的诊断和纠错。操作员可以收到关于任何问题的性质及其确切位置的即时信息。
沿着黄砖路走
不，它不是Oz，而是标识执行器传感器接口(AS-i)的独特黄色总线电缆，安装在架空火车轨道和扫描和分拣段的动力滚筒输送机上。所有分段都有一个AS-i master。AS-i将每段的现场设备(传感器和执行器)连接到plc。AS-i主服务器与最多31个从服务器通信。slave是AS-i系统的输入和输出通道。主服务器可以在5秒内审问所有从服务器。
AS-i slave是直接与现场设备连接的模块。每个从机通过它的地址(1到31)访问，可以传输4个数据位。这意味着一个AS-i主/从系统最多可以有124个二进制订阅者。
每艘拖船可拉30个继电器操作的倾倒托盘。这些“手推车”组件都有一个专门设计的AS-i从模块。这些模块识别小车并开始倾倒。每个从机的地址只有在PLC启动后才被分配。一旦通电，PLC只处理第一个小车的AS-i模块。这个小车的AS-i模块通过自动分配地址的使能线激活第二个小车。这一过程对每个连续的推车重复。配置的灵活性是系统设计的重要目标之一。
系统操作
除了消除大量手工操作之外，新的邮件分发中心还满足了三个需求:短周转时间、灵活性和容量。
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