IO模块更换建议:提前计划仪表、空间、设计

制造商和生产设施通常会将I/O升级安排在一年中最慢的时间(例如，在圣诞节假期期间)，以将生产中断降至最低。然而，对于许多企业来说，比如水电公用事业公司，不存在“慢时间”。他们的运营是全天候的，所以他们需要找到一种方法来尽快完成升级，同时仍然保持所有机器和设备的运行。实现这一点的关键考虑因素有很多，但是顺利的I/O升级几乎总是需要在适当的规划方面做出巨大的承诺，这应该考虑到部门间协作、成本、时间、人员，当然还有布线。

适当的计划是一切开始的地方。I/O升级项目通常是反动的。也许是出现了新的特定的生产问题，或者控制系统太旧了，由于人员流失，没有人能够理解它;或者设计控制程序的人已经离开了公司，需要进行修改，现在没有人知道如何进行必要的软件更改。

仅仅因为必须纠正一个特定的问题，或者因为当前人员不熟悉控制系统，就开始改变I/O等主要控制组件，这是不谨慎的。企业最基本的运营处于危险之中，首先需要完成相当多的基础工作。

合作

计划的一部分应该包括企业内所有相关部门的关键人员。生产经理和工程师自然会参与，但I/O升级需要适当的预算，这意味着会计和采购部门也需要咨询，以便所有预期的费用都能覆盖(并且可以考虑到额外的采购和费用，通常会慢慢增加)。网络和布线肯定是一个问题，这可能需要IT部门参与配置防火墙、分配IP地址范围，并使路由器和交换机在线。我们谈论的是控制设备电源、照明或水的I/O吗?这需要公司电工、水管工和其他建筑维护人员的投入，因为升级是计划好的。

好的计划还包括应急准备。当旧的I/O连接开始受到干扰时，是否有适当的计划来处理可能触发的警报?此外，一个特定I/O点的变量和驱动通常会直接影响其他变量和驱动。级联PID回路控制，其中一个PID回路的输出被用作另一个PID回路的输入，就是一个很好的例子。简单地升级一个I/O点处理PID将对生产过程产生严重影响。这样的事情必须提前做好准备。

关于计划，最重要的是让一个从硬件和软件角度全面了解新旧系统的团队来指导升级。如果没有这些基础知识，用新的I/O系统复制和/或改进控制程序和过程将变得更加困难。

连接I/O:详细信息

仪器:考虑更改I/O的许多经常被忽视的影响是很重要的。仔细研究控制系统，并考虑I/O正在处理的输出和控制所基于的所有输入。换句话说，一旦新的I/O就位，很容易想到获得所有新级别的控制将是多么美妙，但这种控制通常取决于由部署在整个设施中的各种类型的仪器聚合的许多模拟输入。在开始任何类型的升级之前，都必须考虑到这种检测。例如，仪表是否与新的I/O模块兼容?能否建立必要的联系?像这样简单的事情经常被忽视。例如，在升级过程中发现rtd或热电偶的现场信号或接线(例如，在工业锅炉或烤箱中)带有特殊的连接器或端子，而这些连接器或端子不会与新的I/O模块连接。

此外，新的I/O可能具有不同的电流或电压范围输入规格(例如，0-5 V vs. 0-10 V)，这也可能导致布线问题和意外延迟，而从现场设备到I/O建立安全适当的连接。

空间:橱柜和机架空间是另一个问题。机柜或机架是否能够容纳新的I/O和I/O处理器和控制器?此外，如果在升级期间将继续进行操作，在进行转换之前是否有空间并行部署这些新硬件?此外，在这样的场景中，有时旧的I/O太旧了，以至于变得很脆弱。电线连接可能磨损或脆弱，以至于干扰它们可能导致断裂或其他故障。在转移或移动旧I/O为新机架腾出空间之前，需要考虑到这一点。

力量:一个高质量的I/O系统需要高质量的电源和良好的电源调节。(打给我们产品支持热线的很大一部分电话都是关于电源的问题。)将足够的电源正确且安全地连接到新的I/O并为其供电，可以帮助避免可能阻碍I/O升级项目的错误信号读取和与通信相关的问题。

设计:一般来说，控制工程师不愿意启动I/O升级项目，如果他们不是设计和/或实现当前系统的人，可能会更不愿意。一个原因是，他们被迫在他们自己没有参与开发的布线方案的限制范围内工作。在构建控制系统时，有许多方法可以设计一个架构来完成所需的任务——对于每一个设计架构，都有许多不同的方法来连接。因此，在升级I/O时，重要的是要事先研究布线方案，以确定它能在多大程度上适应新的硬件。也许旧的系统被设计成有很多固定的I/O位置，其中一个特定的位置，一个特定的I/O机架，或I/O机架上的特定插槽被指定为所有模拟点或所有数字点。有了新的硬件，相同类型的I/O会被放在相同的位置吗?如果不是，那就准备好花额外的时间和精力重新布线吧。

解决这个问题的一种方法是选择新的I/O，允许I/O机架上任何位置的任何模块。当涉及到系统可伸缩性时，这种类型的I/O也会带来好处。随着应用程序和新的控制系统的扩展(随着使用它们的人熟悉并发现它们的功能，它们很可能会这样做)，拥有一个更多功能的“任何位置”I/O模块意味着不总是需要预先永久地定义每个I/O机架将处理什么功能(输入或输出，模拟或数字)。

此外，在布线设计方面，无论是将现场设备和仪器连接到接线板上，还是直接连接到模块上，都会产生很大的差异，从而增加或减少完成升级所需的工作量。再一次，它归结于多功能性，并且I/O提供了直接连接(从模块顶部)到各种传感器和设备的选项，在某些情况下，可以显著缩短布线运行时间。

开始一个I/O项目?问问你的供应商!

在开始采购和实现所有新硬件并投入大量时间和人力重新布线之前，请回到自动化硬件供应商，询问它是否提供了升级其遗留I/O和控制系统的迁移路径。通过简单的处理器交换或网络耦合器更换，该项目从所有旧的I/O中获得了全面替换的所有特性和功能:如以太网连接、多协议支持以及将当前安装迁移到更快的网络以获得更高性能和更新更好的通信选项的能力。

例如，Opto 22提供了从旧的、单通道、基于串行的I/O系统到更强大的、基于以太网的Snap PAC系统的迁移路径。该公司有一系列用于旧系统的替换板，可以将旧系统升级到以太网网络，同时增加对多种同步协议的支持，包括以太网/IP和Modbus/TCP等流行协议。无需大规模更换I/O，控制工程师和现场技术人员只需将旧的处理器或网络耦合器从I/O机架上移除，用新的替换，系统就可以继续运行。不需要修改现有的I/O机架、模块、仪表或现场接线。作为奖励，升级后，该公司更新、更强大的软件可以实现，为用户提供更复杂的控制和数据采集功能，如PID控制、子程序和OPC连接。

Ben Orchard是Opto 22的应用工程师。由Mark T. Hoske编辑，CFE Media，控制工程，www.globalelove.com．

参见工业网络频道

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