PLC I/O设备:更好的机器控制的更多选项

关键字 机控制 工业网络 I/O系统和设备 可编程逻辑控制器(plc) 栏: 智能传感器是I/O模块的末端信号吗?

PLC I/O设备已经从背板上的布线设备走了很长一段路。曾经被认为是被智能传感器和设备网络取代的恐龙，I/O设备通过为用户提供以经济有效的方式改善机器控制的新方法，显示出新的生命。市场上的几个趋势同时发生，但都有一个方向——为用户选择最适合每种独特情况需求的控制解决方案增加了机会。

I/O不再是专有架构的领域。GE发那科自动化公司(Charlottesville, Va.)的I/O产品经理Reed Ashmore指出，客户不再将自己局限于一个控制系统的各个组件的单一供应商。客户喜欢现在可用的模块化，这样他们就不受PLC机架中开放插槽数量的限制。此外，Ashmore先生还看到了对热电偶、应变计和运动控制等专业模块的需求在增加。

三菱电气自动化有限公司的Trayton Jay指出:“I/O子系统的一个关键趋势是更广泛地使用非捆绑产品，如分布式‘机架’、块’和‘直接’(传感器/执行器)I/O设备，这些设备与替代的‘大脑’相匹配，如个人电脑。”“‘开放’标准促进了供应商之间产品的兼容性。这使得客户能够在适当的地方保持紧凑、坚固的PLC I/O模块的优势，并访问[一些人认为]更开放、更灵活或更高级的编程和集成环境。”

高密度意味着布线问题

阿什莫尔称“客户要求中最大的矛盾”是这样一个事实:客户希望在更小的卡上有更多的I/O点，并能切换更高的能量。

终端系统制造商PCD Inc.的产品经理皮克尔(Joe Pickell)认为，在大多数对I/O模块的分析中，密度的增加被忽视了。用户不再满足于8点甚至16点I/O卡，现在他们希望使用32点和64点卡来节省空间。

由于这些小占地面积和紧凑的终端很难使用传统方法进行布线，制造商现在使用预制电缆组件，而不是离散的点对点布线。这有进一步的好处，减少潜在的交叉布线和其他布线问题。

皮克尔先生讨论的其他问题包括高密度卡易损坏。在更换高I/O计数卡时，一个通道上的损坏可能会潜在地破坏系统的很大一部分。这意味着在终止区域采取保护措施的需求增加。

他补充说，随着系统变得越来越复杂，对自动化测试的需求也在增长，必须在连接方案中提供测试端口。pc，现在在工业世界中更加普遍，通常具有用于I/O设备的某种类型的多针连接器，从而产生了对接口模块的需求。

“控制系统对所有工厂的运营都变得越来越重要，”皮克尔先生总结道。“必须尽量减少停机时间。这导致对终端系统的需求增加，该系统可以在发生故障时快速拔下。”

维吉尼亚州里士满的魏德穆勒公司(Weidmuller Inc.)利用了I/O设备的两个趋势——模块密度的增加和工程师使用第三方解决方案的意愿。它已经宣布了Modicon的Quantum PLC和GE Fanuc系列90-70 PLC的PLC接口产品的新版本。Allen-Bradley PLC-5和SLC-500的产品线也得到了扩展。这些加入版本，支持西门子，三菱和欧姆龙以及其他艾伦-布拉德利，GE发那科和Modicon产品。

Weidmuller PLC接口系统由两个或三个组件组成，它们取代I/O卡端子带和端子座的导轨。这减少了由电工单独连接的大量电线，从而减少了产生错误的机会。

魏德米勒也为高密度趋势做出了贡献。它刚刚发布了一系列紧凑的高密度接口继电器模块。PlugPak八通道继电器模块只有22.5毫米宽，具有24 Vdc操作，LED线圈指示和可插拔输入和输出。UPAC继电器模块在17.7毫米宽的外壳中有4个触点。DK5R-SPNO(单极常开)和DK5R-SPDT(单极双抛)只有6毫米，提供4000 V浪涌隔离，LED状态和二极管保护。

Spectrum Controls (Bellevue, Wa.)发布了一个八通道热电偶/毫伏模拟输入模块，专门用于Allen-Bradley 1746 I/O结构。1746sc-NT8可单独配置热电偶类型或毫伏输入范围的每个通道。设计师可以节省机架空间和额外的模块，降低成本。

另一个新的高密度产品来自欧姆龙电子(Omron Electronics)。这些新的8点模拟模块提供每点1微秒的转换速率，为每个输入或输出结合独立的偏移和增益调整，并进行实时错误检测的连续监控。

Opto 22 (Temecula，加利福尼亚州)还利用了I/O配置中的两个发展趋势。该公司认为，对当前市场影响最大的是设备级网络，以及向许多不同供应商开放I/O系统。Opto 22 Snap I/O是一个小型机架，可以面板安装或DIN导轨安装。然后，它被各种小型高密度模块和“大脑”填充，“大脑”通过各种网络协议与控制器通信。目前支持的网络有Optomux、Pamux、Mistic、DeviceNet和SDS。该公司表示，不久将推出Modbus和Profibus。

更多的网络选择可以降低成本

关于一个行业标准设备级网络的讨论可能仍在继续，但制造商在实施解决方案之前不会坐等尘埃落定。目前市场上有几种网络。它们都为用户提供了将I/O设备挂在远离主控制器的机器上的机会。这意味着电工只需将一根电缆接回面板。节省的结果是更少的布线和更少的处理器——有时微控制器同时充当本地逻辑和I/O模块。

西门子能源与自动化公司(Siemens Energy & Automation Inc.， Alpharetta, Ga.)的I/O系统专家David Pokraka认为，这种对网络的重视将带来重大好处。通过标准化Profibus设备网络，西门子专注于开发特殊的I/O模块，如防水块和模块化高密度块。用户将受益于在机器级别根据需要定制解决方案的灵活性。仅仅因为工厂的一部分使用高密度模块，工厂另一侧只需要几个点的应用程序就不会被迫使用比它需要的更大的设备。

西门子推出了加长版的“Logo!”通用逻辑模块。标志!-L虽然只有两英寸长，但I/O却翻了一番，达到12个输入和8个输出。它的性能范围略低于微型plc，但有一个可选的as接口总线模块集成到一个更大的控制系统。

Phoenix Contact Inc. (Harrisburg, Pa.)的应用工程师Bjeorn Falke说:“总线系统在性能、吞吐量、诊断能力和可连接的I/O数量方面有所区别。”Interbus是为实时传输数字和模拟I/O数据而设计的，此外它还支持更复杂的设备，如驱动器、机器人或ID系统。总线系统将包含更多基于PC的控制和更高程度的分布式I/O，在未来将并行布线减少到最低限度。”

凤凰联络公司专门从事Interbus网络。网络控制器模块为许多PLC平台提供。有多种I/O模块和块可供选择。

一些公司已经选择以太网作为未来的I/O总线。PLCDirect (Cumming, Ga.)通过引入两种新的以太网通信模块，扩大了在这一方向上的承诺。H4-EBC以太网基础控制器模块为DL405控制器系列提供基于pc的、确定性的远程I/O控制功能。除了新的H4-EBC模块，新的H2和H4-ECOM以太网通信模块可实现PLC机架之间的高速以太网通信，并使用PLCDirect的DirectSoft PC- dde服务器软件提供PLC到PC的通信。

罗克韦尔自动化/Allen-Bradley (Milwaukee，威斯康星州)推出了ArmorBlock Low Profile (LP)，这是其ArmorBlock I/O家族的一个较小成员。ArmorBlock I/O将适配器、电源、机架和I/O组合成一个工业密封包。这个模块系列将I/O点分布在更靠近应用程序的地方，这有助于降低布线成本，并增加设计人员的灵活性。ArmorBlock系列支持DeviceNet网络。

Action Instruments (San Diego, california)致力于提供非网络特定的I/O功能。Action的“总线票证”允许用户选择设备网络或现场总线。“带I/Q的I/O”包括一个导轨，该导轨为每个模块连接电源和网络。电源、网络、I/O和公交票证模块都连接到轨道上。Action Instruments提供各种特殊模块-信号调节器，可编程双线变送器，限位报警器和环路隔离器。

Entrelec (Irving, Tex.)新的“里约热内卢”I/O模块具有远程总线接口和分布式智能的构建块概念。带有插入式电子模块的主端子座兼容Profibus 1.5 MB, Profibus 12 MB, Interbus, Interbus“E”和WorldFip。主总线节点端子排模块包括8个数字输入和8个数字输出。可以通过扩展端子排增加额外的I/ o。“里约热内卢”系列兼容Entrelec的“Systron”模块化I/O系统。Entrelec的产品专家Bryan Moore表示:“新的里约热内卢系列远程I/O模块是一种灵活的、具有成本效益的设计，因为它为用户提供了选择总线系统、扩展能力、两线或三线I/O和安装配置的选项。”

Wieland的“ricos”产品将现场总线接口模块与数字和模拟I/O单元结合在一起。Ricos支持Profibus、Interbus、Modbus Plus、DeviceNet和SDS。

新产品，更多选择

施耐德自动化公司(Schneider Automation)Modicon TSX Momentum产品设计为具有控制器、I/O系统和网络组件的新型模块化系统。它的开放架构概念为用户提供了解决特定问题的灵活性，而不是强迫打包解决方案。

Momentum I/O组件可以很好地与分布式控制系统(DCS)、基于pc的控制和传统的PLC平台配合使用。现在支持Modbus Plus，冗余Modbus Plus, FIP I/O, Interbus和Profibus，以太网I/O, DeviceNet, ControlNet, ASi和Seriplex, Momentum几乎可以在任何控制环境中工作。工程师不会被迫放弃现有的控件，而这些控件仍然可以添加新功能。

动量处理器适配器允许系统在由Modicon Compact或Quantum PLC系统控制的大型系统中充当分布式智能。

对于那些在已有输入和输出设备的机器上安装DeviceNet系统的人，Cutler-Hammer/Eaton (Milwaukee, Wis.)刚刚发布了DN50 I/O块。PLC/操作员接口产品经理Greg Bell表示:“这个I/O模块设计的功能为用户提供了轻松适应应用程序的灵活性，并随着需求的变化进行更改。由于提供了多种I/O配置，实际上任何设备都可以连接到DeviceNet系统。”

没有CAN(控制器区域网络)通信芯片的设备连接到DN50，并可以通过网络进行通信。编程和配置使用cutter - hammer的NetSolver和NetView软件包完成。用户可以对这些设备进行故障排除、设置属性和收集诊断信息。

专业模块增加选项

GE发那科为其90-30系列plc发布了高密度独立热电偶模块。TCM提供8个热电偶输入(J, K或L型)，1个RTD输入和8个pid控制的固态24 Vdc输出，用于控制加热器。每个通道可以在闭环或开环模式下运行。它具有自动调优和诊断功能。

Festo Corp. (Hauppauge, ny)采用了一种有趣的I/O设备分配方法。它将Allen-Bradley SLC 5/02技术嵌入到气动阀汇中。通过DeviceNet或Allen-Bradley的DH-485网络进行通信，智能歧管可以作为大型控制系统的一部分运行，也可以作为独立控制器运行。

Klöckner-Moeller在PS4系列中增加了两个专业模块。EM4-101-TX1是一个网络温度模块，可进行本地监控，并通过RS-485与控制器通信。它有六个测量温度的输入加上两个标准

软件重要吗?

Intellution公司(诺伍德，马萨诸塞州)和Grayhill公司(拉格朗日，伊利诺伊州)宣布达成协议，将Intellution公司的paradm -31 SoftLogic控制软件移植到Grayhill的OpenLine控制器上。Grayhill公司电子系统部总裁Brian May认为，软件对于I/O设备制造商来说是一个至关重要的因素。他们需要软件支持，这样设备就可以被各种硬件平台和人机界面轻松使用。这种软件集成“将带来当今市场上最简单的系统配置、编程和故障排除，”他说。

Steve Blakely, SST (Waterloo, Ontario, Canada)产品经理，指出:“在过去几年里，我们注意到我们的网络接口卡的一个趋势是，客户对卡供应商提供的软件的价值越来越高。我们的DeviceNet、Profibus和ControlNet接口卡免费提供了所有这些软件，从而在市场上占据了独特的地位。”SST(原SS Technologies)刚刚发布了DeviceNet Pro接口卡。与原始DN卡相比，5136-DNP具有增强的功能，可用于ISA, VME和Multibus。

鉴于所有这些I/O模块和设备的新发展，工程师们有更好的机会为日益苛刻的问题找到适当的技术和经济解决方案。

智能传感器是I/O模块的末端信号吗?

如今，计算机芯片几乎可以植入任何东西。几年前，该行业开始在传感器中加入越来越多的智能。还记得在各种传感器中引入模糊逻辑吗?再加上对设备级网络的接受，许多人认为可能很少或根本不需要控制器。

在介绍这些新型智能传感器时，制造商们表示，现在许多(如果不是大多数的话)决策可以直接从传感器到输出设备做出，完全绕过控制器。这种类型的事务控制器的唯一用途是监视和覆盖。用户看到了两个主要的好处。首先，系统的速度可以大大提高，不需要等待处理器的扫描时间。控制器及其补充的I/O机架和模块的尺寸可以减少，节省资金。

但这些特性也增加了传感器的成本和复杂性。使用现有的相同传感器和其他现场设备，并为I/O模块和设备(传感器、接触器等和控制器之间的组件)增加价值，通常更有意义。

罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)I/O业务副总裁Bob Lennon看到了市场上的两个趋势，都更加重视I/O解决方案。列侬先生说:“第一个显示I/O产品变得更加高度分散，并且更加独立于主控制器。”“另一个趋势是I/O产品与控制器的集成越来越紧密，控制器支持集中式I/O解决方案。”在这两个环境中，罗克韦尔自动化看到越来越多的价值迁移到I/O解决方案中。

客户正在推动制造商寻找新的和创新的方法，以找到针对特定制造问题的新解决方案。这意味着开放系统、多供应商解决方案和特定于应用程序的设备。

智能传感器会在不久的将来取代I/O模块吗?答案是响亮的:“不。”

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