I/O系统,I/O模块

I/O系统和I/O模块:I/O代表输入/输出,I/O模块是一种连接网络、传感器、控制器、执行器和其他设备或变送器的设备,并传递有关过程状态的测量信息。如果I/O模块包含智能(逻辑设备),则称为智能模块。I/O模块通常根据它们的功能(如数字或模拟)以及它们可以容纳的输入或输出点的数量来描述。总的来说,模块、连接、网络集成和逻辑就是I/O系统。可配置I/O系统使用软件来改变I/O类型以适应应用程序的需要。

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关于如何使I/O更智能的产品建议

根据一家获得控制工程工程师选择奖的公司的产品,输入/输出(I/O)系统设计具有总站,基础单元和智能元件,创建了一个非常紧凑,高度模块化和经济的分布式I/O或控制平台。

学习目标

  • 了解硬件、基本单元和I/O接口元素的3步I/O配置。
  • 探索配置和集成I/O系统编程所需的步骤。

输入/输出(I/O)是为自动化系统提供数据的关键。无论是直接连接在可编程逻辑控制器(PLC)上的I/O信号,还是分布在工业自动化网络上的I/O信号,数据为王。收集这些数据的方法有很多,但制造商需要适应不断变化的需求。

这种新方法将I/O系统分解为三个主要组件:总站、基本单元和“智能”元素。结合起来,这种类型的I/O系统创建了一个紧凑,模块化和经济的分布式I/O或控制平台。

3步I/O配置:硬件,基本单元,I/O接口元素

在这些站的建设和配置中,第一步是硬件选择,从总线接口/头站开始。这些站点可用于所有主要的以太网协议,包括以太网/IP, Modbus TCP和Profinet。接口通过首选以太网协议将收集到的I/O数据传输回PLC进行处理。如果收集的数据需要本地操作,也可以使用PLC头站,并且可以在开放的软件编程环境中进行编程。

其次,选择所需的基本单元,可在四个或六个插槽的单位。这允许用户混合和匹配密度,以满足应用需求,同时不浪费宝贵的DIN轨道空间。这些基础单元卡在轨道上,向左滑动,卡在其左侧的头站或基站上,将它们锁定在一起,以实现强大,坚固的连接。

最后,还有提供I/O接口的元素。这些元件可用于所有信号类型:数字,模拟,继电器温度,编码器,计数器,RS-232/RS-485串行和IOL。这些元件可以插入任何开放的插槽,允许用户安排I/O信号和最适合特定布线需求的任何顺序。然后可以将I/O信号连接到该模块,并且使用插入式布线技术无需工具。如果没有使用所有可用的插槽,它们可以用插槽盖保护任何开放的插槽。空槽也可以留给未来的扩展。

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如何配置和集成I/O系统

一旦工作站组装并连接到DIN导轨上,最后两个步骤是配置I/O站并将其集成到PLC环境中。虽然在初始设计中并不总是考虑到这一步,但对于程序员来说,能够完成这一任务是非常重要的。在配置I/O站时,用户需要分配I/O站和IP地址。这可以通过总站上的物理旋转开关或使用软件来分配IP地址。一些供应商提供免费软件来协助完成这项任务。

一旦IP被分配,I/O站将重新启动进入“即插即用”模式。在这种模式下,I/O将自动读取连接到头站的任何I/O。要完成配置,请在PC机的web浏览器中输入IP地址,登录总站的内置web服务器。在此界面中,禁用即插即用模式,锁定当前配置。还可以使用PC接口观察诊断数据和I/O数据映射。诊断和数据映射可用于集成I/O站。

最后一步是将I/O站集成到编程环境中。并非所有的环境都是相同的,但是最好遵循主要组织规定的标准,例如ODVA协议、Profinet和Modbus TCP,以确保遵从性。在这种遵从性中,如果系统包含所有必需的配置文件(如EDS和GSDML文件)以帮助完成这些步骤,将会很有帮助。集成web服务器中包含的I/O数据映射也可以帮助程序员定位单个数据位、字节或单词。

杰森乐死是美国凤凰联络公司资深产品营销人员。编辑:Mark T. Hoske,内容经理,控制工程CFE媒体与技术mhoske@cfemedia.com。

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I/O系统,I/O模块常见问题

  • I/O模块的类型是什么?

    • 数字I/O模块:这些模块处理数字信号,如开/关或高/低信号,用于控制和监视二进制设备,如开关,执行器和传感器。
    • 模拟I/O模块:这些模块处理连续信号,如电压或电流水平,用于测量和控制过程变量,如温度,压力或流量。
    • 专业I/O模块:这些模块处理特定类型的信号,如频率或脉冲信号,并用于特定应用,如运动控制,过程测量或安全。这些模块还可以处理特定工业协议的信号,如DeviceNet、Profibus、Modbus等。
    • 可配置I/O模块:这些模块可以配置为根据需要为应用程序提供服务,并且可以重新配置以满足不断变化的应用程序需求,或者如果最初连接不正确的话。
  • I/O模块的主要功能是什么?

    工业网络中的I/O(输入/输出)模块可根据应用需要执行以下功能:

    • 输入处理:I/O模块接收来自传感器和其他输入设备的信号,并将其转换成控制系统可以处理的格式。
    • 输出控制:I/O模块根据控制系统的处理,向执行器和其他输出设备发送控制信号。
    • 数据采集:I/O模块从传感器和其他输入设备收集数据,并将其传输到控制系统进行分析和存储。
    • 通信:I/O模块通过网络发送和接收数据,方便控制系统与连接设备之间的通信。
    • 隔离:I/O模块在控制系统和连接设备之间提供电气隔离,以防止损坏或干扰。
    • 保护:输入输出模块可提供过压、过流等电气危险保护,保证系统的安全可靠运行。
    • 诊断:I/O模块可以向控制系统提供诊断信息,如设备状态和错误代码,以帮助排除故障和维护。
    • 控制或预处理:所谓的“智能”I/O模块包括一个逻辑设备,用于预处理、解析、分析或对控制数据做出决定,或为另一个控制器或控制系统准备数据。
  • 为什么I/O系统对制造业很重要?

    /O(输入/输出)系统对制造业很重要,原因如下:

    • 数据收集:I/O系统可以从制造过程中的各种来源收集数据,例如传感器、机器和控制系统。
    • 控制:I/O系统通过向执行器和其他输出设备发送信号来提供控制和自动化制造过程的手段,或者当嵌入逻辑设备时,执行数据的控制或预处理。
    • 监控:I/O系统允许对制造过程进行实时监控,从而能够及早发现问题并提高整体效率。
    • 灵活性:可以对I/O系统进行配置和重新配置,以适应制造过程中的变化,从而提供更大的灵活性和适应性。
    • 安全:I/O系统可以通过启用紧急关闭和其他安全功能来帮助确保制造操作的安全。
    • 质量:I/O系统可以通过精确控制和监控关键参数来帮助提高制造过程的质量。
    • 节省成本:通过提高效率、减少停机时间和最大限度地减少人工干预的需要,I/O系统可以帮助降低与制造操作相关的成本。
  • 制造业中的I/O系统面临哪些挑战?

    I/O(输入/输出)系统在制造中面临几个挑战,包括:

    • 互操作性:确保I/O系统可以在制造过程中与其他系统和设备进行有效的通信和工作,这可能是一个挑战。
    • 可靠性:I/O系统必须可靠,并且在一段时间内始终如一地执行,以避免停机和生产力损失。
    • 可伸缩性:随着制造流程的变化和增长,I/O系统必须具有可伸缩性,以适应这些变化并处理增加的需求。
    • 维护:维护和更新I/O系统既耗时又昂贵,而且需要熟练的人员。
    • 安全性:确保I/O系统及其收集和处理的数据的安全性日益受到关注,特别是在面对日益增加的网络威胁时。
    • 集成:将I/O系统集成到整个制造过程中可能很复杂,需要仔细规划和协调。
    • 环境条件:I/O系统的设计必须能够承受恶劣的环境条件,例如极端温度、灰尘和振动,这在制造应用中很常见。

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