说说通用I/O(十):控制系统通用I/O技术的特点
2024-3-1新闻
控制系统的通用I/O技术
控制系统的通用I/O技术是指I/O模块的通用性好,同一个I/O点可以配置成AI、AO、DI、DO,甚至更多的信号类型。对控制系统的通用I/O技术来说,与上面介绍的显示仪万能输入技术相比,“万能”的对象由仅限“输入”扩展到“输出”,与IMP远程测控终端相比,通用的对象从模拟量仅有输入、开关量同时有“输入”、“输出”扩展到模拟量、开关量均有“输入”、“输出”。
现在说到控制系统的通用I/O技术时,通常认为是从艾默生过程管理2009年推出电子布线开始的。三五年甚至更长时间之后,国外的霍尼韦尔、横河、ABB、施耐德福克斯波罗、倍加福、伊顿、菲尼克斯、Computrols都推出了通用I/O技术,国内的和利时公司近年来也推出了应用这一技术的产品。
控制系统通用I/O技术的特点
传统的控制系统配线方式是使用单根线缆将现场设备连接到现场仪表箱,然后汇总成多芯电缆传送到控制室的配线柜,再通过繁杂的交叉配线与控制系统的I/O模块连接。
通用I/O技术则使用单根线缆将现场设备连接到集中配线柜或现场仪表箱,汇总后通常以光纤以太网的方式与控制系统连接。配线方式及I/O技术的改进,使得控制系统通用I/O技术具有下述特点:
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如同显示仪的万能输入功能可以减少设计选型的工作量一样,控制系统通用I/O 技术也可以减少设计选型的工作量。设计过程不考虑选哪种I/O模块,可以就近将各类I/O点集中安装到一个配线柜或仪表箱,同时配线柜或仪表箱的出线端子接线已经汇聚成总线方式传输,不必一根根再标注出线的编号,图纸绘制、审核、校对工作量也大大减少。
图30对比了传统机柜与通用机柜I/O模块配置示意图,传统机柜中代表各种I/O模块的不同色彩混合配置,需仔细设计及核对确认,而通用机柜I/O模块配置是一种色彩表示的单一配置,除数量外,无需设计及核对确认。
图30 通用IO技术简化配线制作
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简化了制造商的配线柜制作工作量
以往制造商的配线柜或仪表箱属非标产品,需根据用户提供I/O点数、详细的I/O信号模块类型/数量、排列位置等信息后制作。而采用通用I/O技术后,制造商的配线柜或仪表箱可以制作成标准产品,比如不同I/O点数的产品,当用户提供I/O点数后可直接供货,而不需要用户提供详细的信号类型、不同模块的数量、排列位置等信息。
配线柜或仪表箱制作标准化,只需要根据I/O点数量提供几种基本型号即可,不需要设计院提供配线柜或仪表箱图纸,制造商也不需要完成单独的机柜布局、接线图以及功率和热量计算。标准产品将使设备配置错误/接线错误减少、制作速度加快、验收测试简化、成本降低。作为标准产品可在用户订货前大量制作由于不再有硬件设计、机柜设计、机柜成套、系统功能测试等环节,缩短供货周期约1~6个月(见图31)。
图31 传统配线方式与通用I/O配线方式工序比较
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简化信息传输过程,节省大量电缆
图32 传统配线信息传输方式与通用配线I/O信息传输方式比较
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能适应工程项目的变更
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高冗余性能增强了可靠性
控制系统通用I/O技术设计时考虑了高等级的冗余性能,如艾默生公司的电子配线技术中,从CHARM到DeltaV S系列控制器的所有通信都是完全冗余的,冗余CHARM I/O卡底板具有冗余通信模块,每个独立的CHARM还配有冗余的电源和通信底板,因而保证了整个系统在I/O环节的可靠性。
但在CHARM这个环节没有冗余,这是由于CHARM故障只影响一个通道,且可在线更换不影响其他CHARM的工作。在和利时的OpticVIO I/O技术中,除了电源模块、光电转换模块、光总线连接单元、控制单元、光缆连接是冗余配置的以外,连IO模块也可以做到冗余,所以可做到全程冗余。
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工程总费用大幅节省
图33 传统配线与通用I/O配线生命周期费用比较
结束语
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