说说通用I/O（四）：霍尼韦尔的通用I/O（留言赠书）

剑指工控星期一, 11/20/2023 - 13:56 发表

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、浙江中控近年来也推出了应用这一技术的产品。

霍尼韦尔的通用I/O

2013年起，霍尼韦尔为Experion PKS、安全管理器和本质安全应用的通用解决方案提供通用（Unviersal）I/O技术，通用I/O模块是一个多功能卡件（简称UIO模块，见图5），可在一个IO模块内为32个可配置I/O点自由选择不同的I/O类型，如AI、AO、DI和DO，它有冗余和非冗余两种形式。

图1 霍尼韦尔公司的通用I/O模块

它将通用过程仪表箱(UNIVERSAL PROCESS CABINET，UPC)放置在现场，其中包括最多6个32点通用ControlEdge900 IO卡件和冗余光纤通信模块，UIO卡件通过冗余的IO-Link现场总线与控制器通信（见图6）。

图2 霍尼韦尔的6×32点通用过程仪表箱

与艾默生电子布线的卡件CHARM不同的是

霍尼韦尔的UIO模块是多点通用信号整体模块，没有可拆卸的单点信号卡件，其尺寸为150×100×50mm，非常小，重量仅0.5kg。第二个不同的是它采取了软件组态的办法定义I/O通道类型，实现了不更换硬件的通用I/O信号接入。每个模块的32个通用通道均可单独配置为AI、AO、DI、DO或AI/AO支持的HART7。但通用I/O的支持范围不包括温度仪表信号，温度信号输入送入128LLAI温度专用配线柜。

通用I/O通过一个高速、容错的以太网组成一个I/O网络，霍尼韦尔采用了I/O自动查询技术，只要这个I/O通道是连接到I/O网络上，任何一个控制器就能够跟任意一个I/O通道通信，而以前控制器只能与它物理上相连的I/O通信。这样的话，可大大减少配置I/O和工程组态的时间。

霍尼韦尔的通用I/O早期是用于Experion PKS DCS系统中，后又推广到在原HC900产品平台上改进的Control Edge PLC上（见图7），这使它成为可提供通用I/O功能的第一款PLC。

在这款PLC上，采用了16点通用I/O模块（900U01-0100），它可以软件配置为DI或DO或带HART的AI/AO。

图3 可提供通用I/O功能的Control Edge PLC

自2013年年中到2017年9月，全球应用UIO模块的IO点数量超过2500万。正在设计中的中国南方某石化项目（据分析，可能是埃克森美孚惠州乙烯项目）使用了霍尼韦尔公司的UIO技术方案。

霍尼韦尔公司2019年推出的Experion PKS IO HIVE（Highly Integrated Virtual Environment，高度集成的虚拟环境）技术，是通过作为实现Experion IO HIVE技术的硬件——网络接口模块CN100（见图8），向上借助铜或光纤介质通过安全容错以太网连接到Experion控制器，向下连接位于机柜内的所有I/O模块。CN100是启用IO HIVE功能的设备，带集成防火墙、集成媒体转换，可选择充当20ms控制器，提供完全冗余的高性能控制，支持调节、顺序和逻辑控制，适用于成套设备和物理分布式控制应用。控制方案可以在冗余硬件中本地托管，这意味着在机柜这个层次可以单独调试，实施本地控制。