说说通用I/O（八）和利时的OpticVIO以及关于通用I/O接线箱的防爆

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。

Part.01 和利时的OpticVIO

和利时公司的OpticVIO 16通道多功能I/O模块，可以用同一套硬件接收处理各种IO类型的信号，并且为现场仪表供电。它支持AI、AO、DI、DO、PI、SOE6（设备状态）、NAMUR等多种信号类型，前四种信号类型支持HART协议，信号周期为100ms。多功能IO模块采用了软件定义的办法处理不同的现场IO信号（见图22），同时在IO模块前面增加了信号调理卡预处理更多种类信号。当某个I/O通道出现故障时，只需在工程师站上进行软件切换，将故障的通道切换到备用通道即可，无需维护人员到达故障现场。 

图22  软件定义I/O信号的通道类型

VIO模块支持N+1冗余和主备冗余两种冗余形式，N+1冗余是指在原有N个采集通道上增加一个备用的采集通道，当模块中的任意通道发生故障后，备用通道可以替换已故障的通道。对于高可靠性应用要求的场景，可以采用主备冗余配置。

作为智能数据传输单元（iDTU）的现场配线柜的点数有16点、48点，底座可选调理卡或安全栅（见图23）。 

图23  和利时公司16点iDTU智能数据传输单元

除了传统模拟信号外，多功能IO模块还可以接收包括Profibus-DP(PA)，Modbus-RTU等总线信号，从而提高了现场多功能IO模块的适用性。

智能数据传输单元采用冗余光纤与工业光总线连接单元（RJU）连接，再采用冗余光纤连接到冗余控制站，将现场数据传输到控制系统（见图24）。

图24  和利时采用智能数据传输单元的OCS工业光总线控制系统

在2023年7月21日昆明仪器仪表学会举办的和利时产品技术交流会上，介绍了35个厂家应用了OpticVIO技术，其中7个厂家的应用点数超过一万点，最多一个厂家达到近34000点(见图25)。 

图25  中安联合煤化工分公司丁烯-1装置上安装的OpticVIO的iDTU

Part.02 通用I/O接线箱的防爆

当我在剑指工控上发表了“说说通用I/O（二）”后，一位来自辽宁的读者simon写下留言：

读者留言

“老师，很想知道现场通用I/O接线箱是怎么防爆的，后期在现场装置区又是怎么维护的，带电开箱吗？”

为了回答更为准确，我请教了和利时公司，和利时公司两位专家的回复是：

和利时专家回复

“和利时的通用I/O模块是无火花型，集成在专用箱体内，整体通过了增安防爆认证，安装在二区使用,不能带电开箱。”

“通用I/O接线箱通过了增安无火花一体化防爆认证，可以安装于化工区域的ZONE2区，针对于本安信号可以带电开箱维护，对于非本安信号需要断电进行操作，目前接线箱都是冗余16点类型能够保障在检修周期内正常工作，特殊情况相对于96点等点数类型影响最小。”

方原柏

2024年01月

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