说说通用I/O（九）：控制系统通用I/O技术的特点

剑指工控星期一, 01/22/2024 - 09:25 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：

Part.01 控制系统I/O模块的类型减少、功能增加

以往控制系统的I/O模块的类型往往多达十余种，甚至数十种。通用I/O模块除了少数产品可能需要对选择不同型号I/O卡、信号调理卡外，绝大多数通用I/O模块都是只有一种规格，通用性非常好。

由于控制系统I/O模块的类型减少，霍尼韦尔公司的通用I/O安全系统、非安全系统都采用同一套设备，可满足CSA I类2区、IECEx 2区和ATEX 2区认证的危险区域的要求，当然也满足非危险区域的要求。

伊顿的MTL SUM5 ADIO隔离器通用I/O模块支持早期产品20个不同的MTL4500单通道模块提供的功能，同时一个MTL SUM5具有5种设备功能：本安隔离器、信号调理卡、继电器、浪涌保护器、断路器。

Part.02 可以实现I/O“按需配置”，减少备用I/O数量

一般的控制系统是以I/O模件为单位（8、16、32甚至64点）选择I/O类型，常常有大量的空余I/O点，通用I/O可以“按需配置”，用多少配置多少，I/O模件种类少，只需预留少量的空余点，而且这些空余点可预留给任何类型的参数，更为灵活，使空余I/O点数大大减少。以往设计时通常要为各种类型的I/O预留10~15%的备用模块，现在备用类型很少，备用模块的总数也将大幅减少。

Part.03 配线柜、仪表箱的容量增加

这些通用I/O模块的输出信号在底板上采用了总线技术，省掉了一根根繁杂的配线，节省了配线空间，从而使配线柜或仪表箱实现高密度安装。在艾默生公司传统布线方式的配线柜里，8000mm×200mm(宽×高)单面机柜通常仅能容纳160点I/O，而同尺寸的电子布线单面机柜可容纳3×96=288点I/O的布线，双面配线柜能容纳576点I/O的布线，增加了80%的I/O点（见图1），而且机柜里的CHARM I/O相当于多块I/O卡件，也为控制器和I/O机柜腾出了空间；福克斯波罗公司采用的配线柜可容纳750点；霍尼韦尔公司采用的配线柜，I/O点密度从以往传统配线方式的448点增加到1056点（见图2）。