风凌天下,小说阅读网,盗墓笔记第二季

首頁 - 關(guān)于我們 - 新聞活動 - 說說通用I/O（十）：控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)的特點

說說通用I/O（十）：控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)的特點

2024-3-1新聞

控制系統(tǒng)的通用I/O技術(shù)

控制系統(tǒng)的通用I/O技術(shù)是指I/O模塊的通用性好，同一個I/O點可以配置成AI、AO、DI、DO，甚至更多的信號類型。對控制系統(tǒng)的通用I/O技術(shù)來說，與上面介紹的顯示儀萬能輸入技術(shù)相比，“萬能”的對象由僅限“輸入”擴展到“輸出”，與IMP遠程測控終端相比，通用的對象從模擬量僅有輸入、開關(guān)量同時有“輸入”、“輸出”擴展到模擬量、開關(guān)量均有“輸入”、“輸出”。

現(xiàn)在說到控制系統(tǒng)的通用I/O技術(shù)時，通常認為是從艾默生過程管理2009年推出電子布線開始的。三五年甚至更長時間之后，國外的霍尼韋爾、橫河、ABB、施耐德?？怂共_、倍加福、伊頓、菲尼克斯、Computrols都推出了通用I/O技術(shù)，國內(nèi)的和利時公司近年來也推出了應(yīng)用這一技術(shù)的產(chǎn)品。

控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)的特點

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)配線方式是使用單根線纜將現(xiàn)場設(shè)備連接到現(xiàn)場儀表箱，然后匯總成多芯電纜傳送到控制室的配線柜，再通過繁雜的交叉配線與控制系統(tǒng)的I/O模塊連接。

通用I/O技術(shù)則使用單根線纜將現(xiàn)場設(shè)備連接到集中配線柜或現(xiàn)場儀表箱，匯總后通常以光纖以太網(wǎng)的方式與控制系統(tǒng)連接。配線方式及I/O技術(shù)的改進，使得控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)具有下述特點：

Part.04

減少設(shè)計選型的工作量

如同顯示儀的萬能輸入功能可以減少設(shè)計選型的工作量一樣，控制系統(tǒng)通用I/O 技術(shù)也可以減少設(shè)計選型的工作量。設(shè)計過程不考慮選哪種I/O模塊，可以就近將各類I/O點集中安裝到一個配線柜或儀表箱，同時配線柜或儀表箱的出線端子接線已經(jīng)匯聚成總線方式傳輸，不必一根根再標注出線的編號，圖紙繪制、審核、校對工作量也大大減少。

圖30對比了傳統(tǒng)機柜與通用機柜I/O模塊配置示意圖，傳統(tǒng)機柜中代表各種I/O模塊的不同色彩混合配置，需仔細設(shè)計及核對確認，而通用機柜I/O模塊配置是一種色彩表示的單一配置，除數(shù)量外，無需設(shè)計及核對確認。

圖30 通用IO技術(shù)簡化配線制作

Part.05

簡化了制造商的配線柜制作工作量

以往制造商的配線柜或儀表箱屬非標產(chǎn)品，需根據(jù)用戶提供I/O點數(shù)、詳細的I/O信號模塊類型/數(shù)量、排列位置等信息后制作。而采用通用I/O技術(shù)后，制造商的配線柜或儀表箱可以制作成標準產(chǎn)品，比如不同I/O點數(shù)的產(chǎn)品，當用戶提供I/O點數(shù)后可直接供貨，而不需要用戶提供詳細的信號類型、不同模塊的數(shù)量、排列位置等信息。

配線柜或儀表箱制作標準化，只需要根據(jù)I/O點數(shù)量提供幾種基本型號即可，不需要設(shè)計院提供配線柜或儀表箱圖紙，制造商也不需要完成單獨的機柜布局、接線圖以及功率和熱量計算。標準產(chǎn)品將使設(shè)備配置錯誤/接線錯誤減少、制作速度加快、驗收測試簡化、成本降低。作為標準產(chǎn)品可在用戶訂貨前大量制作由于不再有硬件設(shè)計、機柜設(shè)計、機柜成套、系統(tǒng)功能測試等環(huán)節(jié)，縮短供貨周期約1~6個月（見圖31）。

圖31 傳統(tǒng)配線方式與通用I/O配線方式工序比較

Part.06

簡化信息傳輸過程，節(jié)省大量電纜

由于控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)通常是在現(xiàn)場就近設(shè)置現(xiàn)場儀表箱，這就相當于將原先安裝在控制室配線柜的I/O模塊轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場儀表箱（見圖32）。其優(yōu)點非常突出，除了將現(xiàn)場設(shè)備連接到現(xiàn)場儀表箱的單根線纜，其余大量電纜都可以被單根光纜或電纜取代，其投資省、施工快捷，節(jié)省了配線柜的占地。傳統(tǒng)方案一個儀表信號需要2根銅芯電線傳送。新方案上百個儀表信號僅需一對冗余光纖進行傳輸，將電纜鋪設(shè)成本降低到原來的3%左右。光纖在無需中繼的情況下傳輸距離長達20km，還可以實現(xiàn)現(xiàn)場信號的冗余傳輸，傳輸效率更高、可用性更強。

圖32 傳統(tǒng)配線信息傳輸方式與通用配線I/O信息傳輸方式比較

初期艾默生的電子布線技術(shù)介紹的是集中配線柜，后期又推出就地安裝的小型現(xiàn)場儀表箱，而絕大多數(shù)廠家首先推出的就是就地安裝的小型現(xiàn)場儀表箱。應(yīng)該說，這代表了通用I/O技術(shù)的發(fā)展方向。

Part.07

能適應(yīng)工程項目的變更

工程項目在建設(shè)期間經(jīng)常發(fā)生各種臨時變更要求，往往需要增加設(shè)備、增加電纜敷設(shè)，而這可能延誤工期。對控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)來說，在大多數(shù)情況下，工程項目的變更影響較小，容忍度較高，并能使這些變動所造成的成本增加幅度降低、耗費的時間減少。當新增現(xiàn)場設(shè)備時，只要有多余的I/O通道，用戶只需敷設(shè)到配線柜的布線；如果只是I/O類型變化（如液位開關(guān)量輸入信號改為模擬量輸入信號），甚至不需要重新布線；在配線柜或儀表箱之外，由于已經(jīng)匯總為總線或光纖統(tǒng)一傳輸，更不需要增加或改動布線。

Part.08

高冗余性能增強了可靠性

控制系統(tǒng)通用I/O技術(shù)設(shè)計時考慮了高等級的冗余性能，如艾默生公司的電子配線技術(shù)中，從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塊，每個獨立的CHARM還配有冗余的電源和通信底板，因而保證了整個系統(tǒng)在I/O環(huán)節(jié)的可靠性。

但在CHARM這個環(huán)節(jié)沒有冗余，這是由于CHARM故障只影響一個通道，且可在線更換不影響其他CHARM的工作。在和利時的OpticVIO I/O技術(shù)中，除了電源模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、光總線連接單元、控制單元、光纜連接是冗余配置的以外，連IO模塊也可以做到冗余，所以可做到全程冗余。

Part.09

工程總費用大幅節(jié)省

由于在工程實施過程中以下因素，可使項目總費用大幅節(jié)省：減少配線及控制系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施、配線柜/儀表箱的I/O密度增加、備件庫存減少、設(shè)計更改造成的變動最小、工程量減少、維護人工成本降低、性能提高。和利時公司給出的數(shù)據(jù)是機柜間面積減少90%以上、儀控系統(tǒng)項目周期縮短50%以上、工程總費用節(jié)省30%以上；霍尼韋爾公司給出的數(shù)據(jù)是機柜數(shù)量減少了15%~20%、工程時間減少10%~15%、調(diào)試時間減少20%~30%，工程總費用節(jié)省30%；施耐德?？怂共_公司給出的數(shù)據(jù)是工程總費用可節(jié)省35%（見圖33）。

圖33 傳統(tǒng)配線與通用I/O配線生命周期費用比較

結(jié)束語

如同顯示儀的萬能輸入技術(shù)一問世就受到廣泛歡迎一樣，控制系統(tǒng)的通用I/O技術(shù)不僅實現(xiàn)了萬能輸入，還結(jié)合控制系統(tǒng)的特點添加了萬能輸出。與此同時，通用I/O技術(shù)還使現(xiàn)場儀表箱與控制室的配線用廉價大容量的光纖替代了銅芯主電纜，提高了信號傳輸效率，節(jié)省了大量的材料和安裝費用?，F(xiàn)在通用I/O技術(shù)不僅僅讓用戶得到好處，同時也讓制造廠商受益，這已經(jīng)成為控制系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢，形成一個潮流。