——貝加萊新一代X20 I/O系統(tǒng)已成為與DCS、PLC和PC Based并駕齊驅(qū)的工控寵兒

引言

目前眾多的工業(yè)自動(dòng)化用戶已經(jīng)具有選擇分布式I/O系統(tǒng)，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)，包括事先設(shè)計(jì)好的模擬量和數(shù)字量I/O，溫度I/O模塊等，所選擇的I/O系統(tǒng)即使是在最惡劣的工業(yè)環(huán)境中也能可靠地運(yùn)行，其連通性選擇能夠滿足大多數(shù)工業(yè)過(guò)程控制級(jí)或生產(chǎn)企業(yè)級(jí)設(shè)備的需要，如滑片式設(shè)計(jì)，總線擴(kuò)展等，具備了較靈活的可擴(kuò)展性能。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微處理器硬件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，分布式I/O系統(tǒng)的市場(chǎng)份額正得到逐步地?cái)U(kuò)大和增長(zhǎng)；同樣，隨著新一代分布式I/O系統(tǒng)產(chǎn)品及其解決方案的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用以及自動(dòng)化用戶出于各類總線通訊整合的需求，分布式I/O系統(tǒng)目前已經(jīng)成為與分散控制系統(tǒng)(DCS)、可編程控制器(PLC)和基于PC控制系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的一類產(chǎn)品，也已在較多自動(dòng)化行業(yè)得到工業(yè)用戶的認(rèn)可。

1 分布式X20 I/O系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)與無(wú)縫集成

許多新的分布式I/O系統(tǒng)采用了完全模塊化設(shè)計(jì)選型方案，因?yàn)槟K化設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步滿足工業(yè)用戶對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)高度柔性化的系統(tǒng)選型要求，有助于滿足工業(yè)用戶對(duì)于各種類型I/O模件的需求，因?yàn)榇蠖鄶?shù)控制系統(tǒng)都具有數(shù)字量和模擬量混合控制的要求。只有采取數(shù)字量和模擬量混合型模塊化設(shè)計(jì)方案，才能進(jìn)一步滿足這種過(guò)程控制系統(tǒng)非常柔性化的要求。同時(shí)在一些特殊行業(yè)，客戶要求分布式I/O能夠具備帶電熱插拔的功能。

在工業(yè)領(lǐng)域中，盡管有眾多的滑片式I/O系統(tǒng)可供選擇，但貝加萊公司的X20系統(tǒng)為自動(dòng)化技術(shù)再次設(shè)立了新的I/O標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)縫集成是X20 產(chǎn)品的主要優(yōu)勢(shì)。貝加萊公司憑借其在全球范圍的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，憑借與客戶之間的長(zhǎng)期以來(lái)的合作經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，安全性的追求，X20系統(tǒng)成為眾多合作伙伴和集成商的首選。

2 X20 I/O模塊的性能及特點(diǎn)

2.1 模塊的硬件性能及特點(diǎn)

■ 3*1=1結(jié)構(gòu)。端子排、電氣模塊、總線模塊3個(gè)基本單元組成1個(gè)模塊

● 電氣模塊的熱插拔，模塊狀態(tài)通過(guò)LED一目了然
● 可脫離系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)接線
● 節(jié)省用戶備件成本

■ 極高的I/0安裝密度

● 模塊寬12.5mm,高99mm,深75mm，大大節(jié)省了安裝空間
● 單片模塊集成12個(gè)通道，最多12路DI或DO
● 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝，裝卸非常方便


■ 內(nèi)部采用x2x底板通信技術(shù)

● 高速I(mǎi)/O總線：1ms刷新1000點(diǎn)數(shù)字量+50模擬量
● 本地或者遠(yuǎn)程配置靈活：站與站之間最遠(yuǎn)距離100m

2.2 模塊的分布式配置結(jié)構(gòu)

■ 分布式I/O

● 最多可擴(kuò)展253個(gè)分站，不限I/O點(diǎn)數(shù)
● 站與站之間最遠(yuǎn)距離100m
● 數(shù)據(jù)刷新周期可達(dá)100微秒，遠(yuǎn)程與本地?cái)?shù)據(jù)刷新時(shí)間相同
● 擴(kuò)展站與站之間無(wú)需任何中繼器，本地24VDC供電

2.3 豐富的模塊類型可應(yīng)用于多種行業(yè)并簡(jiǎn)化編程

■ 數(shù)字量/模擬量模塊

● 種類豐富：DI/DO/AI/AO/AT
● 信號(hào)類型：

＊ 源式、漏式
＊ 電壓型、電流型
＊ 絕對(duì)式、增量式；24V、5V


■ 專家模塊：

●計(jì)數(shù)器模塊
●編碼器模塊
＊ 支持最大2.5MHz的編碼器輸入，光柵尺、絕對(duì)式編碼器、增量式編碼器等的輸入，提供高速的采樣。
● 通訊模塊
● PWM模塊
● 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

＊ 對(duì)于包裝機(jī)械行業(yè)的定量稱重、印刷機(jī)的網(wǎng)紋輥、傳墨輥等的調(diào)整即可采用這些小型的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)更加靈活。

● 伺服驅(qū)動(dòng)模塊
● 應(yīng)變檢測(cè)模塊
● 超聲波信號(hào)接收模塊
● 能量檢測(cè)模塊

＊ 可應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的功率測(cè)量、功率因素、有功功率、無(wú)功功率、三相電流、電壓測(cè)量
＊ 應(yīng)用于電力行業(yè)的變壓器低壓側(cè)測(cè)量；

● 網(wǎng)關(guān)模塊
● 安全模塊
●
● …

■配置靈活：2路/4路/6路/12路

3 X20 I/O系統(tǒng)的高度靈活性與開(kāi)放性

3.1 靈活性

相對(duì)于集中系統(tǒng)分布式系統(tǒng)提供了更大的靈活性，而X20分布式I/O正是基于這樣的設(shè)計(jì)理念，它提供了自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的充分靈活性，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1) 任意的站點(diǎn)模塊分配：1個(gè)模塊也可以是一個(gè)站，253個(gè)也可以構(gòu)成一個(gè)站，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要可以非常靈活的進(jìn)行組織。

(2) 直接插入：增加一個(gè)模塊并不需要如傳統(tǒng)PLC那樣更換底板，它只需要直接插入當(dāng)前I/O站的右側(cè)即可，熱插拔支持能力使得即使在不停機(jī)的狀況下也不會(huì)影響系統(tǒng)的應(yīng)用。

(3) IP20的產(chǎn)品、IP67、XV閥島控制器也可以任意的配置到系統(tǒng)中，甚至B&R提供了步進(jìn)電機(jī)控制器ACOPOSmicro和ACOPOSinverters變頻器也可以直接被像I/O站一樣的融入到整個(gè)系統(tǒng)中。的確，這項(xiàng)技術(shù)提供了極大的靈活性超乎想象。

3.2 開(kāi)放性

今天的自動(dòng)化系統(tǒng)，開(kāi)放性必不可少，對(duì)于主流總線的支持是必須的，例如Modubus IDA,Profibus,Devicenet，CANopen,Ethernet POWERLINK。

能夠和多種主流的第三方總線通訊，做連接：


■ 總線控制器：

● Ethernet Powerlink
● CAN
● CANopen
● ProfiBus DP / ProfiNet
● DeviceNet
● Mudbus TCP/IP
● Ethernet IP

如何實(shí)現(xiàn)連接？

通過(guò)在B&R Automation Studio中生成的標(biāo)準(zhǔn)Gsd文件并導(dǎo)入到第三方的控制器，X20被融入到第三方控制中，這些控制器完全將這些X20理解為自己的I/O來(lái)進(jìn)行控制。

4 系統(tǒng)成本的降低

4.1制造平臺(tái)對(duì)降低成本的影響

對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)工程而言，如何降低成本以應(yīng)對(duì)越來(lái)越苛刻的來(lái)自終端市場(chǎng)對(duì)于成本的要求變得至關(guān)重要，模塊化設(shè)計(jì)是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。就X20系統(tǒng)而言，端子、底板對(duì)于所有的模塊都是通用的，而且，即使變化的電氣部分也是模塊化的，電氣主板被設(shè)計(jì)為通用尺寸，以便能夠以統(tǒng)一的形式安裝在電氣的外殼內(nèi)，這使得整個(gè)模塊的構(gòu)成變得簡(jiǎn)單，統(tǒng)一的端子、統(tǒng)一的底板、統(tǒng)一的電氣模塊單元設(shè)計(jì)，這一切提供了大批量生產(chǎn)所帶來(lái)的成本降低，而靈活性并不損失。通過(guò)與Mathsworks和Pro-e以及SAP的合作，貝加萊建立了從聯(lián)機(jī)設(shè)計(jì)、仿真、物料供應(yīng)、在線物流、QC以及測(cè)試等環(huán)節(jié)的聯(lián)機(jī)生產(chǎn)制造能力，這一切使得整個(gè)模塊的制造成本大大降低，而適應(yīng)變化需求的設(shè)計(jì)制造平臺(tái)完全沒(méi)有損失產(chǎn)品的靈活性。