电子编组简化现场接线连接回控制器的过程

当您听说工业 4.0 时，您是否想象机器人在工厂内忙碌工作、在仓库中拣选和包装产品或制造汽车？事实上，工业 4.0 定义了现代工厂环境。它由数十个联网控制器组成，持续监控来自数百甚至数千个传感器（如开关和液位检测器）的输入。同时，信号被发送到类似数量的输出设备，例如阀门、螺线管或电机驱动器。电子编组简化了将这组扩展的现场接线连接回控制器的过程。但是，问题仍然可能发生。让我们看看这些是如何发生的，并向您展示一种快速简便的方法来解决问题（如果发生）。

有线编组造成布线复杂性

直到最近，将现场 I/O 设备连接到可编程逻辑控制器 （PLC） 的标准方式一直是通过传统的有线编组，如图 2 所示。多芯电缆将电线从位于工厂车间的现场设备连接到通常位于 I/O 室的编组面板的接线端子。在这里，布线是交叉编组的，因此每个现场设备都连接到相应控制器通道的 I/O 卡。

图 2. 有线编组

这种方法有可能导致问题。例如，在交叉编组期间，很难跟踪电线的来源和去向，如果电线连接不正确甚至完全未连接，就会导致错误。对于技术人员和工程师来说，调试和测试每个连接可能既费时又费力，可能会给新流程的调试带来代价高昂的延迟。理论上，一旦调试完成，系统应该可以正常运行，但如果项目后期需要进行不可预见的更改，可能会出现其他问题。有时可能需要添加新的现场设备。例如，如果将温度开关更改为温度变送器，则需要将数字输入更改为模拟输入。如果将新的现场设备添加到系统中，但编组面板没有足够的所需类型的备用连接来容纳它们，则会出现更糟糕的情况。在这种情况下，需要更换控制器，这可能会增加项目的额外成本和延迟。

电子编组：一种新的信号路由方法

有线编组逐渐被电子编组取代，这是一种在过程自动化中进行信号路由的新方法（图 3）。

图 3. 电子编组。

电子编组技术的开发是为了防止与有线编组的手动元素相关的人为错误，即编组面板上 I/O 设备的交叉连接。与有线编组一样，来自现场的多芯电缆由工厂车间的技术人员布线到编组柜中接线盒的右侧。但是，在 I/O 室中，不再需要手动将每个端子块连接到适当的控制器 I/O 通道，因为这是在系统本身内以电子方式处理的。电子编组的明显优势是 I/O 设备可以在必要时连接到特定控制器，而无需更改物理接线。如果在项目的后期阶段，对 I/O 类型进行了更改，或者需要额外的设备，则无需对现有布线或机柜进行任何更改。此外，可以将额外的 I/O 容量添加到编组机柜，然后根据需要以电子方式编组到控制器。电子编组方法的核心是便携式和可更换模块或卡的机架。将合适的卡类型插入到连接 I/O 现场设备接线的插槽中。例如，数字输入 （DI） 卡将放置在温度开关的插槽中。然后该卡将连接到控制器的适当通道。每个控制器通道的功能由放置在每个插槽中的卡类型（例如，DI 或数字输出 （DO））定义。额外的 I/O 容量可以添加到编组机柜，然后根据需要以电子方式编组到控制器。电子编组方法的核心是便携式和可更换模块或卡的机架。将合适的卡类型插入到连接 I/O 现场设备接线的插槽中。例如，数字输入 （DI） 卡将放置在温度开关的插槽中。然后该卡将连接到控制器的适当通道。每个控制器通道的功能由放置在每个插槽中的卡类型（例如，DI 或数字输出 （DO））定义。额外的 I/O 容量可以添加到编组机柜，然后根据需要以电子方式编组到控制器。电子编组方法的核心是便携式和可更换模块或卡的机架。将合适的卡类型插入到连接 I/O 现场设备接线的插槽中。例如，数字输入 （DI） 卡将放置在温度开关的插槽中。然后该卡将连接到控制器的适当通道。每个控制器通道的功能由放置在每个插槽中的卡类型（例如，DI 或数字输出 （DO））定义。将合适的卡类型插入到连接 I/O 现场设备接线的插槽中。例如，数字输入 （DI） 卡将放置在温度开关的插槽中。然后该卡将连接到控制器的适当通道。每个控制器通道的功能由放置在每个插槽中的卡类型（例如，DI 或数字输出 （DO））定义。将合适的卡类型插入到连接 I/O 现场设备接线的插槽中。例如，数字输入 （DI） 卡将放置在温度开关的插槽中。然后该卡将连接到控制器的适当通道。每个控制器通道的功能由放置在每个插槽中的卡类型（例如，DI 或数字输出 （DO））定义。

电子编组的灵活性限制

虽然电子编组提供的灵活性是显而易见的，但存在一种不那么明显的固有不灵活性。传统上，工业和过程控制工程师使用术语“数字 IO”来指代 PLC 传输和接收的数字信号。然而，这个词本身就有点用词不当。PLC 上没有“数字 IO”通道这样的东西。存在“数字输入”通道或“数字输出”通道。因此，如果需要将控制器通道的功能从 DI 更改为 DO，反之亦然，则必须更改该通道的物理卡。此外，DI 和 DO 通道的总数由机架中每种类型的卡的数量定义。

通道配置灵活性

图 4. 具有可设置电流限制、推挽驱动器选项和数字输入配置的高侧开关。

显然，更理想的方案是根据需要将每个通道配置为 DI 或 DO。好消息是现在可以使用带数字输入的MAX14914高边开关实现这一点（图 4）。借助 MAX14914，PLC 可以将每张卡配置为 DI 或 DO。如果通道的功能发生变化，则无需手动移除和重新配置卡。控制通道可以真正被指定为“数字IO”通道，而不限制每种通道的数量。唯一的限制是 PLC 本身可以处理的通道数量。告别那些讨厌的重新布线工作！

审核编辑：郭婷