本設計方案中，我們討論電子配線(xiàn)架，簡(jiǎn)化現場(chǎng)線(xiàn)組與控制器連接的過(guò)程。然后介紹一種將電子配線(xiàn)架靈活性提升到新高度的創(chuàng )新方案。

 

配線(xiàn)架

 

在此之前，將現場(chǎng)I/O設備連接到可編程邏輯控制器(PLC)的標準方式如(圖1)所示。通過(guò)多芯電纜將工廠(chǎng)車(chē)間的現場(chǎng)設備連接到配線(xiàn)板(通常位于I/O控制室)的接線(xiàn)端子排。在配線(xiàn)板上，線(xiàn)纜交叉連接，將每臺現場(chǎng)設備連接到相應控制器通道的I/O卡。

 

 

這種方法存在故障隱患。例如，交叉連線(xiàn)時(shí)，難以跟蹤哪根線(xiàn)是進(jìn)線(xiàn)，哪根線(xiàn)是出線(xiàn)，如果連接不正確甚至根本沒(méi)有連接，就會(huì )發(fā)生錯誤。對于技術(shù)人員或工程師來(lái)說(shuō)，調試和測試每個(gè)連線(xiàn)非常耗時(shí)，造成過(guò)程調試延期，代價(jià)不菲。

 

理論上說(shuō)，一旦完成調試，系統就應正確運行；但如果系統中發(fā)生未能預見(jiàn)的故障，就會(huì )產(chǎn)生附加問(wèn)題。偶爾增加新的現場(chǎng)設備在所難免。例如，如果將某個(gè)溫度開(kāi)關(guān)改為溫度變送器，那么就需要將數字輸入改為模擬輸入。

 

更糟糕的是，如果系統增加新的現場(chǎng)設備，但配線(xiàn)板沒(méi)有支持新設備要求的相應類(lèi)型的連接。這種情況下，就需要更換控制器，增加成本、造成項目延期。

 

電子配線(xiàn)架

 

傳統的接線(xiàn)板已經(jīng)逐漸被電子化接線(xiàn)板替代，后者是過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域信號連接的新方法(圖2)。

 

 

開(kāi)發(fā)該技術(shù)的目的是防止手動(dòng)接線(xiàn)造成的人為錯誤，也是在配線(xiàn)板上將I/O設備交叉連接在一起。與接線(xiàn)編組一樣，技術(shù)人員將來(lái)自現場(chǎng)的多芯電纜連接到配線(xiàn)柜(位于工廠(chǎng)車(chē)間)接線(xiàn)端子的右側。然而，在I/O控制室，不再需要手動(dòng)將每個(gè)接線(xiàn)端子連接到對應的控制器I/O通道，而由系統本身通過(guò)電子方式實(shí)現。

 

電子配線(xiàn)的明顯優(yōu)勢是，無(wú)需更改物理接線(xiàn)，I/O設備可根據需要隨時(shí)連接到特定的控制器。如果在項目后期，I/O類(lèi)型發(fā)生變化，或者需要增加設備，無(wú)需更改已有接線(xiàn)或配線(xiàn)柜。此外，能夠根據需要為配線(xiàn)柜增加額外的I/O容量，然后通過(guò)電子配線(xiàn)連接到控制器。

 

電子配線(xiàn)的核心是便攜式主機和可更換模塊或板卡。將相應類(lèi)型的板卡插入現場(chǎng)I/O設備需要連接的插槽。例如，數字(DI)卡插入到支持溫度開(kāi)關(guān)的插槽。然后將板卡連接到控制器的相應通道。各個(gè)控制器通道的功能取決于每個(gè)插槽板卡類(lèi)型(例如DI或DO)。

 

新型數字I/O

 

MAX14914的其它重要特性包括低RON (圖3) 和低傳輸延遲，在DI模式下小于2µs (圖4) 。雖然電子配線(xiàn)的靈活性顯而易見(jiàn)，但也存在一定的固有問(wèn)題。傳統上，工業(yè)和過(guò)程控制工程師使用術(shù)語(yǔ)“數字IO”指代PLC發(fā)送和接收的數字信號。然而，這個(gè)術(shù)語(yǔ)本身不太恰當。PLC上并沒(méi)有“數字IO”通道這樣的東西，有的只是“數字輸入”通道或“數字輸出”通道。所以，如果需要將某個(gè)控制器通道從DI改為DO，或者相反，就必須更換通道的物理板卡。此外，DI和DO通道的總數量取決于主機每種類(lèi)型板卡的數量。這就限定了主機DI通道和DO通道的數量，限制了電子配線(xiàn)的靈活性。

 

 

 

更理想的情況是每個(gè)通道可根據需要配置作為DI或DO?，F在，使用帶有數字輸入配置的MAX14914 高邊開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現以上目的。使用MAX14914，PLC可將每個(gè)板卡配置作為DI或DO。如果通道的功能發(fā)生變化，不需要插拔板卡和重新配置?？刂仆ǖ揽烧嬲O計為“數字IO”，不限制每種通道的數量。唯一的限制是PLC本身能夠處理的通道數量。

 

總結

 

本設計方案中，我們回顧了過(guò)程自動(dòng)化系統的傳統信號連接方法，即連接編組。討論了如何通過(guò)電子編組方法解決與傳統方法相關(guān)的問(wèn)題。電子編組方法表面上實(shí)現了相當大的改進(jìn)，但并不是沒(méi)有局限性。MAX14914等具有數字輸入配置的高邊開(kāi)關(guān)，將電子編組的靈活性提升到了一個(gè)新高度。通過(guò)電子方式將各個(gè)控制器通道配置為數字輸入或輸出，無(wú)需更改硬件且不限制可使用的板卡類(lèi)型，大大提高了設計靈活性，降低項目調試過(guò)程中可能發(fā)生改變所引起的成本。

 

● PLC：可編程邏輯控制器

● I/O：輸入/輸出

● DI：數字輸入

● DO：數字輸出

● 接線(xiàn)編組：手動(dòng)將PLC通道連接到遠程I/O的接線(xiàn)端子

● 電子編組：通過(guò)電子方式將PLC通道連接(多路復用)到遠程I/O的接線(xiàn)端子

 

 

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