0 引言
目前眾多的工業(yè)自動化用戶已經(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，包括事先設(shè)計好的模擬量和數(shù)字量I/O，溫度I/O模塊等，所選擇的I/O系統(tǒng)即使是在惡劣的工業(yè)環(huán)境中也能可靠地運行，其連通性選擇能夠滿足大多數(shù)工業(yè)過程控制級或生產(chǎn)企業(yè)級設(shè)備的需要，如滑片式設(shè)計，總線擴展等，具備了較靈活的可擴展性能。
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微處理器硬件技術(shù)的進一步發(fā)展，分布式I/O系統(tǒng)的市場份額正得到逐步地擴大和增長；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發(fā)和應(yīng)用以及自動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)計與無縫集成
許多新的分布式I/O系統(tǒng)采用了完全模塊化設(shè)計選型方案，因為模塊化設(shè)計能夠進一步滿足工業(yè)用戶對過程控制系統(tǒng)高度柔性化的系統(tǒng)選型要求，有助于滿足工業(yè)用戶對于各種類型I/O模件的需求，因為大多數(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)計方案，才能進一步滿足這種過程控制系統(tǒng)非常柔性化的要求。同時在一些特殊行業(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)為自動化技術(shù)再次設(shè)立了新的I/O標(biāo)準(zhǔn)，無縫集成是X20 產(chǎn)品的主要優(yōu)勢。貝加萊公司憑借其在全球范圍的應(yīng)用經(jīng)驗，憑借與客戶之間的長期以來的合作經(jīng)驗以及對簡單，經(jīng)濟，安全性的追求，X20系統(tǒng)成為眾多合作伙伴和集成商的。
2 X20 I/O模塊的性能及特點
2.1 模塊的硬件性能及特點
■ 3*1=1結(jié)構(gòu)。端子排、電氣模塊、總線模塊3個基本單元組成1個模塊
● 電氣模塊的熱插拔，模塊狀態(tài)通過LED一目了然
● 可脫離系統(tǒng)進行預(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個通道，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/O總線：1ms刷新1000點數(shù)字量+50模擬量
● 本地或者遠(yuǎn)程配置靈活：站與站之間遠(yuǎn)距離100m
2.2 模塊的分布式配置結(jié)構(gòu)
■ 分布式I/O
● 多可擴展253個分站，不限I/O點數(shù)
● 站與站之間遠(yuǎn)距離100m
● 數(shù)據(jù)刷新周期可達(dá)100微秒，遠(yuǎn)程與本地數(shù)據(jù)刷新時間相同
● 擴展站與站之間無需任何中繼器，本地24VDC供電
2.3 豐富的模塊類型可應(yīng)用于多種行業(yè)并簡化編程
■ 數(shù)字量/模擬量模塊
● 種類豐富：DI/DO/AI/AO/AT
● 信號類型：
＊ 源式、漏式
＊ 電壓型、電流型
＊ 絕對式、增量式；24V、5V
■ 專家模塊：
● 計數(shù)器模塊
● 編碼器模塊
＊ 支持大2.5MHz的編碼器輸入，光柵尺、絕對式編碼器、增量式編碼器等的輸入，提供高速的采樣。
● 通訊模塊
● PWM模塊
● 步進電機驅(qū)動模塊
＊ 對于包裝機械行業(yè)的定量稱重、印刷機的網(wǎng)紋輥、傳墨輥等的調(diào)整即可采用這些小型的步進驅(qū)動模塊來實現(xiàn)，使得系統(tǒng)更加靈活。
● 伺服驅(qū)動模塊
● 應(yīng)變檢測模塊
● 超聲波信號接收模塊
● 能量檢測模塊
＊ 可應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的功率測量、功率因素、有功功率、無功功率、三相電流、電壓測量
＊ 應(yīng)用于電力行業(yè)的變壓器低壓側(cè)測量；
● 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)的高度靈活性與開放性
3.1 靈活性
相對于集中系統(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)計理念，它提供了自動化現(xiàn)場應(yīng)用的充分靈活性，具體表現(xiàn)在以下幾點：
(1) 任意的站點模塊分配：1個模塊也可以是一個站，253個也可以構(gòu)成一個站，根據(jù)現(xiàn)場的需要可以非常靈活的進行組織。
(2) 直接插入：增加一個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的狀況下也不會影響系統(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提供了步進電機控制器ACOPOSmicro和ACOPOSinverters變頻器也可以直接被像I/O站一樣的融入到整個系統(tǒng)中。的確，這項技術(shù)提供了極大的靈活性超乎想象。
3.2 開放性
今天的自動化系統(tǒng)，開放性必不可少，對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
如何實現(xiàn)連接？
通過在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來進行控制。
4 系統(tǒng)成本的降低
4.1制造平臺對降低成本的影響
對于工業(yè)設(shè)計工程而言，如何降低成本以應(yīng)對越來越苛刻的來自終端市場對于成本的要求變得至關(guān)重要，模塊化設(shè)計是解決這一問題的關(guān)鍵。就X20系統(tǒng)而言，端子、底板對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)，這使得整個模塊的構(gòu)成變得簡單，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，這一切提供了大批量生產(chǎn)所帶來的成本降低，而靈活性并不損失。通過與Mathsworks和Pro-e以及SAP的合作，貝加萊建立了從聯(lián)機設(shè)計、仿真、物料供應(yīng)、在線物流、QC以及測試等環(huán)節(jié)的聯(lián)機生產(chǎn)制造能力，這一切使得整個模塊的制造成本大大降低，而適應(yīng)變化需求的設(shè)計制造平臺完全沒有損失產(chǎn)品的靈活性。
4.2設(shè)計理念對降低成本的影響
三部分結(jié)構(gòu)結(jié)合高密度I/O端口設(shè)計是X20成本降低的關(guān)鍵。一方面，高密度的I/O使得它能夠采用較少的模塊數(shù)量而獲得每個端口均攤成本的降低，另一方面，端子和底板一般不可能有故障，因為，他們是幾乎機械的設(shè)計而不受電磁干擾或者接地系統(tǒng)的影響而出現(xiàn)故障，在現(xiàn)場應(yīng)用中，這使得客戶只需要為端子和底板提供很少的備件或者可能的更換，盡管它所能降低的成本在單個模塊是很少的，但是，如果你考慮到I/O的總體數(shù)量，這一節(jié)約將會變得非常可觀。
4.3 無須改變現(xiàn)有程序也能降低成本
創(chuàng)新設(shè)計和現(xiàn)代制造使得I/O的成本降低，相對于傳統(tǒng)的I/O，X20能夠提供幾乎達(dá)到30%的成本降低，即使與競爭產(chǎn)品相較，B&R X20也能提供更具競爭力的價格，這就是為什么這個標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品被大量使用的原因，很多時候，原有的系統(tǒng)無法更換程序，因為那會帶來巨大的軟件重構(gòu)投資，但是，如果對程序幾乎不做改動的情況下，而能夠獲得成本的降低，這難道不是一種更具吸引力的方案嗎？
5 結(jié)束語
綜上所述，無論是機械制造業(yè)或過程自動化行業(yè)，X20系統(tǒng)都能靈活的應(yīng)用于各個行業(yè)，X20目前所支持的IP等級分別為IP20 和IP67，能夠滿足客戶在惡劣工業(yè)環(huán)境的需求，如鋼鐵，煤礦，水處理，汽車，交通，造紙等行業(yè)。
貝加萊工業(yè)自動化有限公司自1979年成立以來，主要從事控制系統(tǒng)，人機界面系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)等設(shè)備的生產(chǎn)，X20系統(tǒng)本身除了是一款性能卓越的分布式I/O系統(tǒng)以外，如果在I/O前加上X20的CPU模塊，它又是一款性能極強的PLC系統(tǒng)，因此這款系統(tǒng)目前在全球范圍內(nèi)各行業(yè)的應(yīng)用都較為廣泛。