——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)自動化用戶已經(jīng)具有選擇分布式I/O系統(tǒng)，遠程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)即使是在最惡劣的工業(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標準，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首選。
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，最多12路DI或DO
● 標準導軌式安裝，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
● 本地或者遠程配置靈活：站與站之間最遠距離100m
2.2 模塊的分布式配置結(jié)構(gòu)
■ 分布式I/O
● 最多可擴展253個分站，不限I/O點數(shù)
● 站與站之間最遠距離100m
● 數(shù)據(jù)刷新周期可達100微秒，遠程與本地數(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
＊ 支持最大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
● 應變檢測模塊
● 超聲波信號接收模塊
● 能量檢測模塊
＊ 可應用于風力發(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中生成的標準Gsd文件并導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、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準化的產(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)的應用都較為廣泛。(e
