[VIP第2年] 指数:4
0 引言
目前众多的工业自动化用户已经具有选择分布式I/O系统，远程I/O系统的丰富经验，包括事先设计好的模拟量和数字量I/O，温度I/O模块等，所选择的I/O系统即使是在恶劣的工业环境中也能可靠地运行，其连通性选择能够满足大多数工业过程控制级或生产企业级设备的需要，如滑片式设计，总线扩展等，具备了较灵活的可扩展性能。
随着计算机网络技术和微处理器硬件技术的进一步发展，分布式I/O系统的市场份额正得到逐步地扩大和增长；同样，随着新一代分布式I/O系统产品及其解决方案的开发和应用以及自动化用户出于各类总线通讯整合的需求，分布式I/O系统目前已经成为与分散控制系统(DCS)、可编程控制器(PLC)和基于PC控制系统并驾齐驱的一类产品，也已在较多自动化行业得到工业用户的认可。
1 分布式X20 I/O系统的模块化设计与无缝集成
许多新的分布式I/O系统采用了完全模块化设计选型方案，因为模块化设计能够进一步满足工业用户对过程控制系统高度柔性化的系统选型要求，有助于满足工业用户对于各种类型I/O模件的需求，因为大多数控制系统都具有数字量和模拟量混合控制的要求。只有采取数字量和模拟量混合型模块化设计方案，才能进一步满足这种过程控制系统非常柔性化的要求。同时在一些特殊行业，客户要求分布式I/O能够具备带电热插拔的功能。
在工业领域中，尽管有众多的滑片式I/O系统可供选择，但贝加莱公司的X20系统为自动化技术再次设立了新的I/O标准，无缝集成是X20 产品的主要优势。贝加莱公司凭借其在全球范围的应用经验，凭借与客户之间的长期以来的合作经验以及对简单，经济，安全性的追求，X20系统成为众多合作伙伴和集成商的。
2 X20 I/O模块的性能及特点
2.1 模块的硬件性能及特点
■ 3*1=1结构。端子排、电气模块、总线模块3个基本单元组成1个模块
● 电气模块的热插拔，模块状态通过LED一目了然
● 可脱离系统进行预接线
● 节省用户备件成本
■ 极高的I/0安装密度
● 模块宽12.5mm,高99mm,深75mm，大大节省了安装空间
● 单片模块集成12个通道，多12路DI或DO
● 标准导轨式安装，装卸非常方便
■ 内部采用x2x底板通信技术
● 高速I/O总线：1ms刷新1000点数字量+50模拟量
● 本地或者远程配置灵活：站与站之间远距离100m
2.2 模块的分布式配置结构
■ 分布式I/O
● 多可扩展253个分站，不限I/O点数
● 站与站之间远距离100m
● 数据刷新周期可达100微秒，远程与本地数据刷新时间相同
● 扩展站与站之间无需任何中继器，本地24VDC供电
2.3 丰富的模块类型可应用于多种行业并简化编程
■ 数字量/模拟量模块
● 种类丰富：DI/DO/AI/AO/AT
● 信号类型：
＊ 源式、漏式
＊ 电压型、电流型
＊ 绝对式、增量式；24V、5V
■ 专家模块：
● 计数器模块
● 编码器模块
＊ 支持大2.5MHz的编码器输入，光栅尺、绝对式编码器、增量式编码器等的输入，提供高速的采样。
● 通讯模块
● PWM模块
● 步进电机驱动模块
＊ 对于包装机械行业的定量称重、印刷机的网纹辊、传墨辊等的调整即可采用这些小型的步进驱动模块来实现，使得系统更加灵活。
● 伺服驱动模块
● 应变检测模块
● 超声波信号接收模块
● 能量检测模块
＊ 可应用于风力发电的功率测量、功率因素、有功功率、无功功率、三相电流、电压测量
＊ 应用于电力行业的变压器低压侧测量；
● 网关模块
● 安全模块
●
● …
■ 配置灵活：2路/4路/6路/12路
3 X20 I/O系统的高度灵活性与开放性
3.1 灵活性
相对于集中系统分布式系统提供了更大的灵活性，而X20分布式I/O正是基于这样的设计理念，它提供了自动化现场应用的充分灵活性，具体表现在以下几点：
(1) 任意的站点模块分配：1个模块也可以是一个站，253个也可以构成一个站，根据现场的需要可以非常灵活的进行组织。
(2) 直接插入：增加一个模块并不需要如传统PLC那样更换底板，它只需要直接插入当前I/O站的右侧即可，热插拔支持能力使得即使在不停机的状况下也不会影响系统的应用。
(3) IP20的产品、IP67、XV阀岛控制器也可以任意的配置到系统中，甚至B&R提供了步进电机控制器ACOPOSmicro和ACOPOSinverters变频器也可以直接被像I/O站一样的融入到整个系统中。的确，这项技术提供了极大的灵活性超乎想象。
3.2 开放性
今天的自动化系统，开放性必不可少，对于主流总线的支持是必须的，例如Modubus IDA,Profibus,Devicenet，CANopen,Ethernet POWERlink。
能够和多种主流的第三方总线通讯，做连接：
■ 总线控制器：
● Ethernet Powerlink
● CAN
● CANopen
● ProfiBus DP / ProfiNet
● DeviceNet
● Mudbus TCP/IP
● Ethernet IP
如何实现连接？
通过在B&R Automation Studio中生成的标准Gsd文件并导入到第三方的控制器，X20被融入到第三方控制中，这些控制器完全将这些X20理解为自己的I/O来进行控制。
4 系统成本的降低
4.1制造平台对降低成本的影响
对于工业设计工程而言，如何降低成本以应对越来越苛刻的来自终端市场对于成本的要求变得至关重要，模块化设计是解决这一问题的关键。就X20系统而言，端子、底板对于所有的模块都是通用的，而且，即使变化的电气部分也是模块化的，电气主板被设计为通用尺寸，以便能够以统一的形式安装在电气的外壳内，这使得整个模块的构成变得简单，统一的端子、统一的底板、统一的电气模块单元设计，这一切提供了大批量生产所带来的成本降低，而灵活性并不损失。通过与Mathsworks和Pro-e以及SAP的合作，贝加莱建立了从联机设计、仿真、物料供应、在线物流、QC以及测试等环节的联机生产制造能力，这一切使得整个模块的制造成本大大降低，而适应变化需求的设计制造平台完全没有损失产品的灵活性。
4.2设计理念对降低成本的影响
三部分结构结合高密度I/O端口设计是X20成本降低的关键。一方面，高密度的I/O使得它能够采用较少的模块数量而获得每个端口均摊成本的降低，另一方面，端子和底板一般不可能有故障，因为，他们是几乎机械的设计而不受电磁干扰或者接地系统的影响而出现故障，在现场应用中，这使得客户只需要为端子和底板提供很少的备件或者可能的更换，尽管它所能降低的成本在单个模块是很少的，但是，如果你考虑到I/O的总体数量，这一节约将会变得非常可观。
4.3 无须改变现有程序也能降低成本
创新设计和现代制造使得I/O的成本降低，相对于传统的I/O，X20能够提供几乎达到30%的成本降低，即使与竞争产品相较，B&R X20也能提供更具竞争力的价格，这就是为什么这个标准化的产品被大量使用的原因，很多时候，原有的系统无法更换程序，因为那会带来巨大的软件重构投资，但是，如果对程序几乎不做改动的情况下，而能够获得成本的降低，这难道不是一种更具吸引力的方案吗？
5 结束语
综上所述，无论是机械制造业或过程自动化行业，X20系统都能灵活的应用于各个行业，X20目前所支持的IP等级分别为IP20 和IP67，能够满足客户在恶劣工业环境的需求，如钢铁，煤矿，水处理，汽车，交通，造纸等行业。
贝加莱工业自动化有限公司自1979年成立以来，主要从事控制系统，人机界面系统，伺服控制系统等设备的生产，X20系统本身除了是一款性能卓越的分布式I/O系统以外，如果在I/O前加上X20的CPU模块，它又是一款性能极强的PLC系统，因此这款系统目前在全球范围内各行业的应用都较为广泛。
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