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如何更换I/O模块

作者:David McCarthy2012.03.28阅读 10491

        如果你的设施需要新型处理器的特性和功能,那么你首先需要决定是否需要更换I/O模块。很多品牌的处理器都可以与老I/O系统通讯,并且支持全部或大多数的现代控制平台的功能。所以,更换处理器品牌并不会带来问题。

        假设有更换I/O系统的必要,那么有几个因素需要考虑在先。首先也是最重要的就是确保升级不会影响设施的正常运转。升级需要利用何种形式的停机时间窗口?在新系统安装的同时是否需要保留一部分老I/O系统?现场布线是否完好,还是也需更换?升级是否包括对处理器的重新编程?
        一次更换多少个I/O
        停机时间窗口限制了一次可以更换多少个I/O。如果有足够的时间,一次将全部的I/O外壳都更换掉是最省力的方法,有几个方法能够减少新I/O系统的交割时间。
        如果现场布线仍旧完好,可以预先将控制面板上的子面板组装好并且与端子排连接好,一旦停机时间窗口出现,将原来的子面板与现场端子断开,将旧的子面板完全移除,安装新的子面板,将新的子面板的现场布线端连接好。这种方法可能需要在现有机箱上安装新的子面板安装柱。



上图:以前的控制面板的查错和维护十分困难和耗时,而且会带来停机和额外的安全问题。下图:老面板被新面板所取代,包括以太网联网的气动电磁阀和基于以太网的分布式I/O模块。图片来源:TriCore公司。

        如果不能采用子面板方案,那么必须确保新的I/O平台的物理尺寸与以前的子面板相匹配(这就是为什么随着时间的推移,I/O系统的尺寸趋于小型化),然后移除以前的子面板,安装新子面板,将子面板上连线接好。这种情况下,需要确保端子排的现场端完好。为了节省时间,你可以考虑将I/O模块提前连好线并在摇臂上做好标识(如果你的I/O模块支持这种方法)。
        节省更换I/O的时间
        如果现场连线需要更换,那么挑战会稍微大一点,但是仍有办法应对。可以将接线两端(现场设备端和新面板端)预先拨好,做好标识并且卷成线轴,以实现快速更换。
        在更换一部分I/O系统的同时保持其他部分I/O系统仍旧可用是最大的挑战。大多数情况下这要求额外的布线并且要求新旧系统能够并行工作。对于使用共用电源的连线清晰的设备,如果可能的话,尽可能保持它们在一个系统中不变动,这能够简化你的作业。
        如果独立仪表的输入信号需要在两个系统中共用,此时有两个选择。从布线的角度来讲,使新旧系统联网以互通数据是最简单的解决方案,而且不会带来信号失真,但是需要专用的通讯模块。对于某些关键或者高速的参数,这种方法就无法胜任了,那么你就需要让一个系统完成控制和测量工作,另一个系统提出数据请求并监控这些测量结果。
        双系统控制
        对于那些需要由两个系统同时控制的输出设备,更换方法取决于设备的类型。
        新老设备之间的联网是一种普遍的方法。老系统在物理上控制设备,另一系统能对此设备发出开启和关闭要求。这是最安全的方法,也是在切换期间最简单的查错方法。对于数字设备和模拟设备这种方法都行之有效。
        如果不使用联网这种方法,可以使用具有双触点的插入式继电器来实现两个系统同时控制一台数字输出设备www.cechina.cn,但是采用这种方法必须多加小心。如果一个系统对设备发出请求,那么除非采用其他方法进行锁定控制工程网版权所有,否则设备会被无条件使能。如果连线和设计合理,一旦更换完毕,老系统就可以与继电器断开了,继电器线圈(一个故障点)也无需再使用了控制工程网版权所有,继电器基座仅仅作为新系统中I/O模块和现场设备之间的端子模块使用。


NI CompactRIO具有超过50个模块、先进的处理器和多种通讯选项,能为I/O系统升级提供很大帮助。
图片来源:National Instruments公司。

        模拟输出设备的问题较多,考虑到潜在的信号失真问题,不能轻易地采用这种方法。如果你必须使用两个系统控制一台模拟设备,而这两个系统又不能联网,那么应该将控制功能由一个系统管理(如果必要,相关的测量功能也该如此),并在彼此之间通过硬接线传递设定点或者输出信号(包含相关的冗余量)。较成熟的技术通常在两端使用二进制编码的十进制(BCD)模块来完成此要求,当然也有一些其他的方法可以胜任。


使用机器安装 IP67 I/O的初始成本要高于IP20。然而,从长期来看,其安装的便捷性以及对机柜数量需求的降低则节省了成本。图片来源:Phoenix Contact公司。

图示为FreeWave Technologies公司的 FGR2-IO-IOE和扩展I/O为六口井服务。图片来源:FreeWave Technologies公司。

Allen-Bradley 898型分线盒集成了内部连线,可以直接与可编程控制器连接CONTROL ENGINEERING China版权所有,其插拔式的接线方法简化了安装作业。
图片来源:Rockwell Automation公司。

        对于气动数字设备,可以使用气动开关,虽然它并不十分普及。
        虽然升级I/O会带来很多挑战,但是这种升级是无法避免的CONTROL ENGINEERING China版权所有,也是值得一试的,对于老旧系统来说尤其如此。经过恰当的准备和对细节的关注,这些升级能够顺利进行,给工厂带来的影响也可以降至最低。

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