當您聽說工業(yè) 4.0 時，您是否想象機器人在工廠內(nèi)忙碌工作、在倉庫中揀選和包裝產(chǎn)品或制造汽車？事實上，工業(yè) 4.0 定義了現(xiàn)代工廠環(huán)境。它由數(shù)十個聯(lián)網(wǎng)控制器組成，持續(xù)監(jiān)控來自數(shù)百甚至數(shù)千個傳感器（如開關和液位檢測器）的輸入。同時，信號被發(fā)送到類似數(shù)量的輸出設備，例如閥門、螺線管或電機驅動器。電子編組簡化了將這組擴展的現(xiàn)場接線連接回控制器的過程。但是，問題仍然可能發(fā)生。讓我們看看這些是如何發(fā)生的，并向您展示一種快速簡便的方法來解決問題（如果發(fā)生）。

有線編組造成布線復雜性

直到最近，將現(xiàn)場 I/O 設備連接到可編程邏輯控制器 （PLC） 的標準方式一直是通過傳統(tǒng)的有線編組，如圖 2 所示。多芯電纜將電線從位于工廠車間的現(xiàn)場設備連接到通常位于 I/O 室的編組面板的接線端子。在這里，布線是交叉編組的，因此每個現(xiàn)場設備都連接到相應控制器通道的 I/O 卡。

圖 2. 有線編組

這種方法有可能導致問題。例如，在交叉編組期間，很難跟蹤電線的來源和去向，如果電線連接不正確甚至完全未連接，就會導致錯誤。對于技術人員和工程師來說，調(diào)試和測試每個連接可能既費時又費力，可能會給新流程的調(diào)試帶來代價高昂的延遲。理論上，一旦調(diào)試完成，系統(tǒng)應該可以正常運行，但如果項目后期需要進行不可預見的更改，可能會出現(xiàn)其他問題。有時可能需要添加新的現(xiàn)場設備。例如，如果將溫度開關更改為溫度變送器，則需要將數(shù)字輸入更改為模擬輸入。如果將新的現(xiàn)場設備添加到系統(tǒng)中，但編組面板沒有足夠的所需類型的備用連接來容納它們，則會出現(xiàn)更糟糕的情況。在這種情況下，需要更換控制器，這可能會增加項目的額外成本和延遲。

電子編組：一種新的信號路由方法

有線編組逐漸被電子編組取代，這是一種在過程自動化中進行信號路由的新方法（圖 3）。

圖 3. 電子編組。

電子編組技術的開發(fā)是為了防止與有線編組的手動元素相關的人為錯誤，即編組面板上 I/O 設備的交叉連接。與有線編組一樣，來自現(xiàn)場的多芯電纜由工廠車間的技術人員布線到編組柜中接線盒的右側。但是，在 I/O 室中，不再需要手動將每個端子塊連接到適當?shù)目刂破?I/O 通道，因為這是在系統(tǒng)本身內(nèi)以電子方式處理的。電子編組的明顯優(yōu)勢是 I/O 設備可以在必要時連接到特定控制器，而無需更改物理接線。如果在項目的后期階段，對 I/O 類型進行了更改，或者需要額外的設備，則無需對現(xiàn)有布線或機柜進行任何更改。此外，可以將額外的 I/O 容量添加到編組機柜，然后根據(jù)需要以電子方式編組到控制器。電子編組方法的核心是便攜式和可更換模塊或卡的機架。將合適的卡類型插入到連接 I/O 現(xiàn)場設備接線的插槽中。例如，數(shù)字輸入 （DI） 卡將放置在溫度開關的插槽中。然后該卡將連接到控制器的適當通道。每個控制器通道的功能由放置在每個插槽中的卡類型（例如，DI 或數(shù)字輸出 （DO））定義。額外的 I/O 容量可以添加到編組機柜，然后根據(jù)需要以電子方式編組到控制器。電子編組方法的核心是便攜式和可更換模塊或卡的機架。將合適的卡類型插入到連接 I/O 現(xiàn)場設備接線的插槽中。例如，數(shù)字輸入 （DI） 卡將放置在溫度開關的插槽中。然后該卡將連接到控制器的適當通道。每個控制器通道的功能由放置在每個插槽中的卡類型（例如，DI 或數(shù)字輸出 （DO））定義。額外的 I/O 容量可以添加到編組機柜，然后根據(jù)需要以電子方式編組到控制器。電子編組方法的核心是便攜式和可更換模塊或卡的機架。將合適的卡類型插入到連接 I/O 現(xiàn)場設備接線的插槽中。例如，數(shù)字輸入 （DI） 卡將放置在溫度開關的插槽中。然后該卡將連接到控制器的適當通道。每個控制器通道的功能由放置在每個插槽中的卡類型（例如，DI 或數(shù)字輸出 （DO））定義。將合適的卡類型插入到連接 I/O 現(xiàn)場設備接線的插槽中。例如，數(shù)字輸入 （DI） 卡將放置在溫度開關的插槽中。然后該卡將連接到控制器的適當通道。每個控制器通道的功能由放置在每個插槽中的卡類型（例如，DI 或數(shù)字輸出 （DO））定義。將合適的卡類型插入到連接 I/O 現(xiàn)場設備接線的插槽中。例如，數(shù)字輸入 （DI） 卡將放置在溫度開關的插槽中。然后該卡將連接到控制器的適當通道。每個控制器通道的功能由放置在每個插槽中的卡類型（例如，DI 或數(shù)字輸出 （DO））定義。

電子編組的靈活性限制

雖然電子編組提供的靈活性是顯而易見的，但存在一種不那么明顯的固有不靈活性。傳統(tǒng)上，工業(yè)和過程控制工程師使用術語“數(shù)字 IO”來指代 PLC 傳輸和接收的數(shù)字信號。然而，這個詞本身就有點用詞不當。PLC 上沒有“數(shù)字 IO”通道這樣的東西。存在“數(shù)字輸入”通道或“數(shù)字輸出”通道。因此，如果需要將控制器通道的功能從 DI 更改為 DO，反之亦然，則必須更改該通道的物理卡。此外，DI 和 DO 通道的總數(shù)由機架中每種類型的卡的數(shù)量定義。

通道配置靈活性

圖 4. 具有可設置電流限制、推挽驅動器選項和數(shù)字輸入配置的高側開關。

顯然，更理想的方案是根據(jù)需要將每個通道配置為 DI 或 DO。好消息是現(xiàn)在可以使用帶數(shù)字輸入的MAX14914高邊開關實現(xiàn)這一點（圖 4）。借助 MAX14914，PLC 可以將每張卡配置為 DI 或 DO。如果通道的功能發(fā)生變化，則無需手動移除和重新配置卡。控制通道可以真正被指定為“數(shù)字IO”通道，而不限制每種通道的數(shù)量。唯一的限制是 PLC 本身可以處理的通道數(shù)量。告別那些討厭的重新布線工作！

審核編輯：郭婷