在設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)過(guò)程中，置換I/O連接通常被看作是一種最基本的設(shè)備升級(jí)。設(shè)備內(nèi)部I/O系統(tǒng)能夠減少制造過(guò)程與控制系統(tǒng)之間因置換I/O連接而帶來(lái)的不便。而且，在某些情況下，I/O系統(tǒng)甚至能夠成為控制系統(tǒng)。 　　 一個(gè)主I/O升級(jí)的原因，通常是因?yàn)橹脫Q部件的缺乏，而（用戶）需要增加一些性能或需要擴(kuò)展其功能，而舊系統(tǒng)達(dá)又不到（用戶的）要求。升級(jí)I/O系統(tǒng)也可能為了“降低成本并增強(qiáng)（系統(tǒng)）整體的可靠性和持久性。”GE Fanus CNC產(chǎn)品經(jīng)理，Bill Griffith說(shuō)。I/O系統(tǒng)升級(jí)能夠在增強(qiáng)用戶的競(jìng)爭(zhēng)力，以幫助他們企業(yè)的發(fā)展。 　　 Opto 22高級(jí)應(yīng)用工程師Tom Edwards說(shuō)，置換I/O可能由于更換了銷售商，或是為了遵循公司要求，低成本，也可能為了（將網(wǎng)絡(luò)）從基于串行的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為以太網(wǎng)（以太網(wǎng)能夠提高速度，擁有更多通訊選擇還有其他一些優(yōu)點(diǎn)），并以更大密度添加連接。I/O系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)采集，無(wú)線通信，與PC系統(tǒng)的兼容性。 [align=center] 圖1：啤酒廠罐裝線配備I/O 模塊連接，由于應(yīng)用的需要，終端受動(dòng)器（機(jī)器人爪抓）[/align] 能夠做到快速改動(dòng)。而采用物理電線連接無(wú)法達(dá)到這種靈活應(yīng)用。 Edwards解釋，預(yù)期客戶應(yīng)該檢查銷售商的變化歷史，進(jìn)行I/O升級(jí)時(shí)一定記得先做個(gè)計(jì)劃，這樣就不必置換/拆卸所有的模塊、支架、傳感器、制動(dòng)器、電線。多考慮一種可行的方案，就多一種選擇?！蓖瑫r(shí)，他提醒，如非必要，不要簽署維修、服務(wù)和技術(shù)支持的長(zhǎng)期合同。 　　 Digital Coating Device公司產(chǎn)品部Chuck Greene說(shuō)，在升級(jí)I/O系統(tǒng)之前，先要去定升級(jí)范圍。過(guò)程工程師升級(jí)內(nèi)置I/O系統(tǒng)，可能不用考慮系統(tǒng)整體的可用性，而OEM提供工業(yè)級(jí)控制器時(shí)可能最先考慮的即是系統(tǒng)可用性，他說(shuō)，像區(qū)現(xiàn)場(chǎng)總線型號(hào)，I/O區(qū)域，適用性和操作員的重要性這些因素也將包括在內(nèi)。 　　 采用同一的供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行I/O升級(jí)具有很多好處，能夠比較容易做到策略轉(zhuǎn)移、新產(chǎn)品技術(shù)轉(zhuǎn)移、在過(guò)程生產(chǎn)中一些軟硬件工具的轉(zhuǎn)接。施耐德電氣經(jīng)理 Robb Dussault說(shuō)，“使用這種第一手資料節(jié)省了開(kāi)發(fā)和安裝時(shí)間、元件成本，最重要的是，降低風(fēng)險(xiǎn)?！盌ussault還指出開(kāi)拓新系列可能導(dǎo)致不兼容。 　　 此外，公司需要評(píng)定是進(jìn)行全部技術(shù)的移植，還是某段技術(shù)移植，亦或是只移植部分技術(shù)，哪種移植方案才能得到最佳的運(yùn)作效果。Dussault說(shuō)，為了選擇移植的最佳方法，要重視長(zhǎng)期和近期投資對(duì)長(zhǎng)期利益和成本節(jié)約的影響。 　　 Pepperl+Fuchs Intelligent-system經(jīng)理Helge Hornis提到，一般說(shuō)來(lái)，只有所有其它方法都行不通時(shí)，才會(huì)去撤換現(xiàn)有I/O連接（設(shè)備）。他建議，這樣做具有靈活性，增強(qiáng)安全性能以及其他數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和模塊連接提供的性能。 　　 I/O技術(shù)實(shí)現(xiàn)闡明了企業(yè)置換或升級(jí)背后的理論。 靈活機(jī)器人技術(shù) 　　 Hornis說(shuō)，機(jī)器人能夠處理各種不同的終端操縱裝置（機(jī)械爪）的指令。用戶操縱同一機(jī)器人完成不同的任務(wù)。在一條靈活的灌裝線，使用AS-接口數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和不同的I/O連接設(shè)備，機(jī)械爪能在通電狀態(tài)下快速變換（任務(wù)）。AS-接口網(wǎng)絡(luò)具有這種靈活的特性，而硬件寫入則不能做到這一點(diǎn)。 　　 Artomation涂漆設(shè)備 　　 在開(kāi)發(fā)功能更強(qiáng)大的新型人機(jī)界面的過(guò)程中，Artomation公司對(duì)產(chǎn)品I/O系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)。公司位于Cleveland，生產(chǎn)自動(dòng)油漆設(shè)備。Artomation公司Greene先生說(shuō)（我們的）優(yōu)勢(shì)就在于（產(chǎn)品）可伸縮性、具有多功能的特點(diǎn)，而且價(jià)格合理。 　　 Greene說(shuō)，舊系統(tǒng)是基于UNIX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工業(yè)PC。I/O卡安裝于PC（ISA或PCI）總線上。這樣能夠確保通信快速、可靠。新增I/O卡無(wú)需重新編譯代碼。然而，Greene補(bǔ)充到，每張I/O卡只能新增一個(gè)I/O點(diǎn)，而且每張卡需要一塊接口板連接。這兩點(diǎn)都會(huì)增加系統(tǒng)成本。更重要的是，PC無(wú)法使用導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。因此，重新設(shè)計(jì)（I/O系統(tǒng)）重點(diǎn)對(duì)分布式的I/O部件進(jìn)行編程（依據(jù)IEC61131標(biāo)準(zhǔn)），從而實(shí)現(xiàn)不依賴于PC獨(dú)立操作。 　　 底板PLC具有功能強(qiáng)大、可靠性高、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是用其實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展卻困難重重。Greene先生解釋到，選擇一塊大型底板增加了項(xiàng)目成本。采用另外的I/O模塊又要求梯形邏輯的重新配置，需要另外編程，重新編譯代碼。 　　 Greene說(shuō)，Artomation采用組合式PLC和Wago （750-842）可編程區(qū)域總線耦合器。（采用）底板能夠節(jié)省空間。都產(chǎn)品能添加任何配置，像是各種型號(hào)的數(shù)字和模擬以及特種模塊（例如RS-485，高速計(jì)數(shù)器），這樣可以簡(jiǎn)化規(guī)范并減少設(shè)計(jì)時(shí)間。擴(kuò)展I/O性能無(wú)需在PLC層添加配置。 　　 Greene說(shuō)，HMI工具不斷發(fā)展簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置和模擬校準(zhǔn)，委托時(shí)間減少了30%-40%。系統(tǒng)配有過(guò)載保護(hù)ad/dc機(jī)載電源和過(guò)載監(jiān)控，從而提高了診斷能力。無(wú)需使用工具，即可實(shí)現(xiàn)插入式總線中模塊的插拔，節(jié)省停機(jī)時(shí)間。無(wú)需接口板就能實(shí)現(xiàn)I/O點(diǎn)擴(kuò)展，這樣做只有PC（I/O點(diǎn)擴(kuò)展）費(fèi)用的十分之一。 　　 分步移植 　　 Dussault 說(shuō)，例如，Schneider Electric和SAB在南非Gauteng一起研究移植程序。 　　 SAB用分階段移植的方法，一開(kāi)始選擇只置換前端Modicon處理器，然后慢慢地更新所有的I/O連接設(shè)備。最終，實(shí)現(xiàn)全天候24小時(shí)不間斷運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)控制系統(tǒng)的全面檢修。 [align=center] 圖2：PanelPro 自動(dòng)涂料機(jī)器可以根據(jù)顧客的需求做不同的配置。根據(jù)需 要來(lái)添加任何Wago數(shù)碼、模擬或者專用模塊，而無(wú)需配備PLC的情況下。 圖3：Wago （750-842）可編程現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器有一塊小底板，配合 Artomation 設(shè)備應(yīng)用時(shí)，能夠節(jié)約面板空間。 圖4：施耐德電氣Modicon 800 系列I/O 模塊允許用戶一次置換整 個(gè)架子，而不是只某個(gè)部件，這樣能有效地減少了安裝時(shí)間和成本。 圖5：Chevron 使用Opto 22 AITM-8 熱電偶模塊，采用電線接入。[/align] 精煉技術(shù) 　　 因?yàn)樾枰嗟倪B接，Chevron Cor最近更新了I/O模塊。（這個(gè)項(xiàng)目）在Chevron位于Richmond,CA 的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，他們公司采用了Opto 22公司的新型 Snpa AITM-8 通道熱電偶I/O模塊。該實(shí)驗(yàn)室中的技術(shù)人員和科學(xué)家們用催化劑做實(shí)驗(yàn)，來(lái)引起天然石油分解以及增強(qiáng)精煉技術(shù)。Snap-AITM-8模塊8個(gè)通道用來(lái)接收溫度輸入或多種標(biāo)準(zhǔn)熱電歐的毫伏輸入。 　　 Chevron需要連接許多充當(dāng)過(guò)程可變輸入的熱電偶，這些可變輸入在測(cè)試過(guò)程中用于調(diào)節(jié)溫度的PID回路。新模塊大大增多了接入點(diǎn)、數(shù)量達(dá)到了先前2通道的設(shè)備的4倍。這樣做獲得了巨大的投資利潤(rùn)，而且降低每個(gè)I/O點(diǎn)成本。Chevron配備了將近12個(gè)I/O架子，每個(gè)架子上配有12塊8通道AITM-8熱電偶模塊，這樣每個(gè)架子就有96個(gè)連接。 　　 Colonial效率 　　 一些工程師認(rèn)為，由于難以安裝和維修，集中式I/O結(jié)構(gòu)可能比分布式的結(jié)構(gòu)多75%的成本。但是盡管如此，許多公司仍然希望做到避免有線連接，這其中也包括Colonial Group公司。80年來(lái)，Colonial建立的原材料處理系統(tǒng)就采用了集中式控制平臺(tái)。然而今天，如何更好更高效利用成本這一理論受到越來(lái)越多商家的青睞，Colonial公司也成為這一理論的支持者，并將自己的生產(chǎn)逐漸往這個(gè)方向上發(fā)展。 在I/O 移植之前，首先要解決的問(wèn)題 　　 施耐德電氣Telemecanique Automation和Control Services負(fù)責(zé)人的Robb Dussault先生提醒到，設(shè)備管理員需在進(jìn)行I/O設(shè)備升級(jí)時(shí)，首先要回答一下幾個(gè)問(wèn)題。 　　■ 現(xiàn)在和將來(lái)，我們想要做多大的初始投資？ 　　■ 我們可以所能承受的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間有多久？ 　　■ 我們是否需要更換供應(yīng)商還是仍然保留現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)提供者？ 　　 Dussault建議，一般說(shuō)來(lái)，公司如果打算升級(jí)整個(gè)系統(tǒng)同時(shí)又想減少初期投資縮短停機(jī)時(shí)間，分段移植是最好的選擇。他還補(bǔ)充到分步移植采用多步逼近法，升級(jí)可能延續(xù)好幾個(gè)月甚至好幾年，而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響則被控制到了最小程度。 如何修復(fù)I/O漏洞 　　 Rockwell Automation控制工程師，Jerry Penick建議，在升級(jí)一個(gè)控制系統(tǒng)的時(shí)侯，更換I/O系統(tǒng)通常意味著要對(duì)原有的區(qū)域接線重新布局，，處理許多年的“面板漏洞”。 　　 Penick說(shuō)，這就是為什么在成本預(yù)算內(nèi)，還能夠維持原來(lái)I/O系統(tǒng)正常運(yùn)作的情況下，工程師不會(huì)更換I/O設(shè)備，他們通常把更換I/O系統(tǒng)作為最后的手段。然而，升級(jí)I/O連接設(shè)備好處多多，比如網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，網(wǎng)速提高，使其能夠接入更多新型I/O設(shè)備。為了確保成功，在接手像這樣的項(xiàng)目之前，務(wù)必需要擬定計(jì)劃、備齊文檔。 　　 Penick說(shuō)，“做好停工計(jì)劃，確保足夠的更換時(shí)間，這樣就能干凈利落地完成I/O底板的安裝?！保叭绻麜r(shí)間有限，就在鄰近范圍內(nèi)添加I/O部件或在現(xiàn)有底板的空閑空間安裝新的‘分布式I/O’，這樣能在升級(jí)期間保證系統(tǒng)正常運(yùn)行?！薄盀榱吮苊獯罅棵姘迨笱ㄇ闆r，安裝分布式I/O要盡量靠近傳感器和激勵(lì)器————使用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交換，-而非陳舊的集中式面板?！? 為實(shí)現(xiàn)（新舊）I/O設(shè)備的平穩(wěn)升級(jí)，Rockwell Automation建議： 　　■ 考察當(dāng)前接線方式，并記錄在案； 　　■ 在改變接線布局前，先安裝新的I/O系統(tǒng)，驗(yàn)證新的網(wǎng)絡(luò)連接，“撤去”新的I/O終端部件； 　　■ 詢問(wèn)銷售商接線板和擺臂式適配器的具體信息，了解如何將新的I/O模塊融入原來(lái)的接線布局中。這樣能夠簡(jiǎn)化整個(gè)升級(jí)操作。 　　■ 在鄰近區(qū)域安裝小型“分布式I/O”不但可以節(jié)省安裝空間和時(shí)間，而且還能縮短拆卸時(shí)間。 公司成立于1921年，總部設(shè)在Geogia的Savannah。其為全球制造商提供各類商品，干貨液體一應(yīng)俱全，并向全球多種工業(yè)（如紙業(yè)，汽車業(yè)，農(nóng)業(yè)，等等）提供高嶺土和石油等產(chǎn)品，公司廠房位于Savannah河沿岸占地超過(guò)300英畝，每年能夠生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)噸的干塊和液體產(chǎn)品。 　　 Colonial最近得指出，他們的集中原材料處理結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)揮功能。除了頻繁安裝和維修這一問(wèn)題，工廠管理層無(wú)法收集設(shè)備信息或管理監(jiān)聽(tīng)診斷。結(jié)果造成公司數(shù)據(jù)遺失，無(wú)法提高整體生產(chǎn)過(guò)程效率。為了改善這些缺點(diǎn)，Colonial為新設(shè)備重新設(shè)計(jì)一種原材料處理系統(tǒng)該系統(tǒng)稱為Georgia Kaolin Terminals（GKT）。 　　 顧名思義，GKT就是生產(chǎn)高嶺土（的系統(tǒng)），所謂高嶺土是一種在喬治亞洲非常豐富的礦物這種土經(jīng)過(guò)加工處理后，能夠應(yīng)用于造紙業(yè)，橡膠業(yè)和涂料業(yè)。安裝全新分布式系統(tǒng)GKT后，Colonial安裝成本減少了15%同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)診斷功能，系統(tǒng)能夠從各種頻率的驅(qū)動(dòng)、馬達(dá)控制器、I/O模塊以及Rockwell Automation智能設(shè)備那里獲取信息，作出診斷。