不懂I/O模塊，你還敢說你懂自動化？
2025-8-8新聞
DCS重要部分的輸入輸出(I/O)模塊，在技術(shù)和產(chǎn)品方面不斷迭代，呈現(xiàn)出新的特性。但隨著工廠的規(guī)模變大，智能化程度變高，信號數(shù)量變多，設(shè)計周期變短，采用常規(guī)單一功能的I/O模塊對于設(shè)計周期和系統(tǒng)交付造成了新的挑戰(zhàn)。
在這樣的背景下，各DCS供應(yīng)商紛紛推出通用I/O技術(shù)的智能解決方案，這是否真能提高控制系統(tǒng)的交付速度并降低施工成本？
如何降低設(shè)計和施工成本，
并減少機(jī)柜數(shù)量和
機(jī)柜間面積？
將通用I/O模塊及相應(yīng)附件組成遠(yuǎn)程I/O接線箱，并進(jìn)行現(xiàn)場分布式部署是一種可行的方案。
遠(yuǎn)程I/O接線箱可以盡可能近地布置到儀表附近，大幅減少電纜長度。
遠(yuǎn)程通用I/O模塊通過光纖數(shù)字總線與控制器進(jìn)行通信，獲取配置信息和輸出信號設(shè)定值，同時回傳模塊當(dāng)前狀態(tài)；
通過與現(xiàn)場設(shè)備之間電流信號或開關(guān)信號的傳輸,實現(xiàn)如閥門、定位器等現(xiàn)場設(shè)備的控制。
（1）防爆技術(shù)
石油化工生產(chǎn)裝置經(jīng)常存在爆炸危險氣體，遠(yuǎn)程I/O接線箱在現(xiàn)場部署時必須滿足防爆和防護(hù)要求，獲得CCC強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證。具體要求如下：
危險區(qū)域適應(yīng)能力
對于現(xiàn)場儀表可能安裝于2區(qū)、1區(qū)，也可能安裝于0區(qū)；
對于遠(yuǎn)程I/O接線箱，由于和現(xiàn)場儀表仍使用電纜連接，可以不具備在0區(qū)直接使用的能力，但至少應(yīng)可以在2區(qū)部署。
防爆形式選擇
根據(jù)GB/T 3836.1—2021《爆炸性環(huán)境 第1部分: 設(shè)備通用要求》規(guī)定，在2區(qū)危險區(qū)應(yīng)用的防爆電氣產(chǎn)品可以采用多種防爆形式。結(jié)合遠(yuǎn)程I/O接線箱技術(shù)原理和石油化工現(xiàn)場裝置特點，可采用多種防爆形式結(jié)合的方式。
如220V配電箱使用隔爆型，遠(yuǎn)程I/O接線箱采用增安型，連接儀表的端口采用本安或者隔爆型。
（2）冗余通信技術(shù)
現(xiàn)場的遠(yuǎn)程I/O接線箱和控制室的主控制器通過光纖數(shù)字總線交互數(shù)據(jù)。對于通用I/O模塊,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不僅包含4～20 mA數(shù)據(jù),還包含HART輔助變量數(shù)據(jù),用于診斷、維護(hù)、管理的非周期命令等。
（3）惡劣環(huán)境適應(yīng)性
鑒于遠(yuǎn)程通用I/O接線箱安裝于室外露天環(huán)境，需要適應(yīng)高溫、高濕、鹽霧、沙塵、雷擊、臺風(fēng)、暴雨等應(yīng)用條件。通過熱仿真軟件，對遠(yuǎn)程通用I/O接線箱進(jìn)行熱仿真建模，得到遠(yuǎn)程接線箱內(nèi)溫度分布，如圖1所示。
遠(yuǎn)程通用I/O接線箱在現(xiàn)場安裝時，應(yīng)安裝在橋架或有遮擋物的陰涼處，配置遮陽棚等措施，降低遠(yuǎn)程通用I/O接線箱內(nèi)溫度。
遠(yuǎn)程通用I/O與
常規(guī)DCS的I/O
有什么區(qū)別？
通用I/O技術(shù)應(yīng)充分考慮石化裝置存在的高溫、高濕、雷擊、暴雨、腐蝕、振動等惡劣環(huán)境條件。
項目設(shè)計過程中，可能會存在資料變更、工期緊張等情況，采用遠(yuǎn)程通用I/O方案，可以有效將工程建設(shè)和控制設(shè)計并行開展，有效推進(jìn)工程的實施。同時，與傳統(tǒng)I/O模塊方案相比，采用遠(yuǎn)程通用I/O模塊可以根據(jù)總點數(shù)進(jìn)行備用點預(yù)留，可有效減少備用模塊數(shù)量。
遠(yuǎn)程通用I/O技術(shù)應(yīng)用上相較于常規(guī)DCS的I/O技術(shù)有著不同的優(yōu)勢，在工程設(shè)計中需要關(guān)注組網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計、供電與接地、環(huán)境適應(yīng)性等。
常規(guī)I/O與通用I/O
有什么區(qū)別？
通道只支持某一類信號，大型石油化工工廠或裝置通常將I/O模塊統(tǒng)一布置于DCS的系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)，來自現(xiàn)場的儀表控制電纜按照信號類型接入相應(yīng)的儀表端子柜，再按照I/O模塊的通道數(shù)接入到系統(tǒng)機(jī)柜。
隨著生產(chǎn)裝置控制系統(tǒng)規(guī)模的增加，應(yīng)用功能單一的I/O模塊機(jī)柜越來越多，現(xiàn)場機(jī)柜室占地面積越來越大，建設(shè)成本越來越高；大量機(jī)柜間接線，排查維護(hù)不便；在DCS采購前需要確定每種類型信號的數(shù)量，DCS機(jī)柜設(shè)計、制造周期等。
每個通道可通過軟件獨立設(shè)置信號類型，現(xiàn)場的不同信號可以接入到同一個I/O模塊中，大幅減少機(jī)柜的數(shù)量和類型，通過采用光纖通信節(jié)省大量控制電纜，提高了工程實施質(zhì)量。
（1）支持信號類型完整性技術(shù)
（2）高速信號采集技術(shù)
（3）通道類型在線切換技術(shù)
隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，遠(yuǎn)程通用I/O技術(shù)具有數(shù)字化、集成化、通用化、支持遠(yuǎn)程部署的特點，減少機(jī)柜間接線與交叉布線，節(jié)約工程控制電纜與橋架數(shù)量，縮短設(shè)計與建設(shè)周期,減少全生命周期成本。
# 免責(zé)聲明 # 本文轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，如涉及作品版權(quán)問題，請及時與我們聯(lián)系刪除，謝謝！
