在設(shè)備自動化升級過程中，置換I/O連接通常被看作是一種最基本的設(shè)備升級。設(shè)備內(nèi)部I/O系統(tǒng)能夠減少制造過程與控制系統(tǒng)之間因置換I/O連接而帶來的不便。而且，在某些情況下，I/O系統(tǒng)甚至能夠成為控制系統(tǒng)。 　　 一個主I/O升級的原因，通常是因為置換部件的缺乏，而（用戶）需要增加一些性能或需要擴展其功能，而舊系統(tǒng)達又不到（用戶的）要求。升級I/O系統(tǒng)也可能為了“降低成本并增強（系統(tǒng)）整體的可靠性和持久性?！盙E Fanus CNC產(chǎn)品經(jīng)理，Bill Griffith說。I/O系統(tǒng)升級能夠在增強用戶的競爭力，以幫助他們企業(yè)的發(fā)展。 　　 Opto 22高級應(yīng)用工程師Tom Edwards說，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），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，終端受動器（機器人爪抓）[/align] 能夠做到快速改動。而采用物理電線連接無法達到這種靈活應(yīng)用。 Edwards解釋，預(yù)期客戶應(yīng)該檢查銷售商的變化歷史，進行I/O升級時一定記得先做個計劃，這樣就不必置換/拆卸所有的模塊、支架、傳感器、制動器、電線。多考慮一種可行的方案，就多一種選擇?！蓖瑫r，他提醒，如非必要，不要簽署維修、服務(wù)和技術(shù)支持的長期合同。 　　 Digital Coating Device公司產(chǎn)品部Chuck Greene說，在升級I/O系統(tǒng)之前，先要去定升級范圍。過程工程師升級內(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)級控制器時可能最先考慮的即是系統(tǒng)可用性，他說，像區(qū)現(xiàn)場總線型號，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)品進行I/O升級具有很多好處，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，“使用這種第一手資料節(jié)省了開發(fā)和安裝時間、元件成本，最重要的是，降低風(fēng)險?！盌ussault還指出開拓新系列可能導(dǎo)致不兼容。 　　 此外，公司需要評定是進行全部技術(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作效果。Dussault說，為了選擇移植的最佳方法，要重視長期和近期投資對長期利益和成本節(jié)約的影響。 　　 Pepperl+Fuchs Intelligent-system經(jīng)理Helge Hornis提到，一般說來，只有所有其它方法都行不通時，才會去撤換現(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)實現(xiàn)闡明了企業(yè)置換或升級背后的理論。 靈活機器人技術(shù) 　　 Hornis說，機器人能夠處理各種不同的終端操縱裝置（機械爪）的指令。用戶操縱同一機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。 　　 Artomation涂漆設(shè)備 　　 在開發(fā)功能更強大的新型人機界面的過程中，Artomation公司對產(chǎn)品I/O系統(tǒng)重新設(shè)計。公司位于Cleveland，生產(chǎn)自動油漆設(shè)備。Artomation公司Greene先生說（我們的）優(yōu)勢就在于（產(chǎn)品）可伸縮性、具有多功能的特點，而且價格合理。 　　 Greene說，舊系統(tǒng)是基于UNIX實時操作系統(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卡無需重新編譯代碼。然而，Greene補充到，每張I/O卡只能新增一個I/O點，而且每張卡需要一塊接口板連接。這兩點都會增加系統(tǒng)成本。更重要的是，PC無法使用導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。因此，重新設(shè)計（I/O系統(tǒng)）重點對分布式的I/O部件進行編程（依據(jù)IEC61131標準），從而實現(xiàn)不依賴于PC獨立操作。 　　 底板PLC具有功能強大、可靠性高、適用性強等特點，但是用其實現(xiàn)I/O擴展卻困難重重。Greene先生解釋到，選擇一塊大型底板增加了項目成本。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，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，像是各種型號的數(shù)字和模擬以及特種模塊（例如RS-485，高速計數(shù)器），這樣可以簡化規(guī)范并減少設(shè)計時間。擴展I/O性能無需在PLC層添加配置。 　　 Greene說，HMI工具不斷發(fā)展簡化了系統(tǒng)配置和模擬校準，委托時間減少了30%-40%。系統(tǒng)配有過載保護ad/dc機載電源和過載監(jiān)控，從而提高了診斷能力。無需使用工具，即可實現(xiàn)插入式總線中模塊的插拔，節(jié)省停機時間。無需接口板就能實現(xiàn)I/O點擴展，這樣做只有PC（I/O點擴展）費用的十分之一。 　　 分步移植 　　 Dussault 說，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，實現(xiàn)全天候24小時不間斷運行的過程中，對控制系統(tǒng)的全面檢修。 [align=center] 圖2：PanelPro 自動涂料機器可以根據(jù)顧客的需求做不同的配置。根據(jù)需 要來添加任何Wago數(shù)碼、模擬或者專用模塊，而無需配備PLC的情況下。 圖3：Wago （750-842）可編程現(xiàn)場總線耦合器有一塊小底板，配合 Artomation 設(shè)備應(yīng)用時，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 個架子，而不是只某個部件，這樣能有效地減少了安裝時間和成本。 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) 　　 因為需要更多的連接，Chevron Cor最近更新了I/O模塊。（這個項目）在Chevron位于Richmond,CA 的實驗室里進行，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。該實驗室中的技術(shù)人員和科學(xué)家們用催化劑做實驗，來引起天然石油分解以及增強精煉技術(shù)。Snap-AITM-8模塊8個通道用來接收溫度輸入或多種標準熱電歐的毫伏輸入。 　　 Chevron需要連接許多充當(dāng)過程可變輸入的熱電偶，這些可變輸入在測試過程中用于調(diào)節(jié)溫度的PID回路。新模塊大大增多了接入點、數(shù)量達到了先前2通道的設(shè)備的4倍。這樣做獲得了巨大的投資利潤，而且降低每個I/O點成本。Chevron配備了將近12個I/O架子，每個架子上配有12塊8通道AITM-8熱電偶模塊，這樣每個架子就有96個連接。 　　 Colonial效率 　　 一些工程師認為，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，Colonial建立的原材料處理系統(tǒng)就采用了集中式控制平臺。然而今天，如何更好更高效利用成本這一理論受到越來越多商家的青睞，Colonial公司也成為這一理論的支持者，并將自己的生產(chǎn)逐漸往這個方向上發(fā)展。 在I/O 移植之前，首先要解決的問題 　　 施耐德電氣Telemecanique Automation和Control Services負責(zé)人的Robb Dussault先生提醒到，設(shè)備管理員需在進行I/O設(shè)備升級時，首先要回答一下幾個問題。 　　■ 現(xiàn)在和將來，我們想要做多大的初始投資？ 　　■ 我們可以所能承受的系統(tǒng)停機時間有多久？ 　　■ 我們是否需要更換供應(yīng)商還是仍然保留現(xiàn)有的自動控制系統(tǒng)提供者？ 　　 Dussault建議，一般說來，公司如果打算升級整個系統(tǒng)同時又想減少初期投資縮短停機時間，分段移植是最好的選擇。他還補充到分步移植采用多步逼近法，升級可能延續(xù)好幾個月甚至好幾年，而對生產(chǎn)過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，在升級一個控制系統(tǒng)的時侯，更換I/O系統(tǒng)通常意味著要對原有的區(qū)域接線重新布局，，處理許多年的“面板漏洞”。 　　 Penick說，這就是為什么在成本預(yù)算內(nèi)，還能夠維持原來I/O系統(tǒng)正常運作的情況下，工程師不會更換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I/O連接設(shè)備好處多多，比如網(wǎng)絡(luò)升級，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，在接手像這樣的項目之前，務(wù)必需要擬定計劃、備齊文檔。 　　 Penick說，“做好停工計劃，確保足夠的更換時間，這樣就能干凈利落地完成I/O底板的安裝。”，“如果時間有限，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’，這樣能在升級期間保證系統(tǒng)正常運行?！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器————使用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)信息交換，-而非陳舊的集中式面板?！? 為實現(xiàn)（新舊）I/O設(shè)備的平穩(wěn)升級，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)，驗證新的網(wǎng)絡(luò)連接，“撤去”新的I/O終端部件； 　　■ 詢問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模塊融入原來的接線布局中。這樣能夠簡化整個升級操作。 　　■ 在鄰近區(qū)域安裝小型“分布式I/O”不但可以節(jié)省安裝空間和時間，而且還能縮短拆卸時間。 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300英畝，每年能夠生產(chǎn)數(shù)百萬噸的干塊和液體產(chǎn)品。 　　 Colonial最近得指出，他們的集中原材料處理結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)揮功能。除了頻繁安裝和維修這一問題，工廠管理層無法收集設(shè)備信息或管理監(jiān)聽診斷。結(jié)果造成公司數(shù)據(jù)遺失，無法提高整體生產(chǎn)過程效率。為了改善這些缺點，Colonial為新設(shè)備重新設(shè)計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%同時實現(xiàn)了實時診斷功能，系統(tǒng)能夠從各種頻率的驅(qū)動、馬達控制器、I/O模塊以及Rockwell Automation智能設(shè)備那里獲取信息，作出診斷。