工厂自动化的神经 - 分布式 IO

简介

      近年来,为了提升在全球范围内的竞争力,越来越多的传统型工业制造企业开始加入自动化工厂建设的行列,通过机械手、运动控制器、工业相机、传感器、PLC、分布式 IO 模块、PLC、IPC 等产品实现全流程智能制造,提高生产效率,节约人力成本。



       
什么是分布式 IO ?

        分布式 IO 是工厂自动化重要的组成部分,它可以将输入和输出设备分散到多个位置进行连接和控制。传统的工业自动化系统中,IO 设备通常集中在一个中央位置,如果 IO 设备远离 PLC、IPC、运动控制器等控制端,将需要铺设很长的电缆,从而不易实现,并且可能因为电磁干扰使得可靠性降低。 分布式 IO 便是这类系统的理想解决方案。

        它可以分布在生产线上的不同位置,核心思想是将 IO 模块接近到需要 IO 设备的位置,使 I/O 设备(输入和输出)在本地分布式运行以减少信号传输的延迟和干扰,提高系统的响应速度和稳定性。使得每个区域都有相应的 IO 模块与 IO 设备进行连接和通信,实现对 IO 设备的控制和监测,同时通过功能强大的 PROFIBUS DP、EtherCAT 等总线的高速数据传输能力,确保控制 CPU 和 I/O 设备稳定顺畅地进行通讯,实现了更灵活、可靠和高效的工业自动化控制。



分布式 IO 的组成

分布式 IO 通常由以下部分组成:

1. 输入/输出接口:分布式 IO 通常具有多个输入和输出接口,用于连接和控制 IO 设备。输入接口用于接收来自传感器、开关等设备的信号,输出接口用于向执行器、继电器等设备发送控制信号。
2. 通信接口:分布式 IO 通过通信接口与控制系统进行数据交换。通信接口可以是以太网、串行接口(如 RS-485)等,用于与控制系统进行数据传输和通信。
3. 控制逻辑:分布式 IO通常具有一定的控制逻辑,用于处理输入信号、执行控制算法,并生成相应的输出信号。控制逻辑可以根据实际需求进行编程和配置,以实现特定的控制功能。

分布式 IO 的优点

1. 灵活性:分布式 IO 可以根据实际需求进行灵活的布局和调整。IO 设备可以分散在不同位置,适应不同产品的生产需求。

2. 可靠性:由于 IO 设备分散在不同位置,即使某个位置的 IO 设备发生故障,也不会影响整个系统的运行。系统可以通过备份和冗余机制来保证控制和监测的可靠性和容错性。
3. 响应速度:分布式 IO 可以将控制信号和数据传输的距离缩短,减少了信号传输的延迟,提高系统的响应速度。
4. 扩展性:分布式 IO 可以根据需要进行扩展,增加或减少 IO 设备和 IO 模块,以适应生产线的变化和扩展。


分布式 IO 应用 WPI 主推物料 - NXP RT1180

针对分布式 IO 模块主控芯片,WPI 主推 NXP RT1180 MCU。


NXP RT1180 MCU 拥有双核 Cortex-M7 + M33,最高可达 800 MHz 主频,集成了 EtherCAT Device Controller(2 ports)  以及两个 16bit 3.5 Msps ADC,十分适合用作分布式 IO 模块主控芯片。


关于 NXP RT1180 的更多细节,可以阅读作者文章:《NXP RT1180 :工业自动化-伺服驱动领域的“新宠儿”》



参考文献:
NXP RT1180 推广 资料 :MX-RT1180-Six-Pack-Sales-Presentation
分布式 IO 模块的作用是什么:分布式IO模块作用是什么 - 知乎 (zhihu.com)
详解远程IO和分布式IO(IP67模块)的不同及应用:详解远程IO和分布式IO(IP67模块)的不同及应用_哔哩哔哩_bilibili
什么是分布式 IO: 什么是分布式I/O?_百度知道 (baidu.com)
分布式 IO:分布式io_百度百科 (baidu.com)

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