分布式I/O系统解决方案及其应用

当今的分布式I/O系统解决方案为工业用户提供了广泛的系统连通性选择，并且这种解决方案能够实实在在地被分解到任何实际的过程控制应用系统中去。

许多工业用户已经具有选择分布式I/O系统的丰富经验。包括事先设计好的模拟量和数字量I/O，所选择的I/O系统即使在最恶劣的工业环境也能够可靠运行，其连通性选择能够满足大多数工业过程控制级或者生产企业级设备的需要，分布式I/O系统所提供的宽范围可选择性允许将I/O分解到基本的点对点环境，同时还具备了较容易的可扩展性能。

随着计算机网络技术和微处理器硬件技术的进一步发展，分布式I/O系统的市场份额正在得到逐步地扩大和增长。同样随着新一代分布式I/O系统产品及其解决方案的开发和应用，分布式I/O系统将会成为与分散型控制系统（DCS）、可编程控制器（PLC）和基于PC控制系统并驾齐驱的另一类大众化产品，也必将得到工业用户的认可。

许多新的分布式I/O系统采用了完全模块化设计选型方案，因为模块化设计能够进一步满足工业用户对过程控制系统高度柔性化的系统选型要求。模块化设计也有助于满足工业用户对于各种类型I/O模件的需求，因为大多数控制系统都具有数字量和模拟量混合控制的要求。只有采取数字量和模拟量混合型模块化设计方案，才能进一步满足这种过程控制系统非常柔性化的要求。

2 网络连接性能

分布式I/O系统制造商正计划通过提供最好的产品支持并满足工业用户的各种需求，他们为其分布式I/O产品增加许多连通性选择功能，且成为了他们在市场上通行的商业运作模式。一些分布式I/O系统制造商正在设法至少能够支持两种或者三种类型以上的网络连接特性选项。

最近，Rockwell自动化公司已经为其Allen-Bradley FLEX I/O系列产品扩展了网络连接性能，同时增加了FLEX系列Ethernet/IP适配器1794-AENT。该适配器与DeviceNet和ControlNet采用了同样的控制与信息传输协议（CIP），而且进一步整合了Ethernet TCP/IP和CIP网络协议体系结构。

1794-AENT适配器能够为工业用户提供巨大的使用价值，因为只要通过现有的Ethernet媒体就能够运行远程I/O数据信息，并具备连接到高速网络系统的能力，以便处理大量的I/O数据信息，也能够非常容易地从远程站点上监控网络系统和I/O设备的运行情况。与当前分布式I/O系统朝着能够具备Web地址的性能方向发展趋势相一致，这种新型适配器内藏Web页面，同时还具有I/O模件和网络系统的诊断数据信息，以及I/O模件组态参数和TCP/IP配置参数等。这种适配器还能够作为分布式I/O模件与网络系统之间的网桥，极大地提高了网络系统的通信功能度。

Phoenix Contact公司也已经进一步扩展了其现场总线I/O系列产品，并提供了新一代FL IL 24 BK Ethernet总线终端器产品，该产品允许在线安装系统（IIS）能够利用基于Ethernet TCP/IP技术协议的网络系统解决方案。整个系统允许不超过63个I/O模件，包括标准的模拟量和数字量I/O模件、热电偶（T/C）和热电阻（RTD）模件、安保型继电器模件、气动调节阀、机械装配式I/O设备等，也能够完全集成到Ethernet TCP/IP网络系统中去。FL IL 24 BK终端器还包括了一个Web服务器，能够充分满足基于Web管理对页面的需求。

Scanimation公司是Phoenix Contact公司的一个客户，该公司在其高速扫描系统中采用了带有DeviceNet I/O BK模件的Inline型分布式I/O系统，这个系统的应用对象为木材加工制造工业的一条自动化生产线。该公司的意图希望能够从传统的点到点I/O布线方式改变到分布式远程I/O系统的运行方式上，以便减少生产成本和增强系统的可靠性。Phoenix Contact公司为Scanimation公司提供了一种能够容纳不同总线系统的分布式I/O解决方案，可以随意选择诸如Interbus、PROFIBUS、DeviceNet等现场总线标准。这一系统解决方案的确定对于该公司下一步的工作起到了非常重要的作用。

Entrelec公司最新推出了内藏DeviceNet现场总线模件的RIO系列化产品，RIO产品包含了一个终端模块的基本模件和一个内藏通信的模件。每个终端模块包括8通道数字量输入和8通道数字量输出。另外的I/O还可以通过模拟量和数字量扩展模件来完成。内藏模件的使用允许总线系统不需要再连接终端模块基本模件就能够容易改变。

SIEMENS电力与自动化公司的SIMATIC ET200S分布式I/O机架能够处理不超过64个模件，包括PROFIBUS接口模件、数字量和模拟量I/O模件、用于计算和定位任务并面向过程控制的模件、以及一体化电动机启动器。I/O模件能够被增加到机械式终端模件，而且还能够实现无扰动热交换。
Wago公司最近已经推出了基于Ethernet的可编程现场总线控制器（PFC）产品，该产品能够在线支持大多数工业通信协议标准，包括PROFIBUS、Interbus、DeviceNet、CANopen、Modbus和Modbus Ethernet等。该公司的传感器I/O接口现在已经超过90多种类型，包括低和高电压控制、模拟量、计数器、条形码阅读器、RFID阅读器和编码器等。

Wieland电气公司为基于现场总线技术的ricos系列远程接口系统增加了一种热电偶（T/C）模件。该模件能够接受不超过四种类型的J或者K分度热电偶输入信号，其接口直接为基于现场总线系统提供了一个面向总线型的连接器模件，该连接器能够支持Ethernet、PROFIBUS-DP、DeviceNet、CANopen或者Interbus。该模件的一个关键性特点是具备自动感觉功能，即能够自动识别所连接的热电偶分度的类型，免除了人为手动设置的工作。

利用Beckhoff公司的FM3300型现场总线模件能够将12或者32通道的热电偶信号直接连接到一个PROFIBUS现场总线网络系统中去。所有必需的电气参数被隐藏到一个符合IP65等级规范的紧凑型工业插件式连接器内。

3 无线网络

网络系统的连通性不仅仅意味着硬件方面。无线通信网络产品的应用正在得到进一步的增长，因为这些产品能够继续增强系统的通信容量，并将为工业用户提供更加诱人的网络系统通信解决方案，其应用范围逐渐涉及到各个领域。

OMRON公司已经向工业用户提供了无线DeviceNet产品。该产品能够连接到任何兼容DeviceNet的过程控制设备，并允许相应的子网可以向任何方面扩展到500m以外。该产品结合了无线通信传输频谱、频率跳变和天线多样性中三种关键性技术，因为无线通信关注的重点在于所传输信号的可靠性和正确度。借助于无线DeviceNet，一个过程控制系统能够容纳32个无线主工作站，而每个主工作站还可以带32个从工作站，对于可以建立不超过1024个子网的性能完全能够满足工业用户的需求，其应用领域包括原材料处理、传动系统、以及集装箱生产线等。

4 Ethernet的选择与应用

在分布式I/O网络系统中，Ethernet已经变得愈加重要，越来越多的公司已经决定充分利用这种发展趋势。Automationdirect.com公司推出了Ethernet远程主控制器模件H2-ERM产品，该模件能够被应用到其D2-240和D2-250型PLC系统中去，连同基于Windows CE平台的WinPLC型嵌入式CPU模件一起组成新的过程控制系统。通过高速Ethernet链路，H2-ERM模件能够将本地主CPU基件连接到远程从I/O控制器。每个模件能够支持不超过16个额外的DL205基件、16个终结器I/O系统、4个全扩展DL405系统、或者这三种类型的任意组合型系统。

Linear公司最近发现了采用Ethernet远程I/O所带来的好处，同时也是Automationdirect.com公司的一个长期客户。该公司利用Automationdirect.com公司的DL05、DL105和DL205系列PLC系统为医药制造设备行业提供自动化和半自动化人工助推器装配生产线解决方案。就先前的I/O系统而言，该公司已经安装了2～3个配线安装支架，每个安装支架不超过37条信号电缆线。即希望利用Ethernet来改进I/O信号的传输，将DL250与H2-EBC（基于Ethernet过程控制器）和T1H-EBC（终结器I/O Ethernet接口模件）结合起来，在每台机器上，已经戏剧性地取得了降低配线数量和设计时间的功效。因此，不再必须安装配线安装支架，所有I/O系统仅仅通过一条五类或者超五类双绞线就能够进行数据信息的传输和处理。

这种简单的配线方式和网络系统连通性为OEM制造商提供了具有重要性的额外好处。Linear公司为利用基于Ethernet I/O系统出据了应用报告，允许进一步采用标准控制箱设计方案，并且还可以应用于个别特殊机器的控制。要是在过去，该公司还不得不为多机器系统中的每台机器设计特殊的控制箱。

Intelligent Instrumentation公司正在计划将Ethernet技术应用到其EDAS产品系列。该公司还推出了iFactory监控软件包，该软件包通过标准的Web浏览器能够将EDAS单元的数据信息发布到Internet上。

Intelligent Instrumentation公司的EDAS CE开放型结构体系工业分布式I/O系统提供了隔离数字量和模拟量I/O、10/100BaseT Ethernet、以及基于Windows CE平台的开发工具，其设计主要应用于分布式监控和过程控制任务。允许可以有不超过8个I/O模件能够被增加到其基本单元，同时提供了不超过128通道的I/O能够满足各种类型的I/O需求。

Comark为工业用户提供了ADS（增强型分布式系统），ADS是人们期待已久的一种高度柔性化过程控制系统。其I/O模件产品可以通过直接或者分布式Ethernet I/O的形式加以应用，对于直接型I/O能够容纳不超过32768个I/O测点，而对于网络型I/O则是没有限制的。ADS的I/O模件包括了模拟量、数字量、热电偶、热电阻、定时器/计数器和通信等类型。

Opto 22公司已经将开发重点完全转移到Ethernet，并取得了巨大的成功。该公司前不久才推出了SNAP系列分布式Ethernet I/O系统，系统刚推出就获得了大量的订单。在该系统内部存储了为工业用户开发的Web页面和系统组态参数。

SNAP系列分布式Ethernet I/O系统内藏了基于Web的人机界面，用于诊断信息显示、组态参数配置和设备维护与故障处理信息显示，这些信息为工业用户提供了截然不同的好处。现在，在这种分布式I/O系统内，工业用户可以通过内藏的Web服务器来建立他们自己的Web页面，允许他们为分布式I/O系统建立高度用户化和特殊图形化应用的人机界面。

Opto 22公司推出了基于其SNAP Ethernet I/O系统的SNAP Ultimate I/O模件，该模件充分结合了当前分布式现场I/O发展趋势的一些关键性特点，以及一般情况下自动化应用领域的特性，包括本地、分布式智能控制，编程能力和网络系统连通性等。SNAP Ultimate I/O模件合并了一个10/100M byte自适应Ethernet接口和纯粹的TCP/IP数据传输协议，连同同时支持多种应用级数据传输协议，包括Modbus TCP、XML、用于网络管理的SNMP、用于电子邮件传输的SMTP、以及该公司的开放型IEEE 1394等协议。通过将这些数据传输协议嵌入到相应的控制系统产品中去，SNAP Ultimate I/O能够直接与生产企业管理系统通信，排除了对于复杂软件接口的要求。

Opto 22公司的ioControl软件内藏了SNAP Ultimate I/O模件的组态功能，该软件是基于流程图的控制软件解决方案，其脚本语言开发工具能够应用于象数学计算、控制回路和字符处理等复杂功能。进一步结合SNAP Ultimate I/O的附加内存（8Mbyte），现在，先前需要通过PLC、PC或者其他过程控制器完成的功能在I/O级就能够被独立地执行。

Nematron 公司的一个全资子公司Optimation也正在努力将Ethernet技术熔入自己的控制系统产品中。Optimation公司正好推出了两种新的基于Ethernet I/O模件的OptiLogic系列产品OL2258和OL2304。OL2258是一个具有2通道高速脉冲计数器模件，该模件包含了在板智能化处理和计算脉冲信息，它能够应用于诸如运动控制、仪器仪表和速度测量等监控与过程控制。OL2304模件具有4通道模拟量电压输出，每个通道能够被允许编程的四种电压范围为:0～5VDC、0～10VDC、1～5VDC和1～10VDC。该模件能够应用于其他模拟量和数字量模件以4或者8通道为基础的任意组合。

Optimation公司所提供的OptiLogic型分布式Ethernet I/O产品系列已经得到了进一步扩展，其扩展包括了OL2602型双通道RS-232C接口模件。OptiLogic提高了该公司的模拟量和数字量I/O模件的应用范围，也能够与OptiLogic型RTU单元一同工作，利用10BaseT Ethernet还能够与分布式I/O进行通信连接。

在某示波镜装配厂的一条生产线上应用了OptiLogic系列产品，其机构紧奏，连同Ethernet的采用和串行通信能力是其关键性特点之一。该生产线使用了2台PC机用于控制和28个OptiLogic远程终端单元（RTU），并采用了标准的10BaseT Ethernet接口部件。系统总共有825个分布式I/O测点，包括39个RFID读/写头和12个条形码阅读器，它们通过RTU连接在一起形成网络。基于PC控制方案用于连接装配线的运行监控，一套生产执行系统（MES）用于跟踪和区分每个独立装配线单元的执行顺序。

Sixnet公司提供了一种EtherTRAK型产品ET-8INS，ET-8INS是一种能够连接热电偶、热电阻、电压（mV～）和电流等输入信号的通用输入模件，这些信号可以直接通过Ethernet网络进行传输。该模件具有高精度的16位信号输入通道，对于降低电气噪声和接地信号回馈提供了真正意义上差分信号输入特性。此外，该模件还具有线性化和热电偶冷端补偿功能，允许工业用户混合输入各种类型的信号，每个通道的信号可以通过软件进行组态设置，以适应各种各样不同类型的信号输入范围，而且通道与通道之间还是完全隔离的。

Sixnet公司为其SiteTRAK型远程终端单元提供了Ethernet连接能力。SiteTRAK具有6通道模拟量输入和4通道数字量输入，但通过RemoteTRAK I/O可以进行扩展。Sixnet公司的客户正在将SiteTRAK系统应用于电厂的监控、化学容器罐的液位控制、以及临界压缩机和泵等生产设备的运行监视与过程控制。

不久前，Advantech自动化公司推出了其ADAM-5000/TCP产品，该产品是一种基于Ethernet I/O的解决方案，并广泛应用于数据采集和过程控制系统。ADAM-5000/TCP提供了一个10/100BaseT Ethernet自适应通信接口，通信不超过100m。它支持Modbus TCP技术协议，并允许工业用户通过Ethernet进行远程组态。

来自于Schneider自动化公司的Momentum平台利用Ethernet作为其通信的中枢，并用于完成数据信息采集、对等通信和I/O信息采样。在其内部还提供了5种嵌入式Web页面，允许利用标准的浏览器就可以访问控制设备的运行状态和设备故障诊断信息。

Automationdirect.com公司提供了基于Ethernet技术的基本控制器模件H2-EBC，该模件可以嵌入到任何DirectLOGIC 205型PLC I/O机架中的CPU插槽内，通过一般的PC机还能够进行远程I/O控制。每个基件所提供的10BaseT Ethernet通信接口具有小于1ms的I/O刷新速率，而PC机与I/O模件之间的通信传输速率为10 Mbps。该公司还提供了用于DeviceNet现场总线网络的低价格I/O部件（F2-DEVNETS）和SDS（F2-SDS-1）网络连接器。所有三种网络模件均可以广泛支持该公司的DL205系列数字量和模拟量I/O信号。

National Instruments公司为其FieldPoint型智能化分布式I/O系统开发了一种新的高速Ethernet接口模件。该模件采用了TCP/IP兼容的数据传输协议，通信速率为10或者100 Mbps，利用其FP-1600模件能够将FieldPoint型I/O模件直接连接到标准的Ethernet和快速Ethernet网络系统。在每个Ethernet网络节点上，开发商可以利用单个网络模件与不超过9个FieldPoint型I/O模件进行接口连接。

National Instruments公司另外还推出了一种SRM6000型无线调制解调器模件，该模件采用了频率跳变和频谱扩展技术，利用具有特殊特性的天线能够传输数据信息不超过20英里。在许多制造业应用领域，安装电缆是非常昂贵的，也是存在许多问题或者不太可能的事情。而SRM6000正好能够克服这方面所存在的具体问题，因为SRM6000使用了从902～928 MHz的扩展频谱带宽，工业用户并不需要任何FCC或者DOC站点许可证就能够运行操作。除能够作为一种远程调制解调器与FieldPoint通信以外，还能够被组态作为一种基本单元，从现场控制设备接收数据信息的传输，并直接将数据信息转发到PC机上。

Foxboro公司的I/A系列自动化控制系统也已经采用了数字化现场总线技术。该公司最近推出了几个增强型平台，包括一种新的高性能Ethernet现场总线网络和增强型现场总线I/O模件。

该Ethernet网络模件的开发为安装于生产现场的智能化现场总线模件与遍布整个工厂范围内的分散型过程控制系统之间提供了一种安全和低价格的数字化通信链路。该模件利用10 Mbps技术通过Foxboro公司原来的IEEE 1118数字化现场总线进一步提高了现场总线网络的性能特性。这种总线型设计方式用于扩展到远程现场控制设备，作为一条公共干线而提供服务，统一所有输入和输出现场数据信息，而不管这些数据信息的来源或者传输协议。

经过重新设计的现场总线模件几乎能够与各种类型的任何工程应用相匹配，从基本数据采集应用的整体隔离I/O模件到通道隔离的I/O模件，以及应用于临界控制任务的冗余I/O模件。其设计符合Div.2，Zone 2危险应用领域规范，还能够通过标准DIN导轨安装于控制现场的公共接线盒内，更加接近于现场传感器和执行机构。

Comark公司的增强型分布式I/O（ADS）系统通过10BaseT Ethernet技术已经进行了网络化设计更改。该系统为工业用户提供了较宽范围内隔离模件的选择机会，包括数字量、模拟量、运动部件、定时器和通信等模件。

5 分布式I/O连接器

对稳固和最小配线的要求是OEM制造商和最终用户同样关心的性能特性之一。降低配线数量不但能够减少初期投资，而且还能够长期提高控制设备的可靠性。一些供应商为工业用户提供了紧凑型连接器，其设计结构简单，从转换开关、螺线管、执行器和其他传感设备等现场设备能够获得稳定的配线。

Turck公司最近推出了其multibox型picofast系列4个和8个口的连接器。这种连接器的设计对于空间有限的应用可以大大减少配线数量，诸如半导体装配设备生产线等应用领域。该连接器的额定电压为10～48VDC，额定电流为3A/口，而且符合IEC IP67标准。连接器面板上安装有LED指示灯，能够不断显示每个口的运行状态。

InterlinkBT公司则将其开发重点集中于高级设备级总线解决方案上。该公司为工业用户推荐了一种小型化总线型控制站点和piconet网络，并为小型、高科技产品系列和其他空间有限型应用领域提供了一种现场总线网络解决方案。IP67标准规定模件的尺寸为7.0×1.2×1.1英寸，还定义了相应的过程数字量和模拟量信号。这种产品能够支持包括DeviceNet、PROFIBUS-DP、CANopen等开放型现场总线网络协议，对于任何I/O信号的配置，还能够与常规通信网络集成在一起。一个piconet网络系统可以允许最多不超过256个模件的连接，并提供了1.5 Mbps的高速传输速率，即1ms以内大约能够采集1000个I/O测点信号。

6 分布式I/O应用于过程控制行业

通常，应用于过程控制领域内的分布式I/O系统必须能够满足恶劣环境和危险位置等特殊要求，MTL测量与控制仪器仪表公司的产品就主要应用于该领域。该公司的MTL8000系列分布式过程I/O系统包括了广泛的I/O类型（安全型、本质安全型和智能设备型），提供了广泛的总线协议、局域网（LAN）和现场总线选择类型，在大型分布式I/O系统中，能够连接多个过程控制节点。还提供了自动化模件地址选择和过程控制模件的热交换功能。

MTL公司最近与GE Fanuc公司和GE自动化服务公司一起提供了一种混合型过程控制系统。该控制系统利用了运行于90-30 CPU系列之上的GE Fanuc公司的CIMPLICITY OpenProcess系统，连同MTL8000分布式过程I/O组成新的控制系统解决方案。之所以选择MTL8000的主要原因在于GE Fanuc公司急需要本质安全型I/O模件，并且还提供了HART连接性能。MTL8000分布式过程I/O模件采取了特殊的I/O隔离技术，能够满足各种对于可靠性和环境要求特别高的过程控制系统应用。
MTL8000分布式过程I/O模件包括了MTL公司的总线型接口模件（BIM），该模件提供了高性能、冗余通信、MTL8512 HART连接器和基础性的软件。这种组合形式提供了HART连接的功能度，当需要的时候还可以进行在线维护和管理。整个系统通常包括了7个I/O连接机架、12个BIM模件、超过1000个I/O测点，能够组成非常柔性化的过程控制系统应用。

Pepperl+Fuchs公司推出了其IS-RPI（本质安全型远程过程接口）系统，该系统主要定位于要求具有本质安全的危险性应用领域。系统所提供的总线型连接器通过PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、Modbus RTU、ControlNet或者光纤通信电缆能够将现场过程控制信号传输到DCS系统或者PLC系统。

Rockwell公司也提供了FLEX Ex I/O系列本质安全型I/O解决方案。Sensient公司最近将FLEX Ex I/O系列产品应用于其酒精生产设备的自动化控制系统中，该公司希望确保酒精生产和勾兑能够达到所要求的浓度，并且在工厂内的危险领域还能够保持一个安全生产环境。确保酒精产品的浓度对于Sensient公司是至关重要的，因为酒精产品的浓度最终决定于发酵粉所析取香料的质量。发酵粉在面包、啤酒和葡萄酒等食物和饮料的生产过程中仅仅扮演了一种临界角色。

在该控制系统应用中，FLEX Ex I/O模件与Allen-Bradley公司的PLC-5和SLC 500过程控制器、1771型I/O、远程I/O网络、以及RSLogix编程软件一起混合使用。具有本质安全特性的ControlNet网络被应用于个别具有危险和保密性质的领域作为PLC和分布式I/O系统之间的数据通信。FLEX Ex I/O模件的应用进一步消除了在危险应用领域能够连接现场控制设备对终端器、IS（本质安全）栅栏和I/O配线等信号配置柜，以及穿线管线的需求。现在，FLEX Ex I/O模件已经得到了UL组织的认证，并能够直接应用于符合Class I, Division 1或者Zone I危险领域内过程控制设备的检测与控制。这充分证明了选择合适的分布式I/O系统解决方案是极其重要的。

Rockwell自动化公司全球性合作伙伴之一的Spectrum控制系统公司最新提供了一种为Allen-Bradley SLC 500 PLC系统而设计使用的8通道模拟量输出插卡1746sc-NO8。该插卡具有电流和电压两种类型的信号输出，模拟信号输出分辨率能够达到16位，工厂出厂时还为该插件提供了两种类型的运行操作模式。类型1运行操作模式能够提供基本的数据信息输出，而类型3运行操作模式允许工业用户自己定义工程量单位、信号输出斜率、信号输出钳位值和过程报警信息。

Yokogawa公司已经推出了新一代分布式I/O系统，该系统从设计上就考虑了信号传输的柔性化，并降低了控制设备对于空间的要求。另外，还提供了各种功能选项，例如符合Class I, Div. 2和G3等级要求，通道模件能够接受来自于过程变量的模拟量和数字量的HART协议I/O信号。

Foxboro公司新近将FOUNDATION现场总线增加到其I/A系列自动化过程控制系统中，并在新的或者现有的过程控制系统项目中得到了很好的应用。I/A系列H1现场总线I/O模件能够支持不超过4个H1现场总线网段，每个模件能够支持不超过32个过程控制设备。借助于FOUNDATION现场总线的多节点特性，以及多回路现场设备供电能力，像变送器、流量仪表和阀门定位器等设备能够通过一对单条通信电缆连接起来。由于模件在现场能够得到可靠的运行操作，所以操作员可以进行远程监视和操作，大大降低了对配线数量的需要。又由于多种现场通信协议（如:H1、HART、PROFIBUS、FoxCom、4-20mA等）在公共控制网络上能够相互适应，因此一个H1网络段能够很容易地被增加到现有的I/A系列过程控制系统中。

在某些临界过程控制应用领域对于过程控制设备冗余性的要求是必须的，爱默生过程自动化公司所提供的控制系统产品能够满足这种应用环境的需要，在其DeltaV数字化自动控制系统中为工业用户提供了Classic和HART I/O冗余系统部件。整个系统提供了1:1的冗余度、自动传感器的冗余I/O和自动转换开关。如果主I/O插卡发生了任何问题，控制系统自动切换到冗余插卡上，而不需要用户的任何干预，同时在操作员显示面板上还将进一步提供相应的通告信息。系统能够同时提供模拟量和数字量两种类型的I/O插卡，在应用中利用了同类型的2块I/O插卡作为非冗余I/O，冗余特性也能够很容易地被增加到现有的过程控制系统中。

7 正确选择分布式I/O数量
在选择分布式I/O的数量和类型时灵活性对于工业用户是非常重要的，尤其是OEM供应商，分布式I/O系统在设计时就应该考虑到能够适应特殊应用的需要。在当前的经济环境下，没有哪一个公司能够完全满足这种需要，而大部分公司希望能够进一步缩小工业用户在选择其产品时所存在的距离。
National Instruments公司的FieldPoint 2000系列产品由模拟量和数字量I/O模件组成，该产品能够为分布式I/O访问Ethernet、串行通信接口、FOUNDATION现场总线和无线通信网络提供了广泛的网络接口选择。该模件提供了8个或者16个过程通道，对于小信号连接还提供了双通道模件。所有I/O模件允许直接连接到各种传感器，包括电压、电流、热电阻（RTD）、热电偶（T/C）、继电器和脉冲信号发生设备等。
GE Fanuc公司推出了一种VersaPoint型分布式I/O系统产品，这种产品为能够应用于分布式自动化系统采取了高度小型化设计方式，虽然体积小巧，但能够满足各种I/O应用的要求。该模件化系统允许工业用户能够按照1、2、4、8或者16点的数量来增加I/O通道。VersaPoint允许通过建立定制方式来进一步减少I/O的投资费用，并提供了接近I/O点的解决方案，避免了I/O测点的浪费。其网络连通性提供了对像DeviceNet和PROFIBUS-DP等标准远程I/O网络的支持。GE Fanuc公司还将为其Genius系列产品开发新的网络和Ethernet接口部件，并支持全局性Modbus TCP和Ethernet数据信息，以及其自己的Ethernet协议。
Grayhill所提供的OpenDAC系列分布式I/O系统包括了一种双通道I/O模件，能够在较宽范围内提供模拟量和数字量通道信号，而且在每个系统机架上能够混合使用。网络接口支持Optomux、Modbus、PROFIBUS和Ethernet TCP/IP数据传输协议。每个接口能够处理1个或者2个I/O机架，每个机架允许处理最多32个通道的I/O测点。

8 对OEM制造商的要求
OEM制造商总是想方设法采用各种新技术来满足不同用户的需求，新技术的采用可以使得工业用户的产品应该能够更加具有市场竞争能力，并是有利可图的。采用模块化设计和开放式结构体系的分布式I/O系统能够充分面对这种市场应用要求的挑战。
开放式结构体系的过程控制系统能够为OEM制造商带来的益处是显而易见的。Entrelec公司就推出了systron RIO和systron PM两种系列化产品。systron RIO是一种紧奏型可扩展系统，并可以支持PROFIBUS-DP、Interbus和WorldFIP三种现场总线网络的通信。
systron PM能够满足必须采用不同现场总线协议或者串行通信协议的工程应用对象的要求，并提供了可以扩展I/O类型的选择和本地智能化功能特性。systron PM能够支持6种总线型通信协议，控制系统设计人员可以从众多的数字量、模拟量、计数器、阀门定位器和运动电机控制器等中选择所需要的各种类型的I/O模件。
InterlinkBT公司已经推出了其Tile型分布式I/O系统，其开放式设计的现场总线解决方案允许系统集成和OEM代理，而且能够非常容易地将现有的非现场总线控制升级到控制设备级网络系统。它能够与限位开关、按钮、信号指示灯、电流接触器线圈和螺线管等一起使用。DeviceNet Tile型I/O模件也是比较丰富的，包括可选择的4通道模拟量输入和4通道模拟量输出模件。

9 柔性系统
Rockwell自动化公司在设计时将其新的Allen-Bradley POINT I/O解决方案直接聚焦于系统的柔性化特性上。Allen-Bradley POINT I/O是一种高度柔性化I/O系统解决方案，对于工程应用方面，允许工业用户指定选择符合实际需要和正确数量的I/O模件。该公司已经体验了Allen-Bradley FLEX I/O为其所带来的巨大市场效应，除这种模件本身所具有的小型化和巧结构以外，Allen-Bradley FLEX I/O的模块化和灵活化特性也为工业用户带来了极大的方便。
Allen-Bradley POINT I/O由终端基件、I/O模件和网络适配器组成，全部采用了DIN导轨安装方式。其设计原则就是在最小的空间内能够最大限度地混合安装模拟量和数字量I/O类型的模件。Allen-Bradley POINT I/O依靠DeviceNet现场总线网络进行通信连接，允许在通电情况下对I/O模件进行拆卸，因此安装和维护都十分方便。
另外采取了柔性化系统设计的产品是Fisher-Rosemount公司的DeltaV型Classic I/O模件，这种模件化设计子系统的安装非常靠近现场设备。这种设计方式提供了一些关键性功能特性，其模块性使得工业用户能够真正购买到他们所需要的I/O模件数量;其保护性安全栓确保所连接的I/O插卡始终能够安装在正确的位置;其即插即用功能为模件的热插拔和自动配置提供了方便。
Fisher-Rosemount公司最近增加了两种令人关注的Classic I/O，即H1智能化传输器和Classic I/O冗余模件。H1智能化传输器允许工业用户连接现场安装的数字量I/O信号到现场总线网络段，这样可以大大降低对配线的要求。借助于Classic I/O冗余模件，当主I/O插卡出现故障时，不需要用户的任何干预控制系统就能够自动切换到备用插卡上。现在所提供的过程控制系统已经能够完全具备这样的功能特性。
GE Fanuc公司去年才推出的VersaMax系统已经扩展了包括34种不同模拟量和数字量I/O模件。该系统支持DeviceNet、PROFIBUS-DP和Genius网络，可以被应用作为具有宿主的I/O系统，还可以作为独立PLC系统，或者作为不超过256个I/O测点的分散型控制系统。

10 增强运行性能的诊断
来自于现场控制设备的诊断信息对于生产企业高性能生产有着极其重要的意义，而分布式I/O系统也不例外。诊断信息完整的自监控系统能够有助于大大减少生产设备昂贵的停工时间。
Wieland电气公司的RICOS（远程接口通信系统）在局部提供了自诊断功能。RICOS表现出了两个显著的功能特性，即自诊断系统和相应的信息显示面板选项。自诊断模件依赖于过程控制器，通过为本地I/O的分散测点提供相应的控制应用来实现其二选一的诊断功能。一旦RICOS被连接到现场总线网络，工业用户能够在基本单元内进一步模拟输入和输出信号的状态。
Wieland电气公司最近已经提升了RICOS的功能特性，另外还增加了4种新产品:一种与CANopen兼容的总线型耦合器、一种与CANopen兼容的紧奏型机架、一种Pt-100型热电阻（RTD）模件和一种计数器模件。此外RICOS还具有低价格的I/O测点和高密度I/O等特点。
西门子能源与自动化公司提供了两种版本的SIMATIC ET 200S型分布式I/O系统，一种是标准版本，另一种是带有高级诊断信息的版本。SIMATIC ET 200S是一种与PROFIBUS现场总线兼容的完全模块化系统，并提供了2和4通道数字量和2通道模拟量信号能力。
西门子公司还提供了一些新的I/O模件产品，一种是4通道24VDC电压信号输入模件、一种是4通道0.5A电流输出模件、另一种是4通道2A电流输出模件，这三种模件均是标准版本的。而2通道24VDC电压信号输入模件有标准版本和带诊断信息版本两种类型。标准版本相对于带诊断信息版本具有更低的价格优势。带诊断信息版本提供了具有参数化延时特性的输入信号滤波、电气短路保护、电源供给诊断信息发送、以及成组信号错误LED显示等功能特性。
ET200S可以被组态成能够满足大多数要求的工作站站点，其总的I/O通道容量不能超过64点的数字量或者模拟量模件的混合体。由于一个PROFIBUS-DP网络上从工作站的最大数据信息传输速率为12Mbps。系统能够允许I/O模件可以进行热替换，而不需要中断系统的运行操作或者重新对现场进行配线工作。
VMIC公司的IOMax是一种柔性化分布式I/O系统，该系统可以作为I/O使用，还可以作为不超过256个I/O测点的分散型控制系统。多种数字量和模拟量通道模件可供选择使用，还包括一种高速计数器和PWM接口模件。对于单个控制节点，多种通道模件可以从8到32测点的I/O密度进行混合使用。
IOMax提供了自动寻址运行方式，免除了使用过程中需要组态的工作。IOMax通过DeviceNet、PROFIBUS-DP、IONet或者Modbus （RS-232/RS-485）协议能够与宿主工作站进行通信连接。IOMax在热插拔过程中并不需要特殊的专用工具。所诊断的内容包括测点一级的电气短路线圈缺省指示器与自动复位，现场供电LED指示，底板供电LED指示，每个I/O模件的供电能力指示。
Weidmuller公司推出了一种网络诊断监控软件包DIAmon，该软件包能够支持DeviceNet和CANopen控制网络，此外还能够支持PROFIBUS-DP。该公司即将推出的WINbloc型分布式I/O系统也能够进一步支持这三种控制网络的运行和操作。利用DIAmon软件包，工业用户可以直接访问所连接的工作站，能够读取输入信号，能够设置输出信号，还能够组态工作站站点（仅针对PROFIBUS控制网络），以及记录输入数据信息。
Weidmuller公司还为其WINbloc系列产品推出了一种XI/ON型新一代I/O产品。系统为不同的现场总线协议能够使用同样的I/O模件和热交换能力提供了一种网关产品。
Hirschmann公司已经推出了一种冗余管理器RM-1，RM-1具有完善的系统诊断功能，在冗余Ethernet网络系统中，它能够在300ms以内探测出发生故障的网络，并在同样的时间内还能够旁路掉出现故障的网络。RM-1为操作站的连接提供了8口10BaseT接口，另外还为100Mbits/sEthernet接口模件或者光纤连接提供了2个自由式安装插槽。

11 其他
Grayhill公司的OpenDAC系列过程控制器和I/O机架等产品能够支持个别关键性网络通信协议。OpenDAC能够支持PROFIBUS-DP、Modbus RTU、Modbus ASCII、DeviceNet、Optomux和Ethernet等网络通信协议。OpenDAC系列分布式I/O系统主要面向于低价格远程数据采集和控制应用领域，还能够独立地与工业PC、PLC、DCS或者OpenLine型过程控制器一起应用作为一个具有宿主的过程控制系统。
Wago公司的新一代752系列模块化分布式I/O系统也支持许多网络通信协议，包括DeviceNet、PROFIBUS和Interbus等，其设计原则仅仅主要面向数字量输入和输出的需要，同时也能够与其WAGO-I/O-SYSTEM兼容，并提供了32通道数字量输入或者32通道数字量输出信号。
Action Instruments公司所提供的AIOS 2500型产品是一种基于独立控制器的分布式I/O系统解决方案，通过Modbus RTU或者PROFIBUS-DP网络通信协议能够直接与宿主计算机进行通信连接。AIOS 2500为报警信息的定义和复杂计算执行提供了相应的远程I/O处理器性能。
为了满足工业用户对分布式I/O系统需求的增长，Phoenix Contact公司已经为数字量和模拟量传感器的配线推出了改进型的I/O模件，该模件能够将相应的数字量和模拟量信号直接连接到Interbus网络系统中。Interbus现场总线Loop2型模件利用电源供电配线将网络信号传送到现场控制设备中。升级以后的单元使得现场控制设备之间的距离从10m到20m能够得到成倍的增长，经过扩展以后的Loop2模件最大能够传输200m的距离。
Omron公司推出了新一代多功能分布式I/O系统，该系统可以使得现场I/O设备能够直接连接到一个DeviceNet网络主工作站，所以工业用户可以进一步连接和扩展他们自己的DeviceNet网络系统。整个系统能够容纳不超过8个分布式I/O模件，对于一个单节点地址工作站可以组态不超过512个本地I/O测点。所提供的柔性化系统解决方案允许工业用户从8通道、16通道到32通道测点的密度选择符合NPN和PNP两种类型的I/O模件。
Spectrum Controls公司提供了一种8通道通用模拟量输入模件1746sc-NI8u，该模件主要为Allen-Bradley公司的1746型PLC的应用而设计，并提供了广泛的模拟量输入信号选择类型，包括热电阻（RTD）、热电偶（T/C）、电流或者电压输入信号类型等。
Pepperl+Fuchs公司已经推出了紧奏型分布式AS-Interface I/O模件，在现场安装应用方面符合IP67规范。这种模件有4通道输入、4通道输出、2通道输入/输出和4通道输入/输出等类型可供选择。另外I/O模件、电源供给和AS-i现场总线网络连接可以任意快速进行拆分。

12 结束语
从以上的分析和论述中我们可以感觉到分布式I/O系统的最新发展趋势，即朝着高度柔性化、强自诊断能力、机械安装本地智能化和流畅的网络连通性等方向发展的趋势。