Модули ввода-вывода

Модули ввода-вывода – устройства, используемые в системах удаленного доступа для увеличения числа каналов для поступающей информации, а так же числа каналов для исходящей информации и сигналов управления.

Модельный ряд модулей ввода-вывода

Модель	Модули	Кол-во каналов	Выходы	Протоколы	Напряжение питания
ARD	Цифровой модуль ввода/вывода	8 каналов ввода/вывода	PNP/NPN открытый коллектор, реле НО, твердотельное реле SSR	DeviceNet/Modbus	24 В DC
ARM	Цифровой модуль ввода/вывода	8 каналов ввода/вывода	PNP/NPN открытый коллектор	DeviceNet/Modbus	24 В DC
ARIO	Цифровой модуль ввода/вывода Аналоговый модуль ввода/вывода Модуль сопряжения Модуль питания	Цифровой: 4/8 каналов ввода/вывода; Аналоговый: 2/4 каналов ввода/вывода	PNP/NPN открытый коллектор, токовый 0…20 мА, по напряжению -10…10 В DC	EtherCAT, CC-Link, ProfiNet, ProfiBus, EtherNet/IP, DeviceNet, Modbus TCP и Modbus RTU	24 В DC

Типы модулей ввода-вывода

Модули ввода/вывода делятся на дискретные и аналоговые.

Дискретные модули ввода функционально предназначены для приема и обработки дискретных сигналов и передачи их на общую шину сети по оговоренному протоколу после поступления инициирующего сигнала.
Аналоговые модули ввода принимают и обрабатывают аналоговые сигналы и передают так же на общую шину по установленному протоколу.

Подразумевается, что электрические сигналы и в том и другом случае соответствуют некоторым унифицированным диапазонам: для дискретных сигналов – это логический сигнал в диапазоне 10…28 В, реализованный как транзисторный NPN/PNP с открытым коллектором; для аналоговых – токовый сигнал в диапазонах 0…20 мА, 4…20 мА, сигнал напряжения в диапазонах 0…10 В, 0…5 В и др. В отдельных случаях требуются специализированные входы для принятия сигнала от термопар или термосопротивлений.

Модули вывода принимают сигналы общей шины по определённому протоколу и передают их на выходные каналы. При этом выходной сигнал для дискретных модулей вывода определяется как логический сигнал в диапазоне 10…28 В, реализованный как транзисторный NPN/PNP с открытым коллектором. Выходные сигналы аналоговых модулей вывода согласованы по своим электромагнитным характеристикам с входами исполнительных механизмов, управляемых системой.

Питающие цепи и все каналы модулей ввода-вывода гальванически изолированы от общей шины.

Модули ввода-вывода поддерживают один из коммуникационных протоколов: DeviceNet, ModBus RTU. Обмен данными между модулем ввода-вывода и контроллером сети осуществляется по принципу «ведущий – ведомый». При этом модуль ввода-вывода выполняет ведомые функции. Процессор модуля, опросив все каналы и зафиксировав их состояние, ожидает инициирующего сигнала от ПЛК для приема-передачи информации. В отдельных системах инициатором сигнала обмена может выступать модуль ввода, зафиксировавший изменение состояния некоторого канала. Обмен данными между модулем ввода-вывода и ПЛК осуществляется по адресу, записанному в ПЗУ модуля или задаваемому переключателем, либо по номеру слота, в который установлен модуль.

Процессор модуля ввода-вывода может также выполнять ряд дополнительных задач, необходимых в ходе работы системы: контроль напряжения питания, калибровка и линеаризация показаний датчиков, диагностика и т. п.

Области применения модулей ввода-вывода

Основные области применения модулей ввода-вывода:

автоматизация удаленных локальных технологических устройств;
автоматизация производственных линий, участков, технологических комплексов (сборочных линий, конвейеров, станочных групп);
системы сбора и передачи информации;
системы диспетчеризации и управления распределенными производственными комплексами с удаленным вводом-выводом.

Модификации модулей ввода-вывода

Дискретные модули ввода-вывода серий ARD и ARM по своим эксплуатационным данным и техническим характеристикам во многом схожи. Различия, в основном, заключаются в части взаимодействия с ПЛК через общую шину системы.

Дискретные модули ввода-вывода серии ARD поддерживают обмен данными на основе протокола DeviceNet и обладают определенной универсальностью, поскольку позволяют использовать различные процедуры связи, включая передачу по изменению (процедура «COS»), позволяющую использовать модули даже в «многомастерных» шинах. Кроме того, возможен многобайтный ввод сигналов. Подробно со свойствами и техническими характеристиками модулей ARD можно познакомиться здесь.

Дискретные модули ввода-вывода серии ARM поддерживают обмен данными по протоколу ModBus RTU, при этом может использоваться только одна процедура связи: циклический опрос («POLL») и однобайтный ввод данных. Подробно со свойствами и техническими характеристиками модулей ARM можно познакомиться здесь.

Модуль удалённого ввода/вывода ARIO состоит из модуля питания, модуля сопряжения и модулей аналогового и цифрового ввода/вывода. Модуль сопряжения поддерживает множество протоколов (EtherCAT, CC-Link, ProfiNet, ProfiBus, EtherNet/IP, DeviceNet, Modbus TCP и Modbus RTU) для связи с ПК, промышленными ПЛК и ЧМИ. Подробнее со свойствами и техническими характеристиками модулей ARIO можно ознакомиться здесь.