选择合适的系统架构——节约成本，保持灵活性

在工业自动化领域，选择合适的系统架构对于效率、成本和未来保障来说至关重要。 如果在 PLC 与驱动器、传感器、阀岛等自动化部件之间实现智能通信，不但能大幅降低总成本，还可为系统的灵活性和可扩展性提供有力保障。 如今，用户有大量设计方案可以选择：从离散接线到具有远程 I/O 的现场总线系统，再到集中式和分布式气动连接，不一而足。 在本博文中，我们着重从成本和灵活性出发，介绍不同架构方式的应用领域及优缺点。

离散布线： 适用小型机器，经济高效的解决方案

采用离散接线方式时，传感器、执行元件等单个部件全都直接与控制柜中的中央控制单元相连。 每个输入端和输出端需要使用单独的导线。 尽管这样可以免去使用昂贵且复杂的通信协议和总线节点，但这种结构很快就会达到极限。而且随着规格不断变大，会导致高昂的布线成本，此外，对控制柜的空间要求也高。 随着扩展功能增多，系统很快就会变得极其复杂，而且容易出现故障。 不过，只要成本和空间需求不超过限定范围，这种系统对于输入端和输出端的安排较为简单的小型机器或系统来说足够使用。

现场总线系统： 适用于较为复杂的自动化任务

现场总线系统是通过一条通信线路将多个设备连接到控制单元的数字网络， 其包括 PROFINET、EtherNET/IP、EtherCAT 等。 现场总线系统适用具有大量输入和输出端的中到大型系统。 现场总线能显著提高系统的灵活性和可扩展性。由于只需使用一根数据线，让离散布线量大幅减少，所需的电缆数量也得以削减。 新设备能轻松集成到网络中，不同部件可以通过同一总线进行通信。因为能轻松识别故障，让诊断愈加简单。

但是，这种方式所需的现场总线节点成本高昂，兼容性亦需慎重考量—— 因为并非所有设备都能与任意现场总线进行通信。 这取决于在架构中的 PLC 所采用的现场总线协议。

远程 I/O: 控制柜之外

远程 IO 可将 IP65 及以上防护等级的 IO 模块布置到远程位置，使其靠近传感器和执行元件。 这些模块通过现场总线系统与中央控制系统进行通信。 大型和长距离系统往往需要将模块定位在控制柜以外靠近部件的位置，这种时候远程 I/O 不可或缺。 这种方式不但能降低布线成本、提高数据传输率，还能显著降低控制柜容量。 将机器放置在现场不但让机器扩展更加简单，而且更具成本效益。由于可以直接在现场诊断和排除故障。还能简化维护工作。

使用远程 I/O 已然成为现代自动化架构不可或缺的一部分，同时也是工业自动化的一大优势。 不过，这种技术最初的购置成本最高。 而且系统对于网络连接稳定性的依赖明显更强，在规划和集成方面也需要大量专业知识作为支撑。

气电融合

将阀岛和气动部件集成到一个自动化系统中，具有巨大的应用潜力，但同时也存在因管路长且复杂而导致的尺寸过大，以及因需要额外接口而导致成本过高等潜在风险。 不过，只要有合适的部件和尽可能统一的通信语言，就能实现分布式或混合式（模块化和分布式）连接。 这样不但能减少总线节点和 IP 地址数量，还能简化诊断流程。