續談控制器輸出入接點

三.輸出入接點

自動化的二大類領域分別是在工廠自動化及城市->樓宇->住宅等自動化，這兩類自動化領域未來也將愈來愈智慧化，譬如智慧工廠以及智慧城市、智慧家居等，未來這些智慧化的核心也都會慢慢幻化成為智慧型態機械人，但我們今天就不談那麼虛幻的未來，我們還是拉回來談比較基礎的部分。

不論是PLC或者DDC以及其它總類的專用控制器為了完成所付予的工作都必定會具備輸出入接點，少則二三點多則數千點，這個道理跟一台電腦很類似，電腦利用鍵盤及滑鼠接收輸入資料或命令並將結果輸出至螢幕讓使用者觀看。控制器是為了自動控制而存在，所以它也需要由輸入接點接收各式環境資料，經過內部程式的判讀及處理然後再透過輸出接點去控制某一個環境設備作動。

基本上實體的輸出入接點可以概分為三類：數位輸出入、類比輸出入、及通訊接點(有一類混合型如Universal IO我們不在此說明)；前面二類有時稱為硬體接點，通訊接點有時則稱為軟體接點，不論是何種軟硬體接體最終都會在控制器的記憶體佔有一席之地，它呈現的方式在工程上常以IO點數表來表現，至於各廠家的控制器記憶體內表格的欄位及格式等就屬各家的私領域我們也無從討論起，下面我們僅就工業上大家共通的部分來做說明：

1.          實體數位接點-這個接點接收或者輸出的訊號基本上以電腦術語來說就是1位元(Bit) 0/1的訊號，亦即說只接收或輸出二種變化的訊號，不是0就是1；這種訊號在工業應用上非常廣泛比如：開/關、啟/停、上/下、左/右…等等均屬這類應用。

2.          實體類比接點-工業應用當然不會僅有1位元應用這麼簡單，環境變數有很多是超越此範圍所能表示的，譬如溫度、濕度、濃度、壓力…等等多變樣數值的，這類接點我們就利用類比接點來處理，類比接點的訊號種類常見的大概有電壓、電流及電阻等。這些接點大部分都是用來接收一些工業用感測器的，所以也都有一些工業標準可以依循，譬如溫度感測器常用pt100或者pt1000。

另外下面我們介紹一款西門子DDC的AIO介面支援種類，從支援表內大家就可以大致了解AIO指的為何了！

3.          軟體接點-這類接點通常是由通訊接點接入，目前工業上較常見的實體接點通常有RS-232、RS-485 及乙太網路；其中又以RS-485使用最為廣泛，但因應物聯網(IOT)興起所賜未來在乙太網路上的連接應用有愈來愈多之勢！既然是通訊就必然存在有雙方互相認可的通訊協定，我們從維基百科上查到光應用在BA領域的通訊協定就不下十餘種、Process automation protocols領域更多達數十種，但通常業界較常見的還是以 Modbus 為主！Modbus t基本上是以 Client/Server 為架構，它用白話點來說明就是傳輸兩端透過通訊協定來交換雙方所需要的資料表，下面附件為二個參考範例。

談完輸出入接點後，我們來舉幾個簡單的應用實例，譬如：

1.          警報觸發->發出聲光告警-需要警報觸發器(可能是緊急押扣或者移動物偵測器)接入DI、聲光告警發報器接至DO點；在控制器內再將這兩個點位進行軟體連接，則當警報被觸發時系統將會自動啟動告警發報器完成工作。

2.          冷氣控制-冷氣有很多種架構，如Fan Coil 或者冷媒型式…等等，但不論何種系統它一定需要下列幾項元件：冷熱交換系統、溫度感測器、溫控開關及系統邏輯程式。系統端因為要傳遞的訊息較多較複雜所以通常會使用通訊協定及接點，單獨的溫度感應器當然是接入AI點，至於開關控制類若簡單型式如三速開關就接入三個DI點，分別傳送低/中/高三種需求，若是比較複雜的溫控器(具感測及顯示型)則通常會透過RS-485等通訊介面來連接至系統，這種溫控器通常也會內建冷氣控制邏輯程式這樣就不再需要另外處理程式了。

基本上大家只要DIO、AIO及通訊介面的觀念清楚，何種設備應該接入何種接口，剰下的就是邏輯程式了，所以要完成一項簡單的自動控制項目就不會是那麼難的工作了吧！