在本文中，我们将讨论分散式外设或分布式 IO，我们不会研究 TIA Portal，我们只是讨论什么是分布式 IO 以及我们为什么需要它。
内容：
- 什么是外部外设或分布式 IO？
- 一个简单的例子来解释分布式 IO 的需求。
o 1 台带有 PLC 的机器。
o 1 台带有 PLC 的机器位于远离安全的地方。
o 2 台或更多台具有相同 PLC 的机器
o 已安装具有不同 IO 模块（GSD 文件）的机器
- 结论
外围设备
分布式 IO 设备是用于自动化和控制系统的设备。 它们充当中央控制器 (PLC) 与自动化过程中安装的不同传感器和执行器之间的中介。 将它们想象成从传感器收集信息并将命令传递给执行器的信使。
分布式 IO
这种分布式方法简化了接线，您无需将所有电线直接连接到 PLC，而是将这些分布式 IO 设备安装在机器端。 它们从传感器收集信息（例如温度或运动）并向执行器（例如电机或阀门）发送命令。 这使得整个系统工作流畅，布线更少，也更容易管理和扩展，从而提高了系统的灵活性。
在下一节中，我们将使用一些示例以更简单的方式解释分布式 IO 的想法和需求。
简单举例说明分布式 IO 的必要性
假设我们有一台生产机器，这台机器是通过 PLC 控制的，任何类型的 PLC，见图 1。
图 1. 通过 PLC 控制的生产机器。
正如您所看到的，控制机器的 PLC 安装在现场机器侧。 我们知道 PLC 被设计为能够在恶劣的环境下运行，因此将 PLC 安装在机器侧并不是一个坏主意，因为我们知道它将能够承受与机器相关的不同运行条件， 环境温度高、湿度大、震动等造成的枯萎。
现在，如果我们需要修改流程并增加对机器的控制，这意味着我们需要增加机器的输入和输出数量，这意味着我们需要获得更大数量的 PLC IO，或者至少我们需要将 IO 模块添加到当前的 PLC。
您应该知道，向当前 PLC 添加额外的 IO 模块将取决于您为项目选择的 PLC，因为每个 PLC 都有您可以添加到 PLC 的最大 IO 数量。
因此，如果我们需要的额外 IO 数量超过了我可以添加到 PLC 的最大 IO 数量，那么我将不得不购买更大的 PLC，这意味着将您的软件重写到新的 PLC 或至少迁移您的软件 项目。 见图 2。
图 2. 用于新机器扩展的更大 PLC。
因此，对于新的扩展，我们必须购买更大的 PLC。
现在，我们说 PLC 可以在现场安装，并且它的设计能够承受恶劣的环境，但通常情况并非如此，通常情况下，PLC 安装在远离条件良好且受到保护的地方，例如 MCC 房间。
这意味着我们过程的每个输入或输出信号都必须从机器侧连接到 PLC（MCC室），因此如果我有 100 个 IO 信号，那么我将不得不在机器和 PLC 之间拉动 100 个信号电缆 。 如果我将来需要进行任何扩展，我将不得不拉动额外的新电缆。 见图 3。
图 3. MCC 机房内安装 PLC。
正如您所看到的，我们现在必须为流程中的每个 IO 信号在 PLC 和机器之间拉一根电缆。 这对于 IO 数量较少的小型机器来说是可以接受的，但对于具有大量 IO 的大型进程来说就不是那么容易接受了。
因为这将包括拉动大量电缆，这将增加该过程的成本，并且还会引入需要注意的新问题，例如电缆管道、EMC 兼容性、电缆桥架以及更多额外的考虑因素。
这就是外部外设或分布式 IO 模块变得非常有用的地方。 见图 4。
图 4. 使用分布式 IO 设备。
分布式 IO 模块简单来说就是安装在机器端的 IO 模块，用于收集过程的所有输入并发送给 PLC，也可以从 PLC 获取输出信号并发送给相关的执行装置。
从图中可以看到，PLC 和机器之间的连接现在是通过在分布式 IO 设备和 PLC 之间拉一条通信电缆来完成的。 分布式 IO 设备具有多种通信功能，在我们的示例中，我们假设采用 Profinet 通信，因此颜色为绿色。
使用分布式 IO 设备将为您带来扩展过程 IO 的优势，而无需安装更大的 PLC。 您只需将新的 IO 添加到设备中，PLC 之间的通信仍然使用 Profinet 或任何其他通信方法进行通信。
您甚至可以使用同一个 PLC 控制全新的机器，只需将新的通信电缆从 PLC 拉到新机器即可。 见图 5。
图5.用同一个 PLC 控制 2 台机器。
正如您所看到的，要使用 PLC 控制一台全新的机器，我只需要一根连接 PLC 和机器的额外通信电缆。 当然，您需要确保您的 PLC 功能可以处理和控制两台机器。
另一件事是，分布式 IO 可以与不同品牌的 PLC 一起使用，这意味着我可以将不同品牌的分布式 IO 与西门子 PLC 一起使用。 见图 6。
图 6. 使用不同品牌的分布式 IO。
如图所示，一台机器使用 SIEMENS 分布式 IO 设备，另一台机器使用 Schneider 分布式 IO 设备，并且两台机器都将通过同一台 PLC 进行控制。
结论
- 分布式 IO 设备用于扩展控制系统的范围，允许长距离连接大量传感器和执行器。
- 与传统的机器 - PLC 信号连接相比，分布式 IO 减少了所需的接线量。
- 在分布式 IO 系统中添加或删除设备很容易，使其具有高度可扩展性和可靠性。
