通过Raymond DiVirgilio, Belden解决方案经理，Lumberg自动化品牌

传感器可以被认为是制造业的交通警察。离散传感器，如接近或光电模型，提供离散或二进制信息的PLC。如果一个包裹沿着装配线移动，这些传感器将检测到它的存在，并向PLC发送信号，根据包裹在装配线上的位置指示它们的位置。其他类型的传感器，如压力和液位传感器提供更复杂的测量。它们是模拟传感器，能够确定容器或封闭区域内的压力或物质的水平。当达到临界水平时，它们也能够发送警报。

从维护的角度来看，传感器带来了一个挑战，因为它们广泛地分散在制造、组装或包装应用程序中。当传感器停止响应时，识别故障的来源可能是一个困难和耗时的过程。

传统上，传感器是直接硬连接到控制面板上的，通常有相当远的距离。传感器是与小辫子一起交付的，这是一种硬线电缆，通过管道从传感器本身到中央控制面板。当一个传感器(或连接传感器和控制面板的电线)失效时，不仅需要拆卸和更换传感器，而且需要更换整个布线包。传感器一直都足够精致，所以更换它们在过去和现在都是相当常见的事情。但更换传感器可能会在这个过程中使重要的机械停止工作。

最近，传感器引入了连接器(通常为8或12毫米)，使它们能够快速从电缆断开，并以相同的速度更换。一项可能需要一个小时的工作现在可以在几分钟内完成。然而，在引入分配块(也称为无外壳I/O块)之前，仍然需要运行多个电缆通过管道连接到单个传感器。故障排除仍然很耗时。

靠近传感器部署的分布块使安装和维护更加容易，并节省了大量的成本。现在，每个传感器不再使用加长电缆，而是使用更短的1到2米的线集连接到配电块。这些双端线集减少安装和维修时间，甚至进一步。它们是在工厂制造和测试的，消除了现场手工连接错误的可能性，并使电线在几秒钟内更换。

分发块可以是被动的，也可以是主动的。被动的无框I/O块运行一条电缆回控制面板。主动(或智能)无框I/O块包含一个现场总线连接，如EtherNet/IP或PROFINET，允许I/O块和PLC之间的双向通信。现场总线将plc和远程终端单元(rtu)连接到实际执行工作的组件，如传感器、执行器、开关或阀门。

主动配电块通过一条电缆将来自多个传感器的信号发送回控制面板。在一个典型的工厂场景中——从传感器连接的电缆长度为10米，需要将8到16个传感器连接到控制面板上——这意味着节省了150米的电缆。当传感器和控制面板之间发生故障时，安装电缆或更换单个电缆所需的时间也大大减少。活动分布块还提供关于故障来源的信息。

基于外壳的系统的好处加起来增加了更快的ROI，尽管有人担心购买一个精简的无外壳解决方案的成本可能比基于外壳的解决方案更高。最初的成本在一定程度上被减少的安装成本所取代，当绳索或传感器第一次出现故障时，大多数制造商发现节省下来的费用超过了前端费用。不幸的是，最初的成本差异足以阻止承包商在投标中采用无封箱方法，除非在RFP中明确说明。管理人员有责任教育他们的采购部门了解无封闭系统的相对好处，并特别要求他们在投标中保持公平的竞争环境。

安装过程中的隐藏成本通常不会在投标中显示出来。在安装过程中，当I/O模块(通常是远程PLC I/O)连接到外壳中的端子块时，必须在启动过程中现场连接到传感器和执行器，这些都是计划外但必要的故障排除。在运输过程中，面板内部端子可能会松动，这意味着要确保成功安装;接线端子必须经过仔细检查和螺杆干馏。此外，连接到单个传感器和致动器的现场接线也可能做得不完美。这两种情况中的任何一种都会造成延迟，因为技术人员需要花时间来排除问题。使用机器I/O的流线型系统安装速度更快，因为它是完全组装的。

在确定无外壳系统的ROI时，运行成本优先于购买价格。假设在工业环境中，高速机器/输送机操作的停机时间为每分钟1000美元(在某些行业可能更高)。在一个流线型的无外壳系统中，短绳集通过快速断开连接器终止，可以很容易地更换，或当传感器失败，绳集可以迅速连接到更换传感器;维修人员可以在几分钟内让系统重新工作。如果工作人员需要30分钟才能将设备重新连接到终端，那么该行动将损失3万美元。在工厂第一次遭遇停机时间时，精简工作就能收回成本。

百通公司。
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