Wstęp

Moduły I/O (Input/Output) są kluczowymi elementami sieci przemysłowych. Pełnią rolę pośrednika między urządzeniami końcowymi a systemem sterowania, umożliwiając zbieranie danych, wymianę informacji i kontrolę nad procesami technologicznymi. Dzięki nim możliwe jest integrowanie różnorodnych urządzeń od nowoczesnych czujników i siłowników, po starsze maszyny niekompatybilne z aktualnymi protokołami przemysłowymi.

W tym artykule omówimy jakie funkcje oferują moduły I/O Moxa oraz jakie korzyści przynoszą w kontekście automatyzacji i digitalizacji procesów przemysłowych. Przyjrzymy się bliżej poszczególnym modelom i ułatwimy ich samodzielny wybór.

Kluczowe cechy i korzyści modułów I/O

Moduły I/O Moxa zostały zaprojektowane tak, aby maksymalnie uprościć integrację i zwiększyć niezawodność systemów automatyki. Wyposażono je w szereg funkcji, które odpowiadają na najczęstsze potrzeby inżynierów od wbudowanej logiki umożliwiającej reakcję w czasie rzeczywistym, przez prostą rozbudowę sieci bez dodatkowych urządzeń, aż po elastyczną adresację i efektywną wymianę danych. Dzięki temu wdrożenia są szybsze, mniej kosztowne, a codzienna praca systemów bardziej stabilna i przewidywalna.

Wbudowana logika

Logika Click&Go firmy Moxa umożliwia inteligentne sterowanie na poziomie urządzenia, realizując działania oparte na zdarzeniach bezpośrednio w module eliminując potrzebę ciągłej komunikacji z hostem. Reguły logiki można łatwo konfigurować w intuicyjnym interfejsie graficznym, wykorzystując proste warunki typu if-then-else. Dzięki przetwarzaniu logiki na brzegu sieci urządzenia reagują natychmiast na zdarzenia, zmniejszają zależność od systemu nadrzędnego i zwiększają ogólną wydajność.

Łatwa rozbudowa systemu

Dzięki dwóm wbudowanym portom LAN urządzenia można podłączać bezpośrednio w konfiguracji łańcuchowej bez konieczności stosowania zewnętrznego switcha. Upraszcza to architekturę sieci, zmniejsza złożoność okablowania oraz skraca czas instalacji i obniża koszty.

Własna adresacja Modbus

Możliwość modyfikacji adresów Modbus pozwala na łatwą integrację urządzenia z istniejącymi systemami bez konieczności wprowadzania większych zmian w konfiguracji. Ta elastyczność zmniejsza nakłady związane z wdrożeniem, minimalizuje przestoje i zapewnia płynniejszą integrację ze starszym sprzętem.

Efektywna wymiana danych

Dzięki MX-AOPC UA Server i  komunikacji typu push zdalne moduły I/O wysyłają dane wyłącznie wtedy, gdy nastąpi zmiana, co znacząco ogranicza niepotrzebny ruch w sieci. W przeciwieństwie do systemów typu pull, które nieustannie odpytują urządzenia, ta metoda zapewnia szybsze reakcje systemu i zmniejsza obciążenie sieci.

Wygodna instalacja i oszczędność miejsca

Konstrukcja okablowania od frontu ułatwia i usprawnia instalację, umożliwiając bezpośredni dostęp do zacisków. Taka budowa nie tylko upraszcza okablowanie, ale także pozwala zaoszczędzić ponad 50% wymaganej przestrzeni montażowej na szynie DIN, dzięki czemu idealnie nadaje się do kompaktowych paneli sterowania.

Komunikacja Peer to Peer

W zdalnych aplikacjach automatyki centrum sterowania i czujniki często znajdują się w dużej odległości od siebie, co sprawia, że prowadzenie okablowania na długich trasach jest sporym wyzwaniem. Dzięki komunikacji typu peer-to-peer użytkownicy mogą sparować moduły z serii ioLogik, aby wartości z wejść były bezpośrednio przekazywane na kanały wyjściowe. Takie rozwiązanie znacząco upraszcza instalację i pozwala obniżyć koszty okablowania. 

▲ Wróć na górę

Jak dobrać urządzenie

Rodzaje wejść i wyjść

Przed wyborem modułu należy dokładnie określić, jakie rodzaje wejść i wyjść będą wymagane w danej aplikacji oraz w jakiej ilości. Trzeba również uwzględnić typy czujników i urządzeń wykonawczych, z którymi moduł będzie współpracował (np. NPN/PNP, czujniki napięciowe czy prądowe,  przekaźniki). W przypadku pomiaru temperatury ważne jest także dopasowanie modułu do rodzaju stosowanych czujników – czy będą to rezystancyjne RTD (2-, 3- lub 4-przewodowe), czy termopary, a jeśli tak, to w jakim standardzie (np. J, K, T, E), aby zapewnić prawidłowy i precyzyjny odczyt.

Wejścia cyfrowe (DI) służą do odczytu sygnałów dwustanowych (0 lub 1) i w zależności od modelu modułu mogą pracować w dwóch wariantach:

• Dry Contact – wejście bezpotencjałowe, które oczekuje jedynie zamknięcia lub otwarcia styku, np. przycisku czy czujnika krańcowego. Nie nie ma potrzeby stosowania zewnętrznego źródła sygnału. Stan wysoki oznacza styk zwarty do masy, natomiast stan niski styk rozwarty. 
• Wet Contact – wejście napięciowe wymagające podania sygnału z czujnika lub innego źródła. W zależności od zastosowanego czujnika rozróżnia się tryb Source (dla czujników NPN) i Sink (dla czujników PNP). Napięcie pomiędzy DI a GND decyduje o stanie wejścia, progi przełączania wynoszą: 0–3 VDC dla stanu wysokiego oraz 10–30 VDC dla stanu niskiego.

Wyjścia cyfrowe (DO)  umożliwiają sterowanie urządzeniami zewnętrznymi w trybie dwustanowym (ON/OFF). W przypadku wyjść tranzystorowych rozróżniamy dwa podstawowe warianty: Source oraz Sink.

• Wyjście Source – podaje dodatni potencjał na obciążenie, co oznacza, że prąd wypływa z wyjścia i wraca do masy przez odbiornik.
• Wyjście Sink – ściąga prąd do masy, co oznacza, że prąd wpływa z dodatniego potencjału przez odbiornik do wyjścia i dalej do masy.

Wyjścia przekaźnikowe (Relay) mogą sterować odbiornikami o większym poborze mocy. Działają wolnej niż wyjścia tranzystorowe, ale są bardziej uniwersalne. Umożliwają połączenie obwodów prądu zmiennego AC oraz stałego DC.

Wejścia analgowe (AI) służą do pomiaru wartości ciągłych, takich jak napięcie czy prąd. W zależności od modelu moduły mogą obsługiwać sygnały napięciowe (np. 0–10 VDC) lub prądowe (np. 4–20 mA). W wielu seriach dostępna jest możliwość wyboru trybu pracy, co zwiększa uniwersalność zastosowań i pozwala dostosować wejścia do aktualnych potrzeb instalacji. Kluczowe znaczenie ma tutaj także rozdzielczość przetwornika A/C, która określa dokładność pomiaru – wyższa rozdzielczość zapewnia większą precyzję odczytu i mniejsze ryzyko błędnej interpretacji danych w systemie nadrzędnym. 

Wyjścia analgowe (AO) umożliwiają generowanie wartości ciągłych, co pozwala na płynną regulację parametrów w układzie. Najczęściej stosowane standardy to 0–10 VDC oraz 4–20 mA, dzięki czemu mogą współpracować z szeroką gamą urządzeń wykonawczych – od siłowników i zaworów, przez falowniki, aż po regulatory temperatury czy ciśnienia. Podobnie jak w przypadku wejść, istotna jest rozdzielczość przetwornika C/A, która determinuje płynność i dokładność regulacji. Moduły MOXA mają wbudowany 12 bitowy przetwornik.

Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD) pomiar temperatury za pomocą czujników opiera się na zjawisku zmiany rezystancji materiału wraz ze zmianą temperatury. Moduły umożliwiają podłączenie czujników 2 oraz 3 przewodowych. Najprostsze, 2-przewodowe rozwiązania charakteryzują się większym błędem pomiaru, ponieważ rezystancja przewodów zniekształca wynik. Wersje 3 przewodowe wzwyż kompensują wpływ przewodów, zapewniając wyższą dokładność. 

Termopary (TC) to czujniki temperatury działające na zasadzie zjawiska termoelektrycznego, polegającego na generowaniu napięcia w miejscu styku dwóch różnych metali pod wpływem różnicy temperatur. Moduły obsługują różne typy termopar, co pozwala na szeroki zakres zastosowań, od pomiarów niskich temperatur, po bardzo wysokie wartości rzędu kilkuset czy nawet ponad tysiąca stopni Celsjusza. Nasze moduły współpracują z następującymi termporarami: J, K, T, E, R, S, B, N. 

Komunikacja z systemami nadrzędnymi

Przy wyborze urządzenia należy uwzględnić obsługiwane protkoły komunikacyjne oraz role w jaki moduł może pracować. Jest to kluczowe dla zapewnienia zgodności z systemami nadrzędnymi.

▲ Wróć na górę

Porównanie produktów

Poniżej zamieszczona jest tabela prezentująca porównanie poszczególnych serii urządzeń Moxa ioLogik oraz ioThinx. Zawiera ona zestawienie kluczowych parametrów technicznych, takich jak typy wejść/wyjść, obsługiwane protokoły komunikacyjne czy dostępne interfejsy. Dzięki niej można w szybki sposób wybrać serię najlepiej dopasowaną do wymagań aplikacji.

▲ Wróć na górę

Opis serii

W tej sekcji zostały opisane poszczególne serie urządzeń Moxa, co ułatwia wybór odpowiedniego modelu do konkretnej aplikacji. Każdy opis zawiera kluczowe cechy oraz tabelę z wszystkimi modelami danej serii wraz z rodzajami dostępnych wejść i wyjść.

Seria ioLogik E1200 to moduły zdalnych wejść/wyjść Ethernet z dwoma portami LAN umożliwiającymi połączenia łańcuchowe (daisy-chain). Wspierają wiele protokołów, m.in. Modbus TCP, EtherNet/IP, SNMP i RESTful API, a także komunikację z serwerem MX-AOPC UA. Urządzenia oferują funkcję peer-to-peer, dzięki której można bezpośrednio mapować sygnały pomiędzy modułami, bez udziału sterownika PLC. Sprawdzają się w rozproszonych systemach automatyki, szczególnie tam, gdzie liczy się łatwa integracja IT/OT, oszczędność okablowania i szybka konfiguracja.

IoLogik R1200 to wersja oparta o RS-485 2w, przeznaczona do komunikacji Modbus RTU. Moduły mają dwa porty RS-485, co pozwala tworzyć redundancję lub pracować w trybie repeatera. Charakteryzują się wysoką odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne, a konfiguracja odbywa się wygodnie przez USB lub port szeregowy. Idealne rozwiązanie w sieciach szeregowych, w modernizacjach istniejących instalacji bez Ethernetu oraz tam, gdzie liczy się niezawodna transmisja na duże odległości.

Seria ioLogik E2200 to kompaktowe moduły Ethernet I/O o szerokim wyborze kombinacji wejść i wyjść – cyfrowych, analogowych, przekaźnikowych oraz RTD i termopar. Wspierają Modbus TCP, SNMP, oferując jednocześnie logikę Click&Go, która umożliwia lokalne reagowanie na zdarzenia bez udziału sterownika. Polecane do standardowych aplikacji pomiarowo-sterujących, w których kluczowe są prostota, elastyczność i szybkie wdrożenie przy zachowaniu pełnej kompatybilności z systemami nadrzędnymi.

ioThinx 4510 to nowoczesna, modułowa platforma I/O, umożliwiająca podłączenie do 32 modułów rozszerzeń. Obsługuje równocześnie Ethernet i interfejsy szeregowe (RS-232/422/485), a także wiele protokołów: Modbus TCP, SNMP v3, RESTful API i MQTT TLS. Dzięki możliwości pracy jako brama Modbus RTU Master, urządzenie łączy świat OT i IT, pozwalając integrować czujniki i sterowniki z systemami IIoT. To najlepszy wybór do zaawansowanych aplikacji IIoT, wymagających modułowej rozbudowy, komunikacji z chmurą i wysokiego poziomu bezpieczeństwa danych.

Na stronie producenta dostępny jest również kalkulator Moxa ioThinx Power Calculator, który w prosty sposób umożliwia obliczenie potrzebnej mocy zasilania dla wszystkich zastosowanych modułów: http://iothinxcalculator.moxa.com/ 

▲ Wróć na górę

Podsumowanie

Moduły I/O firmy Moxa stanowią elastyczne i niezawodne rozwiązanie dla szerokiego zakresu zastosowań przemysłowych, od prostych systemów pomiarowo-sterujących po zaawansowane instalacje IIoT i SCADA. Dzięki bogatej ofercie serii (E1200, R1200, E2200 oraz ioThinx 4510) możliwe jest dopasowanie urządzenia do niemal każdej architektury systemu. Zarówno opartej na Ethernet, jak i komunikacji szeregowej RS-485. Każda z serii ma swoje unikalne zalety: ioLogik E1200 zapewnia elastyczność i prostą integrację sieci Ethernet, R1200 doskonale sprawdza się w starszych instalacjach Modbus RTU, E2200 oferuje wbudowaną logikę Click&Go dla lokalnego sterowania, natomiast ioThinx 4510 to nowoczesna, modułowa platforma z obsługą MQTT oraz funkcją bramy dla Modbus RTU.

 

▲ Wróć na górę