Moderne Computing-Systeme verbinden sich mit einer fast unfassbaren Anzahl von Möglichkeiten. Wenn wir über Netzwerkverbindungen sprechen, sind viele der Optionen bekannt. Wenn wir jedoch über die Verbindungen zwischen dem Computing-System und den Maschinen sprechen, die eine Fabrik oder einen Produktionsbereich betreiben, können die Einzelheiten weitaus verwirrender sein. Wenn Systeme, die nicht unbedingt zur Interaktion konzipiert wurden, plötzlich aufgefordert werden, effektiv zu kommunizieren, kann es eine Herausforderung sein, den besten Weg herauszufinden, um sicherzustellen, dass alles dieselbe Sprache spricht. 

Die Entstehung des Industriellen Internet of Things (IIoT) hat einen neuen Fokus auf die Konnektivität gerichtet und eine wieder auftauchende Technologie, DIO, ist zu einer immer beliebteren Option für viele Industrie-PC-Nutzer geworden. Aber was genau ist DIO, wie wird es derzeit verwendet und wie kann es in zukünftigen Innovationen eingesetzt werden?

Was ist ein DIO?

Ein DIO oder Digital Input/Output ist eine einfache Form der Schnittstelle, die in einer breiten Reihe von Systemen genutzt wird, um digitale Signale von Sensoren, Transducern und mechanischen Geräten effektiv an andere elektrische Schaltkreise und Geräte weiterzugeben.

Ein DIO wird manchmal auch als General Purpose Input/Output (GPIO) bezeichnet und nutzt ein logisches Signal zur Informationsübertragung. Im Gegensatz zu einem analogen Signal, das aus unterschiedlichen Spannungen bestehen kann, haben die beim DIO verwendeten digitalen Signale zwei mögliche Werte und werden im Allgemeinen entweder als OFF oder ON dargestellt. Stellen Sie sich analoge Signale so vor wie die, welche Sie mit einem Drehknopf einstellen würden, während digitale Signale meist mit einem Schalter gesteuert werden. Das macht einen DIO ideal für die Erfassung von Schaltkontakten, die Reaktion auf Bewegungssensoren, Endschalter, Bedientasten oder Statusanzeigen von Maschinen sowie kleine Relais oder PLCs innerhalb von Anlagen.

Signal Waveforms

Nicht isolierte vs isolierte DIO

DIO UsesEIn DIO kommt in zwei Formen vor: nicht isoliert und isoliert. Isolierte DIO bieten, wie der Name schon sagt, den zusätzlichen Vorteil, dass sie über eine elektrische Isolierung der digitalen Signale verfügen. Das ermöglicht höhere Signallevel (0-24 V), reduziert mögliche Komponentenschäden, vermeidet Erdschleifen und ermöglicht eine sicherere Verbindung zu externen Geräten. Diese Isolierung wird meist dadurch erreicht, dass das eingehenden Signal in Licht konvertiert und über winzige LEDs innerhalb eines Opto-Isolators durch einen geschlossenen optischen Kanal geleitet wird. Das Bild auf der rechten Seite zeigt einen Querschnitt durch eine häufige Opto-Isolator-Konfiguration, wobei das eingehende Signal über die rote LED zum grünen Sensor übertragen wird. Dort kann es zum Empfängergerät geleitet werden. Das ermöglicht dem Signal die Leitung ohne jeglichen physischen Kontakt zwischen den beiden Seiten des Schaltkreises.

DIO Opto-isolatorEine Hauptüberlegung bei der Verwendung isolierter DIO ist die Leistung. Da es keine physische Verbindung zwischen dem eingehenden und dem ausgehenden Signal gibt, muss die Leistung an der Empfangsseite des Schaltkreises separat zugeführt werden. Erfreulicherweise bieten viele moderne DIO-Module einen dedizierten isolierten Ausgang mit 5 Volt ausdrücklich zu dem Zweck, den Ausgang oder die externe Seite des Schaltkreises mit Strom zu versorgen.

Wofür wird ein DIO verwendet?

Industrielle Umgebungen sind berüchtigt dafür, elektrische Anlagen schwer zu belasten. Staub, Feuchtigkeit, Vibration und andere übliche Umweltfaktoren machen einen DIO zu einer hervorragenden Option, um die Signalintegrität in der zunehmend verbundenen Industrie-Welt zu sichern. Mit der sich ausweitenden Automatisierung ist es häufiger erforderlich, dass Computer und Maschinenparks kommunizieren und die schiere Anzahl der OFF/ON-Signale, die gesendet und empfangen werden müssen, ist überwältigend. DIO kann zur Erkennung und Anzeige des Maschinenstatus eingesetzt werden, um Wartungsanforderungen zu automatisieren, den Betrieb im Falle einer Fehlfunktion zu stoppen oder um Werkzeugparameter zu überwachen. DIO wird oft als General Purpose I/O oder Allzweck-I/O bezeichnet und zwar aus einem Grund: Seine Einsatzmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

Wie gehen verschiedene Unternehmen mit DIO um?

Im Gegensatz zu den meisten anderen I/O-Ports sind DIO-Verbindungen nicht vollständig standardisiert. Das bedeutet, ein DIO-Port an einem Gerät kann sich sehr von dem DIO-Port an einem anderen Gerät unterscheiden. Zu verstehen, wie ein spezifisches DIO-Modul konfiguriert wurde, ist wichtig, um eine einwandfreie Schnittstelle zu gewährleisten. Unten werden Beispiele für die Funktionen und Pinbelegungen einiger verschiedener DIO-Ports genannt.


Neousys, Cincoze and Logic Supply DIO Solutions

Die Zukunft des DIO

Ein DIO hilft dabei, eine Verbindung zwischen den Menschen und den Maschinen herzustellen, die das sich schnell entwickelnde Internet of Things bilden. Durch die Möglichkeit der direkten und entfernten Verwaltung von Systemen und Geräten spielen DIO eine Schlüsselrolle bei der Gewährleistung einer effektiven Kommunikation zwischen Systemen und ihren Betreibern. Gleichzeitig werden eine schnellere Reaktion auf überwachte Ereignisse, eine leichtere Fabrikautomatisierung sowie eine Rationalisierung der Leistungsanalyse und eine Optimierung des Durchsatzes ermöglicht. Da Hersteller und Endanwender damit beginnen, DIO in ihrer Hardware-Infrastruktur einzusetzen, wird sich seine Verwendung in Form von Dienstleistungen weiterentwickeln. Mit der zunehmend komplexer werdenden modernen Fabrik und Produktionsanlage sieht die Zukunft für die DIO-Entwicklung und Implementation vielversprechend aus.