一条产线增加工位,机械部分可以按单元拼接,电气部分却往往要重新核对柜内余量、增设端子、敷设电缆,再逐点校线。设备在向模块化发展,信号仍集中回柜,新增一个工位牵动的工作便远不止这个工位本身。对于设备制造商和系统集成商,这些环节直接影响现场安装、调试和交付;设备投产后,同一批线缆和接线点又成为故障排查的对象。

当传感器、气缸和驱动装置沿线分散,电控方案需要重新审视采集点与设备之间的距离。“去柜化”由此成为一个具体的工程议题:哪些信号可以就近采集,哪些执行元件适合移到设备端,控制柜又需要保留哪些功能。

围绕这一议题,德克威尔将于2026年10月12日至16日参加在国家会展中心(上海)举行的中国国际工业博览会,在5.1H-F133展位展示传统控制柜与分布式I/O架构的对比,并结合《去柜化工控时代》白皮书,与设备商、集成商及终端用户交流控制架构的设计与应用。

一、先核算接线工程量

集中式架构便于把器件收纳在柜内,但当点位增多、线体拉长,信号逐路回柜意味着更多电缆、桥架和端子。设计人员要维护线号与图纸,装配人员要完成压接和标记,调试人员要核对现场动作与PLC信号。柜体只是其中一项成本,反复发生的接线、校线和修改工作,同样需要计入方案比较。

分布式I/O调整的是信号采集与传输的位置。传感器先接入附近的I/O模块,再通过总线与PLC通信。按工艺单元组织点位后,从站、接口及诊断信息可以随设备单元一起规划,为后续扩展和维护建立更清楚的边界。

这种调整有明确的适用条件。点位集中、有柜体保护的位置仍可采用IP20模块;安装在设备本体或线体沿线的模块,则需根据粉尘、潮湿等环境条件选择IP67防护等级模块,并核对具体工况。PLC、电源及必要的保护器件仍需合理配置。方案评审的重点是安装位置与功能分工,柜体缩小应是这些设计调整的结果。

【传统方案与WellBUS方案接线对比】

白皮书中的物流输送线案例提供了一组可供参照的对比:在约120个I/O点、线体超过百米的典型工艺段中,采用沿线分布式接入方案后,端子由约240个降至约40个,现场点对点电缆由约800米降至约200米,接线点由约300处降至约60处。上述数据为该典型工艺段的应用测算值,实际效果随项目工况、线体规模与配置变化,不代表汽车、锂电等行业的普遍降幅。

对其他项目,更有参考价值的是比较方法:在相同点位和功能要求下,分别统计电缆长度、端子数量、安装工时及调试工作量,再结合柜体占用和后续维护方式判断是否值得调整架构。

二、把诊断延伸到设备端

I/O靠近设备后,下一步是让现场信息能够被有效使用。对于频繁换型、需要批量设置参数的设备,IO-Link提供了智能传感器和执行器的接入方式。设备通过点对点连接接入IO-Link主站,再经上层网络与PLC交换数据,参数设置和设备状态也由此进入控制系统。

白皮书以锂电PACK线智能传感接入作配置示例,说明位移、压力等传感器如何由独立配线、逐台设置,转向主站接入和参数下发。设备级诊断可为排查提供断线、短路或状态异常等线索,具体信息取决于所用设备与配置。对运维人员而言,能够先判断异常发生在哪个设备、哪个通道,有助于缩小现场检查范围。

气动执行也需要纳入同一轮规划。在夹具、搬运和装配单元中,阀岛的位置、与I/O的连接方式,会影响中间接线和调试工作。总线阀岛及气电一体化配置可将部分电气采集与气动控制集中在工位附近,并提供相应诊断。选型时同步考虑传感器、阀岛和供电,比设备装配后再补做接口更便于控制工程量。

这些应用也说明,去柜化需要从工艺单元出发。汽车焊装与总装更关注工位改造和夹具接入,物流输送更关注沿线分布,设备间可以借鉴设计方法,收益仍应分别核算。

三、布线调整需要设计工具支撑

当I/O、阀岛和驱动分散到现场,总线连接、供电分区及地址规划就需要同步设计。德克威尔的WellBUS采用电力载波方式,将电源与信号耦合在一根排线上传输,用于组织I/O、气动、驱动及智能传感接入。方案中的IP67模块可作为WellBUS从站连接,前者服务设备端接入,后者承担架构层的连接与组态。

减少长距离点对点布线后,电源容量、末端压降、负载分布及扩展余量仍需逐项校核。尤其在线体加长或负载变化时,原有供电方案是否适用,应在设计阶段确认。

配套的WellBUS Designer设计辅助工具将这些工作放在同一设计流程中:搭建拓扑后,根据线缆长度和负载配置计算电流、压降与节点电压,检查站号重复、地址异常等问题,并生成地址表、物料清单和项目报告。工具目前处于内测阶段,功能以实际版本为准,工博会现场将提供演示与试用交流。

WellBUS Designer界面

白皮书则将点位规划、防护选型、供电设计和方案评估整理为检查表与模板。它为前期评审提供了一套核对顺序,也便于设备商与用户围绕同一份点位和配置讨论方案,减少设计资料与现场实施之间的信息遗漏。

四、带着项目问题到现场对照

本届工博会,德克威尔将把柜体、端子和线缆的架构差异呈现在实物对比中。观众可结合自身设备的点位分布、最远接入距离、换型需求及维护方式,进一步讨论分布式I/O、IO-Link和阀岛的配置,了解设计工具如何辅助方案校核。

需要提前了解设计方法的读者,可关注德克威尔官方微信公众号,回复“去柜化”领取《去柜化工控时代》白皮书及工程设计工具包;回复“WellBUS Designer”获取内测试用信息。也可留下项目需求与联系方式,便于安排技术交流。

“2026年10月12日—16日”

“国家会展中心(上海)”

“5.1H-F133”

将提供现场方案交流及工具演示