制造设备中的温度测量一直是一项非常传统的控制功能，但测温点数量增加以后，真正麻烦的往往不是热电偶本身，而是从现场一直延伸到控制柜的配线。8月28日，日本自动化行业媒体进一步介绍オプテックス・エフエーUR-DS系列新增的UR-DS16TC温度输入单元。这款产品能够把一个IO-link通信端口扩展为16路热电偶输入，支持B、C、E、J、K、N、R、S、T九种热电偶，根据所使用热电偶类型不同，测量范围可以覆盖-270℃至2310℃。与传统温度输入模块直接安装在PLC机架或者控制柜中的方式相比，这类IO-link Hub的重点并不是提高热电偶本身的测温原理，而是改变多个温度信号怎样进入自动化系统。
工业设备中需要大量温度点的场景并不少。热处理炉需要确认不同区域炉温，加热压合设备需要监测多块加热板，塑料成型设备涉及料筒和模具温度，烘干设备需要观察多个风道和腔体，包装机械中的热封机构也可能需要分别采集不同加热区状态。设备规模较小时，两三只热电偶直接拉回控制柜并没有明显问题，但当测点增加到十几路甚至几十路以后，每一根热电偶延长线都需要布线、编号、接线和检查，控制柜中的温度模块、端子和线槽空间也会同步增加。设备越长，现场到控制柜之间的线路越多，工程成本和后期维护工作量就越明显。
UR-DS16TC的思路，是把16路热电偶先集中接入一个现场温度输入单元，再由IO-link将数字化后的温度数据传输到上位IO-link Master。官方资料显示，UR-DS系列本身就是用于把数字量、模拟量以及温度等不同现场信号统一转换为IO-link通信，并可以通过中继箱等方式分散布置。这样做以后，过去十几根温度信号线全部长距离返回主柜的结构，可以变成热电偶尽量在设备附近进入采集单元，再通过统一通信线路把数据送回控制系统。
这种变化首先影响的是控制柜空间。传统温度采集方案通常需要PLC温度模块或者独立温度转换器，再配合相应端子排。一个模块只有4路或者8路输入时，16个测点可能需要多块模块，占用PLC机架和柜内安装空间。对于大型设备来说，这并不一定是主要矛盾，但现在很多自动化设备都在压缩控制柜尺寸，PLC、伺服驱动、电源、交换机、安全控制和各种接口已经挤在有限空间中，如果能够把一部分温度I/O移到机器现场，主柜中用于温度接线和转换模块的空间就有机会减少。
另一方面，热电偶信号本身属于相对容易受到现场布线条件影响的低电平信号。热电偶利用两种不同金属连接点产生的热电势来判断温度，输出信号不像普通24V开关量那样具有很大的电压裕量。如果信号线在设备中与电机动力线、伺服电缆、变频器输出线路长距离并行，布线和屏蔽处理不好时，更容易受到电磁环境影响。オプテックス・エフエー在UR-DS系列说明中也把缩短模拟信号配线距离、帮助降低噪声影响作为分布式I/O的使用价值之一。 对温度采集来说，把转换模块尽可能放到测点附近，再通过数字通信进行较长距离传输，是一种比较符合现场实际的设计方向。
16路集中接入还有一个很现实的应用，就是设备模块化。假设一台连续炉分成四个温区，每个区域配置几只热电偶，如果所有信号统一拉到主控制柜，机械结构每次变化时都需要重新整理大量线号和端子。如果每个机械单元可以就近配置温度采集模块，设备制造商就更容易把某一段加热单元设计成相对独立的标准模块。现场组装时主要连接IO-link、电源以及机械接口，设备增加一个温区时，控制系统也可以按照模块方式继续扩展。这与普通分布式I/O近年来的发展逻辑一致：减少设备现场大量点对点长距离接线，让机械模块与电气模块尽量形成对应关系。
不过，把热电偶接入IO-link并不意味着传统温度控制器和PLC温度模块会因此失去作用。实际生产设备中，温度系统可以分成“测量”“控制”“安全保护”几个不同层次。UR-DS16TC主要承担的是多路温度采集和通信，而对于需要高速PID调节的加热系统，仍然可能采用专用温控器或者PLC程序控制加热输出；涉及独立超温保护时，也不能因为PLC已经读取到了温度，就自动取消专门的保护回路。不同设备需要根据工艺和安全要求决定哪一部分功能可以集中，哪一部分应该保持独立。
该产品支持九种常见热电偶，也说明温度采集设备必须面对非常不同的工艺范围。K型、J型热电偶在很多普通工业加热设备中较为常见，而R、S、B等类型更多用于更高温环境。官方给出的整个产品测量范围为-270℃至2310℃，但这并不代表任意一只热电偶都可以覆盖整个区间，实际可测范围仍然取决于具体热电偶类型和安装条件。 在网站文章或设备选型中，如果把模块最大范围直接写成所有传感器都可以测到2310℃，就会产生误导，真正选型仍然需要对应热电偶分度号、线材和工艺温度确认。
冷端补偿也是热电偶测量中不能忽略的一环。热电偶测出的并不是一个绝对温度电压，而与测量端和参考端之间的温差有关，因此输入模块需要知道端子处的温度并进行补偿。UR-DS16TC内部设置了端子台温度测量，并采用铂电阻作为补偿测量元件。官方规格中还分别给出内部自动补偿和外部0℃补偿条件下的预热要求，其中自动补偿达到规定精度需要一定稳定时间。 这类参数看起来比较细，但对精密温度测量很重要，设备刚上电以后立即读取与稳定运行后的测量条件并不完全相同。
官方公布的UR-DS16TC为16路输入，采样周期488微秒，IO-link侧工作在COM3、230.4kbps模式，最小通信周期为2.3ms。 对加热炉、烘干、模具等大多数温度过程来说，这样的通信速度已经明显快于温度本身变化速度，因为大型热系统的温度通常不会在几毫秒内发生剧烈变化。温度测量真正更值得关注的是长期稳定性、补偿精度、传感器安装和抗干扰，而不是追求像高速位置传感器那样极低的响应延迟。
16路热电偶采用共用结构也需要工程人员认真看规格。官方资料显示，UR-DS16TC的通道间并不是各路完全独立隔离，而采用共通结构；输入整体与IO-link侧之间则具有隔离设计。 这意味着设备设计人员不能只看“16通道”就默认任何来源、任何电位状态的热电偶都可以随意组合连接。特别是在多个测点可能存在较大电位差、加热设备带有复杂电气结构或者测温对象不是同一个电气基准时，需要进一步确认接地和共模条件，必要时选择通道隔离能力更强的测温方案。
IO-link统一通信的另一个价值，是PLC端的数据处理方式可以更加标准。传统设备中可能同时存在4～20mA压力信号、0～10V模拟量、温度模块和普通数字I/O，每一种信号都需要不同模块和不同缩放处理。UR-DS系列本身提供数字I/O、模拟I/O、铂电阻温度输入和热电偶输入，目的之一就是把这些不同现场信号在下层完成转换，再统一通过IO-link进入上层网络。 对设备软件来说，这有利于形成更统一的数据结构，也方便以后把温度信息进一步送入HMI、MES或者设备数据平台。
这种方式尤其适合旧设备数字化改造。很多已经运行多年的工业设备本身拥有大量热电偶，但原来的温度数据只用于本机控制，并没有被完整保存。如果企业希望增加温度趋势、批次追溯或者异常分析，过去可能需要扩展PLC模块、重新拉线甚至更换控制系统。利用现场I/O转换，把现有标准热电偶信号逐步数字化，可以在保留原设备主体结构的情况下增加数据采集能力。当然，真正改造时仍然需要确认原来的热电偶是否可以并接、是否会影响已有温控器输入，以及系统是否允许共用传感器，不能为了采集数据随意改变原控制回路。
温度数据进入网络以后，对质量追溯也更加有价值。很多热加工产品最终是否合格，不只与“最高温度是多少”有关，还与升温速度、保温时间、多个区域之间的温差以及冷却过程有关。如果系统只记录操作人员设定值，而没有保存真实测量曲线，出现质量问题后很难判断当时工艺到底有没有按照计划执行。多点温度连续采集可以把这些过程保存下来，让质量人员进一步比较产品批次和实际温度曲线之间的关系。这种应用的重点并不是每个温度点都必须进入云端，而是关键工艺参数能够被可靠记录。
对于YAKUGEN这类工业控制产品体系而言，这种变化也具有比较直接的产品关联。热电偶本身负责感知温度，温度采集模块负责转换信号，IO-link Master负责向上汇总，工业连接器和线缆承担现场连接，PLC再负责设备控制。过去这些元件更像是单独产品，现在随着分布式I/O普及，越来越多基础工控产品开始围绕“减少控制柜接线”和“把数据直接带到网络上”重新组合。对设备制造商来说，未来温度控制系统的竞争未必只看测量范围，还会看一个现场需要多少模块、接线是否方便、维修时能不能快速定位，以及数据能不能直接被更高层系统使用。
截至8月31日，UR-DS16TC并不是今天才首次发布的产品，オプテックス・エフエー在8月3日已经公布增加这一型号，8月28日自动化行业媒体又将其作为新产品重点介绍。 对行业来说，这类产品没有机器人或大型设备那么醒目，但它反映的是很实际的一条自动化变化：过去必须全部拉回主控制柜的传统温度信号，正在逐步进入分布式数字通信体系。随着工业设备测点继续增加，温度、模拟量和普通I/O如何用更少的长距离接线进入PLC，正在成为设备小型化和后续数字化改造中越来越具体的问题。