IO-Link - это стандарт коротких, двунаправленных, цифровых, двухточечных, проводных (или беспроводных ) промышленных коммуникационных сетей ( IEC 61131-9 ), используемый для подключения цифровых датчиков и исполнительных механизмов к промышленным полевым шинам любого типа. или тип промышленного Ethernet. [1] Его цель - предоставить технологическую платформу, которая позволяет разрабатывать и использовать датчики и исполнительные механизмы, которые могут производить и потреблять расширенные наборы данных, которые, в свою очередь, могут использоваться для экономической оптимизации промышленных автоматизированных процессов и операций.
Системный Обзор
Система IO-Link состоит из ведущего устройства IO-Link и одного или нескольких устройств IO-Link, то есть датчиков или исполнительных механизмов . Мастер IO-Link обеспечивает интерфейс для контроллера верхнего уровня ( ПЛК ) и управляет связью с подключенными устройствами IO-Link.
Мастер IO-Link может иметь один или несколько портов IO-Link, к которым одновременно может быть подключено только одно устройство. Это также может быть «концентратор», который в качестве концентратора позволяет подключать классические датчики переключения и исполнительные механизмы.
Устройство IO-Link может быть интеллектуальным датчиком, исполнительным механизмом, концентратором или, благодаря двунаправленной связи, также мехатронным компонентом, например захватом или блоком питания с подключением IO-Link. Интеллектуальность в отношении IO-Link означает, что устройство имеет идентификационные данные, например обозначение типа и серийный номер или данные параметров (например, чувствительность, задержки переключения или характеристические кривые), которые могут быть считаны или записаны через протокол IO-Link. Это позволяет, например, изменять параметры ПЛК во время работы. Однако интеллектуальный также означает, что он может предоставить подробную диагностическую информацию. IO-Link и передаваемые с ним данные часто используются для профилактического обслуживания и обслуживания, например, можно настроить оптический датчик таким образом, чтобы он своевременно сообщал через IO-Link, если он угрожает загрязнением. Уборка больше не является неожиданностью и блокирует производство; теперь его можно поставить на производственный перерыв.
Параметры датчиков и исполнительных механизмов зависят от устройства и технологии, поэтому информация о параметрах в форме IODD (IO Device Description) с языком описания XML . Сообщество IO-Link предоставляет интерфейсы к «IODD Finder» [2], который может использоваться инженерами или мастерами для представления соответствующего IODD для устройства.
Коннектор
Кабели представляют собой неэкранированные трех- или пятижильные кабели длиной не более двадцати метров и стандартизированный четырех- или пятиконтактный соединитель. Назначение выводов ведущего устройства и устройства основано на спецификациях IEC 60947-5-2. [3] Для ведущего устройства определены два класса портов: класс порта A и класс порта B. Класс порта A использует разъемы M5, M8 или M12 с максимум четырьмя контактами. Порт класса B использует только разъемы M12 с 5 контактами. Разъемы M12 имеют механическую кодировку «A» в соответствии с IEC 61076-2-101. [4] Гнездовые соединители назначаются главному, а штыревые соединители устройства.
На главном контакте 1 - контакт 3 подается питание 24 В постоянного тока с макс. 200 мА для дополнительного источника питания устройства IO-Link. Контакт 4 используется как цифровой вход (DI) или цифровой выход (DO) в соответствии со спецификацией IEC 61131-2, чтобы обеспечить обратную совместимость с датчиками приближения в соответствии с IEC60947-5-2 или другими датчиками или электрическими переключателями .
Мастер IO-Link отправляет импульс тока пробуждения, чтобы перевести устройство IO-Link из состояния последовательного ввода-вывода (SIO) в состояние одноканального интерфейса цифровой связи (SDCI). В состоянии SDCI мастер IO-Link обменивается информационными кадрами с устройством IO-Link.
В порте класса A контакты 2 и 5 не соединены (NC). В портах класса B контакты 2 и 5 могут быть сконфигурированы как NC, DI, DO или как дополнительный источник питания. [5]
Протокол
Протокол связи IO-Link состоит из портов связи, режимов связи, типов данных и скорости передачи. Порты физически расположены на главном устройстве и предоставляют ему средства для подключения к оконечным устройствам и для подключения к полевой шине или Ethernet. Существует четыре режима связи, которые можно применить к порту, подключенному к оконечному устройству: IO-Link, DI, DQ и Deactivated. Режим IO-Link настраивает порт для двунаправленной связи, режим DI настраивает его как вход, DQ настраивает его как выход, а «Деактивировано» просто деактивирует порт. Существует четыре типа данных: данные процесса, данные состояния значений, данные устройства и данные событий. Протокол может быть настроен для работы со скоростью передачи 4,8, 38,4 или 230,4 килобод. Минимальное время передачи при 230,4 килобод составляет 400 микросекунд. Инструмент проектирования используется для настройки главного устройства для работы в качестве сетевого моста. [6]
IO-Link беспроводной
IO-Link Wireless [7] - это расширение IO-Link на физическом уровне. Мастер беспроводной связи IO-Link («W-мастер») ведет себя как мастер по отношению к вышестоящей системе. Есть только виртуальные порты "вниз" для беспроводных устройств IO-Link ("W-устройства").
Цикл передачи состоит из двух фаз. Для передачи выходных данных мастер W отправляет кадр Multicast -W ( нисходящий канал ) с данными для устройств W в назначенных временных интервалах. Затем W-Master продолжает прием и собирает данные восходящего канала от W-устройств, которые передают одно за другим в соответствии с согласованной фиксированной схемой.
Для обеспечения безопасности передачи используются скачкообразная перестройка частоты и занесение каналов в черный список.
Безопасность IO-Link
IO-Link Safety [8] является расширением IO-Link, обеспечивая дополнительный уровень безопасности связи на существующих уровнях мастера и устройства, которые, таким образом, становятся «мастером FS» и «устройством FS». Также говорят о принципе «черного канала». Концепция была протестирована TÜV SÜD .
IO-Link Safety также расширил коммутационные элементы выхода OSSD (Output Switching Signal Device), обычно используемые для функциональной безопасности в бесконтактных защитных устройствах, таких как световая завеса, до OSSDe. Как и со стандартным IO-Link, FS-Device может работать как в режиме переключения как OSSDe, так и через функционально безопасную связь IO-Link.
При внедрении необходимо соблюдать правила безопасности IEC 61508 и / или ISO 13849 .
Литература
- Иоахим Р. Уффельманн, Петер Винзек, Мириам Ян: IO-Link. ДНК Индустрии 4.0. Выпуск 1. Vulkan-Verlag GmbH, Эссен 2018, ISBN 978-3-8356-7390-8 .
Рекомендации
- ^ «Описание системы IO-Link - технология и применение» (PDF) . Сообщество компании IO-Link. 2018 . Проверено 19 мая 2020 .
- ^ «Поиск IODD» . Консорциум сообщества IO-Link . Проверено 27 сентября 2018 года .
- ^ «IEC 60947: Низковольтные распределительные устройства и устройства управления. Часть 5-2: Устройства цепей управления и коммутационные элементы. Бесконтактные переключатели» . Международная электротехническая комиссия . Проверено 19 мая 2020 .
- ^ «IEC 61076-2-101: Разъемы для электронного оборудования - Требования к продукции - Часть 2-101: Круглые разъемы - Подробная спецификация разъемов M12 с винтовым креплением» . Международная электротехническая комиссия . Проверено 20 июня 2018 .
- ^ «Интерфейс IO-Link и спецификация системы» (PDF) . Консорциум сообщества IO-Link . Проверено 20 июня 2018 .
- ^ "Что такое IO-Link?" . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 12 июня 2018 .
- ^ «Беспроводная экспозиция IO-Link» (PDF) . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 27 сентября 2018 года .
- ^ «Описание, технология и применение системы безопасности IO-Link» (PDF) . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 10 октября 2018 года .