IO-Link
IO-Link — это двунаправленный цифровой стандарт «точка-точка», проводной (или беспроводной ) промышленной сети связи на короткие расстояния ( IEC 61131-9 ), используемый для подключения цифровых датчиков и исполнительных устройств к любому типу промышленной полевой шины. или тип промышленного Ethernet. [1] Его цель — предоставить технологическую платформу, позволяющую разрабатывать и использовать датчики и исполнительные механизмы , способные производить и потреблять расширенные наборы данных, которые, в свою очередь, можно использовать для экономической оптимизации промышленных автоматизированных процессов и операций. Технологический стандарт контролируется отраслевой ассоциацией Profibus и Profinet International .
Обзор системы
[ редактировать ]Система IO-Link состоит из ведущего устройства IO-Link и одного или нескольких устройств IO-Link, т. е. датчиков или исполнительных механизмов . Ведущее устройство IO-Link обеспечивает интерфейс для контроллера более высокого уровня ( ПЛК ) и управляет связью с подключенными устройствами IO-Link.
Ведущее устройство IO-Link может иметь один или несколько портов IO-Link, к которым одновременно может быть подключено только одно устройство. Это также может быть «хаб», который в качестве концентратора обеспечивает подключение классических датчиков переключения и исполнительных устройств.
Устройством IO-Link может быть интеллектуальный датчик, исполнительный механизм, концентратор или, благодаря двунаправленной связи, также мехатронный компонент, например, захват или блок 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 можно считывать или записывать через протокол IO-Link. Это позволяет, например, изменять параметры с помощью ПЛК во время работы. Однако интеллектуальность также означает, что он может предоставить подробную диагностическую информацию. IO-Link и передаваемые с ним данные часто используются для профилактического и сервисного обслуживания, например, оптический датчик можно настроить таким образом, чтобы он своевременно сообщал через IO-Link, если ему угрожает загрязнение. Уборка больше не является неожиданностью и блокирует производство; теперь его можно поставить на перерыв в производстве.
Параметры датчиков и исполнительных механизмов зависят от устройства и технологии, поэтому информация о параметрах имеет форму IODD (описание устройства ввода-вывода) с языком описания XML . Сообщество IO-Link предоставляет интерфейсы для «IODD Finder», [2] который может использоваться инженерами или мастер-инструментами для представления соответствующего IODD для устройства.
Разъем
[ редактировать ]Кабели представляют собой неэкранированные трех- или пятижильные кабели длиной не более двадцати метров со стандартным четырех- или пятиконтактным разъемом. Назначение контактов 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. В классе портов A используются разъемы M5, M8 или M12 с максимум четырьмя контактами. Порт класса B использует только разъемы M12 с 5 контактами. Разъемы M12 имеют механическую кодировку «А» согласно IEC 61076-2-101. [4] Гнездовые разъемы назначаются главному устройству, а вилочные разъемы — устройству.
На главном разъеме от 1 до 3 обеспечивается питание 24 В постоянного тока с макс. 200 мА для дополнительного источника питания устройства IO-Link. Контакт 4 используется в качестве цифрового входа (DI) или цифрового выхода (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 одноточечного цифрового интерфейса связи (SDCI). В состоянии SDCI ведущее устройство IO-Link обменивается информационными кадрами с устройством IO-Link.
В классе портов A контакты 2 и 5 не указаны и оставлены на усмотрение производителя. В портах класса B контакты 2 и 5 настроены как дополнительный источник питания. [5] [6]
Протокол
[ редактировать ]Протокол связи IO-Link состоит из портов связи, режимов связи, типов данных и скорости передачи. Порты физически расположены на ведущем устройстве и предоставляют ему возможность подключения к терминальным устройствам и моста к полевой шине или Ethernet. Существует четыре режима связи, которые можно применить к порту, подключенному к терминальному устройству: IO-Link, DI, DQ и деактивирован. Режим IO-Link настраивает порт для двунаправленной связи, режим DI настраивает его как вход, DQ настраивает его как выход, а деактивированный просто деактивирует порт. Существует четыре типа данных: данные процесса, данные состояния значений, данные устройства и данные событий. Протокол можно настроить для работы со скоростью передачи 4,8 кбод, 38,4 кбод или 230,4 кбод. Минимальное время передачи на скорости 230,4 кбод составляет 400 микросекунд. Инструмент проектирования используется для настройки ведущего устройства для работы в качестве сетевого моста. [7]
IO-Link Беспроводная связь
[ редактировать ]IO-Link Беспроводная связь [8] является расширением IO-Link на физическом уровне. Беспроводной мастер IO-Link («W-Master») ведет себя как мастер по отношению к вышестоящей системе. К беспроводным устройствам IO-Link («W-устройства») есть только виртуальные порты.
Цикл передачи состоит из двух фаз. Для передачи выходных данных ведущий W отправляет кадр Multicast -W ( Downlink ) с данными для устройств W в назначенных временных интервалах. Затем W-Master переходит на прием и собирает данные восходящей линии связи от W-устройств, которые передают одно за другим в соответствии с согласованной фиксированной схемой.
Для обеспечения безопасности передачи скачкообразная перестройка частоты используются и внесение в черный список каналов.
Безопасность IO-Link
[ редактировать ]Безопасность IO-Link [9] является расширением IO-Link, обеспечивая дополнительный уровень безопасной связи на существующих уровнях ведущего устройства и уровня устройства, которые, таким образом, становятся «главным устройством FS» и «устройством FS». Также говорят о принципе «черного канала». Концепция была протестирована TÜV SÜD .
IO-Link Safety также расширил элементы выходного коммутационного устройства OSSD (Output Switching Signal Device), обычно используемые для функциональной безопасности в бесконтактных защитных устройствах, таких как световая завеса, до OSSDe. Как и в случае со стандартным IO-Link, FS-устройство может работать как в режиме переключения как OSSDe, так и через функционально безопасную связь IO-Link.
правила безопасности IEC 61508 и/или ISO 13849 При внедрении необходимо соблюдать .
Литература
[ редактировать ]- Йоахим Р. Уффельманн, Петер Винжек, Мириам Ян: IO-Link. ДНК Индустрии 4.0. Издание 1. Vulkan-Verlag GmbH, Эссен, 2018 г., ISBN 978-3-8356-7390-8 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Описание системы IO-Link – технология и применение» (PDF) . Сообщество компании IO-Link. 2018 . Проверено 19 мая 2020 г.
- ^ «Искатель IODD» . Консорциум сообщества IO-Link . Проверено 27 сентября 2018 г.
- ^ «МЭК 60947: Аппаратура коммутационная и управляющая низковольтная. Часть 5-2. Устройства цепей управления и коммутационные элементы. Бесконтактные выключатели» . Международная электротехническая комиссия . Проверено 19 мая 2020 г.
- ^ «IEC 61076-2-101: Соединители для электронного оборудования. Требования к продукции. Часть 2-101. Круглые соединители. Подробная спецификация для соединителей M12 с винтовой фиксацией» . Международная электротехническая комиссия . Проверено 20 июня 2018 г.
- ^ «Интерфейс IO-Link и характеристики системы» (PDF) . Консорциум сообщества IO-Link . Проверено 20 июня 2018 г.
- ^ «Описание системы IO-Link» (PDF) . Сообщество IO-Link . Проверено 20 марта 2023 г.
- ^ «Что такое IO-Link?» . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 12 июня 2018 г.
- ^ «Разоблачение беспроводной связи IO-Link» (PDF) . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 27 сентября 2018 г.
- ^ «Описание, технология и применение системы безопасности IO-Link» (PDF) . Сообщество консорциума IO-Link . Проверено 10 октября 2018 г.