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  1. IO-Link:全球開放通訊標準
  2. 系統概觀
  3. 趨勢

IO-Link 趨勢

IO-Link 由業界領先的感測器、致動器和控制製造商開發而成,並不斷努力改良這項創新的技術。他們把焦點放在業界關鍵趨勢,確保持續適用於現場使用。

目錄

概況

歸功於「通訊規範」與感測器儲存的概況參數,數據是以標準化方式提供,因此,透過概況功能塊,PLC 隨時可從線上存取不同製造商的 IO-Link 裝置製程數值,。不同的感測器解析度呈現形式也與 PLC 相同 。

歸功於這些標準化的系統屬性,可用獨立於設備之外的統一方式,存取製程、識別和診斷數據。因此,更容易快速整合至控制程式。

使用 IO-Link,不同設備的診斷數據、配置和功能可以標準化,且以統一方式提供。要存取這項數據,將於PLC 使用統一區塊。從參數設定到製程數值評估,為使用者顯著降低複雜性。

此外,還可以實施製造商特定的診斷、擴充和功能,推動創新。然而,這種非標準用途,會造成不同製造商的裝置不再可以相比,也不再普遍適用。

IO-Link 安全性

多年來,IO-Link 已被確立為一種感測器/致動器通訊系統。為了在安全技術領域從 IO-Link獲益,開發出 IO-Link Safety,提供許多優勢,例如:減少佈線、減少所需的常規輸入和輸出介面卡,以及使用類比測量值進行狀態監測。

要求

  • 5 極 M12 連接器和統一的軟體工具,整合來自不同製造商的裝置
  • 中央 FS 主機,用於具有不同訊號輸出的裝置
  • 與現有「標準」(如: OSSD)的相容性
  • 在端口啟動期間,自動檢查已儲存的參數、真實性和 I/O 數據結構
  • 根據自我檢測的持續時間,對 FS 主機和 FS 裝置進行計時
  • 更換FS瑕疵 設備時,自動傳輸參數

這些裝置被連接至 IO-Link 安全主機(FS 主機)。可以透過統一的感測器/致動器介面(M12/5 極),輕鬆整合不同製造商的裝置。在未來,將使用通用軟體工具進行調試,以便在整合裝置時,減少特殊閘道數量。使用輕巧型 FS 主機,不再需要大量評估卡(輸入和輸出卡)。這可減少接線,顧及簡單的類比數值處理。經由各自的 FSCP 網域,與 FS PLC 進行通訊。

在相容模式裡,兩個單獨的 OSSD 管道照樣可用。兩種模式可供選擇。因此,可以透過 IO-Link 配置感測器,輕鬆設定,然後在 OSSD 模式下運作,可靠發出安全相關事件的訊號。

為確保啟動後立即安全運作,在端口啟動期間,FS 主機會自動指示 FS 裝置,檢查已儲存的參數、FSCP、端口號碼和 I/O 數據結構。根據這些自我測試的持續時間,IO-Link延遲 FS 主機操作的完成準備,以補償所致的 FS 裝置延遲準備。

宜福門的 IO-Link 替代安全產品

借助AL200S,宜福門推出了 IO-Link 環境中首款安全產品。AL200S 是用於 PROFIsafe 的安全 IO 模組,具有安全輸入和輸出。適用於安全機械觸點和OSSD感測器的連接。

整合/開放4.0聯盟

透過閘道,促成 IO-Link 數據的無縫整合,例如:在 PROFINET 或 EtherNet/IP 之類的現場總線中,定義了 IO-Link 與更高等級協議和系統之間的交換格式,並進一步標準化。這包括了諸如 OPC UA 或 JSON等重要的交換格式,促成與 IT 系統的連接。為此,領先的製造商正透過「開放工業 4.0 聯盟」攜手合作,有效推動進展,確保不同製造商產品之間的易用性與相容性。

IO-Link 社群定義這些規範,從最低的 IO-Link 現場等級到 IT 世界的雲端基礎服務,皆要求統一、標準化的數據一致性,最終促成基於 JSON的 交換格式。這同時兼顧 API 的 REST 介面定義,以及透過 MQTT的數據傳輸。它包括數據映射、系統行為和語義定義。

為了將數據無縫傳輸至 IT 世界,JSON(Java Script Object Notation)已被發展成一種高度簡化的交換格式,可用於所有系統邊界。透過額外的語義規範,也能夠輕鬆詮釋數據。整體而言,透過所謂「Y 形路徑」,這使得 IO-Link 位準能夠無縫連接到 MES/ERP 系統、雲端基礎服務,以及傳統 PLC 自動化以外的應用程序。

在「工業物聯網(IIoT)」中,裝置和機器相互接觸。在雲端中,可由虛擬工廠中的數位孿生體,標註表示每台機器。若因每台機器自身的控制系統而無法使用相同語言,我們皆可建立連接至虛擬工廠。目標是要從每台機器的數據獲取資訊。為了有效使用,針對機器狀態、所需維護、提高生產力的潛力、節能選項等方面,虛擬工廠亦提供詳細資訊。

IO-Link 無線設計

使用標準化感測器電纜線,輕鬆連接智慧型感測器和致動器,這是IO-Link 其中一項成功關鍵因素。在未來,甚至有可能省去這個,以滿足日益增加的需求,在越來越多參與者之間達到快速簡單的數據交換。在自動化領域,諸如IO-Link、5G 或 Wifi 6 等行動通訊標準,構成了即時 M2M(機器對機器)通訊的構建塊。IO-Link 技術是由宜福門共同創立,可以遠端存取不同的製程值,以進行診斷和狀態監控,不會造成任何轉換損耗,更完全獨立於控制器和現場總線。

IO-Link 現在無線!這可盡量降低安裝工作量。即時通訊保障快速反應時間,以便立即偵測製程值波動。此外,可以在最短的時間內,更換瑕疵組件,無需廣泛佈線,因此避免長時間的生產停擺。而且,在電纜線經常快速磨損的區域(例如 :AGV 或機器人),將不再發生停機狀況。

應用

  • 製程自動化,例如:透過機器人、無人機或 AGV(以最大傳輸速度的高度可用性,且範圍縮小)。
  • 非時間關鍵型監控,例如:用於智慧規劃廢物收集路線的容器位準(低度的數據量和電流消耗低、帶有許多參與者,以及遠距離的良好能源效率)
  • 製程數據的診斷、參數設定和視覺化,例如:按照尚待偵測的材料,進行參數調整(高度的數據量、參與者人數少、傳輸速度適中,且是中小範圍)

相較於標準電纜線連接,與主機通訊時,目標是要有高達五倍之多的 IO-Link 裝置數量,週期時間低於 5 ms。實際上,這意思是說,透過無線電,多達 40 個裝置將能與一個主機進行通訊。例如,在一個射頻區域內,使用三個主機,即可能同時與多達 120 個裝置進行通訊。能夠同時傳輸循環數據(製程數據)和非循環數據(請求數據)。裝置與主機之間的範圍最高可達 20 m。

可供選擇的宜福門IO-Link 的無線技術

io-key 和 藍牙適配器 是宜福門在這方面的首批產品。因此,已經可能透過 GSM 行動網路或藍牙,無線存取應用程序的製程數值。在製程和時間緊迫的應用中,無線概念尤其重要,例如:在自動化裡,其中有許多參與者彼此即時虛擬通訊。在工廠自動化領域,宜福門擁有超過 50 年的經驗。