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Tendenze con IO-Link

IO-link è nato dalla cooperazione di aziende leader nella produzione di sensori, attuatori e sistemi di controllo, le quali lavorano continuamente all'ulteriore sviluppo di questa tecnologia innovativa. L'attenzione si concentra su importanti tendenze del settore per garantire l'idoneità all'uso sul campo in ogni momento.

Profili

IO-Link Safety

Integrazione / Open Industry 4.0 Alliance

IO-Link wireless

Profili

Il PLC può accedere online in qualsiasi momento ai valori di processo di diversi dispositivi IO-Link di diversi produttori tramite blocchi funzionali specifici del profilo, poiché questi dati vengono forniti in modo uniforme sulla base della "specifica di comunicazione" e dei parametri del profilo memorizzati nel sensore. Anche le possibili diverse risoluzioni dei diversi sensori vengono visualizzate in modo identico al sistema di controllo.

Grazie alle proprietà unificate del sistema, è possibile accedere ai dati di processo, identificazione e diagnostica in modo uniforme, indipendentemente dal dispositivo. Ciò rende l'integrazione nel programma di controllo molto più semplice e veloce per l'operatore.

I dati diagnostici, le configurazioni e le funzioni dei vari dispositivi possono essere standardizzati e forniti in modo uniforme con IO-Link. Per l'accesso a questi dati, nel sistema di controllo vengono utilizzati blocchi uniformi. Dalla parametrizzazione alla valutazione dei valori di processo, questo riduce il carico di lavoro dell'operatore.

Inoltre, è possibile implementare diagnosi, estensioni e funzioni specifiche del produttore, se necessario, per promuovere l'innovazione. Tuttavia, ciò significa che i dispositivi di diversi produttori non sono più comparabili e universalmente applicabili, come nel caso di un uso standard.

IO-Link Safety

IO-Link si è affermato negli anni come sistema di comunicazione sensore/attuatore. IO-Link Safety è ora pronta a beneficiare dei vantaggi associati nel campo della tecnologia di sicurezza, come la riduzione del cablaggio, delle schede di ingresso e uscita convenzionali, nonché il rilevamento dei valori misurati analogici per il monitoraggio delle condizioni.

Requisiti

  • Connettori M12 a 5 poli e strumenti software univoci per l'integrazione di diversi dispositivi di diversi produttori
  • Un master FS centrale per dispositivi con diverse uscite di segnale
  • Compatibilità con le "norme" precedenti (ad es. OSSD)
  • Controllo automatico dei parametri memorizzati, autenticità e struttura dei dati I/O durante l'avvio della porta
  • Sincronizzazione dei master FS e dispositivi FS, in base alla durata degli autotest
  • Trasferimento automatico dei parametri in caso di sostituzione di dispositivi FS difettosi

I dispositivi sono collegati al master di sicurezza IO-Link (master FS). I dispositivi di diversi produttori possono essere facilmente integrati con un'interfaccia sensore/attuatore univoca (M12/5 poli). In futuro, per la messa in servizio verrà utilizzato uno strumento software universale per ridurre il numero di gateway speciali durante l'integrazione dei dispositivi. Utilizzando un master FS compatto, si può fare a meno delle numerose schede di valutazione (schede di ingresso e di uscita). Ciò garantisce un cablaggio meno complesso e una semplice elaborazione dei valori analogici. La comunicazione con il PLC FS avviene attraverso il rispettivo dominio FSCP.

Nel modo di compatibilità, sono disponibili due canali OSSD separati come prima. È possibile scegliere tra diverse modalità. Un sensore può quindi essere parametrizzato tramite IO-Link per una facile messa in servizio e poi azionato in modalità OSSD per una segnalazione affidabile di eventi rilevanti per la sicurezza.

Per garantire un funzionamento sicuro subito dopo l'attivazione, i dispositivi FS vengono automaticamente impostati dal master FS durante l'avvio della porta per controllare i parametri memorizzati, gli FSCP, i numeri di porta e la struttura dei dati I/O. IO-Link ritarda la prontezza operativa dei master FS in base alla durata di questi autotest, al fine di compensare la conseguente disponibilità ritardata dei dispositivi FS.

Prodotti Safety alternativi di ifm con IO-Link

Con AL200S, ifm ha già lanciato la prima soluzione di sicurezza nell'ambiente IO-Link. Si tratta di un modulo IO sicuro per PROFIsafe con ingressi e uscite sicure. È adatto per il collegamento di contatti meccanici sicuri e sensori OSSD.

Integrazione / Open Alliance 4.0

Per consentire la perfetta integrazione dei dati IO-Link tramite gateway, ad es. nei bus di campo come PROFINET o EtherNet/IP, vengono definiti e ulteriormente standardizzati i formati di scambio fra IO-Link e protocolli e sistemi superiori. Questo include importanti formati di scambio, come OPC UA o JSON, al fine di consentire una connessione ai sistemi IT. A tal fine, i produttori leader stanno lavorando insieme nella "Open Industry 4.0 Alliance" per guidare il progresso nel modo più efficiente possibile, in modo che i prodotti di diversi produttori siano compatibili tra loro e più facili da usare.

Le specifiche definite dalla comunità IO-Link per una continuità dei dati standardizzata e uniforme, dal più basso livello di campo IO-Link ai servizi basati sul cloud nel mondo IT, hanno portato a un formato di scambio basato su JSON. Questo comprende la definizione di un'interfaccia API e REST, nonché il trasporto dei dati tramite MQTT. Include la mappatura dei dati, il comportamento del sistema e le definizioni semantiche.

JSON (Java Script Object Notation) si è affermato come formato di scambio molto snello per il trasporto diretto dei dati ai sistemi informatici. Un'ulteriore definizione della semantica permette anche una facile interpretazione dei dati. Ciò consente un collegamento perfetto del livello IO-Link ai sistemi MES/ERP, ai servizi basati su cloud o, in generale, ad applicazioni al di fuori della classica automazione PLC attraverso il cosiddetto "percorso a Y".

Nel quadro di "Industrial Internet of Things" (IIoT), gli impianti e le macchine sono connessi tra loro. Ogni macchina può essere rappresentata da una sua copia digitale in una fabbrica virtuale nel cloud. Anche se queste macchine non parlano la stessa lingua a causa di sistemi di controllo propri, la connessione alla fabbrica virtuale viene realizzata lo stesso. L'obiettivo è quello di ricavare informazioni dai dati. Questi forniscono infatti informazioni utili sullo stato delle macchine, sulla necessità di una manutenzione, sui potenziali di incremento della produttività, sulle possibilità di risparmio energetico e altro ancora.

IO-Link wireless

Uno dei fattori chiave di successo di IO-Link è il semplice cablaggio di sensori e attuatori intelligenti. Attualmente questo problema è risolto con cavi per sensori standard. In futuro sarà addirittura possibile farne a meno per soddisfare la crescente domanda di uno scambio di dati rapido e semplice tra un numero sempre maggiore di utenze. Nel campo dell'automazione, gli standard di telefonia mobile come IO-Link, 5G o Wifi 6 costituiscono i blocchi di base per la comunicazione M2M (machine-to-machine) in tempo reale. La tecnologia IO-Link, co-fondata da ifm, offre la possibilità di interrogare diversi valori di processo da remoto e senza perdite di conversione per la diagnostica e il Condition Monitoring; questo è possibile in modo del tutto indipendente dal sistema di controllo e dal bus di campo.

IO-Link è ora wireless! Questo riduce al minimo le operazioni di installazione. La comunicazione in tempo reale garantisce tempi di reazione rapidi per rilevare immediatamente le fluttuazioni del valore di processo. I componenti difettosi possono anche essere sostituiti nel più breve tempo possibile senza complessi cablaggi in modo da evitare lunghi tempi di fermo macchina. Inoltre, vengono eliminati i tempi di inattività nelle aree in cui i cavi di solito si consumano rapidamente, come sugli AGV o sui robot.

Applicazioni

  • Automazione dei processi mediante robot, droni o AGV (alta affidabilità con massima velocità di trasmissione e portata ridotta).
  • Monitoraggio non critico del livello di un container, ad esempio, per la pianificazione intelligente del percorso dei veicoli per la raccolta dei rifiuti (basso volume di dati e consumo di energia per un gran numero di utenze e buona efficienza energetica a lungo raggio).
  • Diagnosi, parametrizzazione e visualizzazione dei dati di processo, per es. per l'adeguamento dei parametri in base al materiale da rilevare (elevato volume di dati con poche utenze e media velocità di trasmissione con portata medio-piccola).

L'obiettivo è quello di consentire ad un numero 5 volte maggiore di dispositivi IO-Link rispetto ai collegamenti via cavo standard di comunicare con un master con un tempo di ciclo inferiore a 5 ms. In particolare, un master potrà essere in futuro collegato via radio ad un massimo di 40 dispositivi. Se, ad esempio, tre master trovano spazio in una cella radio, sarà possibile collegare tra loro fino a 120 dispositivi in una cella. Possono essere trasmessi sia i dati ciclici (dati di processo) che i dati aciclici (su richiesta). Si raggiunge una portata fino a 20 m tra dispositivo e master.

Tecnologie wireless alternative di ifm con IO-Link

ifm ha lanciato io-key e l’adattatore Bluetooth, i suoi primi due prodotti in questo settore. Tramite collegamenti di rete mobile GSM o la connessione Bluetooth è già possibile accedere ai valori di processo delle applicazioni in modalità wireless. I concetti wireless sono particolarmente cruciali nelle applicazioni critiche in termini di processo e tempo, come quelle dell'automazione, dove molte utenze comunicano tra loro in tempo quasi reale. ifm ha alle spalle più di 50 anni di esperienza proprio in questo campo dell'automazione di fabbrica.