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Tendencias con IO-Link

Los fabricantes más importantes de sensores, actuadores y sistemas de automatización han creado conjuntamente el sistema IO-Link y trabajan continuamente en el desarrollo de esta innovadora tecnología. Actualmente se tienen en cuenta las tendencias más importantes de la industria para garantizar en todo momento la idoneidad de este sistema en el campo.

Perfil

Seguridad IO-Link

Integración / Open Industry 4.0 Alliance

IO-Link inalámbrico

Perfil

El PLC puede acceder online en todo momento a los valores del proceso de diferentes equipos IO-Link de distintos fabricantes a través de bloques de función específicos, ya que estos datos se proporcionan de forma uniforme siguiendo las "especificaciones de comunicación" y los parámetros de perfil almacenados en el sensor. Las posibles resoluciones de los distintos sensores también se muestran de forma idéntica en el controlador.

Gracias a las propiedades estandarizadas del sistema, se puede acceder a los datos de proceso, identificación y diagnóstico de manera uniforme, independientemente del equipo. Esto hace que la integración en el programa de control sea mucho más sencilla y rápida para el usuario.

Con IO-Link, los datos de diagnóstico, las configuraciones y las funciones de los diversos equipos se transfieren de forma estandarizada y uniforme. Para acceder a estos datos se utilizan bloques uniformes en el controlador, lo que reduce el trabajo necesario por parte del usuario, desde la parametrización hasta la evaluación de los valores del proceso.

Además, en caso de que se necesite para una innovación, es posible implementar diagnósticos, extensiones y funciones específicas del fabricante. Sin embargo, esto hace que los equipos de distintos fabricantes ya no puedan ser comparados ni utilizados de forma estándar.

Seguridad IO-Link

IO-Link se ha establecido en los últimos años como un sistema de comunicación entre sensores y actuadores. A fin de aprovechar las ventajas en el campo de la tecnología de seguridad, como ahorro de cableado, tarjetas de entrada y salida convencionales y consulta de valores de medición analógicos para el mantenimiento condicional, también dispone ahora de IO-Link Safety.

Requisitos:

  • Conectores M12 de 5 polos y herramientas de software estándar para integrar equipos de distintos fabricantes.
  • Maestro FS central para equipos con diferentes salidas de señal.
  • Compatibilidad con estándares anteriores (por ejemplo, OSSD).
  • Comprobación automática de los parámetros almacenados, la autenticidad y la estructura de datos de E/S durante el arranque del puerto.
  • Sincronización del maestro FS y de los equipos FS, en función de la duración de los autotest.
  • Transferencia automática de parámetros al cambiar equipos FS defectuosos.

Los equipos se conectan al maestro IO-Link Safety (maestro FS). Los equipos de distintos fabricantes se pueden integrar fácilmente empleando una interfaz uniforme de sensor/actuador (M12 de 5 polos). En el futuro, se utilizará un software universal para la puesta en marcha, a fin de reducir el número de pasarelas especiales necesarias para la integración de los equipos. Utilizando un maestro FS compacto, se puede prescindir de las numerosas tarjetas de evaluación (tarjetas de entrada y salida), lo que reduce el cableado y garantiza un procesamiento simple del valor analógico. La comunicación con el PLC FS se realiza a través del respectivo dominio del FSCP.

Como hasta ahora, en el modo de compatibilidad existen dos canales OSSD independientes y es posible elegir entre diferentes modos. Así, un sensor se puede parametrizar a través de IO-Link para que sea fácil ponerlo en marcha y, a continuación, puede funcionar en modo OSSD para señalizar de forma fiable los eventos de seguridad.

A fin de garantizar un funcionamiento seguro inmediatamente tras encenderlos, el maestro FS envía automáticamente una orden a los equipos FS durante el arranque del puerto para comprobar los parámetros almacenados, los FSCP, los números de puerto y la estructura de datos de E/S. IO-Link retrasa la disponibilidad operativa de los maestros FS de acuerdo con la duración de los autotest para compensar el retraso en la disponibilidad de los equipos FS.

Productos de seguridad alternativos de ifm con IO-Link

Con AL200S, ifm ha lanzado la primera solución de seguridad en el entorno IO-Link. Esta solución consiste en un módulo IO seguro para PROFIsafe con entradas y salidas seguras, que es idóneo para la conexión de contactos mecánicos seguros y sensores OSSD.

Integración / Open Alliance 4.0

A fin de lograr una perfecta integración de los datos IO-Link a través de pasarelas, por ejemplo, en los buses de campo como PROFINET o EtherNet/IP, se han definido y estandarizado aún más los formatos de intercambio entre IO-Link y los protocolos y sistemas de nivel superior. Entre estos formatos de intercambio figuran, por ejemplo, los conocidos OPC UA o JSON para permitir la conexión a los sistemas informáticos. Los principales fabricantes siguen cooperando en la denominada "Open Industry 4.0 Alliance" para impulsar el progreso de forma eficiente, de modo que los productos de los distintos fabricantes sean compatibles entre sí y más fáciles de emplear.

Las especificaciones definidas por la comunidad IO-Link para la consistencia uniforme y estandarizada de los datos, desde el nivel de campo IO-Link más bajo hasta los servicios informáticos basados en la nube, dieron como resultado un formato de intercambio basado en JSON. Esto comprende la definición de una API y una interfaz REST, así como la transferencia de datos a través de MQTT, incluyendo el mapping de datos, el comportamiento del sistema y definiciones semánticas.

JSON (Java Script Object Notation) se ha establecido como un formato de intercambio muy ágil y útil para la transferencia de datos entre todo tipo de sistemas. Una definición semántica adicional también permite interpretar los datos de manera sencilla, lo que garantiza una conexión directa del nivel IO-Link con los sistemas MES/ERP, los servicios basados en la nube o, en general, con otras aplicaciones ajenas a la automatización clásica del PLC a través de la denominada "ruta en Y".

Las instalaciones y máquinas interactúan entre sí en el "Internet industrial de las cosas" (IIoT). Cada máquina puede ser representada a través de un gemelo digital en una fábrica virtual en la nube. Incluso si no utilizan el mismo lenguaje debido a sus propios sistemas de control, nosotros establecemos la conexión con la fábrica virtual, teniendo como objetivo obtener información a partir de los datos. Estos proporcionan información útil sobre el estado de las máquinas, sobre requisitos de mantenimiento, sobre posibilidades de aumentar la productividad o de ahorrar energía y muchos datos más.

IO-Link inalámbrico

Uno de los factores clave del éxito de IO-Link reside en el cableado sencillo de actuadores y sensores más inteligentes. En la actualidad se utilizan cables estándar para los sensores pero, en el futuro, incluso será posible prescindir de estos para poder intercambiar datos de manera más simple y rápida entre un número mayor de participantes. En el campo de la automatización, los estándares de telefonía móvil como IO-Link, 5G o Wifi 6 constituyen los pilares básicos para la comunicación M2M (máquina a máquina) en tiempo real. La tecnología IO-Link, cofundada por ifm, ofrece la posibilidad de consultar diferentes valores del proceso a distancia y sin pérdidas de conversión para realizar el diagnóstico y el mantenimiento condicional, y todo esto completamente independiente del controlador y del bus de campo.

¡IO-Link es ahora inalámbrico! Esto reduce al mínimo la complejidad de instalación. La comunicación en tiempo real garantiza una reacción rápida, de modo que las fluctuaciones de los valores del proceso se pueden detectar de inmediato. Los componentes defectuosos también se pueden cambiar en el menor tiempo posible sin necesidad de un extenso cableado, evitando las largas interrupciones de la producción. Además, se eliminan los tiempos de parada en áreas donde los cables normalmente se desgastan rápidamente, como en los AGV o robots.

Campos de aplicación

  • Automatización de procesos, por ejemplo, mediante robots, drones o AGV (alta disponibilidad con máxima velocidad de transmisión y alcance reducido).
  • Supervisión independiente del tiempo, por ejemplo, del nivel de llenado de un depósito para la planificación inteligente de las rutas de los vehículos de recogida de basura (bajo volumen de datos y consumo de energía con un gran número de participantes, buena eficiencia energética y amplio alcance).
  • Diagnóstico, parametrización y visualización de los datos del proceso, por ejemplo, para ajustar los parámetros según el material a detectar (gran volumen de datos con pocos participantes y velocidad media de transmisión con un alcance medio a corto).

El objetivo consiste en permitir que haya hasta 5 veces más equipos IO-Link que puedan comunicarse con un maestro en comparación con las conexiones de cable estándar, y esto con un tiempo de ciclo de menos de 5 ms. Concretamente, en el futuro, un maestro podrá conectarse por radio con hasta 40 equipos. Si, por ejemplo, se pueden colocar tres maestros en una sola celda de radio, se podrán conectar hasta 120 equipos en una celda. Se pueden transmitir tanto datos cíclicos (datos del proceso) como acíclicos (datos solicitados), con un alcance de hasta 20 m entre el equipo y el maestro.

Tecnologías inalámbricas alternativas de ifm con IO-Link

Con io-key y el adaptador Bluetooth, ifm ha lanzado al mercado los primeros productos en esta categoría. A través de la red de telefonía móvil GSM o mediante conexión Bluetooth, ya puede acceder hoy mismo a los valores del proceso de sus aplicaciones de forma inalámbrica. Las conexiones inalámbricas son particularmente importantes en las aplicaciones de procesos prioritarios, como las de automatización, en las que muchos participantes se comunican entre sí casi en tiempo real. ifm cuenta con más de 50 años de experiencia en este campo de la automatización de fábricas.