Trendy systému IO-Link

Globální, bez ohledu na výrobce a nezávislé na průmyslové sběrnici (fieldbus): Požadavky a očekávání kladené na technologii IO-Link jsou vysoké a v budoucnosti se očekává, že se rozšíří na standardizaci i těch nejmenších a nejvíce přizpůsobených aplikací. Výrobci vynakládají stejně velké úsilí na dosažení toho, aby se standard systému IO-Link stal klíčovou technologií pro flexibilní, bezpečné a chytré výrobní koncepty.

Cílem je vytvořit různé profily systému IO-Link, které nabídnou výhody pro koncové uživatele, pracovníky zabývající se integrací do systému a také výrobce zařízení. Výsledkem pro všechny dotčené strany je řada úrovní harmonizace pro popisné soubory zařízení (IODD) pro řízení a diagnostiku senzorů a aktuátorů v terénu.

Ty se dělí do tří tříd:

• Verze ve specifickém provedení dle výrobce se specifickými soubory IODD
• Chytré profily zařízení s harmonizovanými soubory IODD
• Aplikační profily pro specifické aplikace s komunitními soubory IODD

Díky této harmonizaci lze splnit různé požadavky pro jednotlivá zařízení systému IO-Link ve specifických aplikacích. To zvyšuje jistotu plánování pro uživatele a výrazně snižuje zátěž prací spojených s integrací. Konsorcium systému IO-Link popsalo cestu k aplikačním profilům (AP) ve svém podrobném plánu. Podle něj dojde k zavedení dodatečných Profilů chytrých zařízení (Smart Device Profiles – SDP) a prvních aplikačních profilů v následujících letech.

Během let se systém IO-Link postupně etabloval jako komunikační systém pro senzory/aktuátory. Aby bylo možné využívat výhody systému IO-Link v oblasti bezpečnostních technologií, byl vyvinut systém IO-Link Safety, který nabízí takové výhody, jako redukci kabeláže, nižší potřebu konvenčních karet se vstupy a výstupy a použití naměřených analogových hodnot pro monitorování technického stavu.

Požadavky

• 5pólové konektory M12 a jednotné softwarové nástroje pro integraci zařízení od různých výrobců
• Centrální FS master pro zařízení s různými signálovými výstupy
• Kompatibilita se stávajícími „standardy“ (např. OSSD)
• Automatická kontrola uložených parametrů, autenticity a struktury dat vstupů a výstupů (I/O) během spuštění portu
• Časování FS masterů a FS zařízení podle doby trvání samotestů
• Automatický přenos parametrů při výměně vadného FS zařízení

Zařízení se připojují k bezpečnostnímu masteru systému IO-Link (FS master). Zařízení od různých výrobců lze jednoduše integrovat pomocí jednotného rozhraní pro senzory /akčních členů (M12/pětipólový). V budoucnu bude využíván univerzální softwarový nástroj pro uvádění zařízení do provozu, aby se snížil počet speciálních bran potřebných pro integraci zařízení. Při využití kompaktního FS masteru již není potřeba velký počet hodnotících karet (vstupních a výstupních karet). To snižuje množství potřebné kabeláže a umožňuje snadné zpracování analogových hodnot. Komunikace s jednotkou FS PLC se odehrává prostřednictvím speciální domény FSCP.

V režimu kompatibilit jsou jako dříve dostupné dva separátní kanály OSSD. Lze vybrat dva režimy. Senzory lze tedy konfigurovat pomocí systému IO-Link pro snadné nastavení, a pak ovládat v režimu OSSD pro spolehlivou signalizaci událostí souvisejících s bezpečností.

Pro zajištění bezpečného provozu hned po spuštění jsou FS zařízení během spouštění portu instruována jednotkou FS master k provedení kontroly uložených parametrů, domén FSCP, čísel portů a struktury dat vstupů a výstupů (I/O). Systém IO-Link zpožďuje připravenost k provozu jednotky FS master na základě doby trvání těchto samotestů, aby bylo kompenzováno výsledné zpoždění připravenosti FS zařízení.

Alternativní bezpečnostní produkty systému IO-Link společnosti ifm

S modulem AL200S společnost ifm vydala také svůj první bezpečnostní produkt pro prostředí IO-Link. AL200S je bezpečný modul I/O (pro vstupy a výstupy) pro řešení PROFIsafe se zabezpečenými vstupy a výstupy. Umožňuje propojení bezpečných mechanických spojů a OSSD senzorů.

Jedním z klíčových faktorů úspěchu systému IO-Link je snadné zapojování chytrých senzorů a aktuátorů pomocí standardizovaných senzorových kabelů. V budoucnu již nebude potřeba ani to, aby bylo možné uspokojit rostoucí poptávku po rychlé a jednoduché výměně dat mezi stoupajícím počtem účastníků. V oblasti automatizace tvoří standardy mobilní komunikace jako systém IO-Link, 5G nebo Wi-Fi 6 základní stavební bloky komunikace M2M (stroj-stroj) v reálném čase. Technologie IO-Link, která byla spoluzaložená společností ifm, zajišťuje vzdálený přístup k různým procesním hodnotám pro diagnostiku a monitorování technického stavu, aniž by docházelo ke ztrátám při konverzi, a zcela nezávisle na řídicí jednotce a průmyslové sběrnici (fieldbus).

Systém IO-Link je nyní bezdrátový! To snižuje náročnost instalace na minimum. Komunikace v reálném čase zajišťuje rychlé reakční časy pro okamžitou detekci fluktuace procesních hodnot. Navíc lze vadné komponenty vyměnit v co nejkratším čase bez rozsáhlé kabeláže, čímž se předchází dlouhým výrobním odstávkám. Zároveň se eliminuje riziko odstávek v oblastech, kde dochází k rychlému opotřebení kabelů, například u AGV nebo robotů.

Bezdrátové aplikace

• Automatizace procesů, např. roboty, drony nebo AGV (vysoká míra provozuschopnosti při maximální přenosové rychlosti a sníženém rozsahu)
• Monitorování veličin, u kterého není čas důležitým faktorem, např. naplněnost kontejnerů při chytrém plánování cest sběru odpadu (malý objem dat a nízká spotřeba proudu s mnoha účastníky a také dobrá energetická účinnost s dlouhým dosahem)
• Diagnostika, nastavení parametrů a vizualizace procesních dat, např. pro úpravu parametrů v souladu s detekcí materiálů (vysoký objem dat s malým počtem účastníků a střední přenosovou rychlostí se středním až malým dosahem)

Cílem je mít k dispozici až 5násobek zařízení systému IO-Link komunikujících s jednotkou master v porovnání se standardním kabelovým zapojením – při dílce cyklu pod 5 ms. V praxi to znamená, že až 40 zařízení bude schopno komunikovat s jednou jednotkou master prostřednictvím rádiového signálu. Například se třemi jednotkami master v jedné RF (radiofrekvenční) oblasti bude možná komunikace až se 120 zařízeními najednou. Lze přenášet cyklická (procesní) i acyklická data (na vyžádání). Mezi zařízením a jednotkou master je možné dosáhnout dosah až 20 m.

Alternativní bezdrátové technologie použitelné se systémem IO-Link od společnosti ifm

Prvními produkty tohoto typu od společnosti ifm jsou systém io-key a adaptér Bluetooth. Takže už nyní je možné přistupovat k procesním hodnotám vaší aplikace bezdrátově prostřednictvím mobilní sítě GSM nebo pomocí Bluetooth. Bezdrátové koncepty jsou zvláště důležité v procesních aplikacích a v aplikacích, kde je čas důležitým faktorem, např. automatizace, kde mnoho účastníků vzájemně komunikuje virtuálně a v reálném čase. Společnost ifm má 50 let zkušeností v tomto odvětví automatizace výroby.