Τάσεις του IO-Link

Παγκόσμιο οικοσύστημα, ανεξαρτήτως κατασκευαστή και διαύλου πεδίου: Οι απαιτήσεις και οι προσδοκίες για την τεχνολογία IO-Link είναι υψηλές, και στο μέλλον αναμένεται ότι θα επεκταθούν στην τυποποίηση ακόμα και των μικρότερων και πιο εξατομικευμένων εφαρμογών. Αντίστοιχα, οι κατασκευαστές καταβάλλουν σημαντικές προσπάθειες να καταστήσουν το πρότυπο IO-Link μια τεχνολογία-κλειδί για ευέλικτες, ασφαλείς και έξυπνες μεταποιητικές δομές.

Στόχος είναι να εδραιωθούν διαφορετικά προφίλ IO-Link που παρέχουν εξίσου οφέλη στους τελικούς πελάτες, σε υπευθύνους ενσωμάτωσης συστημάτων και κατασκευαστές συσκευών. Το αποτέλεσμα για όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη είναι ένα εύρος επιπέδων εναρμόνισης για αρχεία περιγραφής συσκευών (IODD), με γνώμονα τον έλεγχο και τον διαγνωστικό έλεγχο αισθητήρων και μηχανισμών κίνησης στο πεδίο.

Αυτά μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:

• Εκδόσεις από συγκεκριμένους κατασκευαστές με συγκεκριμένα IODD
• Έξυπνα προφίλ συσκευών με εναρμονισμένα IODD
• Προφίλ εφαρμογών για συγκεκριμένες εφαρμογές με IODD από την κοινότητα

Χάρη σε αυτή την εναρμόνιση, μπορούν να ικανοποιούνται διάφορες απαιτήσεις για μεμονωμένες συσκευές IO-Link σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Έτσι αυξάνεται η βεβαιότητα του σχεδιασμού για χρήστες και μειώνεται σημαντικά ο φόρτος εργασίας της ενσωμάτωσης. Η Κοινοπραξία IO-Link περιέγραψε το μονοπάτι που οδηγεί στα προφίλ εφαρμογών (AP)​ σε ένα σχέδιο δράσης. Οραματίζεται τη δημοσίευση πρόσθετων Έξυπνων Προφίλ Συσκευών (Smart Device Profiles / SDP) και τα πρώτα προφίλ εφαρμογών που θα έρθουν μέσα στα επόμενα χρόνια.

Με το πέρασμα των χρόνων, το IO-Link εδραιώθηκε ως σύστημα επικοινωνίας αισθητήρων και μηχανισμών κίνησης. Για να επωφεληθεί στο πεδίο της τεχνολογίας ασφαλείας, αναπτύχθηκε το IO-Link Safety, που προσφέρει πλεονεκτήματα όπως μειωμένη καλωδίωση, μικρότερη ανάγκη για συμβατικές κάρτες εισόδου και εξόδου, καθώς και τη χρήση αναλογικά μετρούμενων τιμών για την επιτήρηση κατάστασης.

Απαιτήσεις

• Βύσματα M12 5 πόλων και ομοιογενή εργαλεία λογισμικού για την ενσωμάτωση συσκευών από διαφορετικούς κατασκευαστές
• Μια κεντρική κύρια μονάδα FS για συσκευές με διαφορετικές εξόδους σημάτων
• Συμβατότητα με υφιστάμενα «πρότυπα» (π.χ. OSSD)
• Αυτόματος έλεγχος αποθηκευμένων παραμέτρων, αυθεντικότητας και δομής δεδομένων εισόδου/εξόδου (I/O) κατά την εκκίνηση των θυρών
• Χρονισμός των κύριων μονάδων FS και συσκευών FS, σύμφωνα με τη διάρκεια των αυτοελέγχων
• Αυτόματη μεταφορά παραμέτρων κατά την αντικατάσταση ελαττωματικών συσκευών FS

Οι συσκευές συνδέονται στην κύρια μονάδα ασφαλείας IO-Link (κύρια μονάδα FS) Μπορούν να ενσωματωθούν εύκολα συσκευές από διαφορετικούς κατασκευαστές μέσω μιας ομοιογενούς διασύνδεσης αισθητήρα/μηχανισμού κίνησης (M12 / 5 πόλων). Στο μέλλον, θα χρησιμοποιείται ένα εργαλείο λογισμικού καθολικής εφαρμογής για τη δοκιμή, ώστε να μειωθεί το πλήθος των ειδικών πυλών κατά την ενσωμάτωση συσκευών. Χρησιμοποιώντας μια κύρια μονάδα FS μικρού μεγέθους, δεν χρειάζεστε πλέον μεγάλο πλήθος καρτών αξιολόγησης (κάρτες εισόδου και εξόδου). Έτσι, μειώνεται η καλωδίωση και διευκολύνεται η επεξεργασία αναλογικών τιμών. Η επικοινωνία με το FS PLC πραγματοποιείται μέσω του αντίστοιχου τομέα FSCP.

Σε λειτουργία συμβατότητας, διατίθενται δύο ξεχωριστά κανάλια OSSD, όπως και πριν. Μπορούν να επιλεγούν δύο λειτουργίες. Έτσι, οι αισθητήρες μπορούν να ρυθμιστούν μέσω IO-Link για εύκολη διαμόρφωση και στη συνέχεια ο χειρισμός τους να γίνεται σε λειτουργία OSSD, για αξιόπιστη σηματοδότηση συμβάντων που σχετίζονται με την ασφάλεια.

Προκειμένου να διασφαλίζεται ο ασφαλής χειρισμός αμέσως μετά την εκκίνηση, οι συσκευές FS λαμβάνουν οδηγίες κατά την εκκίνηση των θυρών από την κύρια μονάδα FS να ελέγξουν τις αποθηκευμένες παραμέτρους, τα FSCP, τους αριθμούς θυρών και τη δομή δεδομένων I/O. Το IO-Link καθυστερεί την ετοιμότητα των κύριων μονάδων FS για λειτουργία με βάση τη διάρκεια αυτών των αυτοελέγχων, ώστε να αντισταθμίζεται η καθυστέρηση που προκαλείται στην ετοιμότητα των συσκευών FS.

Εναλλακτικά προϊόντα ασφαλείας με το IO-Link από την ifm

Με το AL200S, η ifm παρουσίασε το πρώτο της προϊόν ασφαλείας στο περιβάλλον IO-Link. Το AL200S είναι μια ασφαλής μονάδα εισόδου/εξόδου για το PROFIsafe με ασφαλείς εισόδους και εξόδους. Είναι κατάλληλο για τη σύνδεση ασφαλών μηχανικών επαφών και αισθητήρων OSSD.

Ένας από τους βασικούς παράγοντες της επιτυχίας του IO-Link είναι η εύκολη καλωδίωση έξυπνων αισθητήρων και μηχανισμών κίνησης με τυποποιημένα καλώδια αισθητήρων. Στο μέλλον, ακόμα και αυτό ενδέχεται να μην είναι πια απαραίτητο, προκειμένου να ικανοποιούνται οι αυξανόμενες απαιτήσεις για γρήγορη και απροβλημάτιστη ανταλλαγή δεδομένων ανάμεσα σε έναν αυξανόμενο πλήθος συμμετεχουσών συσκευών. Στο πεδίο του αυτοματισμού, τα πρότυπα κινητής επικοινωνίας, όπως το IO-Link, το 5G ή το Wifi 6 αποτελούν τα θεμέλια για επικοινωνία M2M (μηχανή σε μηχανή / machine-to-machine) σε πραγματικό χρόνο. Η τεχνολογία IO-Link, η οποία συνιδρύθηκε από την ifm, επιτρέπει την απομακρυσμένη πρόσβαση σε διαφορετικές τιμές διεργασιών για διαγνωστικό έλεγχο και επιτήρηση κατάστασης, χωρίς καμία απώλεια μετατροπής και τελείως ανεξάρτητα από ελεγκτές και διαύλους πεδίου.

Το IO-Link είναι πλέον ασύρματο! Έτσι, ελαχιστοποιείται ο φόρτος εργασίας για την εγκατάσταση. Η επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο εγγυάται σύντομους χρόνους απόκρισης για να ανιχνεύονται αμέσως οι διακυμάνσεις των τιμών διεργασιών. Επίσης, τα ελαττωματικά εξαρτήματα μπορούν να αντικατασταθούν στο ελάχιστο χρονικό διάστημα χωρίς εκτεταμένη καλωδίωση, αποφεύγοντας έτσι τη μακροχρόνια αδράνεια παραγωγής. Επιπλέον, αποφεύγεται η αδράνεια λειτουργίας σε κλάδους όπου οι καλωδιώσεις φθείρονται συνήθως γρήγορα, όπως τα αυτοματοποιημένα καθοδηγούμενα οχήματα (AGV) ή τα ρομπότ.

Ασύρματες εφαρμογές

• Αυτοματοποίηση των διεργασιών, π.χ. από ρομπότ, drone ή AGV (υψηλή διαθεσιμότητα στη μέγιστη ταχύτητα μετάδοσης και μειωμένη εμβέλεια)
• Επιτήρηση για εφαρμογές όπου ο χρόνος δεν αποτελεί κρίσιμο παράγοντα, π.χ. επιτήρηση στάθμης σε δοχεία για τον έξυπνο σχεδιασμό διαδρομών συλλογής λυμάτων αποβλήτων (χαμηλός όγκος δεδομένων και κατανάλωση ρεύματος με πολλές συμμετέχουσες συσκευές, καθώς και καλή ενεργειακή αποδοτικότητα με μεγάλη εμβέλεια)
• Διάγνωση, ρύθμιση παραμέτρων και οπτικοποίηση δεδομένων διεργασιών, π.χ. για την προσαρμογή παραμέτρων σύμφωνα με το υλικό που ανιχνεύεται (υψηλός όγκος δεδομένων με λίγες συμμετέχουσες συσκευές και μεσαία ταχύτητα μετάδοσης, με μικρή έως μεσαία εμβέλεια)

Στόχος είναι να επικοινωνούν έως και πενταπλάσιες συσκευές IO-Link με μια κύρια μονάδα, σε σύγκριση με τις κανονικές συνδέσεις με καλώδια -– σε χρόνο κύκλου μικρότερο από 5 ms. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι θα μπορούν να επικοινωνούν έως και 40 συσκευές με μια κύρια μονάδα μέσω ραδιοεποικοινωνίας. Για παράδειγμα, με τρεις κύριες μονάδες σε μία περιοχή ραδιοσυχνοτήτων (RF), θα είναι εφικτή η επικοινωνία με έως 120 συσκευές ταυτόχρονα. Μπορούν να μεταδοθούν τόσο κυκλικά (δεδομένα διεργασίας) όσο και μη κυκλικά δεδομένα (δεδομένα κατόπιν αιτήματος). Μπορεί να επιτευχθεί εμβέλεια έως 20 μέτρων μεταξύ συσκευής και κύριας μονάδας.

Εναλλακτικές ασύρματες τεχνολογίες με το IO-Link από την ifm

Το io-key και ο προσαρμογέας Bluetooth αποτελούν τα πρώτα προϊόντα της ifm προς αυτή την κατεύθυνση. Έτσι, είναι ήδη εφικτή η ασύρματη πρόσβαση των τιμών διεργασιών από τις εφαρμογές σας μέσω κινητού δικτύου GSM ή Bluetooth. Οι ασύρματες δομές είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε εφαρμογές όπου οι διεργασίες και ο χρόνος αποτελούν κρίσιμο παράγοντα, π.χ. στον αυτοματισμό, όπου πολλές συμμετέχουσες συσκευές επικοινωνούν μεταξύ τους εικονικά σε πραγματικό χρόνο. Η ifm διαθέτει πάνω από 50 χρόνια εμπειρίας σε αυτόν τον κλάδο εργοστασιακού αυτοματισμού.