Το IO-Link έχει αναπτυχθεί από κορυφαίους κατασκευαστές αισθητήρων, ενεργοποιητών και συστημάτων ελέγχου, οι οποίοι εργάζονται συνεχώς για τη βελτίωση αυτής της καινοτόμου τεχνολογίας. Η εστίασή τους είναι στις βασικές τάσεις του κλάδου, για να διασφαλίζεται η συνεχής καταλληλότητα για χρήση σε εφαρμογές στην πράξη.
Περιεχόμενα
Μέσω μπλοκ λειτουργιών προφίλ, το PLC μπορεί να έχει ανά πάσα στιγμή online πρόσβαση στις τιμές διεργασίας των συσκευών IO-Link διαφόρων κατασκευαστών, διότι τα δεδομένα παρέχονται με τυποποιημένο τρόπο χάρη στην 'Προδιαγραφή επικοινωνίας' και τις παραμέτρους προφίλ που είναι αποθηκευμένες στον αισθητήρα. Διάφορες αναλύσεις αισθητήρων παρουσιάζονται επίσης σε ταυτόσημη μορφή με το PLC.
Χάρη σε αυτές τις τυποποιημένες ιδιότητες του συστήματος, τα δεδομένα διεργασίας, αναγνώρισης και διάγνωσης είναι προσπελάσιμα με πανομοιότυπο τρόπο, ανεξάρτητα από τη συσκευή. Ως αποτέλεσμα, η ενσωμάτωση στο πρόγραμμα ελέγχου είναι πολύ ευκολότερη και ταχύτερη.
Χρησιμοποιώντας το IO-Link, τα δεδομένα διάγνωσης, οι διαμορφώσεις και οι λειτουργίες διαφόρων συσκευών μπορούν να τυποποιούνται και να διατίθενται με πανομοιότυπο τρόπο. Για την προσπέλαση αυτών των δεδομένων χρησιμοποιούνται πανομοιότυπα μπλοκ στο PLC. Από την παραμετροποίηση έως την αξιολόγηση της τιμής διεργασίας, η πολυπλοκότητα μειώνεται σημαντικά για τον χρήστη.
Επιπλέον, είναι εφικτή η εφαρμογή διάγνωσης, επεκτάσεων και λειτουργιών ειδικά για τον εκάστοτε κατασκευαστή για την προώθηση της καινοτομίας. Ωστόσο, το αποτέλεσμα αυτής της μη τυπικής χρήσης είναι ότι οι συσκευές διαφορετικών κατασκευαστών δεν είναι πλέον συγκρίσιμες και γενικά εφαρμόσιμες.
Με την πάροδο των ετών, το IO-Link καθιερώθηκε ως σύστημα επικοινωνίας αισθητήρων/ενεργοποιητών. Για να προκύψουν οφέλη από το IO-Link στον τομέα της τεχνολογίας ασφάλειας αναπτύχθηκε το IO-Link Safety, το οποίο προσφέρει πλεονεκτήματα όπως μειωμένη καλωδίωση, ανάγκη για λιγότερες συμβατικές κάρτες εισόδου και εξόδου και χρήση αναλογικών μετρούμενων τιμών για την επιτήρηση της κατάστασης.
Προϋποθέσεις
Οι συσκευές είναι συνδεδεμένες στην κύρια μονάδα ασφαλείας IO-Link (κύρια μονάδα FS). Μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν συσκευές από διαφορετικούς κατασκευαστές μέσω μιας πανομοιότυπης διεπαφής αισθητήρα/ενεργοποιητή (M12/5-πολικό). Στο μέλλον θα χρησιμοποιείται ένα καθολικό εργαλείο λογισμικού για τη θέση σε λειτουργία, για να μειώνεται ο αριθμός των ειδικών πυλών κατά την ενσωμάτωση συσκευών. Χρησιμοποιώντας μία συμπαγή κύρια μονάδα FS, δεν απαιτείται πλέον μεγάλος αριθμός καρτών αξιολόγησης (κάρτες εισόδου και εξόδου). Αυτό μειώνει την καλωδίωση και επιτρέπει την εύκολη επεξεργασία αναλογικών τιμών. Η επικοινωνία με το FS PLC πραγματοποιείται μέσω του σχετικού τομέα FSCP.
Στη λειτουργία συμβατότητας είναι διαθέσιμα δύο ξεχωριστά κανάλια OSSD, όπως πριν. Μπορούν να επιλεγούν δύο τρόποι λειτουργίας. Έτσι, οι αισθητήρες μπορούν να διαμορφωθούν μέσω IO-Link για εύκολη εγκατάσταση και στη συνέχεια να λειτουργήσουν με τον τρόπο λειτουργίας OSSD για αξιόπιστη σηματοδότηση των συμβάντων που σχετίζονται με την ασφάλεια.
Για να διασφαλίζεται η ασφαλής λειτουργία αμέσως μετά την εκκίνηση, οι συσκευές FS λαμβάνουν αυτόματα εντολή από την κύρια μονάδα FS κατά την εκκίνηση της θύρας να ελέγχουν τις αποθηκευμένες παραμέτρους, τα FSCP, τους αριθμούς των θυρών και τη δομή των δεδομένων εισόδου/εξόδου. Το IO-Link καθυστερεί την ετοιμότητα για λειτουργία των κύριων μονάδων FS με βάση τη διάρκεια αυτών των αυτοελέγχων, για να αντισταθμίζει την προκύπτουσα καθυστερημένη ετοιμότητα των συσκευών FS.
Με το AL200S, η ifm παρουσίασε το πρώτο της προϊόν ασφάλειας στο περιβάλλον IO-Link. Το AL200S είναι μία ασφαλής μονάδα εισόδου/εξόδου για το PROFIsafe με ασφαλείς εισόδους και εξόδους. Είναι κατάλληλο για τη σύνδεση ασφαλών μηχανικών επαφών και αισθητήρων OSSD.
Για να είναι εφικτή η απρόσκοπτη ενσωμάτωση των δεδομένων IO-Link μέσω πυλών, π.χ. σε διαύλους πεδίου όπως ProfiNet ή EtherNet/IP, καθορίζονται και τυποποιούνται περαιτέρω διάφορες μορφές ανταλλαγής μεταξύ του IO-Link και υπερκείμενων πρωτοκόλλων και συστημάτων. Αυτό περιλαμβάνει σημαντικούς μορφότυπους ανταλλαγής, όπως OPC UA ή JSON, ώστε να είναι δυνατή η σύνδεση με συστήματα IT. Για τον σκοπό αυτόν, κορυφαίοι κατασκευαστές συνεργάζονται στην «Ανοιχτή Συμμαχία για τη Βιομηχανία 4.0», προωθώντας αποτελεσματικά την πρόοδο για να εξασφαλίσουν την εύκολη χρήση και τη συμβατότητα μεταξύ των προϊόντων από διάφορους κατασκευαστές.
Οι προδιαγραφές που καθορίζονται από την κοινότητα του IO-Link και απαιτούν πανομοιότυπη, τυποποιημένη συνοχή δεδομένων από το χαμηλότερο επίπεδο πεδίου του IO-Link έως τις υπηρεσίες που βασίζονται σε cloud στο δίκτυο IT οδήγησαν σε μία μορφή ανταλλαγής με βάση το JSON. Αυτό περικλείει τόσο τον ορισμό ενός API ως διεπαφή REST, όσο και τη μεταφορά δεδομένων μέσω MQTT. Περιλαμβάνει χαρτογράφηση δεδομένων, συμπεριφορά συστήματος και σημασιολογικούς ορισμούς.
Για την απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων στο δίκτυο IT, το JSON (Java Script Object Notation) έχει καθιερωθεί ως μία εξαιρετικά βελτιωμένη μορφή ανταλλαγής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλα τα όρια του συστήματος. Μέσω πρόσθετων προδιαγραφών της σημασιολογίας είναι δυνατή και η εύκολη ερμηνεία των δεδομένων. Αυτό επιτρέπει την απρόσκοπτη σύνδεση του επιπέδου IO-Link με συστήματα MES/ERP, υπηρεσίες που βασίζονται σε cloud και εφαρμογές εκτός του κλασικού αυτοματισμού PLC γενικά μέσω της λεγόμενης 'διαδρομής Y'.
Στο 'βιομηχανικό διαδίκτυο των πραγμάτων' (Industrial Internet of Things, IIoT), οι εγκαταστάσεις και τα μηχανήματα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Στο cloud, κάθε μηχανή μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα ψηφιακό δίδυμο σε ένα εικονικό εργοστάσιο. Ακόμα και αν δεν χρησιμοποιούν την ίδια γλώσσα λόγω των δικών τους συστημάτων ελέγχου, η σύνδεση με το εικονικό εργοστάσιο δημιουργείται. Με στόχο τη λήψη πληροφοριών από τα δεδομένα τους. Για αποτελεσματική χρήση, παρέχουν λεπτομέρειες για την κατάσταση των μηχανών, για την απαιτούμενη συντήρηση, για τις δυνατότητες αύξησης της παραγωγικότητας, για επιλογές εξοικονόμησης ενέργειας και πολλά άλλα.
Ένας από τους βασικούς παράγοντες για την επιτυχία του IO-Link είναι η εύκολη καλωδίωση έξυπνων αισθητήρων και ενεργοποιητών που χρησιμοποιούν τυποποιημένα καλώδια αισθητήρων. Θα είναι επίσης δυνατό να παραβλεφθεί αυτό στο μέλλον, για να καλυφθεί η αυξανόμενη ζήτηση για γρήγορη και απλή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ενός αυξανόμενου αριθμού συμμετεχόντων. Στον τομέα του αυτοματισμού, τα πρότυπα κινητών επικοινωνιών όπως το IO-Link, το 5G ή το Wifi 6 αποτελούν τα δομικά στοιχεία για την επικοινωνία M2M (από μηχανή με μηχανή) σε πραγματικό χρόνο. Η τεχνολογία IO-Link, η οποία δημιουργήθηκε με τη συνεργασία της ifm, επιτρέπει την απομακρυσμένη πρόσβαση σε διάφορες τιμές διεργασίας για τη διάγνωση και την επιτήρηση κατάστασης χωρίς απώλειες μετατροπής και εντελώς ανεξάρτητα από τον ελεγκτή και τον δίαυλο πεδίου.
Το IO-Link είναι πλέον ασύρματο! Αυτό μειώνει στο ελάχιστο τις εργασίες εγκατάστασης. Η επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο εγγυάται γρήγορους χρόνους αντίδρασης για άμεσο εντοπισμό των διακυμάνσεων της τιμής διεργασίας. Επιπλέον, τα ελαττωματικά εξαρτήματα μπορούν να αντικαθίστανται στον συντομότερο χρόνο χωρίς εκτεταμένη καλωδίωση, αποφεύγοντας έτσι τους μεγάλους χρόνους διακοπής λειτουργίας στην παραγωγή. Εκτός αυτού, αποκλείονται οι χρόνοι διακοπής λειτουργίας σε περιοχές όπου τα καλώδια συνήθως φθείρονται γρήγορα, όπως σε αυτοματοποιημένα καθοδηγούμενα οχήματα ή σε ρομπότ.
Ο στόχος είναι να επικοινωνούν έως και πέντε φορές περισσότερες συσκευές IO-Link με μία κύρια μονάδα σε σύγκριση με τις τυπικές συνδέσεις καλωδίων - σε χρόνο κύκλου μικρότερο από 5 ms. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι έως και 40 συσκευές θα μπορούν να επικοινωνούν ασύρματα με μία κύρια μονάδα. Για παράδειγμα, με τρεις κύριες μονάδες σε μία περιοχή ραδιοσυχνοτήτων θα είναι δυνατή η ταυτόχρονη επικοινωνία με έως και 120 συσκευές. Μπορούν να μεταδίδονται κυκλικά δεδομένα (δεδομένα διεργασίας), καθώς και ακυκλικά δεδομένα (δεδομένα κατόπιν αιτήματος). Μεταξύ της συσκευής και της κύριας μονάδας επιτυγχάνεται εμβέλεια έως και 20 m.
Το io-key και ο προσαρμογέας Bluetooth είναι τα πρώτα προϊόντα της ifm προς αυτήν την κατεύθυνση. Έτσι, είναι ήδη δυνατή η ασύρματη πρόσβαση στις τιμές διεργασίας των εφαρμογών σας μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας GSM ή Bluetooth. Οι έννοιες της ασύρματης σύνδεσης είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε χρονικά κρίσιμες διαδικασίες και εφαρμογές, π.χ. στον αυτοματισμό, όπου πολλοί συμμετέχοντες επικοινωνούν μεταξύ τους εικονικά σε πραγματικό χρόνο. Η ifm μπορεί να ανατρέξει σε πάνω από 50 χρόνια εμπειρίας σε αυτόν τον τομέα του αυτοματισμού εργοστασίων.