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使用 IO-Link 進行數位升級

實施工業 4.0,建立工廠的數位輪廓,優化製程。不管怎樣,許多感測器已經安裝用於機械控制,可以提供基本資訊。借助 IO-Link 技術,這些感測器提供更多數據,不僅只有開關信號或類比數值。位於德國的比勒費爾德( Bielefeld)的Starrag Technology GmbH 公司生產機具 ,廣泛配備宜福門IO-Link感測器。

來自Starrag Technology GmbH 的 FOGS 系列門式機械加工中心是具有這些特色的機具。它是用於機械工程以及航空業和汽車業,例如:製造車身的外殼零件。在航空業,圖片中的機器則用於加工底盤零件(起落架)。

這些複雜的機具需要感測器來監控所有介質(例如:冷卻劑和潤滑劑、液壓系統、機器溫度控制)的狀態。介質溫度、壓力值和體積流量須遵守嚴格的公差,確保在全自動生產過程中,能以最佳效率來使用工具。

帶有數位介面的感測器

IO-Link 是依照24 V 信號位準的堅固數位介面,除了單純的開關信號外,還可經由常規感測器電纜線,以控制器進行雙向通訊。經由 IO-Link,感測器 將數位測量值和診斷資訊傳輸到 IO-Link 主機,例如: IO 模組、閘道,或配備 IO-Link 端口的 PLC。感測器是以標準 M12 連接器進行連接。不再需要屏蔽線和相關接地。

Starrag Technology GmbH 選擇了宜福門電子的流體感測器。原因:感測器專家提供了配載 IO-Link 的製程感測器最大產品系列。

遠距感測器參數設定

IO-Link 可以經由 IO-Link 連接線,將所有必要的參數資料傳輸給感測器,這是IO-Link 最大優勢之一。無論是在感測器設定開啟、稍後於操作期間的時候,或是為了調整至特定情況,感測器參數資料(例如:開關點、開關滯後、顯示顏色)皆可從控制器傳輸至 IO-Link 相容的感測器。為客戶帶來的好處:在機器的調試階段,先前預計的感測器參數可以更加快速、輕鬆、可靠地傳輸至感測器。如有必要,例如在小量個別的情況下,IO-Link 可將不同產品的不同參數集分別儲存在感測器上。此外,多虧有了以控制器為基準的參數設定,可用IO-Link 輕鬆透過遠端維護,進行後續製程最佳化。總而言之,可以說 IO-Link 是工業 4.0 應用的一項關鍵技術。

雙重數據備份

除了以控制器為基準的感測器參數設定,1.1版 或更高版本的 IO-Link 確保設備和 IO-Link 主機上的感測器參數雙重數據儲存。Starrag Technologies公司的電子施工調試部經理 Dietmar Wallenstein 說:「IO-Link 在後台進行感測器數據的自動化數據備份,這是一大優勢。每個感測器(裝置)將其參數集自動發送至 IO-Link 主機。在那裡,所有參數都會被鏡像儲存備份。每當更換感測器後,會與新的感測器自動交換數據。然後參數資料將從 IO-Link 主機自動傳輸到 IO-Link 裝置。這讓更換感測器變得更容易,萬一發生故障,機器停機時間顯著減少。同時,這也減少了服務維修人員的工作量。」

感測器參數設定錯誤已成為過去式。只需機械安裝,即可更換感測器。不再需要任何支援,顧客即可更換。關於感測器參數設定,維護人員無需接受培訓,因為這項作業已在後台自動進行。歸功於此,都可以更快、更有效解決技術問題。這可節省成本。

無差錯的測量值數位傳輸

到目前為止,類比感測器訊號經由 A/D 轉換器進行數位化,且於 PLC 按比例縮放。這會導致實際測量值的不準確性。

然而,IO-Link 以數位方式,將感測器的測量值提供給控制器。排除了傳輸錯誤和類比訊號的轉換。數位傳輸的測量數值可直接顯示在控制室中。傳輸的數值始終與測量值相同。本機顯示與 PLC 從類比訊號所得的數值之間,不再存在任何偏差。借助 IO-Link,即使是對類比訊號的干擾,例如:由電磁場引起的干擾)也已成為過去式。

兩個測量值 - 一個感測器

宜福門的現代製程感測器通常提供不止一個測量值。Dietmar Wallenstein說:「通常,感測器不僅處理一個物理數值。除了體積流量或壓力,還可透過 IO-Link 介面,讀取介質溫度。在過去,我們需要兩個感測器來做此事。」這節省了硬體、接線和安裝等費用,因為您只需要一個感測器,而非兩個。

診斷數據

除了製程數據,IO-Link 感測器還可針對設備狀態,提供診斷數據。範例:位準感測器偵測到嚴重沉積物時,會向控制器發出信號。光電感測器偵測鏡頭是否髒污,自動發出訊號。壓力感測器儲存製程中的最小壓力損耗和最大壓力峰值,並且計算已超過或未達到的限值總計次數。涉及視情維修時,這項附加功能可以果斷支援使用者。關於這個情況,這項擴充資訊可盡量減少昂貴的停機時間,同時增進製程可靠性。

末尾概要

感測器配備 IO-Link,可提供相當大的附加價值。Dietmar Wallenstein 總結了Starrag Technology取得的優勢:

「每個人都在談論工業 4.0,當然,我們Starrag 也不會無視這一大趨勢。在機械工程方面,我們特別考慮數位化的機器升級。這就是為何我們選擇 IO-Link。歸功於低成本的堅固介面,感測器為我們提供了更多有關製程的資訊,然後可以更有效評估並優化這些製程。這是 IO-Link 的一大優勢,也是有助於工業 4.0 的感測器特色。」

宜福門的IO-Link 系統

透過宜福門的 IO-Link 系統,進行點對點通訊

IO-Link 由業界領先的感測器、致動器和控制製造商開發而成這項成果是標準化現場總線獨立介面,用於自動化。這為使用者提供了簡易不複雜尋址的點對點連接。二進制開關過去僅限於簡單開關訊號或類比數值,現已發展為智慧型感測器。