Tendências do IO-Link

Global, independente do fabricante e independente do fieldbus: Os requisitos e as expectativas para a tecnologia IO-Link são elevados e, no futuro, espera-se que se estendam à standardização mesmo das aplicações mais pequenas e personalizadas. Os fabricantes estão a fazer os esforços correspondentes para tornar a norma IO-Link uma tecnologia chave para conceitos de fabrico flexíveis, seguros e inteligentes.

O objetivo é estabelecer diferentes perfis IO-Link que ofereçam vantagens tanto para os clientes finais como para os integradores de sistemas e fabricantes de dispositivos. O resultado para todas as partes interessadas é uma gama de níveis de harmonização para ficheiros de descrição de dispositivos (IODDs) para o controlo e diagnóstico de sensores e actuadores no terreno.

Estes podem ser divididos em três classes.

• Versões específicas do fabricante com IODDs específicos
• Perfis de dispositivos inteligentes com IODDs harmonizados
• Perfis de aplicação para aplicações específicas com IODDs comunitários

Graças a esta harmonização, podem ser cumpridos vários requisitos para dispositivos IO-Link individuais numa aplicação específica. Isto aumenta a segurança do planeamento para os utilizadores e reduz significativamente o esforço de integração. O Consórcio IO-Link descreveu o caminho para os perfis de aplicação (AP) num roteiro. Prevê a publicação de perfis de dispositivos inteligentes (SDP) adicionais e dos primeiros perfis de aplicações nos próximos anos.

Ao longo dos anos, o IO-Link estabeleceu-se como um sistema de comunicação sensor/atuador. Para tirar partido do IO-Link no domínio da tecnologia de segurança, foi desenvolvido o IO-Link Safety, que oferece vantagens como uma cablagem reduzida, menos placas de entrada e saída convencionais necessárias e a utilização de valores de medição analógicos para a monitorização do estado.

Requisitos

• Conectores M12 de 5 pólos e ferramentas de software uniformes para integrar dispositivos de diferentes fabricantes
• Um mestre FS central para dispositivos com diferentes saídas de sinal
• Compatibilidade com os “standards” existentes (por exemplo, OSSD)
• Verificação automática dos parâmetros armazenados, da autenticidade e da estrutura de dados de E/S durante o arranque da porta
• Temporização dos mestres FS e dos dispositivos FS de acordo com a duração dos auto-testes
• Transferência automática de parâmetros aquando da substituição de dispositivos FS defeituosos

Os aparelhos estão ligados ao mestre de segurança IO-Link (mestre FS). Os dispositivos de diferentes fabricantes podem ser facilmente integrados através de uma interface uniforme de sensor/atuador (M12/5-pólos). No futuro, será utilizada uma ferramenta de software universal para a colocação em funcionamento, a fim de reduzir o número de gateways especiais aquando da integração de dispositivos. Ao utilizar um master FS compacto, já não necessita de um elevado número de placas de avaliação (placas de entrada e saída). Isto reduz a cablagem e permite um fácil processamento de valores analógicos. A comunicação com o FS PLC tem lugar através do respetivo domínio FSCP.

No modo de compatibilidade, estão disponíveis dois canais OSSD separados, tal como anteriormente. Pode selecionar dois modos. Assim, os sensores podem ser configurados através do IO-Link para uma fácil instalação e depois operados no modo OSSD para uma sinalização fiável de eventos relevantes para a segurança.

Para garantir um funcionamento seguro logo após o arranque, os dispositivos FS são automaticamente instruídos pelo mestre FS durante o arranque da porta para verificar os parâmetros armazenados, os FSCP, os números de porta e a estrutura de dados de E/S. O IO-Link atrasa a prontidão para funcionamento dos mestres FS com base na duração destes auto-testes, para compensar o atraso na prontidão dos dispositivos FS daí resultante.

Produtos de segurança alternativos com IO-Link da ifm

Com o AL200S, a ifm lançou o seu primeiro produto de segurança no ambiente IO-Link. O AL200S é um módulo IO seguro para PROFIsafe com entradas e saídas seguras. É adequado para a ligação de contactos mecânicos seguros e sensores OSSD.

Um dos factores-chave para o sucesso do IO-Link é a fácil ligação de sensores e actuadores inteligentes utilizando cabos de sensores normalizados. No futuro, mesmo isso poderá deixar de ser necessário para satisfazer a procura crescente de um intercâmbio de dados rápido e simples entre um número cada vez maior de participantes. No domínio da automação, as normas de comunicações móveis, como IO-Link, 5G ou Wifi 6, constituem os blocos de construção para a comunicação M2M (“machine-to-machine”) em tempo real. A tecnologia IO-Link, que foi co-fundada pela ifm, permite o acesso remoto a diferentes valores de processo para diagnóstico e monitorização de condições sem quaisquer perdas de conversão e completamente independente do controlador e do bus de campo.

O IO-Link agora é sem fios! Isto reduz o esforço de instalação a um mínimo. A comunicação em tempo real garante tempos de reação rápidos para a deteção imediata de flutuações do valor do processo. Além disso, os componentes defeituosos podem ser substituídos no mais curto espaço de tempo, sem necessidade de cablagem extensa, evitando assim longos períodos de paragem da produção. Além disso, os tempos de paragem em áreas onde os cabos normalmente se desgastam rapidamente, como em AGVs ou robôs, são excluídos.

Aplicações sem fios

• Automatização de processos, por exemplo, por robots, drones ou AGVs (elevada disponibilidade à velocidade máxima de transmissão e alcance reduzido)
• Monitorização não crítica em termos de tempo, por exemplo, dos níveis dos contentores para planeamento inteligente das rotas de recolha de resíduos (baixo volume de dados e consumo de corrente com muitos participantes, bem como boa eficiência energética com longo alcance)
• Diagnóstico, parametrização e visualização de dados do processo, por exemplo, para o ajuste de parâmetros em função do material a ser detectado (elevado volume de dados com poucos participantes e velocidade de transmissão média com alcance médio a pequeno)

O objetivo é que até cinco vezes mais dispositivos IO-Link comuniquem com um mestre em comparação com as ligações por cabo normais - com um tempo de ciclo inferior a 5 ms. Em termos práticos, isto significa que até 40 dispositivos poderão comunicar com um mestre através de rádio. Por exemplo, com três mestres numa área de RF, será possível a comunicação com até 120 dispositivos ao mesmo tempo. Podem ser transmitidos tanto dados cíclicos (dados de processo) como dados acíclicos (dados a pedido). O alcance entre o aparelho e o mestre é de até 20 m.

Tecnologias alternativas sem fios com IO-Link da ifm

O io-key e o adaptador Bluetooth são os primeiros produtos da ifm nesta direção. Assim, já é possível aceder aos valores de processo das suas aplicações sem fios através da rede móvel GSM ou Bluetooth. Os conceitos sem fios são particularmente importantes em aplicações de processo e de tempo crítico, por exemplo, na automação, onde muitos participantes comunicam entre si virtualmente em tempo real. A ifm pode contar com mais de 50 anos de experiência neste campo da automação de fábricas.