Trender för IO-Link

Global, tillverkaroberoende och fältbussoberoende: Kraven och förväntningarna på IO-Link-tekniken är höga, och i framtiden förväntas de omfatta standardisering av även de minsta och mest kundanpassade applikationerna. Tillverkarna gör motsvarande stora ansträngningar för att göra IO-Link-standarden till en nyckelteknik för flexibla, säkra och smarta tillverkningskoncept.

Målet är att etablera olika IO-Link-profiler som ger fördelar för både slutkunder, systemintegratörer och tillverkare av enheter. Resultatet för alla intressenter är en rad harmoniseringsnivåer för enhetsbeskrivningsfiler (IODD) för styrning och diagnostik av sensorer och ställdon i fält.

Dessa kan delas in i tre klasser.

• Tillverkarspecifika versioner med specifika IODD:er
• Profiler för smarta enheter med harmoniserade IODD:er
• Applikationsprofiler för specifika applikationer med IODD i samhället

Tack vare denna harmonisering kan olika krav uppfyllas för enskilda IO-Link-enheter i en specifik applikation. Detta ökar planeringssäkerheten för användarna och minskar integrationsarbetet avsevärt. IO-Link-konsortiet har beskrivit vägen till applikationsprofiler (AP) i en färdplan. Den förutser publicering av ytterligare Smart Device Profiles (SDPs) och de första applikationsprofilerna under de kommande åren.

Under årens lopp har IO-Link etablerat sig som ett kommunikationssystem för sensorer och ställdon. För att dra nytta av IO-Link inom området säkerhetsteknik utvecklades IO-Link Safety, som erbjuder fördelar som minskad kabeldragning, färre konventionella in- och utgångskort och användning av analoga mätvärden för tillståndsövervakning.

Krav och önskemål

• 5-poliga M12-anslutningar och enhetliga programvaruverktyg för att integrera enheter från olika tillverkare
• En central FS-master för enheter med olika signalutgångar
• Kompatibilitet med befintliga "standarder" (t.ex. OSSD)
• Automatisk kontroll av lagrade parametrar, äkthet och I/O-datastruktur vid portstart
• Tidtagning av FS-master och FS-enheter enligt självtestets varaktighet
• Automatisk överföring av parametrar vid byte av defekta FS-enheter

Enheterna är anslutna till IO-Link säkerhetsmaster (FS-master). Enheter från olika tillverkare kan enkelt integreras via ett enhetligt sensor/aktuator-gränssnitt (M12/5-polig). I framtiden kommer ett universellt mjukvaruverktyg att användas för driftsättning för att minska antalet speciella gateways vid integrering av enheter. Genom att använda en kompakt FS-master behöver du inte längre ett stort antal utvärderingskort (in- och utgångskort). Detta minskar kabeldragningen och möjliggör enkel bearbetning av analoga värden. Kommunikationen med FS PLC sker via respektive FSCP-domän.

I kompatibilitetsläget är två separata OSSD-kanaler tillgängliga precis som tidigare. Två lägen kan väljas. Därmed kan sensorerna konfigureras via IO-Link för enkel installation och sedan användas i OSSD-läge för tillförlitlig signalering av säkerhetsrelevanta händelser.

För att garantera säker drift direkt efter uppstart instrueras FS-enheterna automatiskt av FS-mastern under portuppstarten att kontrollera de lagrade parametrarna, FSCP:erna, portnumren och I/O-datastrukturen. IO-Link fördröjer FS-masterns driftberedskap baserat på varaktigheten för dessa självtester för att kompensera för den resulterande fördröjda driftberedskapen hos FS-enheterna.

Alternativa säkerhetsprodukter med IO-Link från ifm

Med AL200Shar ifm lanserat sin första säkerhetsprodukt i IO-Link-miljön. AL200S är en säker IO-modul för PROFIsafe med säkra in- och utgångar. Den är lämplig för anslutning av säkra mekaniska kontakter och OSSD-givare.

En av de viktigaste framgångsfaktorerna för IO-Link är den enkla kopplingen av intelligenta sensorer och ställdon med hjälp av standardiserade sensorkablar. I framtiden kanske inte ens detta längre är nödvändigt för att möta den ökande efterfrågan på snabbt och okomplicerat datautbyte mellan ett ökande antal deltagare. Inom automationsområdet utgör mobila kommunikationsstandarder som IO-Link, 5G eller Wifi 6 byggstenarna för M2M-kommunikation (maskin-till-maskin) i realtid. IO-Link-tekniken, som ifm var med och grundade, möjliggör fjärråtkomst till olika processvärden för diagnostik och tillståndsövervakning utan några omvandlingsförluster och helt oberoende av styrenheter och fältbussar.

IO-Link är nu trådlöst! Detta minskar installationsarbetet till ett minimum. Realtidskommunikation garanterar snabba reaktionstider för omedelbar detektering av fluktuationer i processvärdet. Dessutom kan defekta komponenter bytas ut på kortast möjliga tid utan omfattande kabeldragning, vilket gör att långa produktionsstopp undviks. Dessutom undviks stilleståndstider i områden där kablar vanligtvis slits snabbt, t.ex. på AGV:er eller robotar.

Trådlösa tillämpningar

• Automatisering av processer, t.ex. med robotar, drönare eller AGV:er (hög tillgänglighet vid maximal överföringshastighet och reducerad räckvidd)
• Icke tidskritisk övervakning, t.ex. av containernivåer för intelligent planering av sophämtningsrutter (låg datavolym och strömförbrukning med många deltagare samt god energieffektivitet med lång räckvidd)
• Diagnos, parameterinställning och visualisering av processdata, t.ex. för parameterjustering i linje med det material som ska detekteras (hög datavolym med få deltagare och medelhög överföringshastighet med medelstor till liten räckvidd)

Målet är att upp till fem gånger så många IO-Link-enheter ska kunna kommunicera med en master jämfört med vanliga kabelanslutningar - med en cykeltid under 5 ms. I praktiken innebär det att upp till 40 enheter kan kommunicera med en master via radio. Med tre mastrar inom ett RF-område är det till exempel möjligt att kommunicera med upp till 120 enheter samtidigt. Både cykliska data (processdata) och acykliska data (data på begäran) kan överföras. En räckvidd på upp till 20 m uppnås mellan enhet och master.

Alternativa trådlösa tekniker med IO-Link från ifm

io-key och Bluetooth-adapter är ifms första produkter i den här riktningen. Det är alltså redan möjligt att få tillgång till processvärdena i dina applikationer trådlöst via GSM-mobilnät eller Bluetooth. Trådlösa koncept är särskilt viktiga i process- och tidskritiska applikationer, t.ex. inom automation, där många deltagare kommunicerar med varandra praktiskt taget i realtid. ifm kan se tillbaka på över 50 års erfarenhet inom detta område av fabriksautomation.