IO-Link har utvecklats av ledande tillverkare av givare, ställdon och styrenheter som ständigt arbetar med att förbättra denna innovativa teknik. Deras fokus ligger på nyckeltrender inom industrin för att säkerställa att produkterna fortsatt lämpar sig för användning i fält.
Innehåll
Via profilerade funktionsblock får PLC åtkomst till processvärdena hos IO-Link-enheter från olika tillverkare när som helst online, eftersom datan tillhandahålls på ett standardiserat sätt tack vare ”kommunikationsspecifikationen” och profilparametrarna som lagrats i givarna. Olika givarupplösningar framställs också i identisk form för PLC.
Tack vare dessa standardiserade systemegenskaper kan både process-, identifierings- och diagnostikdata tillgängliggöras på ett likformigt sätt oberoende av enhet. Resultatet blir att integrationen med styrprogrammet kan ske mycket enklare och snabbare.
Genom IO-Link går det att standardisera diagnostiska data, konfigurationer och funktioner hos olika enheter, samt tillgängliggöra dessa på ett enhetligt sätt. För åtkomst till dessa data används enhetliga block i PLCn. Komplexiteten minskas avsevärt för användaren när det gäller alltifrån parameterinställning till utvärdering av processvärden.
Dessutom är det möjligt att implementera tillverkarspecifika diagnostikverktyg, tillägg och funktioner för att driva innovation. Resultatet av denna icke-standardiserade användning blir dock att enheter från olika tillverkare inte längre är jämförbara och universellt tillämpliga.
Genom åren har IO-Link etablerat sig som ett kommunikationssystem för givare/ställdon. För att dra nytta av IO-Link inom området säkerhetsteknik har IO-Link Safety utvecklats, vilket erbjuder fördelar som t.ex. färre ledningar, mindre behov av konventionella ingångs- och utgångskort, och användning av analoga mätvärden för tillståndsövervakning.
Krav
Enheterna ansluts till IO-Link-säkerhetsmastern (FS-master). Enheter från olika tillverkare kan enkelt integreras via ett enhetligt gränssnitt för givare/ställdon (M12/5-polig). I framtiden kommer ett universellt mjukvaruverktyg att användas för drifttagning i syfte att minska antalet särskilda gateways när enheter ska integreras. Genom att använda en kompakt FS-master behöver du inte längre ett stort antal utvärderingskort (ingångs- och utgångskort). Detta kräver färre ledningar och möjliggör enkel analog värdebearbetning. Kommunikation med FS PLC sker via respektive FSCP-domänen.
I kompatibilitetsläget är två separata OSSD-kanaler tillgängliga precis som tidigare. Det går att välja två lägen. Givare kan således konfigureras via IO-Link för enkel installation och sedan drivas i OSSD-läge för tillförlitlig signalering av säkerhetsrelaterade händelser.
För att säkerställa säker drift direkt efter installation och start, instrueras FS-enheterna automatiskt av FS-mastern under start av port att kontrollera de sparade parametrarna, FSCP, portnummer samt I/O-datastrukturen. IO-Link fördröjer driftberedskapen hos FS-masters baserat på varaktigheten av dessa självtester för att kompensera för den resulterande fördröjningen beredskapen hos FS-enheterna.
I och med AL200S har ifm lanserat sin första säkerhetsprodukt för IO-Link-miljön. AL200S är en säker IO-modul för PROFIsafe med säkra ingångar och utgångar. Den är lämplig för anslutning av säkra mekaniska kontakter och OSSD-givare.
För att möjliggöra sömlös integration av IO-Link-data via gateways, t.ex. i fältbussar som PROFINET eller EtherNet/IP, sker en definiering och ytterligare standardisering av utbytesformaten mellan IO-Link och protokoll och system på högre nivå. Detta innefattar viktiga utbytesformat såsom OPC UA eller JSON för att möjliggöra anslutning till IT-system. I detta syfte samarbetar ledande tillverkare inom ”Open Industry 4.0 Alliance”, något som i praktiken driver framsteg för att säkerställa användarvänlighet och kompatibilitet mellan produkter från olika tillverkare.
Specifikationerna som bestämts av IO-Link-communityn och som kräver enhetlig, standardiserad datakonsekvens från den lägsta IO-Link-fältnivån till molnbaserade tjänster inom IT-världen, har resulterat i ett JSON-baserat utbytesformat. Detta omfattar både definitionen av en API som REST-gränssnitt samt datatransport över MQTT. Det inkluderar datamappning, systembeteende och semantiska definitioner.
För att åstadkomma sömlös datatransport till IT-världen har JSON (Java Script Object Notation) etablerats som ett mycket strömlinjeformat utbytesformat som kan användas tvärs över alla systemgränser. Enkel tolkning av datan görs också möjlig genom ytterligare specifikation av semantiken. Detta möjliggör sömlös anslutning mellan IO-Link-nivån och MES/ERP-system, molnbaserade tjänster och applikationer bortom klassisk PLC-automation i allmänhet via den s.k. ”Y-kopplingen”.
I "Industrial Internet of Things" (IIoT) kommer installationer och maskiner i kontakt med varandra. I molnet kan varje maskin representeras av en digital tvilling i en virtuell fabrik. Även om de inte använder samma språk pga. av deras egna kontrollsystem etablerar vi en anslutning till den virtuella fabriken. Detta med målet att få information från deras data. För att möjliggöra en effektiv användning ger de detaljer om maskinernas tillstånd, om nödvändigt underhåll, om möjligheter att öka produktiviteten, om energisparande alternativ och mycket mer.
En av nyckelfaktorerna bakom IO-Links framgång är att elinstallation av intelligenta givare och ställdon kan göras enkelt med hjälp av vanliga givarkablar. Även detta kommer att vara överflödigt i framtiden i takt med den ökande efterfrågan på snabbt och okomplicerat datautbyte mellan ett allt större antal deltagare. Inom området automation utgör mobilkommunikationsstandarder som IO-Link, 5G eller Wi-fi 6 byggstenarna för M2M-kommunikation (maskin-till-maskin) i realtid. IO-Link-tekniken, som medfinansierades av ifm, möjliggör fjärråtkomst till olika processvärden för diagnostik och tillståndsövervakning utan några konverteringsförluster, samtidigt som tekniken är helt oberoende av både styrenhet och fältbuss.
IO-Link är nu trådlöst! Detta innebär minsta möjliga ansträngning vid installation. Kommunikation i realtid garanterar snabba reaktionstider när det kommer till att omedelbart detektera fluktuationer av processvärden. Dessutom kan defekta komponenter ersättas på kort tid utan omfattande elinstallation, vilket gör att produktionen inte drabbas av lång avbrottstid. Utöver detta elimineras även avbrottstid inom områden där kablar ofta utsätts för stort slitage, t.ex. på AGV eller robotar.
Målsättningen är att upp till fem gånger så många IO-Link-enheter kommunicerar med en master jämfört med en vanliga kabelanslutning – med en cykeltid under 5 ms. I praktiken innebär detta att upp till 40 enheter kan kommunicera med en master via radio. Med tre masters inom ett RF-område är det t.ex. möjligt att åstadkomma kommunikation med upp till 120 enheter samtidigt. Såväl cykliska data (processdata) som acykliska data (data på begäran) kan överföras. En räckvidd på upp till 20 meter uppnås mellan enhet och master.
io-nyckeln och Bluetooth-adaptern är ifm:s första produkter i denna riktning. Så det är redan möjligt att komma åt processvärdena för dina applikationer trådlöst via GSM-nätverket eller Bluetooth. Trådlösa koncept är särskilt viktiga i process- och tidskritiska applikationer, t.ex. inom automation, där många deltagare kommunicerar virtuellt med varandra i realtid. ifm har över 50 års erfarenhet inom detta område, det vill säga industriell automation.