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IO-Link趋势

IO-Link由领先的传感器、执行器和控制器制造商开发,他们不断致力于改进这项创新性技术。他们尤其关注工业中的重要趋势,以确保这项技术能够长期适合现场使用。

目录

配置文件

通过配置文件功能块,PLC可以随时在线访问不同制造商的IO-Link设备的过程值,因为凭借传感器中保存的“通信规范”和配置文件参数,数据可以标准化方式提供。不同的传感器分辨率也以相同的形式呈现给PLC。

由于这些标准化的系统属性,可以不受设备限制的相同方式对过程、标识和诊断数据进行访问。因此,将它们集成至控制程序要简单快速得多。

通过使用IO-Link,可以将不同设备的诊断数据、配置和功能标准化,并以相同的方式提供。为了访问该数据,可以在PLC中使用统一的功能块。对于用户而言,从参数设置到过程值评估的复杂性都会大大降低。

此外,还可实施制造商特定的诊断、扩展和功能来推动创新。然而,这种非标准使用的结果是无法再类比不同制造商的设备且它们不再通用。

IO-Link Safety

近年来,IO-Link已经成为成熟的传感器/执行器通信系统。为了在安全技术领域利用IO-Link,IO-Link Safety应运而生。该技术拥有多项优势,例如减少布线、所需的传统输入输出卡更少、使用模拟量测量值进行状态监测等。

要求

  • 使用5针M12连接器和统一的软件工具来集成不同制造商的设备
  • 使用中央FS主站来连接具有不同信号输出的设备
  • 兼容现有标准(例如OSSD)
  • 在端口启动期间,自动检查保存的参数、真实性和I/O数据结构
  • FS主站和FS设备的时间根据自检时间确定
  • 更换故障FS设备时自动传输参数

设备与IO-Link安全主站(FS主站)相连。不同制造商的设备可以通过统一的传感器/执行器接口(M12/5针)轻松集成。未来,还将使用通用软件工具来调试,以减少集成设备时的特殊网关数量。通过使用紧凑型FS主站,无需再使用大量的评估卡(输入输出卡),从而可以减少布线并实现简单的模拟值处理。与FS PLC的通信通过相应的FSCP域进行。

在兼容模式下,可以像以前一样使用2个独立的OSSD通道。可以选择两种模式。因此,传感器可以通过IO-Link配置,完成简单设置,然后在OSSD模式下运行,并可靠传输安全相关事件的信号。

为了确保启动后的安全运行,FS设备在端口启动期间接受FS主站的指令,以检查保存的参数、FSCP、端口数以及I/O数据结构。IO-Link根据这些自检的时间来延迟FS主站的运行就绪状态,以补偿FS设备的就绪延迟。

ifm的备选IO-Link安全产品

AL200S是ifm推出的首款面向IO-Link环境的安全产品。它是一种面向PROFIsafe并带有安全输入输出的安全IO模块,适合连接安全机械触点和OSSD传感器。

集成/工业4.0开放联盟

为了在PROFINET或EtherNet/IP等现场总线中实现通过网关无缝集成IO-Link数据,对IO-Link和更高层级协议及系统间的交换格式进行了定义以及进一步的标准化。这包括OPC UA或JSON等用于连接至IT系统的重要交换格式。目前,领先制造商正以“工业4.0开放联盟”的形式开展合作,力图有效推动确保不同制造商产品的易用性和兼容性。

IO-Link社区定义的规范要求从最低的IO-Link现场层级到IT领域的云服务都使用统一的标准化数据,这催生了基于JSON的交换格式。其涉及将API定义为REST接口,以及通过MQTT进行数据传输。它包括数据映射、系统行为和语义定义。

为了将数据无缝传输至IT领域,JSON(JavaScript对象表示法)成为了一种高度简化的交换格式,可在所有系统之间使用。利用额外的语义规范,还可轻松对数据进行解读。这可实现通过所谓的Y形链路将IO-Link层级与传统PLC自动化范畴之外的MES/ERP系统、云服务和应用相连。

在工业物流网(IIoT)领域,设备和机器之间相互连接。在云端,每个机器都由虚拟工厂的数字孪生代表。即使它们由于控制系统不同而使用不同的语言,我们也可建立与虚拟工厂的连接,并接收它们的数据信息。为了实现高效使用,它们可提供有关机器状态、所需维护、提升生产效率以及节能等各方面的详细信息。

IO-Link Wireless

IO-Link取得成功的关键因素之一是能够利用标准化电缆轻松完成智能传感器和执行器的布线。未来,它甚至可将这种能力用于满足对更多设备进行快速简单的数据交换的要求。在自动化领域,IO-Link、5G或Wifi 6等移动通信标准构成了实时M2M(机器对机器)通信的基础。作为由ifm参与联合创立的技术,IO-Link可实现远程访问不同的过程值进行诊断和状态监测,而不会有任何转换损失,且完全不受控制器和现场总线影响。

IO-Link现在是无线的!这可以彻底减轻安装工作量。实时通信可保证在检测到过程值波动时快速响应。此外,故障部件也可在尽可能短的时间内更换,而无需进行大量的布线,从而避免停机时间过长。并且,对于AGV或机器人等电缆通常会更快磨损的领域,可以避免生产停顿。

应用

  • 过程自动化,例如机器人、无人机或AGV(高可用性、高传输速率、短距离检测)
  • 非时间关键性的监测,例如需要智能规划垃圾收集路线的容器物位监测等(数据量小、涉及许多设备的消耗量、能效、长距离检测)
  • 过程数据的诊断、参数设置和可视化,例如根据待检测的物料调整参数等(数据量大、涉及较少的设备、传输速度中等、中短距离检测)

目标是与标准电缆连接相比,让多达5倍的IO-Link设备与主站通信,且循环时间短于5 ms。在实践中,这意味着最多50个设备可通过无线电与主站通信。例如,RF区域内的3个主站可以同时与最多120个设备通信,且无论是周期性数据(过程数据)还是非周期性数据(要求数据),都可以发送。设备与主站之间的距离可达20 m。

ifm的备选无线IO-Link技术

io-key蓝牙适配器ifm在该方向的第一批产品。因此,现在已经可以通过GSM移动网络或蓝牙来无线访问应用的过程值。无线理念对于过程和时间关键的应用尤其重要,例如在自动化领域,许多设备都要实时与其他设备进行虚拟通信。ifm在工厂自动化领域拥有超过50年的丰富经验。