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IO-Link - facile à paramétrer et compatible
Depuis l'exposition de Hanovre 2006, IO-Link revient dans toutes les conversations. Certaines personnes le prennent pour le remplaçant d'un bus de terrain existant, d'autres disent de manière déçue : " Encore une nouvelle interface ! " Pour clarifier cette discussion, l'article suivant décrit les bases d'IO-Link et ses avantages du point de vue des clients.
Bases IO-Link
IO-Link est une interface " point à point " pour le raccordement de capteurs et d'actionneurs quelconques à un système de contrôle. Contrairement aux systèmes de bus de terrain conventionnels, ce système n'utilise pas de câblage bus mais un câblage parallèle. Des capteurs et actionneurs TOR ou analogiques peuvent être équipés d'une interface IO-Link.
Les capteurs IO-Link ont l'apparence de capteurs standards. La seule différence est qu'ils combinent sur une même voie un signal de commutation et de transmission de données (broche 4 des connecteurs M12). Le niveau du signal est en 24 V DC standardisé, comme c'est le cas pour le câblage industriel traditionnel. De ce fait, tous les connecteurs existants peuvent aussi être utilisés pour les appareils IO-Link. Pour la transmission des données, des débits de transmission de 4,8 kbits/s et 38,4 kbits/s peuvent être utilisés. En principe trois messages de communication sont possibles, comme indiqué dans le tableau 1 : état de commutation, données de process cycliques ou paramètres, les trois options pouvant être combinées au choix.
| message appareils IO-Link | échange de données | volume de données typique (données nettes) | temps de transmission des données typ. (à 38,4 kbits/s) |
| E/S standard (mode SIO) | cyclique, TOR | 1 bit | < 0,1 ms |
| données process | cyclique, en série | 1 byte... 32 bytes | 2,3 ... 32 ms |
| paramètres appareil | acyclique, en série | 1 byte... 32 bytes | 2,3 ... 32 ms |
Tableau 1 : types de communication possible pour IO-Link
Un capteur de distance optique, par exemple, reçoit d'abord des données de paramètres (acyclique, en série) et ensuite ne transmet qu'un signal de commutation lors de la détection d'un objet dans la zone définie (cyclique, TOR) ou, au choix, un signal analogique proportionnel à la distance (cyclique, en série).
Pour transmettre ces données au système de commande deux procédures sont possibles : des ports IO-Link intégrés dans un API ou dans un module d'interface de bus de terrain. Les deux variantes sont montrées dans la figure 1. Les fabricants de modules E/S sont donc invités à développer de nouveaux composants compatibles avec IO-Link afin de supporter toutes ses fonctionnalités.
Figure 1 IO-Link en combinaison avec des bus de terrain
Compatibilité et bénéfice client
Pour conserver la compatibilité avec les capteurs existants, les développeurs ont réussi à combiner des signaux TOR conventionnels et la nouvelle technologie IO-Link. En variante 1, des appareils IO-Link fonctionnent également sur des E/S TOR sans port IO-Link. Les capteurs IO-Link ne travaillent qu'en mode E/S standard (SIO) avec un signal de commutation TOR. D'éventuels paramètres de réglage peuvent être transférés au préalable à l'aide d'une unité d'adressage. Ensuite, l'échange de données sur tous les modules d'entrées conventionnels pour API ou bus de terrain est effectué. Par contre, lorsqu'un module IO-Link est utilisé, les paramètres peuvent être lus dans le capteur et en cas de remplacement téléchargés dans un nouveau capteur de même type. Cette fonction ne nécessite aucune connaissance spécifique et peut être effectuée pendant le fonctionnement.
Figure 2 Exemple d'application IO-Link et modules E/S
Avantages clients décisifs avec l'utilisation IO-Link :
+ Standardisation des capteurs et réduction des références en stock, avec compatibilité avec les anciennes installations grâce à la compatibilité descendante complète avec les E/S standard.
+ Remplacement facile des appareils IO-Link sans modifications du logiciel et sans organe de commande, fonctionnement " plug & play ", réduction des temps de mise en service.
+ Un seul système indépendant du fabricant et du bus de terrain qui remplacera tous les systèmes propriétaires à moyen terme ; une seule plateforme matérielle communique avec tous les appareils IO-Link.
+ Des informations de diagnostic supplémentaires peuvent être demandées et indiquées dans le système de supervision supérieur, ce qui permet une localisation plus facile des défauts et de ce fait une réduction des temps d'arrêt.
IO-Link et AS-interface
L'exemple d'application ci-dessus montre qu'AS-interface et IO-Link ne sont pas en contradiction mais se complètent judicieusement. La plupart des installations ont 80 % ou plus de signaux TOR. Pour cette raison il est judicieux de continuer à utiliser un système de câblage simple et compétitif. Avec son câble plat jaune, AS-interface s'est établi comme standard international. Grâce à sa structure très finement décentralisée, ce système bus pour capteurs et actionneurs est prédestiné à couvrir le dernier mètre du câblage parallèle aux capteurs et actionneurs. En général, les signaux TOR sont transmis via le mode SIO. De plus, des appareils IO-Link intelligents peuvent transmettre des paramètres et signaux analogiques ou, si nécessaire, des informations de maintenance et de diagnostic au système de commande. Les tâches de paramétrage souvent complexes sur le capteur sont ainsi supprimées. Avec AS-interface 3.0, jusqu'à 496 appareils intelligents peuvent être utilisés sur un câble bus via des modules IO-Link à 8 voies.
Bilan : utiliser une technologie de connexion connue et connecter des appareils IO-Link intelligents sur le système où c'est nécessaire. Selon la devise : moins de câblage, fonctionnement " plug & play " et plus de diagnostic !
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