IO-Link-trender

IO-Link er utviklet av ledende produsenter av sensorer, aktuatorer og styremekanismer som jobber konstant for å forbedre denne innovative teknologien. Fokuset deres er på nøkkeltrender i bransjen, for å sikre fortsatt egnethet for bruksområdet.

Innhold

Profiler
Sikkerhet for IO-Link
Integrasjon / åpen forbindelse for Industry 4.0
Trådløs IO-Link

Profiler

Via profil-funksjonsblokker, kan PLSen når som helst få nettilgang til IO-Link-enheters prosessverdier fra ulike produsenter. Det er fordi dataene leveres på en standardisert måte takket være «Kommunikasjonsspesifikasjon- en» og profilparametrene som er lagret i sensoren. Ulike sensoroppløsninger sendes også i en identisk versjon til PLSen.

Takket være disse standardiserte systemegenskapene, kan du få ensartet tilgang til prosess-, identifikasjons- og diagnosedata, uavhengig av enheten. Følgelig er integrasjonen i styringsprogrammet langt enklere og raskere.

Ved å bruke IO-Link, kan diagnosedata, konfigurasjoner og funksjoner for ulike enheter standardiseres og tilgjengeliggjøres på en ensartet måte. For å få tilgang til disse dataene, brukes ensartede blokker i PLSen. Kompleksiteten reduseres vesentlig for brukeren for alt fra parameterinnstilling til evaluering av prosessverdier.

I tillegg er det mulig å implementere produsentspesifikke diagnoser, forlengelser og funksjoner for å drive frem innovasjon. Imidlertid er resultatet av denne ikke-normerte bruken at enheter fra ulike produsenter ikke lenger er sammenlignbare og relevante for alle.

Sikkerhet for IO-Link

I årenes løp har IO-Link etablert seg som et kommunikasjonssystem for sensorer/aktuatorer. For å få nytte av IO-Link på området sikkerhetsteknologi, ble IO-Link Safety utviklet for å tilby fordeler, slik som mindre installering, mindre behov for konvensjonelle inngangs- og utgangskort, og bruk av analoge måleverdier for tilstandsovervåking.

Krav

5-Polede M12-kontakter og ensartet programvareverktøy til å integrere enheter fra ulike produsenter
En sentral FS-primærenhet for enheter med ulike signalutganger
Kompatibilitet med eksisterende «standarder» (f.eks. OSSD)
Automatisk kontroll av de lagrede parametrene, autentisitet og I/O-datastruktur under portens startprosedyre
Tidsinnstilling av FS-primærenheter og FS-enheter i henhold til selvtestenes varighet
Automatisk overføring av parametere når defekte FS-enheter byttes ut

Enhetene er tilkoblet primærenheten til IO-Link Safety (FS-primærenhet). Enheter fra ulike produsenter kan enkelt integreres via et ensartet sensor-/aktuatorgrensesnitt (M12/5-polet). I fremtiden vil det bli brukt et universelt programvareverktøy for idriftsettelse. Da kan antall spesielle gateways reduseres når enheter skal integreres. Ved å bruke en kompakt FS-primærenhet, trenger du ikke lenger et stort antall evalueringskort (inngangs- og utgangskort). Dette medfører mindre installering og muliggjør enkel analog verdibehandling. Kommunikasjon med FS-PLSen foregår via det respektive FSCP-domenet.

Som tidligere er to separate OSSD-kanaler tilgjengelige i kompatibilitetsmodus. Du kan velge to moduser. Følgelig kan sensorene konfigureres via IO-Link for enkel installering. De betjenes deretter i OSSD-modus for pålitelig signalisering av sikkerhetsrelevante hendelser.

For å sikre trygg drift rett etter oppstart, instrueres FS-enheter automatisk av FS-primærenheten under portens startprosedyre for å kontrollere de lagrede parametrene, FSCPene, portnumrene og I/O-datastrukturen. IO-Link forsinker beredskapen for bruk av FS-primærenhetene basert på disse selvtestenes varighet. Det er for å kompensere for FS-enhetenes påfølgende forsinkede beredskap.

Alternative sikkerhetsprodukter med IO-Link fra ifm

Med AL200S har ifm lansert sitt første sikkerhetsprodukt i IO-Link-miljøet. AL200S er en sikker IO-modul for PROFIsafe med sikre inn- og utganger. Den er egnet for tilkobling av sikre mekaniske forbindelser og OSSD-sensorer.

Integrering / åpen forbindelse 4.0

For å aktivere sømløs integrering av IO-Link-data via gateways, f.eks. i feltbusser som for eksempel PROFINET eller EtherNet/IP, blir utvekslingsformater mellom IO-Link og protokoller og systemer på høyere nivå definert og ytterligere standardisert. Dette innbefatter viktige utvekslingsformater som for eksempel OPC UA eller JSON, slik at det kan aktiveres en forbindelse med IT-systemer. Følgelig samarbeider ledende produsenter i «Open Industry 4.0 Alliance», og fremmer effektivt fremskritt for å sikre enkel bruk og kompatibilitet mellom produkter fra ulike produsenter.

Spesifikasjonene som er definert av IO-Link-fellesskapet krever ensartet, standardisert datakonsistens fra IO-Links nederste feltnivå til IT-verdenens skybaserte tjenester. Dette har resultert i et JSON-basert utvekslingsformat. Dette omfatter både definisjonen av et API- og REST-grensesnitt, og datatransport over MQTT. Det innbefatter datatilordning, systemforløp og semantiske definisjoner.

Med henblikk på sømløs datatransport ut til IT-verdenen, har JSON (Java Script Object Notation) etablert seg selv som et ytterst strømlinjeformet utvekslingsformat som kan brukes på tvers av alle systemgrenser. Gjennom semantiske tilleggsspesifikasjoner, er det også mulig med enkel datafortolkning. Dette aktiverer IO-Link-trinnets sømløse forbindelse til MES/ERP-systemer, skybaserte tjenester og bruksområder utenfor tradisjonell PLS-automatisering, gjerne via den såkalte «Y-banen».

I «Industrial Internet of Things» (IIoT) kommer installasjoner og maskiner i kontakt med hverandre. I skyen kan hver enkelt maskin representere en digital tvilling i en virtuell fabrikk. Selv om de ikke bruker samme språk på grunn av egne styringssystemer, oppretter vi forbindelsen til den virtuelle fabrikken. Med målsetting om å få informasjon fra dataene. Med tanke på effektiv bruk, formidler de detaljer om maskinenes tilstand, om nødvendig vedlikehold, om mulighetene til å øke produktiviteten, om energibesparende alternativer og mye mer.

Trådløs IO-Link

En av nøkkelfaktorene til IO-Links suksess, er den enkle installasjonen til intelligente sensorer og aktuatorer ved hjelp av standardiserte sensorkabler. Det er til og med mulig å klare seg uten dette i fremtiden for å oppfylle det økende behovet for rask og ukomplisert datautveksling mellom et stadig større antall deltagere. Innen automatiseringsområdet danner mobile kommunikasjonsstandarder, slik som IO-Link, 5G eller Wi-Fi 6, systemkomponentene for sanntids-M2M- (maskin-til-maskin) kommunikasjon. IO-Link-teknologi, som ifm var med på å etablere, muliggjør fjerntilgang for ulike prosessverdier med tanke på diagnoser og tilstandsovervåking uten konverteringstap, og er helt uavhengig av styringsenhet og feltbuss.

IO-Link er nå trådløs! Dette reduserer anstrengelsene i forbindelse med installeringen til et minimum. Sanntidskommunikasjon garanterer for raske reaksjonstider for umiddelbar deteksjon av prosessverdiers svingninger. I tillegg kan defekte komponenter byttes ut på kort tid uten omfattende installasjon. Da unngås også lange nedetider for produksjonen. Dessuten utelukkes nedetider i områder der kablene vanligvis slites ut fort, som for eksempel for AGVer (robottraller) eller roboter.

Applikasjoner

Prosessautomatisering, f.eks. av roboter, droner eller AGVer (stor tilgjengelighet ved maksimal overføringshastighet og redusert rekkevidde)
Kritisk overvåking som ikke er tidsstyrt, for eksempel av containernivåer angående intelligent planlegging av ruter for avfallsinnsamling (lavt datavolum og strømforbruk med mange deltagere, samt god energieffektivitet med lang rekkevidde)
Diagnoser, parameterinnstilling og visualisering av prosessdata, f.eks. for parameterjustering på linje med materialet som skal detekteres (høyt datavolum med få deltagere og middels overføringshastighet med middels til liten rekkevidde)

Målet er å få opptil fem ganger så mange IO-Link-enheter som kommuniserer med en primærenhet sammenlignet med standard kabelforbindelser – ved en syklustid som er under 5 ms. Enkelt sagt betyr dette at opptil 40 enheter vil kunne kommunisere med én primærenhet via radio. Eksempel: Med tre primærenheter innenfor ett RF-område, vil det være mulig å kommunisere med opptil 120 enheter samtidig. Både syklusdata (prosessdata) og asykliske data (for forespørselsdata) kan overføres. Det oppnås en rekkevidde på opptil 20 m mellom enheten og primærenheten.

Alternative trådløse teknologier med IO-Link fra ifm

io-key og Bluetooth-adapter er ifm’s første produkter i denne retningen. Derfor er det allerede mulig å få trådløs tilgang til prosessverdiene for applikasjonene dine via GSM-mobilnett eller Bluetooth. Trådløse konsepter er spesielt viktig for prosess- og tidskritiske applikasjoner, f.eks. innen automatisering, der mange deltagere kommuniserer med hverandre virtuelt i sanntid. ifm kan se tilbake på over 50 års erfaring på dette området med fabrikkautomatisering.