IO-Link: USB dla czujników

INTERFEJSY CZUJNIKOWE

Prawie bez wyjątku, nowoczesne czujniki zawierają mikrosterowniki i oferują coraz bardziej złożone funkcje, tak więc nieuchronnie również wzrasta liczba regulowanych parametrów.

Zadania parametryzacji nigdy nie mogą być rozwiązane w sposób zadowalający za pomocą standardowych elementów nastawczych lub wyświetlających, takich jak potencjometry, przełączniki membranowe lub wyświetlacze LCD. Po pierwsze, po zainstalowaniu elementy te są często trudno dostępne, a po drugie, wartości nastaw są zapisane tylko w czujniku. Jeśli element jest wymieniony, parametryzację należy przeprowadzić ponownie.

Alternatywą dla przewodowych elementów parametryzacji jest dodatkowy interfejs podłączony do komputera. Wygodny interfejs użytkownika może być stworzony za pomocą specjalnego oprogramowania. Wadą jest dodatkowy koszt i przestrzeń zajmowana przez interfejs parametryzacji przy czujniku oraz nieustandaryzowana transmisja danych do zewnętrznego komputera. Własne protokoły i specjalne programy są zazwyczaj stosowane na miejscu, więc nie ma rozwiązania obejmującego wszystkich producentów.

Kolejnym wyzwaniem związanym z czujnikami jest różnorodność interfejsów wymaganych przez użytkowników, które są wymuszane przez różne typy czujników. Sygnały analogowe prowadzą do dodatkowych kosztów, ponieważ na ogół wymagane są ekranowane kable do ich przesyłania.

PROTOKÓŁ IO-LINK

IO-Link jest rozwiązaniem na takie wyzwania. Protokół został zdefiniowany przez konsorcjum producentów automatyki przemysłowej, a obecnie (stan na początek 2016 roku) ponad 100 firm jest teraz członkami IO-Link. Protokół transmisji jest znormalizowany (norma IEC 61131-9); opisuje pełną cyfrową transmisję wszystkich danych cyklicznych i niecyklicznych do i z urządzeń.

Właściwości urządzeń IO-Link zdefiniowane są w pliku XML znane jako IODD (IO Device Description). Jeden plik istnieje dla każdego typu urządzenia, może także zawierać wiele wersji językowych. Szereg narzędzi inżynierskich przyjaznych dla użytkownika umożliwia łatwą konfigurację. Narzędzia te są oparte na IODD i mogą być uaktualniane poprzez nowe pliki do pobrania lub aktualizacje.

Pełna kompatybilność jest osiągana przy użyciu standardowego okablowania określonego w normie DIN EN 60947-5-2 oraz trybie SIO, w których urządzenie IO-Link zachowuje się jak zwykłe urządzenie. Istnieje zatem wiele zalet czujników IO-Link, które również dochodzą do głosu w tradycyjnych środowiskach, na przykład możliwości konfiguracyjne. Pozwalają one na odwzorowanie różnych typów urządzeń za pomocą parametryzacji w trybie offline, a tym samym na znaczne zmniejszenie poziomu różnorodności.

W trybie IO-Link urządzenia mogą być programowane w całości po stronie sterowania. Ustawienia są przechowywane centralnie, co umożliwia systematyczne tworzenie kopii zapasowych danych, a także automatyczny import po wymianie elementu.

Na przykład całkowicie cyfrowa transmisja danych pomiarów czujników oznacza, że do połączeń mogą być również wykorzystywane standardowe kable, a kable ekranowane nie są wymagane.

RODZINA CZUJNIKÓW OPTYCZNYCH R10X

Podobnie jak wszyscy renomowani producenci czujników, Pepperl+Fuchs widzi tyle istotnych zalet w IO-Link, że wszystkie nowe rozwiązania są obecnie konsekwentnie wyposażane w interfejs IO-Link. Rodzinę R10x, platformę standardowych czujników fotoelektrycznych, można przytoczyć tu jako przykład generacji Technologii Czujników 4.0®. Skupiają one wszystkie funkcje fotoelektryczne z maksymalną wydajnością w różnych obudowach. Łączność IO-Link została zintegrowana we wszystkich czujnikach z rodziny produktów R100, R101 i R103.

SMARTBRIDGE

Inteligentna technologia opracowana przez Pepperl+Fuchs otwiera IO-Link na urządzenia mobilne, takie jak tablety i smartfony, przekształcając je w wygodne jednostki mobilne.

System składa się z interfejsu i aplikacji dla urządzeń mobilnych. Standardowe złącza M12 umożliwiają podłączenie kompaktowego interfejsu Bluetooth IO-Link bezpośrednio do zasilania czujników, tworząc dodatkowy kanał transmisji bezprzewodowej do urządzeń mobilnych.

Interfejs IO-Link ma dwa tryby pracy. W trybie "Monitor" ruch danych pomiędzy masterem IO-Link i czujnikiem jest wykorzystany bez możliwości obróbki, a interfejs nie jest widoczny dla mastera w układzie sterowania maszyny.

W trybie "Master" interfejs SmartBridge działa jako master IO-Link, gdy czujnik pracuje w konwencjonalnych systemach sterowania lub nawet w rozwiązaniu autonomicznym. W tym trybie pracy wszystkie parametry urządzenia IO-Link mogą być nie tylko wyświetlane, ale również modyfikowane.

W interfejs wbudowane są również gniazdo karty μSD i port USB. Cały ruch danych w IO-Link ze znacznikami czasu w rozdzielczości mikrosekund może być przez dłuższy czas zapisywany na karcie pamięci w celu późniejszej weryfikacji, bez potrzeby podłączenia do urządzenia mobilnego. W ten sposób mogą być określane i analizowane przyczyny usterek.

Aplikacja SmartBridge, dostępna dla urządzeń z systemami operacyjnymi iOS i Android, tworzy wygodny interfejs użytkownika na urządzeniach przenośnych, umożliwiając dostęp do wszystkich parametrów i danych. Przejrzysty tabelaryczny widok i graficzna reprezentacja danych procesowych ułatwiają pracę.

IODD i plik graficznego opisu urządzenia IO-Link są wykorzystywane w strukturze interfejsu użytkownika. Te specyficzne pliki są automatycznie ładowane z Internetu za pomocą funkcji automatycznej aktualizacji, dzięki czemu aplikacja SmartBridge pozostaje również użyteczna dla przyszłych urządzeń IO-Link.

PRZEMYSŁ 4.0

Możliwości komunikacyjne wszystkich elementów są istotną cechą Przemysłu 4.0, bez względu na producenta. W przypadku urządzeń takich jak czujniki komunikacja może następować bezpośrednio nie tylko z jednostki sterującej na wyższym poziomie, ale także z innych urządzeń należących do systemu, niezależnie od marki.

IO-Link spełnia wszystkie wymagania interfejsu dla inteligentnych urządzeń w odniesieniu do Przemysłu 4.0 i jest technologią sprawdzoną. Pełna dwukierunkowa wymiana danych jest możliwa pod warunkiem pełnej kompatybilności wstecznej.

Nie bez powodu IO-Link jest czasem określane także jako "USB automatyki", gdyż może zastąpić całą gamę interfejsów na poziomie pola i dokonać podłączenia czujników i elementów wykonawczych do kontrolerów i bramek tak prosto jak proste jest podłączenie urządzeń peryferyjnych do komputera.

IO-Link umożliwia przesył także sygnałów diagnostycznych z urządzeń polowych bez dodatkowych nakładów. Monitorowanie stanu może być zatem realizowane w bardzo prosty sposób. Przyszłość już się rozpoczęła!

Pepperl+Fuchs
www.pepperl-fuchs.pl