Użycie technologii IO-Link zwiększa elastyczność, dostępność i sprawność w fabrykach Przemysłu 4.0

Dlaczego IO-Link?

Technologia IO-Link przyczynia się do znacznej poprawy parametrów działania w sieciach Przemysłu 4.0, dzięki temu instalacja lub wymiana urządzeń w jej przypadku jest prosta i odbywa się przy użyciu ustandaryzowanego, niezawodnego i niedrogiego oprzewodowania. Ponadto ma ona na celu uproszczenie integracji izolowanych czujników z istniejącymi sieciami. Niektóre korzyści płynące z zastosowania technologii IO-Link:

Technologia IO-Link zapewnia dostępność danych umożliwiającą podłączanie wydzielonych urządzeń i wysp automatyki do zunifikowanej sieci. Dane na poziomie czujników nie zawsze są dostępne lub łatwe do uzyskania. Dzięki technologii IO-Link dane stają się łatwe do uzyskania i mogą być dostępne w czasie rzeczywistym, co pozwala na optymalizację procesów i ułatwia proaktywną konserwację maszyn i czujników. Technologia IO-Link obsługuje trzy podstawowe typy danych, które można dodatkowo sklasyfikować jako dane cykliczne, automatycznie przesyłane zgodnie z regularnym harmonogramem i dane acykliczne, przekazywane na żądanie lub w razie potrzeby:

• Dane procesowe: czyli informacje takie jak odczyty z czujników, które urządzenie podłączone przekazuje do urządzenia głównego, a także informacje z urządzenia głównego do sterowania działaniem urządzeń podłączonych, np. podświetlenie poszczególnych segmentów w kolumnowej oprawie oświetleniowej. Dane procesowe mogą być cykliczne lub acykliczne.
• Dane serwisowe: czyli informacje o urządzeniu, które czasami nazywa się danymi urządzenia. Dane serwisowe zawierają wartości parametrów urządzenia, opis urządzenia oraz jego model i numer seryjny. Są one acykliczne i mogą być odczytywane z urządzenia lub zapisywane w nim w razie potrzeby.
• Dane zdarzenia: obejmują one komunikaty o obsłudze błędów i o błędach, takie jak przekroczenie nastaw parametrów lub ostrzeżenia dotyczące konserwacji, np. o brudnym obiektywie na czujniku obrazowania. Są one przekazywane acyklicznie za każdym razem, gdy występuje zdarzenie wyzwalające.

Zdalna konfiguracja umożliwia operatorom sieci i technikom odczytywanie i zmianę parametrów urządzeń poprzez sterowanie oprogramowaniem bez fizycznego dostępu do poszczególnych urządzeń. Parametry czujników mogą być dynamicznie zmieniane w zależności od potrzeb, aby udoskonalić istniejące procesy, przyspieszyć zmiany produktów i procesów, wspierać masowe dostosowywanie oraz zminimalizować przestoje maszyn i linii.

Dzięki możliwości zdalnej konfiguracji urządzeń możliwa jest ich uproszczona wymiana. Funkcja automatycznej wymiany urządzeń (ADR) w technologii IO-Link może zapewnić automatyczne nastawy parametrów i zmiany przypisań dla wymienianych urządzeń. Dzięki funkcji automatycznej wymiany urządzeń (ADR) operatorzy sieci mogą importować istniejące wartości parametrów do urządzenia zamiennego lub aktualizować parametry niezbędne do zapewnienia szybkich i dokładnych modyfikacji oraz konserwacji sieci.

Cykliczne i acykliczne możliwości komunikacyjne technologii IO-Link wykorzystuje się w rozszerzonej diagnostyce celem dostarczania operatorom sieci wielu informacji o stanie technicznym poszczególnych urządzeń w fabryce. Możliwość zdalnej diagnostyki pracy urządzenia może przyspieszyć identyfikację urządzeń, których działanie ulega pogorszeniu lub które działają niezgodnie ze specyfikacją. Pozwala to na efektywniejsze planowanie konserwacji lub wymiany urządzeń.

Kluczową cechą technologii IO-Link jest ustandaryzowane i proste oprzewodowanie. W przeciwieństwie do innych protokołów sieciowych, urządzenia, konwertery, koncentratory i urządzenia główne IO-Link są łączone ze sobą za pomocą prostych i tanich nieekranowanych kabli i szybkozłączy. Architektura technologii IO-Link, w obrębie której występują urządzenie główne i urządzenia podrzędne, dodatkowo upraszcza wymagania w zakresie oprzewodowania i eliminuje problemy z konfiguracją sieci.

Pierwsze kroki: urządzenie główne lub kontroler IO-Link

Wdrażając technologię IO-Link lub ją rozszerzając, projektanci systemów automatyki mogą zacząć od wybrania urządzenia głównego (lub kontrolera) IO-Link, takiego jak DXMR90-4K firmy Banner Engineering, który konsoliduje dane z wielu źródeł, zapewnia lokalne przetwarzanie danych i umożliwia połączenie z siecią wyższego poziomu (ilustracja 3).

Cztery porty urządzenia głównego DXMR90-4K obsługują równoczesną komunikację z maksymalnie czterema urządzeniami IO-Link. Obsługuje ono zbieranie danych, przetwarzanie brzegowe i konwersję protokołów w celu podłączenia do przemysłowej sieci Ethernet lub Modbus/TCP oraz może przesyłać dane na serwery sieci Web. Inne cechy urządzenia głównego DXMR90-4K:

• Kompaktowa i lekka obudowa, która pozwala zaoszczędzić miejsce i uprościć implementację
• Stopień ochrony IP67 eliminuje potrzebę stosowania oddzielnej szafy sterującej, co obniża koszty instalacji
• Ułatwia prowadzenie kabli w wiązkach, minimalizując złożoność i wagę okablowania, co może być szczególnie ważne w zastosowaniach takich jak robotyka
• Wewnętrzny kontroler logiczny z możliwością rozbudowy, wykorzystujący reguły działania oraz obsługujący programowanie w języku ScriptBasic, który oferuje wysoki poziom elastyczności

W przypadku prostszych instalacji projektanci mogą sięgnąć po urządzenia, takie jak dwuportowe urządzenie główne IO-Link R45C-2K-MQ dla połączeń Modbus.