IO-Link是一種獨立于現場總線、開放式的點到點的通信,是適用于工業控制中最底層的設備(如簡單的傳感器/執行器)的工業通訊接口,使得設備可以集成到幾乎任何現場總線或者是自動化系統中。下面小編帶您深入了解IO-Link給我們帶來的好處!
為什么開發IO-Link?
1.傳統的工業自動化控制系統中,傳感器信號都是通過遠程I/O或者擴展I/O,經過轉換之后,才給到控制器,所以控制器沒有直接訪問到底層的傳感器數據,實際上只訪問到遠程I/O或者擴展I/O。
此時即使底層傳感器有很多的數據信息,控制器也只能夠獲取到測量值,沒有辦法獲取到傳感器的參數、診斷以及更多的信息,所以無法實現傳感器更多的功能, 使得傳感器的潛力受到了束縛。因此,傳統的信號傳輸方式有數據隔離的瓶頸。以邦納QCM50顏色傳感器為例:
傳統自動化控制系統中,QCM50只有“開關量”輸出信號才能接入到PLC中,實際上QCM50還可以提供“信號強度”“R\G\B顏色比率”等信息,這些信息都無法提供給PLC。
2.傳統工業自動化控制系統中,用戶想要去維護或者修改傳感器/執行器的參數時,一般需要操作人員到現場去對設備進行檢查、維護或者設定,這種方法費時又費力。尤其是在當前新冠狀病毒疫情影響下,更突顯出了傳統方法的維護與參數配置設置的痛點。
3.傳統工業自動化控制系統中,傳感器測量值經過處理后,需要把數字量轉換為模擬量進行傳輸,傳遞給控制器之后,再把模擬量轉換為數字量公控制器使用,經過了數/模和模/數轉換,會產生轉換精度損失;傳感器與控制器之間的傳遞信號類型為模擬電壓或電流,在傳輸過程中會容易受到電磁干擾,需要使用屏蔽電纜進行傳輸。(而IO-Link傳輸是完全數字化的傳輸過程,減少了精度損失,提高了抗干擾能力)
▲傳統數據傳輸過程
▲IO-Link數字化傳輸過程
4.傳統工業自動化控制系統中,二進制的傳感器(開關量)接入上位控制器或者遠程I/O模塊中,需要接線端子或接線盒以及相關的電氣安裝工作,所需要的線纜數量多且電氣安裝工作量大。
而IO-LINK集線器,可以將多個開關輸出的傳感器濃縮到一個IO-LINK集線器中,和上位控制器的連接也只需要要一根非屏蔽三芯/五芯電纜就可以,極大的減少電纜數量以及電氣安裝的工作量。以邦納R90C HUB為例:
邦納R90C HUB最多可以接8個開關量輸入、4個開關量輸出信號,同時給傳感器供電,并將這些信號轉換成IO-LINK通過標準M12非屏蔽5芯電纜與主站連接。
5.在過去,傳感器和執行器由于沒有具有通信能力的接口標準,因此不同品牌、廠家的傳感器和執行器具有廣泛的復雜性和特性。現在,用于工業自動化中各種不同任務的傳感器和執行器幾乎無所不能,但代價是信號形狀和各種接口過于繁雜。
IO-Link只需要一個M12插頭和一條標準的3線或5線非屏蔽電纜。IO-Link可以取代二進制開關、多通道二進制、雙向、模擬輸入和模擬輸出接口、以及RS232等專有接口。因此,IO-Link使用單一接口覆蓋整個傳感器/執行器層面的通信要求,從簡單的傳感器到測量傳感器,從智能信號燈到機電執行器設備。除了簡化接口和布線外,IO-Link還帶有一個集成的參數分配和診斷通道,無需額外費用。因此,可以從傳感器/執行器層面獲得額外的數據,從而產生有意義的附加值,特別適用于工業4.0方面的應用。
IO-Link拓撲結構&系統組成
IO-Link主站(IO-Link Master):
接收/獲取通過3芯/5芯電纜傳遞過來的傳感器/執行器的數據,然后再通過總線/協議等傳遞給上位控制器(PLC/MCU/CPU等)進行處理
接收/獲取控制器傳遞過來的控制指令等,將它轉換成IO-Link協議,最終傳遞給傳感器/執行器
IO-Link設備(IO-Link Device):
具有IO-Link協議的傳感器/執行器,直接連接到IO-Link Master
IO模塊,用于連接傳統的傳感器/執行器,將傳統的傳感器/執行器轉換成具有IO-Link協議的傳感器/執行器,然后跟IO-Link Master連接。相當于傳統的傳感器/執行器+IO模塊=具有IO-Link協議的傳感器/執行器
通常一個IO-Link系統的組成部分有:
IO-Link主站(IO-Link Master)
IO-Link設備(IO-Link Device) (例如傳感器, RFID 讀取器, 閥門, 馬達起動器, I/O 模塊)
非屏蔽3、5芯標準線纜
用于IO-Link參數配置的工具
IO-Link技術優勢總結
抗干擾:由于IO-Link采用的是數字化傳輸,不是模擬量傳輸,所以抗干擾能力強
無訊號損失:沒有涉及到數模-模數轉換,所以沒有精度損失
簡單、標準化的布線:大大減少了傳感器/執行器接口的種類,為傳感器和執行器提供標準化的統一接口,而無需考慮其復雜性(開關、測量、多通道二進制、混合信號等)
易于更換:有參數配置功能,當更換同款傳感器/執行器時,會自動將參數配置到新的傳感器/執行器。
操作方便:遠程配置功能,將傳統的現場操作配置按鈕按鍵去掉,控制器或操作人員可以在HMI上動態改變傳感器/執行器參數
設備識別驗證:能夠識別設備的ID,允許用戶選擇IO-link主站上某端口是否能與任何IO-link傳感器或特定的傳感器工作。
斷線監控:具有診斷的能力,當出現斷線的時候,會進行報警。
智能設備:可以同時傳輸多個信號,釋放傳感器所有的潛能,使得設備更加智能化,讓接線和工作更加輕松
邦納Snap Signal系列產品
▲邦納S15C模擬量、開關量轉IO-Link轉換器
直插式轉換器突破協議限制。S15C轉換器接收離散、模擬等各類信號,并將這些信號轉換為IO-Link智能協議。它們⽤于直接連接到傳感器、指⽰燈或其他設備,可⽴即開始運⾏,⽆縫嵌⼊⼯⼚應⽤。
▲邦納R45C模擬量IO-Link轉換器
產品特點:
緊湊型模擬量轉IO-Link設備轉換器,輸出IO-Link主站提供的電壓或電流模擬值
還可連接到模擬源,電壓或電流,并將數值輸出到IO-Link主站
采用堅固的包覆成型設計,符合IP65、IP67和IP68的要求
直接連接到傳感器或任何地方的線間,易于使用
▲邦納R45C-4B21-KQ 四口開關量IOLink集線器
產品特點:
4端口 IO-link Hub
8 路離散量輸入 ,4路離散量輸出
纖薄外形
離散輸入/輸出可獨立配置為NPN或PNP
▲邦納IO-Link Master
產品特點:
將智能信號引入公共網絡
開放式協議
款式
–2端口 IO-Link 主站
–4端口 IO-Link 主站
簡易安裝
–纖薄外形
–IP65, IP67, IP68
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