IO-Link如何在智能工廠中實現(xiàn)“智能”

IO-Link?有可能使幾乎任何工廠傳感器或執(zhí)行器變得“智能”，使其能夠與過程控制器進行通信和共享有價值的數(shù)據(jù)。該博客著眼于開發(fā)它的原因，它是如何工作的，它可以在哪里使用，以及它的局限性。

為什么要開發(fā) IO-Link？

從歷史上看，每個現(xiàn)場總線（例如，MODBUS，Profibus）都有自己的連接器，用于將傳感器或執(zhí)行器連接到支持的協(xié)議，這意味著自動化工程師必須了解有關其工作原理的詳細信息，并選擇正確的電纜和輸入卡。為了解決這些問題，制造商將現(xiàn)場總線接口設計到他們的設備中，但隨著傳感器和執(zhí)行器的尺寸縮小，這種方法變得不切實際。除了變得更小之外，制造過程還需要傳感器，這些傳感器可以傳輸溫度和壓力等物理量的讀數(shù)，并且可以通過過程控制器（雙向通信）進行遠程配置。這些是IO-Link發(fā)展為全球標準化接口的主要驅(qū)動力，可以在所有設備制造商生產(chǎn)的最小設備中工作。然后，這些設備可以使用IO-Link *master輕松集成到任何網(wǎng)絡（現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)）中。IO-Link 傳感器需要與傳統(tǒng)的二進制傳感器向后兼容，以便更容易集成到現(xiàn)有的工廠系統(tǒng)中。

IO-Link 如何工作？

IO-Link 系統(tǒng)由設備（傳感器或執(zhí)行器）和 IO-Link 主站組成。參見圖1。雖然每個設備只能連接到一個 IO-Link 主設備，但一個 IO-Link 主設備可以為多個設備提供服務。

圖1 - IO-鏈路系統(tǒng)

IO-Link 主站充當網(wǎng)關，橋接連接的設備與過程控制器使用的上游工業(yè)網(wǎng)絡之間的鏈路（圖 2）。

圖 2 – IO-Link 如何適應工廠自動化架構(gòu)

IO-Link 是一種串行數(shù)字點對點協(xié)議，其中每個設備都連接到 IO-Link 主站上的一個物理端口。不需要復雜的尋址，并且在非屏蔽三線電纜上使用標準化連接器（通常為 M8 或 M12），使安裝既簡單又便宜。

IO-Link 主端口可以在以下四種模式下運行：

IO-Link：該端口用于雙向 IO-Link 通信。

DI：端口的行為類似于數(shù)字輸入。

DQ：端口的行為類似于數(shù)字輸出。

關閉：“停用”模式可用于未使用的端口

IO-Link 數(shù)據(jù)通信可以是循環(huán)的，也可以是非循環(huán)的。

循環(huán)通信發(fā)生在正常運行期間，IO-Link 主站驅(qū)動過程數(shù)據(jù)的傳輸。

非循環(huán)數(shù)據(jù)是“根據(jù)請求”的，可以包含配置或維護信息（服務數(shù)據(jù)）。例如，IO-Link 主設備可能會在設備通電后向其發(fā)送新配置，或者在斷電之前請求設備配置。事件數(shù)據(jù)也是非循環(huán)的，在發(fā)生意外情況時發(fā)生，并以三個嚴重性級別（通知、警告和錯誤）報告給控制器。

IO-Link 可以在哪里使用？

IO-Link 是工廠自動化應用的理想選擇，包括：

自動化裝配線：實現(xiàn)快速安裝和快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)運行

機床：傳感器參數(shù)設置（溫度、壓力、氣流），以實現(xiàn)快速設置，并使故障傳感器更易于識別和更換

傳送帶：速度和停止點可根據(jù)負載動態(tài)改變

個性化制造/批量大小為一：通過輕松的遠程配置，IO-Link帶來了個性化制造的靈活性

液壓系統(tǒng)：可靠的信號傳輸、溫度、壓力和液位是關鍵要求 IO-Link 滿足所有需求

它的局限性是什么？

重要的是要注意，IO-Link 并非設計用于支持所有類型的傳感器或執(zhí)行器。它每個周期最多只能傳輸32字節(jié)的過程數(shù)據(jù)，因此不適合傳輸工業(yè)成像設備中使用的相機或掃描儀等設備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。大約2ms（典型值）的循環(huán)時間使其足夠快，可以滿足大多數(shù)工廠自動化要求，但不適用于高速應用。此外，連接設備和 IO-Link 主站的電纜不能超過 20 米。

如何“啟用”傳感器或執(zhí)行器？

ADI公司提供IO-Link器件和IO-Link主物理層接口/收發(fā)器（PHY）。我們的 4 端口/8 端口 IO-Link 主站和設備收發(fā)器均具有集成降壓穩(wěn)壓器和帶 ±60V 電纜接口保護的 LDO，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境中提供堅固的性能。

審核編輯：郭婷