IO-Link

Io-link ist eine kurze Strecke, bidirektional, digital, Punkt zu Punkt, verkabelt (oder kabellos), Industrial Communications Networking Standard (IEC 61131-9) verwendet, um digitale Sensoren und Aktuatoren entweder mit einer Art von Industrie -Feldbus oder einer Art Industrie -Ethernet zu verbinden.^[1] Sein Ziel ist es, eine technologische Plattform bereitzustellen, die die Entwicklung und Verwendung von ermöglicht Sensoren und Aktuatoren Dies kann angereicherte Datensätze produzieren und konsumieren, die wiederum zur wirtschaftlichen Optimierung industrieller automatisierter Prozesse und Vorgänge verwendet werden können. Der Technologiestandard wird von der Industry Association Profibus und Profinet International verwaltet.

Systemübersicht

Ein IO-Link-System besteht aus einem IO-Link-Master und einem oder mehreren IO-Link-Geräten, d. H. Sensoren oder Aktuatoren. Der IO-Link-Master bietet die Schnittstelle zum höheren Controller (Plc) und kontrolliert die Kommunikation mit den verbundenen IO-Link-Geräten.

Ein IO-Link-Master kann eine oder mehrere IO-Link-Anschlüsse haben, an die jeweils nur ein Gerät angeschlossen werden kann. Dies kann auch ein "Hub" sein, der als Konzentrator die Verbindung klassischer Schaltsensoren und Aktuatoren ermöglicht.

Ein IO-Link-Gerät kann ein intelligenter Sensor, einen Aktuator, ein Hub oder eine bidirektionale Kommunikation auch eine mechatronische Komponente, z. ein Gripper oder eine Netzteileinheit mit IO-Link-Verbindung. Intelligent in Bezug auf IO-Link bedeutet, dass ein Gerät Identifikationsdaten hat, z. Eine Typ-Bezeichnung und eine serielle Nummer oder eine Parameterdaten (z. B. Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder charakteristische Kurven), die über das IO-Link-Protokoll gelesen oder geschrieben werden können. Auf diese Weise können die Parameter beispielsweise während des Betriebs durch die SPS geändert werden. Intelligent bedeutet jedoch auch, dass es detaillierte diagnostische Informationen liefern kann. IO-Link und die damit übertragenen Daten werden häufig zur vorbeugenden Wartung und Wartung verwendet, z. Es ist möglich, einen optischen Sensor so festzulegen, dass er rechtzeitig über IO-Link berichtet, wenn er schmutzig wird. Die Reinigung ist keine Überraschung mehr und blockiert die Produktion. Es kann jetzt in eine Produktionspause eingelegt werden.

Die Parameter der Sensoren und Aktuatoren sind Geräte- und Technologiespezifisch, weshalb Parameterinformationen in Form eines IODD (Beschreibung der IO -Geräte) Mit der Beschreibungsprache Xml. Die IO-Link-Community bietet Schnittstellen für einen "IODD Finder".^[2] Dies kann durch Engineering- oder Master -Tools verwendet werden, um das entsprechende IODD für ein Gerät zu präsentieren.

Verbinder

Die Verkabelung erfolgt in Form eines ungeschützten, drei oder fünf Leiterkabels, nicht länger als zwanzig Meter und eines standardisierten vier oder fünf Stiftanschlusses. Die Master- und Geräte-Pin-Zuordnung basiert auf den Spezifikationen in IEC 60947-5-2.^[3] Für einen Master werden zwei Portklassen definiert, Portklasse A und Port -Klasse B. Portklasse A verwendet M5-, M8- oder M12 -Steckermit maximal vier Stiften. Die Port -Klasse B verwendet nur M12 -Steckverbinder mit 5 Stiften. M12-Anschlüsse sind mechanisch "a" -Coded nach IEC 61076-2-101.^[4] Weibliche Steckverbinder werden dem Master und männlichen Anschlüssen dem Gerät zugeordnet.

Am Master Pin 1 bis Pin 3 bietet 24 V Gleichstrom mit max. 200 mA für eine optionale Stromversorgung des IO-Link-Geräts. Pin 4 wird als digitaler Eingang (DI) oder digitaler Ausgang (DO) gemäß der IEC 61131-2-Spezifikation verwendet, um die Rückwärtskompatibilität zu ermöglichen Annäherungssensoren Laut IEC60947-5-2 oder anderen Sensoren oder elektrischen Sensoren Schalter.

Der IO-Link-Master sendet einen Weckstromimpuls, um das IO-Link-Gerät aus dem SIO-Status (Serial Input-Output) in den Status "Single-Drop" -Statel Digital Communication Interface (SDCI) zu erhalten. Im SDCI-Status tauscht der IO-Link Master Informationsrahmen mit dem IO-Link-Gerät aus.

In einer Portklasse A sind die Stifte 2 und 5 nicht verbunden (NC). In einer Portklasse B können die Stifte 2 und 5 als NC, DI, DO oder als zusätzliches Netzteil konfiguriert werden.^[5]

Protokoll

Das IO-Link-Kommunikationsprotokoll besteht aus Kommunikationsports, Kommunikationsmodi, Datentypen und Übertragungsgeschwindigkeiten. Die Ports befinden sich physisch auf dem Master und bieten ihm ein Mittel, um sich mit Terminalgeräten zu verbinden und mit einem Feldbus oder Ethernet zu überbrücken. Es gibt vier Kommunikationsmodi, die auf einen mit einem Terminalgerät verbundenen Port angewendet werden können: IO-Link, DI, DQ und deaktiviert. Der IO-Link-Modus konfiguriert den Port für bidirektionale Kommunikation, der DI-Modus konfiguriert ihn als Eingabe, konfiguriert ihn als Ausgabe und deaktiviert einfach nur den Port. Es gibt vier Datentypen: Prozessdaten, Wertstatusdaten, Gerätedaten und Ereignisdaten. Das Protokoll kann so konfiguriert werden, dass sie bei Übertragungsgeschwindigkeiten von entweder 4,8 Kilobaud, 38,4 Kilobaud oder 230,4 Kilobaud betrieben werden. Die Mindestübertragungszeit bei 230,4 Kilobaud beträgt 400 Mikrosekunden. Ein technisches Tool wird verwendet, um den Master so zu konfigurieren, dass er als Netzwerkbrücke arbeitet.^[6]

Io-link drahtlos

Io-link drahtlos^[7] ist eine Erweiterung von IO-Link auf physischer Ebene. Ein IO-Link-Wireless Master ("W-Master") verhält sich wie ein Meister des übergeordneten Systems. Es gibt nur virtuelle Ports "Down" zu den IO-Link-drahtlosen Geräten ("W-Devices").

Ein Übertragungszyklus besteht aus zwei Phasen. Um Ausgabedaten zu übertragen, sendet der W Master a Multicast-W -Rahmen (Downlink) mit Daten für die W -Geräte in zugewiesenen Zeitfenster. Dann geht der W-Master in die Rezeption und sammelt sich in der Uplink Daten von den W-Geräten, die nacheinander nach einem vereinbarten festen Schema übertragen werden.

Um das Getriebe zu sichern Frequenzhüpfen und Kanal-Blacklisting werden verwendet.

IO-Link-Sicherheit

IO-Link-Sicherheit^[8] ist eine Erweiterung von IO-Link, indem die vorhandenen Master- und Geräteschichten eine zusätzliche Sicherheitskommunikationsebene bereitgestellt werden, die somit zum "FS Master" und "FS-Gerät" wird. Man spricht auch vom Black Channel -Prinzip. Das Konzept wurde von getestet von Tüv Süd.

Die IO-Link-Sicherheit hat auch die Ausgangsschaltelemente für OSSD (Ausgangsschaltungssignalvorrichtung) erweitert, die üblicherweise verwendet wird Funktionssicherheit in einem nichtkontakten Schutzgerät wie a Lichtvorhang zu Ossde. Wie bei der Standard-IO-Link kann ein FS-Gerät sowohl im Switching-Modus als OSSDE als auch über funktionell sichere IO-Link-Kommunikation betrieben werden.

Während der Umsetzung die Sicherheitsregeln von IEC 61508 und/oder ISO 13849 muss beobachtet werden.

Literatur

• Joachim R. Uffelmann, Peter Wienzek, Myriam Jahn: Io-link. Die DNA der Industrie 4.0. Ausgabe 1. Vulkan-Verlag GmbH, Essen 2018, ISBN978-3-8356-7390-8.

Verweise

IO-Link-Kommunikation Io-link IO-Link-Sensoren