【儀表網(wǎng) 產(chǎn)品快訊】IO-Link提供了將設(shè)備集成到高級控制系統(tǒng)中的三種方式，使現(xiàn)場智能設(shè)備能夠在無需人工干預(yù)的情況下工作。
 

　　隨著工業(yè)4.0的到來，智能自動化已經(jīng)被定義為先進的控制、監(jiān)控和診斷。然而，只有通過工業(yè)連接才能實現(xiàn)這種功能，因為工業(yè)連接可以將控制和機器設(shè)備統(tǒng)一在同一個平臺上，以實現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)交換。
 

　　支撐工業(yè)連接的關(guān)鍵使能技術(shù)，是標準化的網(wǎng)絡(luò)和具有板載通信功能的設(shè)備。支持這些功能的協(xié)議很多。然而，并不是所有的工業(yè)協(xié)議都能滿足當今自動化所需的數(shù)據(jù)交換和智能要求，而IO-Link協(xié)議的創(chuàng)建就是為了滿足這些現(xiàn)代應(yīng)用的廣泛需求。
 

　　IO-Link是一種有線點對點通信協(xié)議，便于設(shè)備之間進行智能雙向數(shù)據(jù)通信。通常情況下，IO-Link 主站(本地控制器)具有多個IO-Link端口，各種IO-Link設(shè)備可以分別插入其中。這些節(jié)點到節(jié)點的端點連接使IO-Link成為一種點對點通信協(xié)議。統(tǒng)一的IO-Link接口由IEC 61131-9標準定義。
 

　　01  與應(yīng)用相關(guān)的通信模式
 

　　IO-Link通信協(xié)議使IO-Link控制器上的每個連接器端口都能夠?qū)崿F(xiàn)四種通信模式。其中包括完全停用模式以及IO-Link、數(shù)字輸入(DI)和數(shù)字輸出(DQ)運行模式。
 

　　IO-Link運行模式支持與現(xiàn)場設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通信，在數(shù)據(jù)采集過程中通常被用于監(jiān)測、測試和診斷。DI模式下的本地控制器端口接受數(shù)字輸入，在端口與傳感器連接時起作用，在這種情況下，端口充當輸入設(shè)備。相比之下，DQ模式的端口則作為數(shù)字輸出，通常在端口連接到執(zhí)行器(在這種情況下，實際上是輸出設(shè)備)或系統(tǒng)可編程邏輯控制器 (PLC) 設(shè)置為直接向另一個IO-Link設(shè)備發(fā)送指令時使用。
 

　　值得注意的是，IO-Link主站上的端口可以隨時在不同模式之間切換。例如，連接到傳感器的控制器端口可以運行在DI模式下，然后在控制器請求來自傳感器的診斷和監(jiān)測數(shù)據(jù)時，切換到IO-Link通信模式。
 

　　02  可操作的狀態(tài)通信
 

　　通過設(shè)置IO-Link設(shè)備來報告狀態(tài)，進而告知系統(tǒng)進行必要的調(diào)整和修正，從而可以實現(xiàn)機器監(jiān)控。例如，在機床行業(yè)中，IO-Link壓力傳感器的用途之一就是驗證工件的夾緊壓力是否合適，以便在卸下材料的操作過程中實現(xiàn)無損且安全的夾持。在這里，IO-Link傳感器主要支持機床任務(wù)的優(yōu)化，以減少故障的發(fā)生。
 

　　IO-Link設(shè)備還可以進行可操作的狀態(tài)通信，以支持增強的維護例程，從而最大限度地減少停機時間。例如，裝配機上的IO-Link位置傳感器可以持續(xù)報告末端執(zhí)行器的位置，以確保沒有任何位置超出范圍或不對齊。
 

　　通過分析IO-Link設(shè)備提供的診斷數(shù)據(jù)，工廠的技術(shù)人員可以在錯誤和潛在故障發(fā)生之前進行預(yù)測和糾正。技術(shù)人員還可以識別機器或工廠中的薄弱環(huán)節(jié)，為未來企業(yè)層面的運營變化、采購決策和專屬機器的設(shè)計提供依據(jù)。
 

　　03  高級控制和自動化
 

　　在IO-Link裝置支持無需人工干預(yù)即可運行的功能的情況下，IO-Link控制器通常連接到主機系統(tǒng)或更高級別的PLC，以處理接收到的數(shù)據(jù)，然后直接或間接地命令執(zhí)行機構(gòu)做出適當?shù)膮f(xié)調(diào)響應(yīng)。這種自動化控制要求IO-Link系統(tǒng)通過標準化現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)協(xié)議和布線連接到更高級別的控制器上。事實上，大多數(shù)IO-Link控制器都具有用于此類連接的現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)端口。
 

　　涉及 IO-Link 系統(tǒng)的高級控制應(yīng)用中的設(shè)備采用以下三種方式之一進行集成：
 

　　1. 直接連接到主機或PLC。
 

　　2. 連接到IO-Link主站并通過IO-Link協(xié)議進行通信。
 

　　3. 使用與IO-Link兼容的通信，并通過IO-Link集線器連接到IO-Link主站。
 

　　具有現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信連接的IO-Link系統(tǒng)的另一個好處是允許遠距離連接，這反過來使安裝人員能夠?qū)O-Link控制器安裝在控制柜中或最外面的機器上，這對某些特定應(yīng)用很有用。
 

　　IO-Link控制器可以用作能夠處理數(shù)字和模擬信號的低級控制器，為高級的組合應(yīng)用帶來益處。在這里，它們可以：
 

　　■ 接收由XY平臺軸上IO-Link線性編碼器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
 

　　■ 作為網(wǎng)關(guān)來處理數(shù)據(jù)。
 

　　■ 將處理后的IO-Link現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)提交給PLC或其它系統(tǒng)控制器。
 

　　04  設(shè)備智能化
 

　　IO-Link的一個重要應(yīng)用是使設(shè)備智能化。在類似于沒有(或只有少量)編程的傳統(tǒng)傳感器的設(shè)計中，這些支持IO-Link的設(shè)備尤其常見，它們可以接收指令、監(jiān)控和執(zhí)行自檢例程并產(chǎn)生數(shù)據(jù)。由于IO-Link除了提供基礎(chǔ)雙值(是、否或通過、失敗)數(shù)據(jù)外，還允許設(shè)備提供更多數(shù)據(jù)，因此也可以報告精確值。例如，過程自動化任務(wù)受益于IO-Link溫度傳感器，它可以連續(xù)報告監(jiān)測區(qū)域或空間的精確溫度值，而不是簡單的高溫或低溫狀態(tài)報警。
 

　　IO-Link 用于智能現(xiàn)場設(shè)備的另一個好處是其物理連接的緊湊。這與現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)接口的物理連接形成鮮明對比，后者有時會因體積過大而無法在現(xiàn)場微型設(shè)備上安裝。IO-Link智能組件也可以進行精確控制。例如，一旦場景滿足一組條件，就可以命令驅(qū)動器關(guān)閉，而不是基本的關(guān)閉和打開控制。
 

　　不過，在智能設(shè)備應(yīng)用中使用IO-Link也有一些注意事項。盡管無線形式的IO-Link正在開發(fā)中，但它目前仍然主要是一種有線通信協(xié)議——因此它仍然受到硬布線的限制。為保持數(shù)據(jù)完整性，IO-Link主站到設(shè)備的布線不得超過20米。此外，由于IO-Link協(xié)議每個周期最多只能傳輸32字節(jié)的數(shù)據(jù)，因此不能與攝像機等現(xiàn)場設(shè)備一起使用，因為攝像機每分鐘可以生成許數(shù)MB的數(shù)據(jù)。
 

　　IO-Link 系統(tǒng)的用途非常廣泛，可以補充現(xiàn)有協(xié)議的不足，為幾乎無限的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供支持。IO-Link系統(tǒng)簡單易用，只需一個IO-Link主站、應(yīng)用設(shè)備以及與其連接的三線或五線電纜，因此得到了廣泛應(yīng)用。即插即用的安裝和高性價比也是IO-Link的優(yōu)勢所在。
 

　　關(guān)鍵概念：
 

　　■ IO-Link提供了將設(shè)備集成到高級控制系統(tǒng)中的三種方式。
 

　　■ 精確控制和緊湊性是應(yīng)用IO-Link實現(xiàn)設(shè)備智能化的好處。