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IO-Link如何將“智能”融入智能工廠

時間:2024-03-05 16:44:36來源:21ic電子網(wǎng)

導語:?IO-Link?有望讓幾乎所有工廠傳感器或執(zhí)行器實現(xiàn)“智能化”,從而能夠與過程控制器進行通信并共享有價值的數(shù)據(jù)。這篇博文探討了IO-Link的開發(fā)原因、工作原理、使用場合和局限性。

  為什么要開發(fā)IO-Link?

  過去,每種現(xiàn)場總線(如MODBUS、Profibus)都有各自的連接器,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其工作原理的細節(jié),并選擇正確的電纜和輸入卡。為了解決這些問題,制造商在其設(shè)備中設(shè)計了現(xiàn)場總線接口,但隨著傳感器和執(zhí)行器尺寸不斷縮小,這種方法變得不切實際。除了尺寸變得更小之外,制造流程還要求傳感器能夠傳輸溫度和壓力等物理量的讀數(shù),并需可以通過過程控制器遠程配置(雙向通信)。 這些因素是推動IO-Link發(fā)展成為全球標準化接口的主要驅(qū)動力,該接口能夠適配所有設(shè)備制造商生產(chǎn)的小型設(shè)備。這些設(shè)備可以輕松集成到任何使用IO-Link*主站的網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng))中。IO-Link傳感器需要向后兼容傳統(tǒng)二進制傳感器,以便更輕松地集成到現(xiàn)有工廠系統(tǒng)中。

  IO-Link如何工作?

  IO-Link系統(tǒng)由從站(傳感器或執(zhí)行器)和IO-Link主站組成。參見圖1。每個從站只能連接到一個IO-Link主站,但IO-Link主站可以服務(wù)多個從站。

IO-Link系統(tǒng)

圖1 - IO-Link系統(tǒng)

  IO-Link主站充當網(wǎng)關(guān),橋接相連從站與過程控制器使用的上游工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路(圖2)。

IO-Link如何融入工廠自動化架構(gòu)

圖2 - IO-Link如何融入工廠自動化架構(gòu)

  IO-Link是一種串行數(shù)字點對點協(xié)議,其中每個從站都連接到IO-Link主站上的一個物理端口。該協(xié)議不需要復雜的尋址,采用標準化連接器(通常是M8或M12)和非屏蔽三線電纜,安裝簡單、成本低。

  ?IO-Link主站端口有如下四種工作模式:

  ?IO-Link: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。

  ?停用:“停用”模式可用于未使用的端口

  ?IO-Link數(shù)據(jù)通信可以是周期性的,也可以是非周期性的。

  ?周期性通信發(fā)生在正常工作期間,IO-Link主站驅(qū)動“過程數(shù)據(jù)”的傳輸。

  非周期性數(shù)據(jù)是“應(yīng)請求”傳輸?shù),可以包含配置或維護信息(服務(wù)數(shù)據(jù))。例如,IO-Link主站可能會在從站上電后向其發(fā)送新配置,或在關(guān)斷前請求從站配置。事件數(shù)據(jù)也是非周期性的,出現(xiàn)在有意外情況發(fā)生時,并根據(jù)嚴重程度(通知、警告和錯誤)向控制器發(fā)出報告。

  IO-Link可以用在哪里?

  IO-Link非常適合工廠自動化應(yīng)用,包括:

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

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

  ?輸送帶:速度和停止點可以根據(jù)負載動態(tài)改變

  ?個性化制造/單件小批量生產(chǎn):IO-Link易于遠程配置,為個性化制造賦予靈活性

  ?液壓系統(tǒng):IO-Link能夠滿足所有關(guān)鍵要求,包括可靠的信號傳輸、溫度、壓力和液位等

  IO-Link有什么局限性?

  務(wù)必注意,IO-Link并非設(shè)計用于支持所有類型的傳感器或執(zhí)行器。它每個周期只能傳輸最多32字節(jié)的過程數(shù)據(jù),因此不適合傳輸工業(yè)成像設(shè)備所用攝像頭或掃描儀等裝置產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。大約2ms(典型值)的生產(chǎn)周期足以滿足大多數(shù)工廠自動化要求,但不適合高速應(yīng)用。此外,連接從站和IO-Link主站的電纜不能超過20米。

  IO-Link如何為傳感器或執(zhí)行器賦能?

  ADI公司提供IO-Link從站和IO-Link主站物理層接口/收發(fā)器(PHY)。 我們的4端口/8端口IO-Link主站和從站收發(fā)器都集成了降壓調(diào)節(jié)器和LDO,同時擁有±60V電纜接口保護,可在惡劣工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定可靠地工作。

標簽: 傳感器?

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