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

　　隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，智能自動(dòng)化已經(jīng)被定義為先進(jìn)的控制、監(jiān)控和診斷。然而，只有通過(guò)工業(yè)連接才能實(shí)現(xiàn)這種功能，因?yàn)楣I(yè)連接可以將控制和機(jī)器設(shè)備統(tǒng)一在同一個(gè)平臺(tái)上，以實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)今自動(dòng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議，便于設(shè)備之間進(jìn)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(gè)IO-Link端口，各種IO-Link設(shè)備可以分別插入其中。這些節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的端點(diǎn)連接使IO-Link成為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議。統(tǒng)一的IO-Link接口由IEC 61131-9標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(yùn)行模式。
 

　　IO-Link運(yùn)行模式支持與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通信，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中通常被用于監(jiān)測(cè)、測(cè)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(shí)起作用，在這種情況下，端口充當(dāng)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(shí)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(gè)IO-Link設(shè)備發(fā)送指令時(shí)使用。
 

　　值得注意的是，IO-Link主站上的端口可以隨時(shí)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(yùn)行在DI模式下，然后在控制器請(qǐng)求來(lái)自傳感器的診斷和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，切換到IO-Link通信模式。
 

　　02  可操作的狀態(tài)通信
 

　　通過(guò)設(shè)置IO-Link設(shè)備來(lái)報(bào)告狀態(tài)，進(jìn)而告知系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整和修正，從而可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器監(jiān)控。例如，在機(jī)床行業(yè)中，IO-Link壓力傳感器的用途之一就是驗(yàn)證工件的夾緊壓力是否合適，以便在卸下材料的操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)損且安全的夾持。在這里，IO-Link傳感器主要支持機(jī)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(jìn)行可操作的狀態(tài)通信，以支持增強(qiáng)的維護(hù)例程，從而最大限度地減少停機(jī)時(shí)間。例如，裝配機(jī)上的IO-Link位置傳感器可以持續(xù)報(bào)告末端執(zhí)行器的位置，以確保沒(méi)有任何位置超出范圍或不對(duì)齊。
 

　　通過(guò)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(cuò)誤和潛在故障發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測(cè)和糾正。技術(shù)人員還可以識(shí)別機(jī)器或工廠中的薄弱環(huán)節(jié)，為未來(lái)企業(yè)層面的運(yùn)營(yíng)變化、采購(gòu)決策和專屬機(jī)器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
 

　　03  高級(jí)控制和自動(dòng)化
 

　　在IO-Link裝置支持無(wú)需人工干預(yù)即可運(yùn)行的功能的情況下，IO-Link控制器通常連接到主機(jī)系統(tǒng)或更高級(jí)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(jī)構(gòu)做出適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)響應(yīng)。這種自動(dòng)化控制要求IO-Link系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)協(xié)議和布線連接到更高級(jí)別的控制器上。事實(shí)上，大多數(shù)IO-Link控制器都具有用于此類連接的現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)端口。
 

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

　　1. 直接連接到主機(jī)或PLC。
 

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

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

　　具有現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)通信連接的IO-Link系統(tǒng)的另一個(gè)好處是允許遠(yuǎn)距離連接，這反過(guò)來(lái)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(jī)器上，這對(duì)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(hào)的低級(jí)控制器，為高級(jí)的組合應(yīng)用帶來(lái)益處。在這里，它們可以：
 

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

　　■ 作為網(wǎng)關(guān)來(lái)處理數(shù)據(jù)。
 

　　■ 將處理后的IO-Link現(xiàn)場(chǎng)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(gè)重要應(yīng)用是使設(shè)備智能化。在類似于沒(méi)有(或只有少量)編程的傳統(tǒng)傳感器的設(shè)計(jì)中，這些支持IO-Link的設(shè)備尤其常見(jiàn)，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(guò)、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(bào)告精確值。例如，過(guò)程自動(dòng)化任務(wù)受益于IO-Link溫度傳感器，它可以連續(xù)報(bào)告監(jiān)測(cè)區(qū)域或空間的精確溫度值，而不是簡(jiǎn)單的高溫或低溫狀態(tài)報(bào)警。
 

　　IO-Link 用于智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的另一個(gè)好處是其物理連接的緊湊。這與現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)接口的物理連接形成鮮明對(duì)比，后者有時(shí)會(huì)因體積過(guò)大而無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)微型設(shè)備上安裝。IO-Link智能組件也可以進(jìn)行精確控制。例如，一旦場(chǎng)景滿足一組條件，就可以命令驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉，而不是基本的關(guān)閉和打開(kāi)控制。
 

　　不過(guò)，在智能設(shè)備應(yīng)用中使用IO-Link也有一些注意事項(xiàng)。盡管無(wú)線形式的IO-Link正在開(kāi)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?jǐn)?shù)據(jù)完整性，IO-Link主站到設(shè)備的布線不得超過(guò)20米。此外，由于IO-Link協(xié)議每個(gè)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(jī)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一起使用，因?yàn)閿z像機(jī)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(bǔ)充現(xiàn)有協(xié)議的不足，為幾乎無(wú)限的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供支持。IO-Link系統(tǒng)簡(jiǎn)單易用，只需一個(gè)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(jià)比也是IO-Link的優(yōu)勢(shì)所在。
 

　　關(guān)鍵概念：
 

　　■ IO-Link提供了將設(shè)備集成到高級(jí)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(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化的好處。