مقدمه‌ای بر فناوری حسگر IO-Link

IO-Link یک پروتکل ارتباطی سریال نقطه به نقطه است که به صورت بین‌المللی استاندارد شده (IEC 61131-9) و برای اتصال حسگرها و محرک‌ها به سیستم‌های کنترل صنعتی طراحی شده است. به عنوان یک عامل کلیدی در صنعت 4.0، حسگرهای باینری یا آنالوگ سنتی را به دستگاه‌های هوشمندی تبدیل می‌کند که قادر به تبادل داده‌های دو طرفه هستند. برخلاف سیستم‌های فیلدباس سنتی، IO-Link بر روی کابل‌های استاندارد 3 سیمه بدون محافظ (تا 20 متر) کار می‌کند و از کانکتورهای M8/M12 استفاده می‌کند که در همه جا وجود دارند و از سازگاری در معماری‌های مختلف اتوماسیون اطمینان حاصل می‌کند. با پشتیبانی از سرعت انتقال داده تا 230.4 کیلوبیت بر ثانیه، انتقال بلادرنگ مقادیر فرآیند، پارامترهای دستگاه و اطلاعات تشخیصی را تسهیل می‌کند و شکاف بین دستگاه‌های سطح میدان و سیستم‌های کنترل سطح بالاتر مانند PLC یا پلتفرم‌های ابری را پر می‌کند.

معماری فنی و مکانیزم ارتباطی

سیستم IO-Link شامل سه جزء اصلی است: یک مستر IO-Link، دستگاه‌های IO-Link (حسگرها/محرک‌ها) و یک کابل استاندارد. مستر به عنوان یک دروازه بین سیستم کنترل (به عنوان مثال، PLC) و دستگاه‌های متصل عمل می‌کند و ارتباط را از طریق تبادل داده‌های چرخه‌ای که به عنوان توالی‌های M شناخته می‌شوند، مدیریت می‌کند. داده‌ها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

1. داده‌های فرآیند: مقادیر منتقل شده چرخه‌ای (به عنوان مثال، خوانش دما، وضعیت سوئیچ).

2. داده‌های سرویس: پارامترهای غیر چرخه‌ای (به عنوان مثال، شناسایی دستگاه، تنظیمات پیکربندی).

3. داده‌های رویداد: هشدارهای تشخیصی (به عنوان مثال، هشدارهای اضافه بار، خطاهای اتصال).

   این پروتکل از سه سرعت انتقال (COM1: 4.8 کیلوبیت بر ثانیه، COM2: 38.4 کیلوبیت بر ثانیه، COM3: 230.4 کیلوبیت بر ثانیه) پشتیبانی می‌کند و از یک مکانیزم بیدارباش برای مذاکره خودکار سرعت‌های ارتباطی استفاده می‌کند. هر دستگاه توسط یک فایل شرح دستگاه IO (IODD) توصیف می‌شود که امکان ادغام و ذخیره پارامترها را برای جایگزینی یکپارچه حسگر فراهم می‌کند.

سناریوهای کاربردی کلیدی در اتوماسیون صنعتی

1. نگهداری پیش‌بینانه: حسگرهای ارتعاشی با IO-Link (به عنوان مثال، مدل PCB 674A91) فن‌های صنعتی را نظارت می‌کنند و داده‌های بلادرنگ را در مورد حداکثر شتاب، سرعت RMS و دما منتقل می‌کنند تا خرابی بلبرینگ یا عدم تراز را پیش‌بینی کنند و زمان خرابی را تا 30٪ کاهش دهند.

2. بهینه‌سازی فرآیند در تولید: در تولید آبجو، حسگرهای دما و فشار IO-Link (به عنوان مثال، سری Sentinel) امکان کالیبراسیون از راه دور مخازن تخمیر و سیستم‌های CIP را فراهم می‌کنند و کنترل دقیقی از چرخه‌های تمیز کردن و جریان مواد اولیه را تضمین می‌کنند.

3. خطوط تولید انعطاف‌پذیر: خواننده‌های RFID با رابط‌های IO-Link (به عنوان مثال، Pepperl+Fuchs IUT-F191) امکان پارامترسازی پویا را برای تولید با اندازه دسته یک فراهم می‌کنند، جایی که تنظیمات حسگر با فرمت‌های بسته‌بندی مختلف بدون مداخله دستی سازگار می‌شوند.

4. ایمنی و تشخیص: افزونه‌های ایمنی IO-Link نظارت دقیق بر خطا (به عنوان مثال، تشخیص اتصال کوتاه) را برای سیستم‌های حیاتی ارائه می‌دهند، با استانداردهای IEC 61784-3 مطابقت دارند و در عین حال سیم‌کشی را از طریق کابل‌های یکپارچه ساده می‌کنند.

مزایای نسبت به سیستم‌های حسگر سنتی

IO-Link با دیجیتالی کردن داده‌ها در منبع، تخریب سیگنال آنالوگ را از بین می‌برد و دقت را علیرغم تداخل الکترومغناطیسی تضمین می‌کند. قابلیت دو طرفه آن امکان پیکربندی از راه دور را از طریق ابزارهای نرم‌افزاری (به عنوان مثال، Sensor Studio) فراهم می‌کند و زمان راه‌اندازی را 50٪ در مقایسه با تنظیمات دستی کاهش می‌دهد. علاوه بر این، این فناوری پیچیدگی سیم‌کشی را با جایگزینی چندین کابل آنالوگ با یک کابل واحد برای هر دستگاه کاهش می‌دهد و هزینه‌های نصب را 15 تا 20٪ کاهش می‌دهد. ادغام با پلتفرم‌های ابری از طریق مسترهای IO-Link همچنین تجزیه و تحلیل داده‌های آماده IIoT را برای بینش‌های پیش‌بینی‌کننده امکان‌پذیر می‌کند.

-Endress+Hauser Instruments    

-ALLEN BRADLEY PLC

-YOKOGAWA Instruments

-MTL

-P+F

-محصولات بیشتر