Hướng dẫn đầy đủ về IO-Link

1. IO-Link là gì?

IO-Link là một tiêu chuẩn giao diện công nghiệp (IEC 61131-9) kết nối các cảm biến và bộ truyền động. Công nghệ truyền thông này cho phép trao đổi nhiều loại dữ liệu khác nhau, được quản lý thủ công từng cái một, ở cấp độ cảm biến theo IIoT.
Các cảm biến và bộ truyền động tương thích với IO-Link được gọi là thiết bị IO-Link, được kết nối với nhiều mạng công nghiệp khác nhau như EtherNet/IP, EtherCAT, PROFINET, Modbus TCP, CC-Link IE TSN, CC-Link IE Field và CC-Link IE Field Basic thông qua IO-Link Master.
Các cảm biến và bộ truyền động được kết nối với IO-Link Master theo kiểu điểm-đến-điểm và được kết nối với các bộ điều khiển như PLC thông qua Ethernet công nghiệp.

Nhấn mạnh
Tăng tốc IIoT bằng cách truy cập nhiều dữ liệu khác nhau từ cảm biến và bộ truyền động.
Công nghệ này cho phép IoT trong các nhà máy, bắt đầu với các thiết bị IO-Link ở cấp độ cảm biến trong dòng

2. Tính năng IO-Link

Thu thập dữ liệu
Trong những năm gần đây, nhu cầu số hóa dữ liệu từ các thiết bị tương tự và đưa vào hệ thống ngày càng tăng. Vì mục đích này, các thiết bị thông thường được thay thế bằng các thiết bị IO-Link. Điều này dự kiến ​​sẽ làm giảm số lượng các thiết bị như bộ chuyển đổi A/D hoặc giảm chi phí thiết bị.
Theo thông lệ, ở cấp độ cảm biến và bộ truyền động, tín hiệu BẬT/TẮT, tín hiệu tương tự và truyền thông nối tiếp được kết nối riêng. IO-Link chuẩn hóa các quy trình này, cho phép vận hành hiệu quả hơn.
Đồng thời, các vấn đề sau liên quan đến việc sử dụng tín hiệu I/O tương tự cũng có thể được giải quyết.
– Thay đổi giá trị đo được do nhiễu
– Lỗi chuyển đổi trong quá trình chuyển đổi A/D hoặc D/A
– Giảm số giờ công làm việc

Nhấn mạnh

Điều này cho phép trực quan hóa dữ liệu mà trước đây không thể thu thập được và phát hiện các bất thường và lỗi của hệ thống.

Làm cho việc bảo trì máy móc và nhà máy hiệu quả hơn
Vì các thông số sau khi thiết lập có thể được sao lưu vào IO-Link Master, nên có thể tránh được các vấn đề như sai model nếu thiết bị IO-Link được thay thế bằng một trong cùng một model.
Ngoài ra, thông tin thiết lập có thể được nhập từ IO-Link Master khi thay thế các thiết bị IO-Link, loại bỏ nhu cầu tinh chỉnh.
IO-Link Master không chỉ có thể sao lưu hồ sơ của từng thiết bị IO-Link mà còn có thể sao lưu thông tin thiết lập sau nhiều lần điều chỉnh thông số khác nhau.
Nếu thiết bị IO-Link được thay thế bằng một trong cùng một model, thông tin thiết lập có thể được khôi phục để tránh thông tin khác so với trước.

3. Các thành phần của hệ thống IO-Link và vai trò của chúng

Hệ thống IO-Link chủ yếu bao gồm IO-Link Master, các thiết bị IO-Link (như cảm biến, bộ truyền động, v.v.), cáp và các công cụ kỹ thuật.
IO-Link Master là một thiết bị đầu cuối thực hiện giao tiếp IO-Link với một thiết bị IO-Link trong hệ thống IO-Link.
IO-Link Master với nhiều cổng cho phép giao tiếp hai chiều điểm-điểm với các thiết bị IO-Link. Lượng dữ liệu giao tiếp, thời gian phản hồi không bị ảnh hưởng bởi các thiết bị lân cận.
Thiết bị IO-Link là thuật ngữ chung cho các thiết bị cảm biến và bộ truyền động được thiết kế và sản xuất dựa trên tiêu chuẩn IO-Link.
Chúng bao gồm nhiều loại cảm biến FA, công tắc, RFID và bộ truyền động.
Tất cả các thiết bị đều có tệp IODD mô tả thông tin thiết bị, có thể được đọc để định cấu hình thiết bị độc lập với nhà sản xuất.

Nhấn mạnh

Như thể hiện trong hình trên, cấu hình thiết bị rất đơn giản.
Không có vấn đề gì miễn là bạn chọn IO-Link Master tương thích với Ethernet công nghiệp mà bạn đang sử dụng.
IO-Link Master của chúng tôi tương thích với CC-Link IE TSN, CC-Link IE Field, CC-Link IE Field Basic, EtherNet/IP, EtherCAT và Modbus TCP.

4. Các thành phần cần thiết cho IO-Link

IO-Link Master

Nó hoạt động như một cổng giữa các thiết bị IO-Link và máy chủ Ethernet công nghiệp.

Thiết bị IO-Link

Nó đề cập đến các cảm biến và bộ truyền động có giao diện truyền thông IO-Link.
*16 triệu thiết bị tương thích IO-Link tính đến cuối năm 2019

Cáp cảm biến tiêu chuẩn

Cáp để kết nối thiết bị IO-Link và IO-Link Master.
Có thể sử dụng cáp cảm biến tiêu chuẩn cho giao tiếp IO-Link, loại bỏ nhu cầu sử dụng cáp giao tiếp chuyên dụng.

Công cụ thiết lập và tập tin
Công cụ kỹ thuật

Công cụ lập trình PLC do nhà sản xuất PLC cung cấp.
Có thể sử dụng để thiết lập IO-Link Master và thiết bị được kết nối với PLC.
*Không thể thiết lập một số mục.

Tập tin IODD

Các tệp IODD (Mô tả thiết bị IO) được cung cấp từ mỗi nhà sản xuất thiết bị IO-Link.
Một tệp chứa thông tin về mô tả thiết bị và thông số như tên nhà cung cấp, số kiểu máy và chức năng của thiết bị IO-Link.

5. Những gì bạn có thể làm với IO-Link

Trong một nhà máy, có hàng nghìn cảm biến và bộ truyền động hoạt động trên các dây chuyền sản xuất và thiết bị, và IO-Link giúp giám sát và thiết lập thông tin từ nhiều cảm biến và bộ truyền động mà trước đây không thể quản lý tập trung ở cấp bộ điều khiển.
Dữ liệu có thể được xử lý bằng giao tiếp IO-Link được hiển thị ở bên trái cho một cảm biến.
Khi thay đổi lô hoặc loại, có thể thực hiện cài đặt cảm biến theo lô và kiểm tra I/O từ PLC và có thể nhập thông tin thiết lập từ IO-Link Master khi thay thế cảm biến. Do đó, thời gian khởi động và bảo trì thiết bị có thể được giảm.
Trong những năm gần đây, nhu cầu về “bảo trì phòng ngừa” ngày càng tăng để phát hiện các dấu hiệu hỏng hóc của thiết bị. Nhiều thiết bị IO-Link được cài đặt sẵn các chức năng này, giúp dễ dàng tạo ra các hệ thống “bảo trì phòng ngừa”.

Nhấn mạnh

IO-Link giúp giảm thời gian khởi động và bảo trì thiết bị.
Điều này có nghĩa là các thiết lập cảm biến hàng loạt và kiểm tra I/O có thể được thực hiện từ PLC. Ngoài ra, chức năng khôi phục tự động cho phép nhập các thiết lập giống như thiết lập của cảm biến trước khi thay thế từ IO-Link Master, do đó có thể hoàn thành bảo trì chỉ bằng cách đấu dây.

Số lượng và loại thiết bị tương thích IO-Link

Có 16 triệu thiết bị tương thích với IO-Link tính đến cuối năm 2019.
Số lượng nút đã tăng gấp đôi trong hai năm từ 8,1 triệu vào cuối năm 2017.
Có nhiều loại thiết bị tương thích với IO-Link.
Ví dụ: cảm biến quang điện, cảm biến dịch chuyển, công tắc, RFID, bộ truyền động (thiết bị điều khiển), còi, đèn báo, v.v.

6. Các kiểu dữ liệu cơ bản cho giao tiếp IO-Link

Dữ liệu quy trình (Truyền thông tuần hoàn)

Dữ liệu được truyền theo chu kỳ và có thể thu được mà không cần chương trình PLC.
Kích thước dữ liệu quy trình được xác định bởi thiết bị, với 0 đến 32 byte khả dụng. Ví dụ: Dữ liệu khoảng cách cho cảm biến dịch chuyển, dữ liệu nhiệt độ cho nhiệt kế, dữ liệu lưu lượng cho cảm biến lưu lượng, v.v.

Dữ liệu dịch vụ (Truyền thông không tuần hoàn)

Thông tin này bao gồm các tham số, dữ liệu nhận dạng (mẫu, số sê-ri, v.v.) và chẩn đoán.
Những thông tin này có thể được truyền theo chu kỳ theo yêu cầu của IO-Link Master.
Dữ liệu thiết bị có thể được ghi vào và đọc từ thiết bị.

Dữ liệu sự kiện (Truyền thông không tuần hoàn)

Nếu xảy ra lỗi như đoản mạch, quá nhiệt hoặc nhiễm bẩn hoặc dự đoán sẽ xảy ra trong thiết bị IO-Link, thiết bị chính có thể được thông báo mà không can thiệp vào quá trình truyền dữ liệu quy trình.
(Chi tiết sự kiện thay đổi tùy thuộc vào thiết bị IO-Link)
Đối với sự cố đứt dây giữa IO-Link Master và thiết bị, có thể phát hiện nếu không có phản hồi từ thiết bị sau khi thử lại từ thiết bị chính.