IO-Link: Revolutionierung der Kommunikation in der Industrie 4.0
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- Herausgeber
- Zoe
- Ausgabezeit
- 2024/11/2
Zusammenfassung
IO-Link ist ein standardisiertes digitales Kommunikationsprotokoll für die industrielle Automatisierung. Es verbindet Sensoren, Aktoren und Steuerungen wie SPSen und ermöglicht so einen effizienten Datenaustausch und erweiterte Funktionen. Diese Technologie behebt Einschränkungen in herkömmlichen Systemen und verbessert die Gerätekonnektivität, Diagnose und Gesamtsystemleistung.
Das Rückgrat der Industrie 4.0: IO-Link verstehen
IO-Link ist ein digitales Kommunikationsprotokoll und ein Schnittstellenstandard, der im Bereich der industriellen Automatisierung weit verbreitet ist. Es erleichtert in erster Linie den periodischen Datenaustausch zwischen Sensoren, Aktoren und Steuerungen (wie SPS). Das Protokoll wurde ursprünglich von Siemens vorgeschlagen und von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) als IEC 61131-9 standardisiert, das mittlerweile als internationaler Standard anerkannt ist. Mit dem Voranschreiten von Industrie 4.0 hat die Anwendung von IO-Link immer mehr an Bedeutung gewonnen.
Last Meter Kommunikationstechnologie
In industriellen Steuerungssystemen erfolgt die Kommunikation zwischen Chips, Leiterplatten, Sensoren und anderen Geräten normalerweise über Remote-E/A oder erweiterte E/A, was verhindert, dass Steuerungen direkt auf Daten von Sensoren auf niedrigerer Ebene zugreifen. Darüber hinaus kann es bei der Übertragung zu Präzisionsverlusten bei den Daten kommen, und normale E/A-Schnittstellen können keine Fehlerinformationen übermitteln, was die Fehlerdiagnose zeit- und arbeitsintensiv macht. Mit dem Voranschreiten von Industrie 4.0 sind diese Probleme deutlicher geworden, was den dringenden Bedarf an einer effizienten und präzisen Kommunikationstechnologie zur Bewältigung dieser Herausforderungen unterstreicht, was zur Entstehung von IO-Link als „Kommunikationstechnologie der letzten Stufe“ in der Automatisierung geführt hat.
So funktioniert IO-Link
IO-Link ist ein serielles digitales Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll, bei dem jedes E/A-Gerät über einen unabhängigen Kanal mit einer Master-Einheit verbunden ist. Das IO-Link-System besteht hauptsächlich aus drei Komponenten:
1️⃣ IO-Link-Master : Dieses Gerät verbindet sich mit Steuerungen wie SPS und verbindet sich nach unten mit Standard-IO-Link-Sensoren, -Aktoren oder -Hubs. Seine Funktion besteht darin, Daten von der Ausführungsebene zu empfangen, sie über Busprotokolle an die übergeordnete Steuerung zu übertragen und Steuerbefehle in das IO-Link-Protokoll umzuwandeln, um sie zurück an die Ausführungsebene zu übertragen.
2️⃣ IO-Link-Geräte : Dazu gehören Sensoren und Aktoren, die üblicherweise über M12-Anschlüsse mit vier und fünf Stiften verfügen, die der Pin-Definition von IO-Link-Geräten entsprechen. IO-Link-Hubs können Geräte verbinden, die keinen IO-Link-Eingang/Ausgang haben.
3️⃣ IO-Link-Kabel : Zum Verbinden des IO-Link-Masters mit Geräten werden standardmäßige 3- oder 5-adrige Kabel verwendet. Der IO-Link-Master arbeitet in zwei Modi: Standard-E/A-Modus (SIO) und IO-Link-Kommunikationsmodus. Im IO-Link-Modus versucht der Master, eine Verbindung mit allen IO-Geräten herzustellen.
IO-Link überträgt vier Haupttypen von Daten
1️⃣ Prozessdaten : Dazu gehören analoge Werte und Schaltzustände, die während jedes Kommunikationszyklus übertragen werden.
2️⃣ Wertstatus : Jeder Port hat einen Wertstatus, der angibt, ob die Prozessdaten gültig sind und zyklisch zusammen mit den Prozessdaten übertragen werden können.
3️⃣ Gerätedaten : Diese bestehen aus Parametern, Identifikationsdaten und Diagnoseinformationen, die nicht zyklisch ausgetauscht werden. Gerätedaten können auf Anfrage des IO-Link-Masters in das Gerät geschrieben und daraus gelesen werden.
4️⃣ Ereignisse : Nichtzyklische Daten, einschließlich Fehlermeldungen (z. B. Kurzschlüsse), Warn-/Wartungsdaten (z. B. Verschmutzung, Überhitzung) usw.
Die Bedeutung von IO-Link in der modernen industriellen Automatisierung und im IIoT
Angesichts der rasanten Entwicklung des industriellen Internets der Dinge (IIoT) benötigen Entwickler dringend eine standardisierte und praktische Methode zum Verbinden intelligenter Sensoren und Aktoren für eine intelligente IO-Konnektivität. Die digitale Schnittstelle von IO-Link ist einfach zu verwenden und hilft bei der Standardisierung des Geräteeinsatzes, wodurch die Prozesseffizienz und -sicherheit verbessert und Ausfallzeiten reduziert werden. In einigen großen Produktionslinien können die Verluste durch Ausfallzeiten Zehntausende bis Hunderttausende von Dollar pro Minute erreichen. Daher spielt IO-Link in der modernen industriellen Automatisierung eine immer wichtigere Rolle.
