Ich bin sicher, Sie haben in den letzten Jahren von IO-Link gehört. IO-Link hat seinen eigenen Standard, IEC 61131-9, und seine Gemeinschaft behauptet, es sei die erste standardisierte Input/Output-Technologie. Dieses serielle und bidirektionale Protokoll ist wegen seiner einfachen Einrichtung populär geworden.

Viele Anbieter produzieren und entwerfen IO-Link-Geräte, um die neue Nachfrage nach dieser Technologie zu erfüllen. Lernen wir heute etwas über dessen Geschichte, Funktionsweise und natürlich seine Vor- und Nachteile.

Was ist IO-Link?

Entwickler haben dieses Protokoll erstellt, um den Datenaustausch zwischen Feldsensoren verschiedener Marken zu vereinfachen. Dann haben sich IO-Link-Anbieter versammelt, um auf dieser Idee aufzubauen und das IO-Link-Community-Konsortium zu schaffen. Heute hat das Konsortium eine große Liste von Mitgliedern wie Advantech, Banner, Endress+Hauser und Rockwell.

Dieses Punkt-zu-Punkt-System schafft Kommunikation mit Sensoren und Aktoren mit einem dreiadrigen Kabel, das keine Extras benötigt. Diese Grafik zeigt ein Beispiel für die Topologie:

io-link topology

IO-Link tauscht auch drei Arten von Daten aus – Prozess-, Service- und Ereignisdaten.

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Einige Merkmale des IO-Links

Zunächst, wie ich bereits erwähnt habe, verwendet das Netzwerk nur ein dreiadriges Kabel, das M5-, M8- und M12-Steckverbinder erlaubt. Die meisten Geräte verwenden jedoch M12.

IO-Link Netzwerkkomponenten

Das Netzwerk verfügt über fünf Elemente, um Sensoren und Aktuatoren an den Controller anzuschließen.

Zunächst benötigen Sie den IO-Link-Master , um die Feldgeräte mit dem automatisierten Steuerungssystem zu verbinden. Sie können es im Steuerungssystem oder als IO-System installieren. Die Eingänge schaffen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit den Sensoren, was digitale und analoge Werte von 8, 12 und 16 Bit ermöglicht. Darüber hinaus kann der Master viele Feldbusarten oder produktspezifische Backplane-Busse einsetzen.

Zweitens benötigen Sie IO-Link-Sensoren und –Geräte, wie Durchflussmesser und Ventile. Während Sie IO-Link-Geräte in Standardsystemen verwenden können, geht es nicht umgekehrt.

Viertens brauchen Sie die richtigen Kabel, um alles zu verbinden. Dafür können Sie mit M-5, M8- oder M12-Steckverbinder ungeschirmte Drei- oder Fünf-Draht-Kabel verwenden.

Schließlich müssen Sie ein Engineering-Tool haben, um die Sensoren einzurichten und die Parameter zuzuweisen.

io-link with sensors

Einfache und flexible Verbindung

IO-Link kann mehrere intelligente Geräte in einer einzigen Adresse verbinden und so eine Vielzahl von Geräten in Ihrem Netzwerk ermöglichen. Diese Fähigkeit bietet viele Vorteile, wie IO-Link-Blöcke.

Es macht auch den Gerätewechsel einfach, da das Protokoll ein neues Gerät automatisch vom Controller einrichten kann. Es spart Zeit und Aufwand, immer ein großes Plus. IO-Link macht auch die Einstellung der Paramter einfach. Dieses Feature spart Zeit und Aufwand bei der Installation, ein weiteres großes Plus.

Schließlich ist IO-Link eine offene Lösung, die ein internationales Konsortium mit vielen Anbietern als Mitglieder hat. Sie erhalten mehr Optionen für Ihren Prozess, wenn Sie nicht an einen Lieferanten gebunden sind.

Wie funktioniert IO-Link?

Der IO-Link-Master kann verschiedene Betriebsarten für seine Ports haben. IO-Link-Modus setzt den Port für IO-Link-Kommunikation. Dann setzt der DI-Modus den Port ein, um sich als digitaler Input zu verhalten, während DQ-Modus dasselbe als digitale Ausgabe tut. Abschließend haben wir den deaktivierten Modus. Wenn Sie sich dafür entscheiden, einen Port nicht zu verwenden, können Sie ihn als deaktiviert konfigurieren.

Die Übertragungsrate, auch bekannt als Baud-Rate, gibt es in drei Typen für die Version V1.1:

  • Com 1 = 4,8 kbaud
  • 2 = 38,4 kBaud
  • 3 = 230,4 kBaud (optional basierend auf V1.0 Spezifikation)

IO-Link-Sensoren und Aktuatoren unterstützen nur eine Baud-Rate. Aber der Master unterstützt alle diese und passt sich automatisch an die Baud-Rate jedes Gerätes an, das auf der V1.1-Spezifikation basiert.

Und lassen Sie uns die Ansprechzeit nicht vergessen. Dies hängt von vielen Faktoren ab – die Gerätebeschreibungsdateien, der Mindestzyklus des Geräts, die interne Bearbeitungszeit des Meisters und vieles mehr.

Lassen Sie uns in die Arten von Daten einsteigen!

io-link cables

Prozessdaten

Die Prozessdaten enthalten die Eingabe und Ausgabe der Sensoren und Aktuatoren. Diese Daten aktualisieren sich jeden Zyklus, in der Regel alle zwei Millisekunden, und senden zwischen 1 und 32 Bit.

Service-Daten

Sie können Informationen aus dem Feldgerät mit Service-Dateneinheiten (SDUs) abrufen. Es kommuniziert mit Hilfe von bis zu 16.000 Blöcken und Sie erhalten alle grundlegenden Geräteinformationen – Seriennummer, Typ, Version, etc. Sie erhalten auch fortgeschrittene Informationen wie Diagnostik und Konfiguration.

Event-Daten

Jedes Ereignis, das im Netzwerk oder mit den Geräten auftritt, wie Alarme, wird Meldungen auslösen, sobald die Geräte das Ereignis erkennen.

Nach Angaben des Konsortiums haben Sie vier Arten von Ereignisdaten:

  • Prozessdaten (zyklisch)
  • Wertstatus (zyklisch)
  • Gerätedaten (azyklisch)
  • Ereignisse (azyklisch)

IO-Link Wireless 

Die heutige Technologie verlangt eine einfachere, schnellere und billigere Datensammlung. Die drahtlose Kommunikation bietet all diese Vorteile und ist in der Prozessautomatisierung populär geworden. Viele Anwender sind bereits durch den Einsatz in ihrem täglichen Leben mit der Technik vertraut.

Heute hat sich die Diskussion zum Thema Wireless von “wie funktioniert es?” zu “wie wird es meinem Betrieb helfen?” geändert. Das Konsortium ist durch die Freigabe des IO-Link-WLAN-Standards aktuell und relevant geblieben. Es deckt das Thema Digitalisierung ab, verstärkt die Technologie und bietet eine breite Palette von Möglichkeiten bei der Nutzung von IO-Link.

Wie funktioniert IO-Link Wireless?

Das Netzwerk besteht aus einem Gateway, das als Netzwerkmaster arbeitet, mit angeschlossenen Geräten. Natürlich brauchen Sie ein Engineering-Tool, um Parameter einzurichten und zu vergeben.

Die Netztopologie ähnelt dem Standard-IO-Link, mit dem Sternlayout, um die Geräte mit dem Master zu verbinden. Wenn Sie ein drahtgebundenes Gerät haben, dann unterstützt das Netzwerk eine Brücke, um seine Daten drahtlos an das Gateway zu senden.

Das drahtlose Netzwerk verwendet drei Arten von Daten. Ja, schon wieder. Die Prozessdaten tauschen bis zu 32 Bytes pro Zyklus aus. Die Werstatusdaten bestätigen dann die Gültigkeit der Prozessdaten. Zuletzt bieten die Parameter- und Diagnosedaten Betriebszustände, Warnungen, Ausfälle und mehr an.

Diese Grafik zeigt kabellose und kabelgebundene IO-Link-Architektur:

io-link architecture

Vor- und Nachteile von IO-Link

Nun zu den Vor- und Nachteilen dieser Lösung in Ihrer Anlage.

Vorteile:

  • Zeit beim Geräteaufbau sparen
  • Sparen Sie Geld in der Installationsstruktur und Netzwerkarchitektur
  • High-Level-Diagnose von Sensoren und Aktuatoren

Nachteile:

  • Muss weniger als 20 Meter zwischen Remote-IO und IO-Link-Komponente aufweisen
  • Nicht empfohlen für hohe Datenmengen oder High-Speed-Kommunikation zur SteuerungTo know more about Ingress Protection (IP) ratings, get in touch with our engineers!
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