Mi az IO{0}}Link
Az IO-Link egy digitális kommunikációs protokoll az ipari automatizáláshoz, amelyet eredetileg a Siemens javasolt, és ma már nemzetközi szabvány. Célja, hogy lehetővé tegye az ipari berendezések és a vezérlőrendszerek közötti kapcsolatot és kommunikációt. Lehetővé teszi a kétirányú kommunikációt az érzékelők, aktuátorok és más vezérlőkkel ellátott ipari eszközök (például PLC-k) között, lehetővé téve az adatok és vezérlőjelek valós idejű átvitelét-.
Az IO-Link egy soros kommunikációs protokoll (hasonlóan az I2C buszhoz), amely kommunikációs szabványként szolgál az ipari automatizálási vezérlők és az ipari működtetők vagy érzékelők között. Ez az "utolsó néhány láb" technológiai szabványt képviseli a kommunikációs hálózatok áthidalására a területen.
Miért van szükség az IO{0}}Linkre?
Az IO-Link technológia elengedhetetlen a következő technikai előnyök miatt:
Valós idejű adatátvitel és vezérlés:{0}}Az ipari automatizálásban a valós idejű{0}}adatátvitel kritikus fontosságú a berendezések pontos vezérléséhez és felügyeletéhez. Az IO-Link nagy sebességű,
Az IO-Link lehetővé teszi a kétirányú kommunikációt:Nemcsak parancsokat és konfigurációs adatokat fogad a vezérlőrendszertől, hanem paramétereket és állapotinformációkat is visszaküld a vezérlőrendszernek. Ez az intelligencia lehetővé teszi az eszközök számára, hogy alkalmazkodjanak a változó termelési igényekhez és működési feltételekhez, növelve a gyártósor rugalmasságát;
Egyszerűsített telepítés és karbantartás:IO-A Link-eszközök paraméterezhetők és konfigurálhatók digitális kommunikáción keresztül, csökkentve a kézi beállítási hibákat, és egyszerűsítve a telepítési és karbantartási folyamatokat. Ezenkívül az IO-Link diagnosztikai információkat továbbít, segítve a mérnököket a problémák gyors azonosításában és megoldásában az állásidő minimalizálása érdekében.
Hibadiagnosztika és előrejelző karbantartás:Az IO{0}}Link segítségével továbbított diagnosztikai adatok segítik a vállalkozásokat a hibák diagnosztizálásában, lehetővé téve a probléma időben történő észlelését és megoldását a termelési megszakítások és veszteségek csökkentése érdekében. Ezen túlmenően az eszközök állapotának és teljesítményadatainak figyelésével elérhetővé válik az előrejelző karbantartás, amely lehetővé teszi a berendezés meghibásodásának proaktív megelőzését és a termelés hatékonyságának további növelését. Szabványosítás és együttműködés: IO-A Link egy nemzetközileg szabványosított kommunikációs protokoll. A különböző gyártóktól származó eszközök ugyanazokat a kommunikációs szabványokat követik, biztosítva a különböző berendezések közötti együttműködést. Ez lehetővé teszi a vállalkozások számára, hogy kompatibilitási aggályok nélkül, rugalmasan válasszák ki és integrálják a különböző beszállítók eszközeit.
Az IO{0}}Link fejlesztése
Az I0-Link csomópontok száma exponenciálisan nőtt az elmúlt években, és már 2017-ben elérte a 6 millió csomópontot.
Érzékelő mód
A hagyományos adatgyűjtő érzékelők két kategóriába sorolhatók:
1. Analóg érzékelők:Az analóg érzékelők értékeit A/D konverzió révén digitális értékekké alakítják át. A mikroprocesszor (uP) beolvassa ezeket a digitális értékeket, amelyeket azután D/A konverzión keresztül analóg jelekké alakítanak vissza, és továbbítják a PLC-hez. A PLC ezeket az analóg jeleket A/D átalakítója segítségével digitális jelekké alakítja vissza. A PLC mikroprocesszora beolvassa a digitális értékeket az érzékelő információinak megszerzéséhez.
2. Bináris digitális érzékelők:Bináris digitális szintjelek továbbítása az érzékelő és a PLC között digitális kimeneti (DO) és digitális bemeneti (DI) portokon keresztül.
Egy-portos bináris digitális érzékelő-illesztőprogram
Először is, mi az a szenzor-illesztőprogram? Mit csinál?
Az érzékelő-illesztőprogram egy szoftver- vagy hardverkomponens, amely vezérli és működteti az érzékelőeszközöket, lehetővé téve számukra a megfelelő működést és a más rendszerekkel való kommunikációt. A szenzormeghajtó szerepe az, hogy az érzékelők által generált fizikai mennyiségeket digitális jelekké alakítsa,
majd továbbítja ezeket a jeleket magasabb-szintű alkalmazásoknak vagy rendszereknek feldolgozás, elemzés és{1}}döntéshozatal céljából.
Úgy tudom, hogy az érzékelő-illesztőprogram közvetítő rétegként szolgál a legalacsonyabb-szintű érzékelők és a felső{1}}szintű alkalmazások között. E közvetítő nélkül az érzékelők által gyűjtött digitális vagy analóg jelek egyszerűen céltalanul terjednének az áramkörön keresztül. Ha az érzékelő-illesztőprogram a helyén van, a mögöttes érzékelők által gyűjtött adatok nevet, irányt és különféle attribútumokat kapnak. Ez lehetővé teszi a felső -szintű alkalmazások számára, hogy felismerjék az adatok eredetét, megértsék, milyen fizikai mennyiségeket képviselnek, és megfelelő műveleti parancsokat adnak ki.
A bináris digitális érzékelők és meghajtók funkciói:
Jeladaptáció:A bináris digitális érzékelők specifikus digitális jeleket generálhatnak, amelyek különböző állapotokat vagy eseményeket, például kapcsolóállapotokat vagy gombnyomásokat reprezentálnak. Az érzékelőmeghajtók ezeket a jeleket más rendszerek által olvasható és értelmezhető elektromos jelekké alakítják, például feszültségjelekké.
Jelerősítés vagy csillapítás:Néha az érzékelő kimeneti jelei erősítést vagy csillapítást igényelnek, hogy megfeleljenek a későbbi áramköri követelményeknek. Az érzékelőmeghajtók felerősíthetik vagy csillapíthatják a jeleket a pontos jelátvitel érdekében;
Elektromos szigetelés:Az érzékelők és más áramkörök közötti zaj vagy interferencia elkülönítésére az érzékelő-meghajtók elektromos leválasztást biztosítanak, biztosítva az érzékelő jeleinek pontosságát és stabilitását;
Jelszűrés:Az érzékelőkre hatással lehet a környezeti zaj. Az érzékelő-illesztőprogramok szűrési funkciókat biztosítanak ennek a zajnak a kiküszöbölésére és megbízhatóbb jelek továbbítására;
Logikai átalakítás:Egyes digitális érzékelők kimeneti jelei logikai átalakítást igényelhetnek, például jel inverziót vagy több jel kombinálását. Az érzékelő-illesztőprogramok végrehajthatják ezeket a logikai átalakítási műveleteket;
Érzékelő tápegység:Egyes digitális érzékelők megfelelő működéséhez külső tápellátásra lehet szükség. Az érzékelő meghajtói biztosítják a megfelelő tápfeszültséget az érzékelő számára;
Interfész kompatibilitás:Az érzékelő-illesztőprogramok különféle interfész opciókat kínálnak az érzékelők különböző rendszerekhez vagy eszközökhöz való csatlakoztatásához, például analóg jelek, digitális jelek, soros kommunikáció stb.
Az egy{0}}portos bináris digitális érzékelő-illesztőprogramok hátrányai:
1. Az adatátvitel csak egyirányú,{1}}olvasható. Mi van, ha ellenőrzési műveletekre van szükség?
2. Az adatoknak csak két állapota van: 0/1. Hogyan továbbítható több információ?
IO eszközrendszer
IO-A link-érzékelők nem mutatnak eltérést a mérésben
A hagyományos analóg jelek (hőmérséklet, nyomás stb.) az átvitel során analóg és digitális formátumok közötti átalakítást igényelnek. Ez az átalakítási folyamat olyan adateltéréseket vezet be, amelyek befolyásolják a végső eredmények pontosságát.
Az IO-Link kapcsolaton keresztül történő csatlakoztatás esetén a mért értékek digitálisan továbbíthatók az érzékelőtől közvetlenül a vezérlőhöz, így biztosítva, hogy a továbbított adatértékek mindig pontosan megegyezzenek a mért értékekkel.
Az IO-Link csatlakozás emellett kiküszöböli a környező elektromágneses interferenciára való érzékenységet, amely a hagyományos analóg jelátvitelben rejlik.Az IO{0}}Link hálózat összetétele
Az I0-Link különféle végberendezésekkel használható:
Érzékelők:Hőmérséklet, nyomás, fotoelektromos, áramlási... Az I0-Link érzékelők digitalizált érzékelőadatokat szolgáltatnak, és támogatják a távoli konfigurációt és felügyeletet.
Működtetők:Mágnesszelepek, motormeghajtók, szervohajtások... Ezek az aktuátorok távvezérlést, felügyeletet és diagnosztikát tesznek lehetővé az I0-Link segítségével.
Analóg---digitális konverterek (ADC/DAC):Digitális-analóg konverterek-csatlakozásával analóg jelek küldhetők ki az IO-Link hálózatról.
Azonosító eszközök:Például RFID olvasók/írók, vonalkód-leolvasók stb., amelyek lehetővé teszik az objektumok azonosítását és nyomon követését.
IO-Link összekötő busz (egységes vezetékezési szabvány)
IO-A linkkapcsolatok a következő három különböző típusú csatlakozót használják:
1. Jelkábel:Csatlakoztatja a mestert a hubhoz vagy az IO-Link termináleszközhöz. Az IO-Link fizikai rétegbeli jeleit a jelkábelen (normál három-magos kábelen) továbbítják.
2. Adatkábel:A mestert magasabb-szintű vezérlőeszközökhöz, például Ethernet-berendezésekhez csatlakoztatja.
3. Tápkábel:Nagy árammal látja el a mestert
IO-Link Unified Wiring Standard:
• Az IO{0}}Link Master csak szabványos 3-eres kábelt igényel az összes IO-Link eszköz csatlakoztatásához
• Mind a digitális kapcsolójelek, mind az analóg jelek képesek adatokat kommunikálni a felső{0}}szintű vezérlővel ezen a 3-eres kábelen keresztül
• Előrejelzés: a jövőben az összes analóg jelet, az RS232-t és az RS485-öt felváltja az IO-Link
IO-Link érzékelő specifikációja
IO-Link érzékelő=IO-Link érzékelő (IO-Link interfésszel és logóval) + IODD eszközleíró fájl + gyártói nyilatkozat
Az IO{0}}Link pozíciója az ipari internetenAz utolsó 1 méter a hálózatig
IO-Link kommunikáció
Kommunikációs interfészek és adattípusok
Mi a különbség az A és a B típus között?
IO-A mester és a szolga eszközök összekapcsolása fizikai vezetékeken keresztül kommunikál. A mester és a szolga eszközök fizikailag kábeleken keresztül csatlakoznak, beleértve a tápvezetékeket, adatvezetékeket és jelvezetékeket. A hagyományos IO érzékelő/működtető jeleket a mester eszköz rendszeresen gyűjti szabvány 10 (SI0) módban. Amint a fenti ábrán látható, az 1-4 érintkezők a 10-Link eszközök közötti fizikai vezeték érintkezők.
Az egyes tűk funkciói a következők:
Az adatok továbbítása a Pin4 érintkezőn keresztül történik, 24 V-os impulzus{2}}modulált soros UART protokoll használatával. A továbbított adattípusok folyamatadatokat, paramétereket, diagnosztikai és egyéb szervizadatokat tartalmaznak.
Valójában ezek az adattípusok hasonlóak a CANopenben továbbított adattípusokhoz. Itt a folyamatadatok és a szervizadatok a CANopen PDO-nak és SDO-nak felelnek meg.
Az IO{0}}Link eszközök közötti kommunikációs sebesség a csatlakoztatott IO-Link eszközöktől függ, és három módban működik:
- 4.8 kBaud (COM1)
- 38.4 kBaud (COM2)
- 230.4 kBaud (COM3)
Az IO{0}}Link adattípusai az alábbi táblázatban láthatók:
Folyamatadatok: A legáltalánosabb adattípus, amelyet az érzékelők által mért tényleges fizikai mennyiségek, például hőmérséklet, nyomás, áramlási sebesség és egyéb mérések továbbítására használnak. A folyamatadatokat jellemzően felügyeleti és vezérlési alkalmazásokban használják;
Szolgáltatási adatok:
Konfigurációs adatcsomagok:A 10-Link eszközök paramétereinek beállítására és konfigurálására szolgál, mint például a mintavételi frekvencia, működési mód, küszöbértékek stb. Az eszközök konfigurációs csomagokat küldhetnek viselkedésük és funkcionalitásuk módosítására.
Diagnosztikai adatcsomagok:Diagnosztikai információk továbbítására az eszközökről, beleértve a hibakódokat, figyelmeztető üzeneteket, hibaállapotokat stb. Ezek a csomagok segítik a rendszereket a hibadiagnosztikában és a karbantartásban.
Azonosító csomagok:Egyedi eszközazonosítók, gyártási információk stb. továbbítása (a hamisított áruk forgalmának megakadályozása érdekében). Ezek az adatok segítik a rendszer azonosítását és a különböző eszközök kezelését.
Állapot csomagok:Közölje az eszköz működési állapotát, futási idejét (a műszaki támogatás időnaplózásához), riasztási információkat, állapotváltozásokat és kapcsolódó részleteket.
Eszköz képességcsomagok:Az eszköz működési és jellemző információinak továbbítása, például támogatott működési módok, adatformátumok stb.
Standard I/O:Esemény{0}}kiváltott jeleket továbbít, például olyan eseményeket, amelyek akkor indulnak el, amikor az eszköz elér egy bizonyos állapotot vagy állapotot.
A fenti diagram az IO-Link master és az IO-Link slave eszközök közötti adatátviteli folyamatot mutatja be. Bemutatja az IO-Link előnyeit a hagyományos érzékelőkkel szemben az adatátvitelben. Az IO-Link technológia megjelenése lehetővé teszi az érzékelők számára, hogy ne csak adatokat gyűjtsenek és feltöltsenek magasabb-szintű rendszerekbe, hanem azt is lehetővé teszi, hogy magasabb-szintű rendszerek adatokat küldjenek érzékelőknek vagy működtetőknek. Ezenkívül az adatátviteli folyamat rendkívül gyors, általában mindössze 2-3 milliszekundumot vesz igénybe.
IO-Eszközfejlesztés és tesztelés összekapcsolása
IO-Eszközfejlesztés összekapcsolása
Alkalmazás meghatározása:
1. Működtető vagy érzékelő működése
2. Ciklikus adatok (folyamatadatok) meghatározása
3. IO-Eszközfunkciók összekapcsolása (paraméterek, események, rendszerparancsok, adattárolás)
MCU kiválasztása:
- COM2: Javasolt 8 bites processzor
- COM3: Javasolt 16-bit, pl. Cortex-M0 vagy újabb
Tipikus teljesítményparaméterek:
- 6-15 MHz
- Flash: ±16 kByte
- RAM: ±0,5 kByte
- Jelenlegi fogyasztás:<10 mA
PHY chip kiválasztása:.
Két tipikus PHY chip.
Alapvető funkciók.
Automatikus ébresztési kérelem{0}} (WURQ) észlelése.
RX, TX CIQ.
TX engedélyezése.
Minden kommunikációs sebesség, Hi-oldal, Alacsony-oldal, Push-pull output.
Integrált keretfeldolgozás.
SPI, I2C
.UART
.További szolgáltatások
.LDO, DC/DC konverter
.Hőmérséklet-érzékelő
.Polaritás védelem
.RC oszcillátor / PLL kristálycsereként
.Módok váltása: NPN, PNP, Push-Pull...
.Üzem közbeni csere, Vonalvédelem...
PS: Mi az a PHY chip?
A PHY chip, a Physical Layer chip rövidítése, olyan integrált áramkörre utal, amelyet számítógépes hálózatokban használnak a fizikai réteg kommunikációjának kezelésére. A fizikai réteg a számítógépes hálózati architektúrán belül egy olyan réteg, amely az adatátvitel és az elektromos jelátalakítás irányításáért felelős. A logikai adatokat hálózaton keresztüli továbbításra alkalmas jelformátummá alakítja. A PHY chipeket általában számítógépek, szerverek, útválasztók, kapcsolók és egyéb hálózati eszközök összekapcsolására használják, lehetővé téve az adatok fizikai átvitelét a kapcsolatok között.
A PHY-chipeket különféle hálózati protokollokon alkalmazzák, a gyakori példákkal, többek között:
• Ethernet PHY chipek:Ethernet-kommunikációhoz használják, adatkeretek átalakítását megfelelő elektromos jelekké az Etherneten keresztüli átvitelhez.
• USB PHY chipek:USB (Universal Serial Bus) interfészekben alkalmazzák, adatátvitelt és elektromos jelátalakítást végez USB eszközökhöz.
• PCIe PHY chipek:PCI Express interfészekhez használják, nagy sebességű{0}}adatátvitel kezelésére PCIe eszközök között.
• Vezeték nélküli kommunikációs PHY chipek:A vezeték nélküli kommunikációban, mint a WiFi, Bluetooth és mobilhálózatok, a PHY chipek az adatokat vezeték nélküli jelekké alakítják át, és fordítva.
• Száloptikai kommunikációs PHY chipek:Száloptikai kommunikációra használják, az adatokat optikai jelekké alakítják át szálon keresztül.
Konzisztencia tesztelése:
Miért kell megfelelőségi vizsgálatot végezni?
A megfelelőségi tesztelés ellenőrzi, hogy az eszközök, rendszerek vagy alkalmazások megfelelően vannak-e implementálva, és az IO-Link szabvány szerint működnek-e.
A megfelelőségi vizsgálatot az MD közzététele előtt el kell végezni.
Az IO-Link minőségi munkacsoportja felelős a dokumentáció elkészítéséért és karbantartásáért.
A dokumentum részletezi a fő- és eszközteszt műszaki előírásait.
Tartalmazza a tesztberendezésekre vonatkozó előírásokat.
Dokumentum hozzáférés: IO-Hivatalos webhely linkje
Tesztelemek
• Fizikai réteg teszt: Elektronikus berendezést igényel, és általában manuálisan hajtják végre
• Protokollteszt: az IO-Link Technical Committee által jóváhagyott protokolltesztrendszerrel kell elvégezni
• EMC-teszt: Az EMC-tesztet az IO-Link interfész specifikációja határozza meg, és ehhez dedikált elektromágneses kompatibilitást vizsgáló berendezés szükséges.
Konzisztenciavizsgálati folyamat
IO-Link konfigurációja különböző buszokon
Az IO{0}}Link és a buszrendszerek kapcsolata
Amint a fenti diagramon látható, a 10-Link nincs hatással a rendszerbuszra. Éppen ellenkezőleg, a 10-Link áthidalja az "utolsó mérföldet" a vezérlők és az érzékelők/működtetők között. Nem versenyez a busszal, inkább fokozza a rendszerintegrációt és a szabványosítást.
. 10-A Link nem támaszkodik a meglévő busztechnológiákra, és integrálható azokba.
Szabványos M12 és M8 csatlakozókat használ 3 és 5 tűs kábelekkel.
Egységes interfész, amely képes D1, DO, analóg jelek továbbítására stb.
IO-Link konfigurációjának összefoglalása.
Az IO-Link kompatibilis a főbb buszprotokollokkal.
IO-A Link rendszer összetevői egyszerűek, könnyen összeszerelhetők, és alacsony a kommunikációs kábeligényük.
A konfiguráció hasonló a különböző buszokon; A kommunikáció a slave szükséges bemeneti/kimeneti folyamatadat-mérete alapján történik.
IO-A linkkommunikációs diagnosztika könnyen megvalósítható!.
IO-A Link-kommunikáció könnyedén szerez különféle eszközadatokat, megkönnyítve a karbantartást és a felügyeletet
IO-Link Device Software Protocol Stack
Az AsiaInfo IO-Link Device Software Protocol Stack az AsiaInfo Electronics AXM-IOLS IO-Link Device Evaluation Board-ján alapul, amely az STMicroelectronics STM32F469AI mikrokontrollert tartalmazza, és az STM32Cube IDE fejlesztői környezetben fejlesztették ki. Ez a szoftvercsomag tartalmazza az AsiaInfo IO-Link Device Software Protocol Stack próbakönyvtárát, az IO-Link érzékelő illesztőprogramjait és a bemutató alkalmazásokat. Az AsiaInfo IO-Link Device Software Protocol Stack szoftverarchitektúrája az STMicroelectronics STEVAL-BFA001V2 szoftverfejlesztő készletére épül, amely integrálja az AsiaInfo önállóan fejlesztett IO-Link eszközszoftver-protokoll-könyvtárát. Az AXM-IOLS IO-Link Device Evaluation Boardot használó ügyfelek az AXM IO-Link Device Software Protocol Stack Trial Library teljes körű tesztelését és értékelését végezhetik el az aktiválást követő 72 órás próbaidőszakon belül, a működő firmware-frissítés kivételével.
Jellemzők
• Kompatibilis az IO{0}}Link interfész és rendszerspecifikáció 1.1.3 verziójával
• Visszamenőleg kompatibilis az IO-Link V1.0 masterekkel
• A forráskód megfelel az ANSI-C 99 szabványnak
• Támogatja a firmware-frissítéseket az IO-Link interfészen keresztül
• Működési módok: IO-Link mód és normál I/O mód
• Támogatja az ISDU kommunikációt és adattárolást
• Konzisztens folyamatadat-cserét (PDE) ér el váltakozó puffereken keresztül
• Támogatja az összes távirattípust és adatátviteli sebességet: 4,8 Kbps (COM1), 38,4 Kbps (COM2) és 230,4 Kbps (COM3)
• Minimális helyigény: RAM < 1 KB, Flash < 10 KB
• Az AXM-IOLS IO-Link Device Evaluation Board alapján lett kifejlesztve, amely tartalmazza az ST L6362A IO-Link transc-t
Termék alkalmazások
IO-Link érzékelők
Hőmérséklet/páratartalom/nyomás/fotoelektromos/látás/ToF gesztusérzékelők stb.
IO-Link működtetők
Szelepműködtetők/Motorvezérlés/intelligens LED-jelzőfények stb.
IO-Link hubok
IO-Link Valve Islands
