I/O Link 在Profinet 系統(tǒng)中的應(yīng)用

肖劍鋒

（大連豪森瑞德設(shè)備制造有限公司，遼寧 大連 116036）

引言

工廠轉(zhuǎn)型升級(jí)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，很多企業(yè)要考慮在舊和自動(dòng)化設(shè)備引入新技術(shù)時(shí)遇到的兼容問(wèn)題。智慧型工廠需要連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所有的設(shè)備，如傳感器、變送器、執(zhí)行器、PLC 控制器等。因此，通信技術(shù)是這場(chǎng)升級(jí)的關(guān)鍵。

工業(yè)自動(dòng)化通過(guò)Profinet 取得了極大的進(jìn)展。Profinet 是通過(guò)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)運(yùn)行，從控制層到驅(qū)動(dòng)裝置均可集成Profinet，通過(guò)Profinet 模塊將驅(qū)動(dòng)裝置和安全技術(shù)直接納入網(wǎng)絡(luò)中。

利用IO-Link 通過(guò)Profinet 總線模塊連接到PLC，連接十分簡(jiǎn)單，不需要配置，即插即用，這一點(diǎn)不僅確保順利安裝，還能保障布線簡(jiǎn)單方便、綜合診斷、集中式設(shè)置。憑借省時(shí)效用和顯著的成本優(yōu)勢(shì)，讓您通過(guò)連接技術(shù)就已經(jīng)可以改善過(guò)程質(zhì)量。

1 普通I/O Link 模塊應(yīng)用

在高度自動(dòng)化的智能工廠場(chǎng)景中，IO-Link 的優(yōu)勢(shì)已被證明而且它非常有用。IO-Link 通信標(biāo)準(zhǔn)使得從控制器到傳感器的傳輸過(guò)程變得更加透明，尤其在工業(yè)4.0 的發(fā)展趨勢(shì)下，業(yè)界對(duì)IO-Link 興趣日益增大。IO-Link 通信標(biāo)準(zhǔn)提供了許多好處，最重要的是降低了機(jī)器的成本，使生產(chǎn)流程更有效，并能顯著提高了機(jī)器和系統(tǒng)的可用性。

什么是IO-Link？

IO-Link 是一種開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)串行通信協(xié)議，允許支持IO-Link 的傳感器、設(shè)備進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，并連接到主站。IO-Link 主站可以通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)，如現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行傳輸。每個(gè)IO-Link 傳感器都有一個(gè)設(shè)備描述，IO-Link 不是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，而是兼容IO 系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議。因?yàn)镮O-Link 是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，所以設(shè)備可以集成到幾乎任何現(xiàn)場(chǎng)總線或自動(dòng)化系統(tǒng)中。

基本上，IO-link 協(xié)議進(jìn)行交換的有三種數(shù)據(jù)類(lèi)型：周期性數(shù)據(jù)（也成為過(guò)程數(shù)據(jù)）、非周期數(shù)據(jù)或者服務(wù)性數(shù)據(jù)、事件型數(shù)據(jù)建立高效的Profinet 系統(tǒng)，需要高質(zhì)量插接器和可兼容的部件，需要大量帶有總線模塊的I/O 控制器?？偩€控制器增多，這樣成本增加很多，而應(yīng)用I/O Link，一個(gè)總線模塊帶很多I/O 集線器。

不用I/O Link 必須使用至少9 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線模塊才能夠連接136 個(gè)輸入/輸出端?，F(xiàn)在一個(gè)Profinet 總線模塊就足夠了。搭配成本極低的輸入/輸出集線器，現(xiàn)在可以非常高效地處理最多136 個(gè)輸入/輸出信號(hào)。這樣一來(lái)，與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線模塊相比，每個(gè)輸入端便能節(jié)省成本15%至20%。如果再算上省去的現(xiàn)場(chǎng)總線模塊和電線整體節(jié)約幅度至可以提高至30%至40%。使用一根低成本的BCC M12 標(biāo)準(zhǔn)電纜便能接通一個(gè)傳感器/作動(dòng)器集線器。此外，I/O Link 模塊防護(hù)等級(jí)更改，可以達(dá)到IP67，直接柜外安裝即可，同時(shí)，傳感器集線器僅需要一個(gè)總線地址，即可在20m 范圍內(nèi)靈活采集傳感器信號(hào)。這就保證了極高的效率，節(jié)省了安裝空間，易于維護(hù)，安全等級(jí)更高，節(jié)省成本。

圖1 I/O link 拓?fù)鋱D

2 I/O Link 其他應(yīng)用

除了普通的應(yīng)用外，I/O Link 還可以進(jìn)行位置測(cè)量、目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、流體檢測(cè)應(yīng)用，還可以溫度和壓力測(cè)量，通過(guò)IO-Link，Profinet 模塊適用于任何一項(xiàng)工作。IO-Link 不僅具有安裝標(biāo)準(zhǔn)傳感器的優(yōu)勢(shì)，還能夠通過(guò)相同的接口集成智能設(shè)備。如此一來(lái)，模塊就提供了從信號(hào)層直至控制層的統(tǒng)一接口，在現(xiàn)場(chǎng)安裝智能設(shè)備時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用，這是因?yàn)樵诳刂葡到y(tǒng)中使用了屏蔽電纜和模擬量輸入卡等智能接口卡。IO-Link 不僅使容易出錯(cuò)的模擬輸入端成為多余，還減少了布線、檢測(cè)和硬件所需費(fèi)用。通過(guò)即插即用低成本的非屏蔽M12 導(dǎo)線，系統(tǒng)能迅速而安全地投入運(yùn)行。

同時(shí)，I/O Link 還可以連接安全I(xiàn)/O 部件，存在以下幾個(gè)有點(diǎn)：

（1）不需要選用安全繼電器，直接連接Safety Hub；

（2）不需要人工接線，標(biāo)準(zhǔn)M12 線纜連接；

（3）不需要設(shè)計(jì)安全電器柜；

（4）直接用Safety Hub 采集安全信號(hào)；

（5）IP67 模塊現(xiàn)場(chǎng)直接安裝；

（6）僅需要支持Profisafe 總線的PLC；

（7）Safety Hub 有狀態(tài)指示燈，并提供診斷。

圖2 I/O link 控制層拓?fù)鋱D

3 結(jié)語(yǔ)

IO-Link 系統(tǒng)可以應(yīng)用到目標(biāo)檢測(cè)、線性位移檢測(cè)、RFID工業(yè)識(shí)別，IO-Link 系統(tǒng)可以節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本 IO-Link 系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的組合不僅可以減少問(wèn)題出現(xiàn)和故障排除工作量，而且可以優(yōu)化機(jī)器維護(hù)計(jì)劃，節(jié)省成本并提高設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。

圖3 I/O link 安全模塊拓?fù)鋱D