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工业通讯协议新宠 IO-Link

发布时间:2021-11-12   点击次数:369次

传统工业自动化控制系统,现场级传感器信号是通过远程I/O或扩展I/O经过转换之后才传递到控制器,控制器是无法直接访问底层传感器数据。


实际上控制器只访问到远程I/O或扩展I/O,即使底层传感器有很多的数据信息,控制器也只能够获取到测量值却没有办法获取传感器的参数、诊断以及更多的信息,无法实现传感器更多的功能, 使得传感器的潜力受到束缚。因此,传统的信号传输方式是有数据隔离的瓶颈。



维保费时费力



工厂技术人员维护或修改传感器级执行器参数时必须下到现场,这里就彰显出了传统方法的维护与参数组态的痛点。如何解决传统工业自动化这一痛点,欧美自动化强国已经有了对策,这一技术在西方国家已经开始应用在工业自动化现场,在国内这方面有空白,但未来的前景可期。


IO-LINK技术


IO-Link是一种独立于现场总线、开放式的点到点的通信,适用于工业控制中最底层设备(如简单的传感器/执行器)工业通讯接口,使设备可以集成到几乎任何现场总线或是自动化系统中。

图中所示的是IO-LINK整套系统,既有从站IO-LINK又有主站IO-LINK。


IO-LINK从站设备:带有IO-LINK协议的现场仪表,例如阀门类的执行器以及液位仪表、流量仪表、压力仪表、温度仪表、分析仪表等检测变送仪表,以及具有IO-Link 协议的集线器。

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具有IO-LONK协议的集线器即IO-LONK主机,每个主机本身就是现场总线的站点或是与现场总线连接的模块化IO系统的一部分,现场总线站点通过一个设备描述文件集成到之中。再通过标准电缆连接到IO-Link主站即构成了IO-Link系统。


此技术的应用,传统工业自动化瓶颈将被消除,避免了技术人员在有毒有害,易燃易爆、高空等作业场合安全事故的发生。


IO-LINK技术的应用不仅仅是解决了后期仪器仪表维保问题,还有传统工业自动化系统的没有的优势。

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1、抗干扰能力增强



传统自动化系统控制器与现场仪表信号是模拟量信号,模拟量信号传输有个缺点是容易受到周围环境的干扰,例如信号线敷设经过强电设备或者是经过强电设备的线槽,直接影响二次数据显示的真实性。 而IO-Link采用的是全数字化传输避免了这个问题,因此抗干扰能力相比增强。


2、没有精度损失


传统工业自动化以模拟量传输为主体,自动化系统是不能直接识别模拟量信号的,因此涉及到模拟量—数字量转化或数字量—模拟量的转化(A/D、D/A),这里有数据类型的转换,必定有精度损失,而IO-Link是全数字化传输,直接满足自动化系统对数据的要求,因此没有数据类型转换也就没有精度损失一说。



3、线路敷设简单化



传统工业自动化系统,一套大型的自动化系统有几千个IO点接入机柜,其中信号线的用量可想而知,这不仅仅是耗时费力的事,也是相当大的成本投入。有了IO-LINK技术的自动化系统,只要有一根标准电缆就能解决了复杂的线路布局。


4、参数组态便捷化



IO-LINK技术应用到工业自动化,传统的仪表参数组态方式将会被弱化,因为该技术支持远程仪表参数组态,一切远程操作即可完成目标任务。


5、故障诊断功能


IO-Link协议是采用数字量的点对点连接,其具有对话能力,即IO-LINK系统具有强大的数据交换能力,固然具有强大的诊断能力?例如出现断线故障,系统会立刻“发觉"并立马发出报警,警示操作室的操作人员。



6、现场仪表的功能将被完全挖掘


现场仪表采用IO-LINK技术,仪表(传感器、执行器)可同时传输多个信号且释放传所有的潜能,让仪表更加智能化,使得技术人员的接线工作也便捷化。



除此之外,还有个关键点,就是IODD的“辅助"。



IODD是IO-link Device Description的缩写。使用 IO — Link 协议, IO — Link 设备提供了对过程数据和设备功能变量的访问。某些变量已经定义,比如,用于识别目的的变量,制造商必须在定义的索引区创建设备变量,所有这些信息都在 IODD 中描述。



 IODD 和解释工具


 IODD 包含通信属性、设备参数、识别、过程和诊断数据等信息,它还包含设备的外形图和制造商的标识,所有制造商的所有设备的 IODD 结构是相同的,使用 IODD 解释器工具所展示的是相同的形式。


因此,推荐用户使用第三厂家的解释器工具可以处理所有的 IO — Link 设备。 IODD 是作为一个包提供给用户的,它包括一个或者多个 xml 描述设备文件,和用 png 格式的图象文件。 IODD - Standard DefinitionclOxml "文件描述了所有设备通用和强制属性,这个文件必须在IODD目录下,且在每种支持的语言中存储一次。


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