IO-Link: Cách mạng hóa truyền thông trong công nghiệp 4.0
- phần
- Nhà xuất bản
- Zoe
- đăng
- 2024/11/2
tóm lại
IO-Link là một giao thức truyền thông kỹ thuật số chuẩn hóa cho tự động hóa công nghiệp. Nó kết nối các cảm biến, bộ truyền động và bộ điều khiển như PLC, cho phép trao đổi dữ liệu hiệu quả và các tính năng tiên tiến. Công nghệ này giải quyết các hạn chế trong các hệ thống truyền thống, cải thiện khả năng kết nối thiết bị, chẩn đoán và hiệu suất hệ thống tổng thể.
Xương sống của Công nghiệp 4.0: Hiểu về IO-Link
IO-Link là một giao thức truyền thông kỹ thuật số và tiêu chuẩn giao diện được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Giao thức này chủ yếu tạo điều kiện trao đổi dữ liệu định kỳ giữa các cảm biến, bộ truyền động và bộ điều khiển (như PLC). Giao thức này ban đầu được Siemens đề xuất và đã được Ủy ban Kỹ thuật Điện tử Quốc tế (IEC) chuẩn hóa thành IEC 61131-9, hiện được công nhận là tiêu chuẩn quốc tế. Với sự tiến bộ của Công nghiệp 4.0, ứng dụng IO-Link ngày càng trở nên phổ biến.
Công nghệ truyền thông Last Meter
Trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, giao tiếp giữa các chip, bảng mạch, cảm biến và các thiết bị khác thường diễn ra thông qua I/O từ xa hoặc I/O mở rộng, điều này ngăn cản bộ điều khiển truy cập trực tiếp dữ liệu từ các cảm biến cấp thấp hơn. Hơn nữa, dữ liệu có thể bị mất độ chính xác trong quá trình truyền và các giao diện I/O thông thường không thể truyền tải thông tin lỗi, khiến việc chẩn đoán lỗi tốn nhiều thời gian và công sức. Khi Công nghiệp 4.0 tiến triển, những vấn đề này trở nên rõ ràng hơn, làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về một công nghệ giao tiếp hiệu quả và chính xác để giải quyết những thách thức này, dẫn đến sự xuất hiện của IO-Link như "công nghệ giao tiếp cuối cùng" trong tự động hóa.
IO-Link hoạt động như thế nào
IO-Link là giao thức truyền thông kỹ thuật số nối tiếp điểm-điểm, với mỗi thiết bị I/O được kết nối với một đơn vị chính thông qua một kênh độc lập. Hệ thống IO-Link chủ yếu bao gồm ba thành phần:
1️⃣ IO-Link Master : Thiết bị này kết nối với các bộ điều khiển như PLC và liên kết xuống các cảm biến, bộ truyền động hoặc hub IO-Link chuẩn. Chức năng của nó là nhận dữ liệu từ lớp thực thi, truyền dữ liệu đến bộ điều khiển cấp trên thông qua các giao thức bus và chuyển đổi các lệnh điều khiển thành giao thức IO-Link để truyền trở lại lớp thực thi.
2️⃣ Thiết bị IO-Link : Bao gồm các cảm biến và bộ truyền động, thường có đầu nối M12 bốn chân và năm chân, tuân thủ theo định nghĩa chân của thiết bị IO-Link. Các hub IO-Link có thể kết nối các thiết bị không có đầu vào/đầu ra IO-Link.
3️⃣ Cáp IO-Link : Cáp 3 lõi hoặc 5 lõi tiêu chuẩn được sử dụng để kết nối IO-Link master với các thiết bị. IO-Link Master hoạt động ở hai chế độ: Chế độ I/O chuẩn (SIO) và Chế độ giao tiếp IO-Link. Ở chế độ IO-Link, master sẽ cố gắng kết nối với tất cả các thiết bị IO.
IO-Link truyền bốn loại dữ liệu chính
1️⃣ Dữ liệu xử lý : Bao gồm các giá trị tương tự và trạng thái chuyển mạch được truyền trong mỗi chu kỳ giao tiếp.
2️⃣ Trạng thái giá trị : Mỗi cổng có trạng thái giá trị cho biết dữ liệu quy trình có hợp lệ và có thể được truyền cùng với dữ liệu quy trình theo chu kỳ hay không.
3️⃣ Dữ liệu thiết bị : Bao gồm các thông số, dữ liệu nhận dạng và thông tin chẩn đoán, được trao đổi không theo chu kỳ. Dữ liệu thiết bị có thể được ghi vào và đọc từ thiết bị khi được IO-Link master truy vấn.
4️⃣ Sự kiện : Dữ liệu không tuần hoàn bao gồm thông báo lỗi (ví dụ: ngắn mạch), dữ liệu cảnh báo/bảo trì (ví dụ: nhiễm bẩn, quá nhiệt), v.v.
Tầm quan trọng của IO-Link trong tự động hóa công nghiệp hiện đại và IIoT
Với sự phát triển nhanh chóng của Internet vạn vật công nghiệp (IIoT), các nhà thiết kế đang rất cần một phương pháp chuẩn hóa và tiện lợi để kết nối các cảm biến và bộ truyền động thông minh cho kết nối IO thông minh. Giao diện kỹ thuật số của IO-Link dễ sử dụng và giúp chuẩn hóa việc triển khai các thiết bị, cải thiện hiệu quả và độ an toàn của quy trình đồng thời giảm thời gian chết. Trong một số dây chuyền sản xuất lớn, tổn thất phát sinh do thời gian chết có thể lên tới hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn đô la mỗi phút. Do đó, IO-Link đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tự động hóa công nghiệp hiện đại.
