Integrujte IO-Link senzory pomocí masteru SIG200

Většina dnešních senzorů už v sobě má integrovaný IO-Link, i když na první pohled vypadají jako „obyčejné“ snímače. Využít jejich potenciál naplno znamená integrovat zabudovaný IO-Link tak, abychom získali i další, například diagnostické informace. Výhodou je, že pro zapojení IO-Link senzorů s využitím prvků Průmyslu 4.0, není nijak složité. Pomůže nám s tím IO-Link master SIG200 od společnosti SICK.

Současné páteřní fieldbus sítě, tedy zejména Profinet, Profibus nebo EtherNet/IP™, komunikují efektivně na velké vzdálenosti. Integrace do koncových zařízení je ovšem limitována velikostí komunikačních modulů. Pokud bychom chtěli dostat Profinet komunikaci do miniaturního senzoru, je to prakticky nemožné. Právě tento problém řeší komunikace IO-Link, která je šitá na míru komunikaci na posledních několika metrech, tedy od senzoru ke sběrnici a dál ke komunikačnímu uzlu s páteřní fieldbus sítí.

Protože samotný IO-Link čip je možné integrovat i do velmi malých zařízení (optické snímače, indukční snímače od Ø3mm apod.), a pro komunikaci používá stejný kabel jako pro napájení a výstupní signál, není místo instalace zatíženo žádným dodatečným hardwarem. Přesto lze prostřednictvím IO-Linku získat detailní informace o sepnutém výstupu, vnitřní teplotě, vibracích, provozních hodinách, zašpinění čočky snímače a mnoho dalších diagnostických dat. Za IO-Link se ani neplatí žádné licenční poplatky a jedná se o otevřenou platformu, která je přístupná všem výrobcům komponentů průmyslové automatizace.

IO-Link funguje jako obousměrná point to point komunikace, a proto můžeme údaje ze zařízení nejen vyčítat, ale i vzdáleně nahrávat. Pro přenos dat není potřeba žádné externí komunikační vedení, stačí senzor zapojit běžným průmyslově standardizovaným kabelem. Jeho integrace je proto snadná na nových, ale i při rozšíření stávajících strojů.

Celkem lze využít až 4 druhy přenosů, první dva zasílá zařízení automaticky a opakovaně, poslední dva jen na vyžádání.

• Procesní data – cyklická informace od zařízení o posledním známém stavu (například naměřená hodnota)
• Status hodnoty – cyklická informace o pravdivosti hodnoty procesních dat
• Data zařízení – acyklické informace, jako jsou parametry senzoru nebo diagnostické informace
• Události – acyklické informace, například chybové hlášky při poruše

Mezičlánek, který zprostředkuje IO-Link komunikaci dál do PLC a „přeloží“ ji pro další fieldbus síť (např. Profinet), se nazývá IO-Link master. Ten může mít mnoho podob. Pro lokální konfiguraci senzorů v PC to bude malá krabička s USB kabelem, senzory lze zapojit i napřímo přes rozšiřující kartu do PLC. Nejvýhodnější z hlediska kabelového uspořádání je pak podoba IO-Link masteru jako distribučního bloku, do kterého zapojíme ostrovy senzorů z různých částí stroje a dále už s nimi lze komunikovat po současné páteřní síti fieldbus.

Takovým IO-Link masterem je i SIG200 od společnosti SICK. Robustní kovové pouzdro na první pohled vypadá jako standardní průmyslový distribuční blok se čtyřmi porty M12 a může tak fungovat i jako běžný slučovač binárních signálů. Pokud ale chceme využít jeho plný potenciál, lze pomocí něj odesílat a zapisovat IO-Link data připojených senzorů a to buď lokálně nebo z jakéhokoliv PLC připojeného na průmyslovou sběrnici. Prakticky pak lze pouze IO-Linkovými senzory osadit stroj a připojit kabely. Samotnou konfiguraci snímačů, nastavení spínacích bodů nebo vyčtení stavu I/O už zvládneme nastavit vzdáleně. Odpadá tak složité nastavení pomocí tlačítek a otočných trimerů přímo na snímači. Hardwarová tlačítka na snímačích můžeme také na dálku přes IO-Link uzamknout, takže nehrozí náhodné přenastavení senzorů nepoučenou údržbou nebo obsluhou stroje. V případě poruchy pak stačí vyměnit senzor a zkopírovat do něj uloženou konfiguraci z PLC.

IO-Link master SIG200 toho ale umí mnohem víc. Pokud si představíme menší jednoúčelový stroj, kde není cenově výhodné použití PLC, můžeme aplikaci vyřešit pomocí logického editoru přímo na palubě SIG200. Ten nabízí předpřipravené logické bloky, jako jsou například počítadlo, funkce zpoždění, logická hradla AND, OR apod. Výsledek této logické operace lze opět poslat dál jako informaci pro jiný stroj nebo PLC, ale lze ji i navázat na jeden z binárních výstupů, kde může být zapojený aktuátory, například v podobě signalizačního majáku. Podobně lze vstupy rozšířit pomocí ovládacích tlačítek nebo signálů z jiných zařízení. Informace o senzorech lze zpracovat i pomocí REST API po síti Ethernet.

V případě nutnosti použití více vstupů se dají IO-Link mastery kaskádovat, nebo na jeden z portů připojit další distribuční blok SIG100, který má dalších 6 portů konfigurovatelných jako vstupy nebo výstupy pro binární signály. Pomocí SIG100, připojeného do IO-Link masteru lze navíc vzdáleně získat informaci o stavu senzorů, které v sobě nemají zabudovaný IO-Link (například obyčejný indukční snímač).

Zpracování dat z IO-Link senzorů ale nemusí končit v IO-Link masteru a PLC. Vzdálený přístup k informacím ze všech zařízení poskytuje software FieldEcho, který společnost SICK vyvinula na míru potřebám Průmyslu 4.0. Pomocí SW FieldEcho lze sbírat a vyhodnocovat data o všech IO-Link zařízeních, třeba i z více výrobních hal najednou. Z jednoho místa si tak snadno zobrazíme stavy jednotlivých strojů, jejich výkon a poruchy. Tato zařízení lze na dálku i parametrizovat, automaticky posílat informaci o nutnosti údržby, nebo využít databázi pro podnikový ERP systém.