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)型升級是一個復(fù)雜的過程，很多企業(yè)要考慮在舊和自動化設(shè)備引入新技術(shù)時遇到的兼容問題。智慧型工廠需要連接工業(yè)現(xiàn)場所有的設(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)是這場升級的關(guān)鍵。

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

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

1 普通I/O Link 模塊應(yīng)用

在高度自動化的智能工廠場景中，IO-Link 的優(yōu)勢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程變得更加透明，尤其在工業(yè)4.0 的發(fā)展趨勢下，業(yè)界對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器的成本，使生產(chǎn)流程更有效，并能顯著提高了機器和系統(tǒng)的可用性。

什么是IO-Link？

IO-Link 是一種開放式標(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 主站可以通過各種網(wǎng)絡(luò)，如現(xiàn)場總線進(jìn)行傳輸。每個IO-Link 傳感器都有一個設(shè)備描述，IO-Link 不是一種現(xiàn)場總線，而是兼容IO 系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備之間的點對點通信協(xié)議。因為IO-Link 是一個開放的標(biāo)準(zhǔn)，所以設(shè)備可以集成到幾乎任何現(xiàn)場總線或自動化系統(tǒng)中。

基本上，IO-link 協(xié)議進(jìn)行交換的有三種數(shù)據(jù)類型：周期性數(shù)據(jù)（也成為過程數(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。總線控制器增多，這樣成本增加很多，而應(yīng)用I/O Link，一個總線模塊帶很多I/O 集線器。

不用I/O Link 必須使用至少9 個現(xiàn)場總線模塊才能夠連接136 個輸入/輸出端。現(xiàn)在一個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 個輸入/輸出信號。這樣一來，與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線模塊相比，每個輸入端便能節(jié)省成本15%至20%。如果再算上省去的現(xiàn)場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)電纜便能接通一個傳感器/作動器集線器。此外，I/O Link 模塊防護等級更改，可以達(dá)到IP67，直接柜外安裝即可，同時，傳感器集線器僅需要一個總線地址，即可在20m 范圍內(nèi)靈活采集傳感器信號。這就保證了極高的效率，節(jié)省了安裝空間，易于維護，安全等級更高，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)行位置測量、目標(biāo)檢測、識別、流體檢測應(yīng)用，還可以溫度和壓力測量，通過IO-Link，Profinet 模塊適用于任何一項工作。IO-Link 不僅具有安裝標(biāo)準(zhǔn)傳感器的優(yōu)勢，還能夠通過相同的接口集成智能設(shè)備。如此一來，模塊就提供了從信號層直至控制層的統(tǒng)一接口，在現(xiàn)場安裝智能設(shè)備時往往會產(chǎn)生較高的費用，這是因為在控制系統(tǒng)中使用了屏蔽電纜和模擬量輸入卡等智能接口卡。IO-Link 不僅使容易出錯的模擬輸入端成為多余，還減少了布線、檢測和硬件所需費用。通過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行。

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

（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)計安全電器柜；

（4）直接用Safety Hub 采集安全信號；

（5）IP67 模塊現(xiàn)場直接安裝；

（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

IO-Link 系統(tǒng)可以應(yīng)用到目標(biāo)檢測、線性位移檢測、RFID工業(yè)識別，IO-Link 系統(tǒng)可以節(jié)省經(jīng)濟成本 IO-Link 系統(tǒng)提供的實時和歷史數(shù)據(jù)的組合不僅可以減少問題出現(xiàn)和故障排除工作量，而且可以優(yōu)化機器維護計劃，節(jié)省成本并提高設(shè)備長期運轉(zhuǎn)的效率。

圖3 I/O link 安全模塊拓?fù)鋱D