Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Snímače s rozhraním IO-Link – komunikace s přidanou hodnotou

Společnost Panasonic Industry Europe dodává snímače s rozhraním IO-Link, které umožňují nastavit snímače na dálku a sledovat jejich stav pro detekci poruch a plánování servisu.

IO-Link je standard pro průmyslovou komunikaci určený pro snímače a akční členy, který umožňuje propojit do nadřazeného komunikačního systému průmyslového Ethernetu nebo na průmyslovou sběrnici hodnoty z měřicích senzorů. Je vyhrazený pro obousměrný přenos digitálních signálů na krátkou vzdálenost s topologií bod–bod. Díky IO-Link je možné přenášet ze snímačů a akčních členů více dat než jen signál s měřenou hodnotou. Získaná data mohou být využívána k diagnostikování připojených zařízení nebo k nastavení jejich parametrů.

Komunikační síť IO-Link obsahuje jednotky master, jimiž jsou např. komunikační modul systému distribuovaných I/O nebo nadřazené PLC s rozhraním IO-Link, a devices, tedy snímače a akční členy, popř. další komponenty (např. napájecí zdroje) s rozhraním IO-Link.

Parametry snímačů a akčních členů jsou specifické pro dané zařízení a technologii a jsou obsažené v souboru IODD (I/O Device Description).

Kabel IO-Link je nestíněný, se třemi nebo pěti vodiči, o délce maximálně 20 m. Master může mít dva typy portů, buď třídy A s konektorem M5, M8 nebo M12 s maximálně čtyřmi piny, nebo třídy B s konektorem M12 a pěti piny. Uspořádání pinů je dáno normou. Protokol rozeznává čtyři typy dat: provozní (procesní) data, data stavu hodnoty, data zařízení a data událostí. Komunikaci lze nakonfigurovat pro modulační rychlosti 4,8, 38,4 nebo 230,4 kBd.

Společnost Panasonic Industry Europe dodává různé snímače a komponenty s rozhraním IO-Link. Tento článek uvádí jejich stručný přehled.

Optovláknové snímače FX-550L

Optovláknové snímače FX550-L (obr. 1 vpravo) fungují jako jednopaprskové světelné závory. Vyznačují se velkou detekční vzdáleností, která zvyšuje flexibilitu umístění senzorů, a mnoha vestavěnými funkcemi. K nim patří autodiagnostika, která dokáže detekovat stav, kdy na senzor snímače dopadá málo světla, protože je špatně seřízený nebo znečištěný. Dále lze nastavovat zpožděné sepnutí, funkci omezující rušení snímačů navzájem nebo rušení okolním světlem. Všechny parametry lze nastavit místně, přímo na snímači, nebo na dálku, prostřednictvím IO-Link, v ručním režimu a nebo v režimu automatického učení. Nastavení na dálku má výhodu v tom, že nadřazené PLC může sledovat stav snímače a včas upozornit na nutnost vyčištění a seřízení. To pomůže zabránit neočekávaným odstávkám. Snímače namontované ve výrobní lince jsou navíc často obtížně přístupné a jejich seřizování na místě nemusí být bezpečné, takže zpravidla není možné jednoduše je nastavovat ručně stisknutím tlačítek na snímači. Snímače schopné vzdálené konfigurace a údržby prostřednictvím komunikace IO-Link zde představují velkou výhodu.

Snímače tlaku DP-100L

Snímače tlaku DP-100L (obr. 1 vlevo) jsou určené k měření tlaku nekorozivních plynů v rozsahu –100 až +100 kPa (nízkotlaká varianta) nebo –100 kPa až 1 MPa (vysokotlaká varianta). Výstupy jsou dvoustavové. Prostřednictvím IO-Link je možné kromě přenosu stavu výstupů nastavit spínací body, režim hystereze nebo režim okénkového komparátoru. Snímače jsou zvláště vhodné k detekování tlaku v pneumatických systémech nebo k měření vakua v chapadlech a přísavkách.

Snímače vzdálenosti HG-C1000L

Optický snímač HG-C1000L (obr. 1 uprostřed) detekuje přítomnost objektů na základě snímání odraženého laserového paprsku a triangulační metodou vypočítává jejich vzdálenost. Provádějí se tři typy nastavení: jednobodové, dvoubodové a tříbodové. U jednobodového nastavení se snímač naučí na referenční polohu a hranice detekce se určí symetricky kolem něj, u dvoubodového se naučí na dolní a horní hranici detekce a u tříbodového je dolní hranice detekce v polovině mezi naučeným bodem 1 a 2 a horní hranice detekce na polovině mezi bodem 2 a 3 (toto nastavení se používá při detekování předmětů v různých vzdálenostech). U snímače s rozhraním IO-Link se snímač může nastavit na dálku, bez nutnosti ovládat tlačítka na snímači, a navíc lze získat diagnostické údaje o stavu snímače. Typické příklady použití jsou kontrola výšky chapadla robotu nad materiálem, kontrola polohy aplikátoru lepidla, kontrola přítomnosti O-kroužku na hřídeli, měření průhybu pásového materiálu, měření tloušťky materiálu apod.

Komunikační jednotka IO-Link SFD-WL3

Komunikační jednotka SFD-WL3 (obr. 2) umožňuje editovat nastavení i sledovat funkčnost bezpečnostních světelných závěsů SF4D. Lze ji snadno připojit i ke stávajícím závěsům tohoto typu a prostřednictvím IO-Link získat přístup k procesním i servisním datům. Procesní data jsou:

  • informace o zacloněných paprscích,
  • informace o dopadajícím světle (stabilní či nestabilní),
  • informace o okolním světle,
  • informace o blokování vysílače nebo přijímače,
  • informace o intenzitě dopadajícího světla (off, 1, 2, 3),
  • výstupní informace o řízení OSSD,
  • stav řízení komunikace,
  • počet jednotek v sériovém zapojení.

Servisní data jsou:

  • informace o hlavní jednotce bezpečnostního závěsu,
  • informace o komunikační jednotce SFD-WL3,
  • intenzita dopadajícího světla jednotlivých paprsků (32 úrovní),
  • chybové kódy.

Řídicí komunikační jednotka IO-Link

Řídicí jednotka IO-Link tvoří spojení mezi příslušnými senzory a komunikační páteří. Funguje jako rozbočovač, k němuž jsou prostřednictvím IO-Link připojeny různé senzory. IO-Link master pracuje s příslušnou komunikační sběrnicí. K dispozici jsou komunikačních jednotky IO-Link pro EtherNet/IP, EtherCAT a Profinet. Jednotky mají vždy

osm portů IO-Link a čtyři digitální vstupy a montují se přímo na stroj, do provozního prostředí.

Výhody komunikace IO-Link

Již bylo uvedeno, že IO-Link umožňuje využívat funkce autodiagnostiky pro lepší detekování závad a plánování servisu. Druhou hlavní výhodou je možnost nastavit snímače na dálku, bez nutnosti pobývat přímo v provozním prostředí. Při výměně snímače je možné nastavení snadno překopírovat ze starého snímače do nového. Standardizované připojení kabely s konektory M12 navíc usnadňuje instalaci a omezuje potřebné skladové zásoby.

[Panasonic Corporation: Self-Monitoring Sensors. Osaka, Japonsko, 2018, a další materiály Panasonic.]

(Obrázky: Panasonic)

(Bk)

 

Obr. 1. Snímače s rozhraním IO-Link, zleva snímač tlaku DP-100L, snímač vzdálenosti HG-C1000L a světelná závora FX-550L

Obr. 2. Komunikační jednotka pro světelné závěsy SFD-WL3