Въвеждане в експлоатация на IO-Link, част 1: Конфигуриране на системата

През последните няколко седмици изучавам мрежовите връзки IO-Link, за да разбера по-добре как бързо да адаптирам входни и изходни устройства — именно това се смята за основното предимство на този иновативен протокол.

Има редица важни изводи, включително различните начини за конфигуриране на I/O устройствата (но не всички от тях могат да използват данните за логика за управление на процеса), структурата на байтовете и свързаните с тях битове за отчитане на входове и управление на изходи, както и няколко мрежови принципа, които се отнасят за цели мрежи, а не само за IO-Link устройства.

В тази статия ще разгледаме процеса на конфигуриране и видовете параметри, които могат да се настройват, преди системата да бъде стартирана.

Първо трябва да определим какво включва една IO-Link мрежа, за да разберем с какво работим. Самите I/O устройства са безконтактни сензори, превключватели за положение, сензори за дебит и налягане, както и изходни устройства като сигнални колони и интерфейси за вентили. Други често срещани устройства използват IO-Link само за мониторинг, например захранващи модули.

 

Фигура 1. Този комплект IO-Link устройства включва, отляво надясно, мрежов кабел, IO-Link master, тристепенна сигнална колона, два сензора, хъб и I/O кабел. Изображението е предоставено с любезното съдействие на автора

 

Всички тези IO-Link устройства се свързват към IO-Link master чрез M12 кабели. Master устройството е хъб за полевата шина, който събира и разпределя данните от I/O устройствата и комуникира с контролера. За допълнително разширяване на мрежата хъбовете и сплитерите могат да увеличат броя на наличните IO-Link портове.

Сред основните производители на IO-Link са SICK, Balluff, ifm, Keyence, Pepperl+Fuchs, Banner Engineering, Endress+Hauser, Turck, wenglor и много други. Това е все по-широко използван стандартен индустриален протокол.

 

Конфигуриране на IO-Link master

Конфигурирането е просто по-официален начин да се каже, че дадено устройство се настройва така, че да е готово да обменя данни с контролера. При самите I/O устройства това обикновено означава задаване на една или повече точки на задействане, избор на висок или нисък изходен сигнал, когато сензорът е активиран, или, при изходните устройства, настройване на яркостта или цвета на елемент от сигнална колона и други параметри.

При IO-Link master конфигурирането обикновено включва определяне на всеки порт като стандартен или IO-Link формат, а ако е стандартен — превключване между вход и изход. Не всички IO-Link master устройства поддържат тази двойна функционалност и понякога само половината от портовете могат да се превключват между стандартен и IO-Link формат.

Важна бележка за портовете в стандартен I/O формат: два от четирите M12 пина са предназначени за захранване на устройството, което оставя още два пина, които могат да получават входове от два сензора или да изпращат управляващи сигнали към два изхода. По този начин IO-Link master с 8 порта всъщност може да управлява до 16 I/O устройства, при условие че те не са настроени за IO-Link.

 

Конфигуриране чрез уеб сървър

Повечето Ethernet master устройства имат IP адрес по подразбиране или персонализиран IP адрес, който може да бъде въведен директно в уеб браузъра на компютъра за достъп до определен набор от данни от модулите и свързаните устройства, но те не могат да бъдат управлявани чрез логика. Възможно е да виждате актуално състояние на I/O портовете и съобщенията за грешки. Можете също така да получите достъп до някои свойства на устройствата и да ги редактирате. В конкретния ми случай, използвайки модулна сигнална колона, мога да регулирам яркостта по подразбиране на светодиодите чрез уеб сървъра.

 

Фигура 2. Конфигуриране чрез уеб сървър на мрежовите настройки на IO-Link master. Изображението е предоставено с любезното съдействие на автора

 

Друга важна особеност на уеб сървърите е, че до тях може да се осъществи достъп, докато устройството е свързано с контролера, но имайте предвид: промените в онлайн режим могат и вероятно ще повлияят на текущия производствен процес.

 

Конфигуриране чрез контролера

Когато IO-Link master бъде добавен към контролера, това може да стане чрез инсталиране на електронен информационен лист (EDS) или чрез създаване на общ Ethernet модул. При EtherCAT алтернативата на EDS е файл с информация за EtherCAT подустройство (ESI), а при PROFINET файлът се нарича описание на станцията (GSD). Подходящият файл трябва да бъде добавен, за да се идентифицират броят и размерът в цели числа на входните, изходните и конфигурационните думи.

 

Фигура 3. Файловете за изтегляне за три различни типа IO-Link master устройства — по един продукт за всяка мрежа. Изображението (модифицирано) е предоставено с любезното съдействие на Balluff

 

Начинът на превод и реално използване на тези командни думи варира според IO-Link master, а на още по-дълбоко ниво — според конкретното I/O устройство, свързано към всеки порт. Някои примери за тези променливи на данните за процеса ще разгледаме в отделна статия.

 

Конфигуриране чрез специализиран софтуер

Някои IO-Link master и gateway устройства включват сериен комуникационен порт (или USB), който се свързва директно с компютър, за да изпълнява задачи, с които PLC не може да се справи. Да вземем за пример сензор. PLC може да отчита състоянието на сензора като високо/ниско, но не може да задава праговете на точките на задействане. За настройване на точките на задействане се използва специализиран софтуер. В зависимост от устройството някои сензори могат да поддържат времеви настройки, логика, множество зададени точки и други функции.

 

Фигура 4. IO-Link устройствата на SICK могат да бъдат конфигурирани поотделно с USB инструмента и софтуера SOPAS. Изображението е предоставено с любезното съдействие на автора

 

Собственият софтуер може да конфигурира I/O устройствата и други хъбове/gateway устройства. Някои примери са SOPAS от SICK, Balluff Engineering Tool, графичният интерфейс на сензорите Banner и други.

Бележка на автора: Възможно е някои сензори да могат да бъдат обучавани дистанционно чрез IO-Link директно от PLC, но не ми е известно да съществуват такива.

 

Конфигуриране на IO-Link master

С IO-Link може да бъде трудно да се започне работа. Конфигурирането е само първата стъпка, след което трябва да разберем кои битове да отчитаме или задаваме. Когато master устройството бъде добавено към PLC, списъкът с тагове съдържа стотици байтове, които трябва да бъдат прочетени или записани. В следващата статия ще използваме информационните листове на производителя, за да разберем какво означават тези байтове и как да ги използваме.