سیستم IO-Link
در این مقاله سعی بر این است تا حدی سیستم نو ظهور و هوشمند سیستم IO-Link به صورت کاربردی برای خوانندگان محترم شرح داده شود.
سیستم IO-Link
مقدمه ای بر سیستم IO-Link
در زمینه مخابره با سنسورها و عملگرها در سیستمهای اتوماسیون صنعتی، سیستم IO-Link اولین تکنولوژی است که در حال تطبیق یافتن با استاندارد بین المللی (IEC 61131-9) می باشد.
این سیستم یک سیستم باز ( Open ) می باشد و هر سازندهای امکان استفاده و تعریف این پروتکل برای تجهیزات خود را دارا می باشند.
با استفاده از فناوری سیستم IO-Link تنظیم، عیب یابی و مانیتورینگ تجهیزات در سطح فیلد بسیار ساده خواهد شد.
مزایای IO Link
برخی از مزایای سیستم IO-Link به شرح زیر می باشد:
- امکان تلفیق با شبکه فیلدباس و سیستم اتوماسیون
- امکان تطبیق کامل با تجهیزات بدون قابلیت IO-link
- راه اندازی و پیکربندی سریع سنسورها و عملگرها با استفاده از ابزار تنظیم پارامتر به صورت دینامیکی
- کاهش حجم سیم بندی
- کاهش فضای نصب تجهیزات
- امکان تعویض تجهیزات در سطح فیلد بدون نیاز به قطع سیستم
- تنظیم پارامتر تجهیز جدید پس از جایگزینی به صورت خودکار
- عدم نیاز مهارت زیاد جهت پیکربندی سنسورها و عملگرها
- کاهش زمانهای خاموشی سیستم تحت IO-link
- امنیت بالا
- کاهش ریسک خطا
- …
ساختار IO-Link
سیستم IO-Link از دو بخش اصلی تشکیل می شود:
- IO-Link master
- IO-Link device (تجهیز IO-Link)
تجهیز: به عنوان مثال سنسورها، بارکد خوانها، شیر ولوها، استارترهای موتور، IO ماژولها
IO-Link master
این سیستم ها وظیفه ارتباط بین سیستم اتوماسیون و تجهیزات IO-link را بر عهده دارد. در واقع می توانند در قسمتی از کابین کنترل نصب شوند یا به عنوان IOهای قابل ریموت مورد استفاده قرار گیرند.
شکل 1 یک نمونه IO-link master را نشان می دهد.
شکل1) یک نمونه IO-Link master
امکان تعریف این پورتها در نرم افزار مخصوص پارامتربندی المانهای IO-Link وجود دارد.
نرم افزار (Line recorder device (LR Device نرم افزار معرفی شده شرکت IFM برای این منظور است.
به منظور ارتباط PC و تجهیز سیستم IO-Link از یک مبدل USB به IO-Link محصول شرکت IFM استفاده می شود. شکل2 نحوه این اتصال را نشان می دهد.
شکل2) اتصال یک نمونه سنسور به PC با استفاده از مبدل E30390
نحوه اتصال سنسورها و عملگرها به IO-Link master
تمامی تجهیزات با قابلیت IO-Link به صورت مستقیم و تجهیزات بدون این قابلیت به صورت غیر مستقیم امکان اتصال به IO-Link master را دارا می باشند.
این نوع اتصال به صورت نقطه به نقطه یا Point to point می باشد. شکل زیر نحوه اتصال تجهیزات سیستم IO-Link با کابل نارنجی و غیر IO-Link با کابل مشکی را نشان می دهد.
شکل3) اتصال نقطه به نقطه IO-Link
در شکل 3 دو سنسور سمت راست ابتدا به یک I/O module متصل شده و از طریق پورت خروجی I/O module به master متصل شده است.
شرکت IFM چندین نوع I/O module برای این منظور به بازار عرضه کرده است.
کانکتور
شرکتIO-Link دو نوع کانکتور با دو ساختار متفاوت را جهت اتصال تجهیزات به IO-Link master را ارائه داده است. این دو نوع به صورت زیر می باشد.
- مدل 4 پین
- مدل 5 پین
4 پین (نوع A):
در شکل 4 نحوه تخصیص پین ها به شرح زیر می باشد.
1Pin: 24 ولت DC
شکل4) آرایش پین پورت کلاس A
3Pin: صفر ولت
4Pin: پین جهت مخابره و سوئیچینگ (C/Q)
در این نوع آرایش، پین 2 به منظور کانالهای دیجیتال اضافه در نظر گرفته شده است.
5 پین (نوع B):
شکل زیر نحوه آرایش پین پورت کلاس B را نشان می دهد. این نوع پورت مناسب اتصال تجهیزاتی می باشد که نیاز به تزریق توان بیشتری دارند.
این امکان توسط پین های شماره 2 و 5 ایجاد شده است. این دو پین برای استفاده از منبع ولتاژ اضافه (بطور گالوانیکی مجزا) تعبیه شده اند.
به منظور استفاده از یک منبع ولتاژ اضافه یک کابل استاندارد 5 سیمه مورد نیاز است.
شکل5) آرایش پین پورت کلاس B
کابل اتصال:
در سیستم IO-Link، تجهیزات از طریق کابل استاندارد 5 سیمه از نوع M12 به IO-Link master متصل می شوند. کابلهای M12 در دو نوع Shield و Unshield به بازار عرضه شده اند. البته قابل ذکر است که شیلدکردن کابلهای IO-Link ضروری نیست. شکل6 نمونه ای از یک کابل IO-Link ساخت شرکت IFM را نشان می دهد. تمامی کابل های ساخت IFM به صورت شیلد می باشند.
شکل6) یک نمونه کابل IO-Link M1
این کابلها با رنگ نارنجی که رنگ مخصوص برند IFM می باشد، با طولهای مختلفی تولید و به بازار عرضه می شوند.
قرارگیری IO-Link master در شبکه صنعتی
شکل 7 نحوه اتصال و قرارگیری چند IO-Link master در شبکه را نشان می دهد. در این شکل کابل شبکه بیانگر قرارگیری IO-Link master در شبکه پشتیبانی شده توسط این مدل master را نشان می دهد. نحوه اتصال منبع تغذیه با کابل و کانکتورهای سیستم IO-Link نیز در شکل نشان داده شده است.
در اشکال 7 و 8 در IO-Link master، دو پورت بالا مربوط به کابل شبکه مربوط به پروتکلی است که master پشتیبانی می کند. به عنوان مثال اگر master پروتکل صنعتی پروفیباس را پشتیبانی کند، این دو پورت فقط جهت استفاده در شبکه پروفیباس مورد استفاده قرار میگیرد. در مورد پروتکل های دیگر هم این قضیه صادق است. شرکت IFM به منظور برطرف کردن نیاز مشتریان خود انواع مختلفی IO-Link master با قابلیت های مختلف از جمله پشتیبانی از پروتکل های شبکه های صنعتی مختلف ارائه داده است. IO-Link master های ارائه شده توسط IFM پروتکل های پروفی باس، اترنت، پروفی نت، مدباس و در سطح فیلد نیز پروتکل فیلدباس را پشتیبانی می کنند. لذا جای هیچگونه نگرانی برای مشتریان باقی نخواهد ماند.
ترکیب تجهیزات با masterها با ورژن های مختلف
ورژن IO-Link مورد استفاده در master و تجهیزات IO-Link از 1.0 به 1.1 بروز رسانی شده است. در سیستم IO-Link امکان هرگونه ترکیب تجهیزات و IO-Linkها با یک ورژن وجود دارد. تنها باید به ورژن IO-Link که تجهیز و master پشتیبانی می کنند توجه شود. تنها تجهیزات IO-Link با ورژن 1.0 امکان کار کردن با IO-Link master با ورژن 1.0 را دارند تجهیزات IO-Link با هر دو ورژن 1.0 و 1.1 امکان کار کردن با IO-Link master با ورژن 1.1 را دارا می باشند. تمامی این مشخصات در فایلی به نام IODD مخصوص به هر تجهیز موجود می باشد. با اجرای نرم افزار LR Device امکان مشاهده تمامی این مشخصات و پارامترهای مربوط به IO-Link master و یا تجهیز IO-Link به منظور تنظیم و یا ویرایش وجود دارد.
جایگزینی تجهیز IO-Link هنگام کار
سیستم IO-Link طوری طراحی شده است که به راحتی امکان جایگزینی تجهیز را در سطح فیلد در هنگام کار دارد. به عبارتی دیگر نیازی به خاموش کردن سیستم جهت تعویض سنسور یا عملگر نمی باشد، فقط کافی است کانکتور کابل را از تجهیز جدا کرده و تجهیز جایگزین را به جای آن قرار دهیم. تمامی پارامترهای تعریف شده تجهیز قبل برای تجهیز جایگزین نیز توسط IO-link master اعمال خواهد شد. با این وجود تعویض تجهیز نیاز به مهارت خاصی نداشته و توسط هر فردی با دانش و مهارت نه چندان بالا قابل انجام می باشد.
شکل7) نحوه قرارگیری چند IO-Link master در شبکه
شکل8) نحوه قرارگیری یک IO-Link master در شبکه فیلدباس
شکل 9 یک نمونه از سیستم IO-Link در بعد وسیع تر متصل به شبکه پروفینت نشان داده شده است.
شکل9) دو نمونه سیستم IO-Link در شبکه پروفی نت
نتیجه گیری
با توجه به توضیحات ارائه شده در این مقاله میتوان دریافت که با توجه به پیشرفت روزافزون علم و صنعت در دنیا منطقی است که مراکز صنعتی خود را با این سیستم های پیشرفته بروز کرده و منطبق نمایند.سیستم IO-Link با قابلیتهای خاص و منحصر به فرد خود نقش بسزایی در مدرنیزه تر کردن صنایع ایفا خواهد کرد. شرکت هیدروپردازش صنعت نماینده فروش محصولات شرکت IFM آماده هرگونه خدماتی در زمینه ارائه تجهیزات IO-Link از جمله مشاوره و راهنمایی، آموزش، نصب و راه اندازی و خدمات پس از فروش به مشتریان محترم می باشد.