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        控制系統

        IO-LINK為分布式控制打通最后一米

          2022年09月13日  

          顛覆傳統控制系統金字塔架構的去中心化分布式控制,不是不要中心,而是由“點對點”網格化架構中的節點來自由選擇中心、自由決定中心。也就是說,去中心化分布式控制系統中,每個節點都需要分布式的智能,既要擔任采集者角色,又擔任處理者角色,有時還是擔任執行者角色。

          IO-Link作為一種開放式標準串行通信協議,允許從支持IO-Link的傳感器和設備進行雙向交換數據,并連接到主站,為處理傳感器和控制執行器提供了點對點的數字通信路徑。如此一來,從互聯網到可編程邏輯控制器(PLC),再到現場設備,IO-Link為去中心化的分布式控制系統打通了最后一米的數字路徑。根據市場研究機構 FMI 的最新報告,2021 年 IO-Link 產品全球銷售額超過 51億美元,預計到2027年,IO-Link 產品全球銷售額將超過122億美元,2022-27年的年復合增長率將達15.8%。那么,圖爾克去中心化的分布式控制系統中有哪些IO-Link的創新產品,又有哪些競爭優勢呢?

        圖爾克分布式控制系統中的IO-Link

          作為一種數字通信標準,IO-Link被設計為分布式控制系統中最后一米的重要組成部分。但許多用戶仍然僅僅將這項技術與他們尚未明確的未來應用關聯起來。有時候他們甚至認為轉型也需要用昂貴的裝置來替代基本的接近開關。其實,情況恰恰相反。

          在大多數分布式控制應用中,二進制I/O信號(例如電感接近開關信號)代表了最常用的信號類型。即使在今天,這些信號也經常在分布式控制現場被無源接頭 (IP67) 采集,并通過控制柜中的多芯電纜連接到中央或者分布式I/O模塊 (IP20)。但是IO-Link技術允許在2 毫秒的周期內通過一個包含開關量狀態和數據信息的通道傳輸2個字節的數據。這消除了對控制柜中分布式控制模塊的需要,從而可以設計成更小的外形尺寸。而且,在分布式控制系統中,IO-Link除了傳輸過程數據之外還可以傳輸其它信息,例如參數化或診斷信息。

          IO-Link 不需要任何特殊的布線。分布式控制系統中的傳感器和執行器可以繼續使用傳統的,價格低廉的非屏蔽的工業級3芯電纜??蛇x用標準的開關量模式和通訊模式這兩種工作模式。IO-Link還可降低高I/O密度應用的成本。圖爾克分布式控制系統中的I/O分線盒最多可壓縮16個額外信號并通過IO-Link傳輸。

          圖爾克給分布式控制系統中的IO-Link設備內部分配一個所謂的“專用標簽” (IO-Link規范的一部分),用以識別多種可更換的零件,而且不會進一步的增加管理費用和成本。與此同時,這種內置的機制允許使用字母數字信息,即類似于重復利用現有的識別代碼。

          在分布式控制系統的多種應用中,IO-Link都能第一時間降低成本??蛻艨梢粤⒓赐ㄟ^分布式控制系統中的IO-Link受益。

        簡單的IO-Link設備集成——SIDI

          到目前為止,IO-Link設備還無法直接集成到Profinet項目中。用戶通常不得不在分布式控制系統中手動輸入設備類別或制造商ID等屬性。此外,測量范圍和輸出信號等參數必須通過其他軟件進行編程或設置。

          為此,圖爾克現推出一種新功能——SIDI(簡單的IO-Link設備集成),可以使IO-Link設備直接集成到Profinet工程軟件(如TIA Portal)中。在分布式控制系統中,IO-Link設備可以作為IO-Link主站的GSDML(通用站描述標記語言)中的Profinet子模塊輸入。作為標準功能,圖爾克將所有的專有IO-Link設備都添加到SIDI庫中。同時,圖爾克SIDI目錄中還包含第三方制造商的IO-Link設備,例如閥組。根據要求,也可添加其他制造商的設備。

          如果分布式控制系統中連接的設備在SIDI GSDML中,那么PLC程序員可以在編程環境中通過設備產品目錄選擇該設備。程序員可以查看分布式控制系統中的這些設備所有相關IO-Link屬性,并在純文本字段中更改參數(例如測量范圍、輸出信號或脈沖頻率)。因此,IO-Link設備也完全可以在分布式控制系統中實現離線設計。

        圖爾克全方位的IO-Link產品家族

          圖爾克從一開始就支持IO-Link技術,一直致力于為客戶提供全方位的IO-Link產品組合,包括多種傳感器、連接技術、防護等級IP20和IP67的帶IO-Link主站的現場總線和以太網I/O系統等。

          圖爾克IP67/69K的TBEC-LL-8IOL EtherCAT IO-Link主站,采用堅固的TBEN-L外殼,可以提供8個IO-Link主站端口,包括4個Class A端口和4個Class B端口,配置十分靈活。同時,還可用于基于EtherCAT的分布式控制系統中。TBEC-LL-8IOL還配有FLC邏輯(現場邏輯控制器)。這使得設備可以在分布式控制系統中直接處理簡單的控制器任務、對數據進行選擇性的預處理以及將其與高級控制器交換。因此,用戶可以將其用于小型分布式控制系統中,而無需額外的PLC。在較大的分布式控制系統中,FLC技術則可減輕高級控制器的負載。配置和編程通過圖爾克的AGREE網頁編程環境執行,用戶可以在該環境中輕松編程條件和行動,而無需安裝任何額外軟件,甚至可在現場使用移動終端進行操作。診斷和過程數據的無縫通信可確保分布式控制系統中(例如狀態監測或預見性維護)的數據透明性、提高機器可用性并降低維護成本。

          圖爾克IP20的4端口IO-Link主站模塊FEN20-4IOL專為分布式控制系統中緊湊空間應用而設計。與TBEN模塊相同,這類IO-Link主站模塊均支持用于PROFINET系統中的SIDI(Simple IO-Link Device Integration)功能,通過使用該功能可以實現在分布式控制系統中對IO-Link設備進行快速集成。圖爾克IO-Link分線盒TBIL-L-16DXP-AUX新增了一個用于大電流供電需求的輔助供電端口,從而在保證輸入信號有效的同時可以緊急安全關斷輸出負載供電。這類IO-Link分線盒提供了16個通用型輸入/輸出信號接口,輔助供電接口可選7/8或M12兩種方式。

          如今,圖爾克已經成為一個在全球范圍內可以提供全方位產品的IO-Link系統供應商,包括傳感器,電纜和分線盒以及可編程現場總線和以太網解決方案,為用戶的分布式控制系統帶來諸多的收益點,如降低機器成本,高效的流程,提高機器的可靠性等。

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