采用IO-Link技术的传统传感器可以在一台主机上混合使用
采用IO-Link技术的传感器/执行器接口现在可以同最低的现场级别通信,因而使中央控制也可以拥有并使用内置于许多传感器的诊断和参数化功能。IO-Link在哪些地方可以经济地得到使用以及在哪些应用中已经得到落实,文中就这些问题征询了各方面的意见。
IO-Link的经济性使其可以应用于很多地方。专家们的意见是一致的,认为新的通信标准是自动化改造中的明显突破。因为所有通向传感器和执行器的与过程相关的数据,现在都可以在整个设备范围内使用。这时,装有一根简单三芯标准电缆的接口就够了,而且把点对点的通信联络变成了一个可以对话的通信渠道。
“IO-Link允许在最低的现场级别中方便地对传感器和执行器进行参数调节。同时可以对过程进行有效的监控”,瑞士Frauenfeld市Baumer Electric公司传感器方案产品经理Matthias Droll说。二者都可以通过最简单的传感器连接,同样也是采用三导线技术和标准联接来实现。“现有的二进制接口和模拟接口将扩展到串行通信功能”, ifm syntron公司阀传感器/手按键控器产品经理Michael Gohla清楚地解释说。
这样就为IO-Link提供了在分散设备中的经济利用,这些设备可以对传感器和执行器进行远程参数化,并可充分利用现有的智能,特别是在诊断功能方面。“随时可以转换到IO-Link或者仅更换某些传感器,这些都属于优点。此外,所有机器进行混合操作而不花费更多的费用也是可能的,而且也可以传输传统传感器的输出信号。”Gohla描述说。
原有的接线结构,采用标准M12插塞连接和未屏蔽电缆保持不变。Phoenix Contact Electronics公司IP67-IO产品市场营销团队主管Christian Gemke历数了IO-Link与标准I/O传输相比所具有的经济上的优点,当IO-Link传感器/执行器与IO外围设备之间有许多信号必须传输时,由于节省了电缆布线和硬件成本,采用IO-Link技术做是值得的。假如正在运行期间,有许多新参数必须传输到传感器和执行器上,这时的改装时间显然要短得多,因而也减少了额外的花费。而当传感器或执行器的出色运行改善了对诊断和连接的监控,从而导致了产品质量的提高以及机器故障停机时间的缩短时,那就更为可观了。
减少停机状态降低安装成本
IO-Link目前主要在那些采用带有或不带模拟输出端的复杂传感器和执行器的地方投入使用,Hans Turck公司过程传感器产品经理Klaus Ebinger也这样认为,“由于能够传输扩展的信息,如配置、参数和诊断报告等,为最终用户带来了显著的好处”。其中包括设备可使用性较高,更换机器的停机时间较短以及减少了安装成本。“用户既不必畏惧技术上的问题,也不必担心单方面的依赖性,” Sensopart公司传感器产品管理部主管J?rg Faller这样强调说。因为IO-Link使用的是开放的标准,不依赖生产厂家,对现场总线中立,并且不产生改装成本。“因此,在每个可以调节或者需要培训才能使用的传感器上,用户都可以得到好处。”
IO-LINK实践中的首批应用
◆ Baumer Electric公司
查询材料卷的卷直径时使用光学距离传感器OADM 12。视任务的不同利用不同的卷,因而测量范围的极限必须可调。采用了IO-Link技术后,现在可以将新的数值从中央控制软件写到传感器上,而传感器又可向主机提供额外的信息。由于传感器在这种情况下面临着很高的灰尘污染,因而信号的储备随着时间的推移而逐渐变小。传感器提前向主机发出报警,并以此给用户在机器停机之前做出反应的机会。
◆ Baumer Electric公司
对于可靠的距离测量来说,不论颜色和表面情况如何,如果为了对抓取机进行预先定位,现在可以使用Sonus系列超声波传感器。有了IO-Link技术,测量值现在也可以直接作为数字信号提供使用,这使得传输不容易受干扰了。因此,无论是未屏蔽的电缆还是成本昂贵的模拟输入卡,现在控制装置都用不上了。此外,开关窗可以按目标的几何形状加以调整,传感器的敏感调节也可以快速而简单地加以改变。
◆ Ifm electronic公司
记忆插座IO-Link主机(Memory plug-IO-Link-Master),在凡是需要拷贝或保存传感器数据的地方均可使用,即在更换出了故障的机器或者在安装采用相同参数调节的多台传感器时。它读取并存储内装传感器的数据,并将其写在新连接的传感器存储器中。优点在于编制新程序时节省时间,避免错误。其他的装置,如流量、液位、温度和距离传感器以及IO-Link-AS-i-网关目前作为样板装置正处于Index公司的现场测试中。
◆ Phoenix Contact公司
在包装工业中的应用表现在,对用途专用的数据进行参数修改的可能性加以利用,比如在光学传感器上。迄今为止,只要有一种包装的颜色、形状或规格发生了变化,就必须对每个传感器用手工加以重新调整。为此,装置需要安装在可以方便达到的位置上。有了IO-Link,新的参数可以从视频显示上经控制装置传输到传感器上并加以核验。这样就减少了停机时间,提高了产品质量,因为一次性规定的参数组是可以复制的。此外,将传感器安装在受保护的位置上就可以很少受到损坏。
另外在机床或机器人的应用中,用未屏蔽的SAC导线取代了昂贵而又容易出故障的屏蔽电缆,这种电缆装有Splice盒,用于模拟测量的压力、温度和流量传感器,因为前者是可以直接以数字方式传输数据的。
◆ Hans Turck公司
机床制造和包装工业的一些用户已经在利用取消模拟值处理这项优势。除了标准连接技术简单易行之外,昂贵的模拟分析模块也不再需要了。今后将有越来越多的使用者会发现中央数据存储的好处。一方面可以实现对质量的保证,另一方面也有助于在某些情况下减少停机时间。
Baumer Electric公司Matthias Droll
Baumer Electric公司Matthias Droll说:“比如测量范围、灵敏度和运行方式等参数,可以简单地由控制装置传输到传感器上,这缩短了安装调试、改装和维修的时间。有效的过程监视,比如污染状况和自诊断等,可以避免机器的停机时间。此外,模拟及过程数据的组合传输也对整个过程提供更多的信息。总结的优点是:由于取消了昂贵的输入级,在节约成本的同时提高了过程安全。”
ifm syntron公司Michael Gohla
ifm syntron公司Michael Gohla说:“主要优点是取消了现场用工具进行手工参数的调整,缩短了安装调试、改装和停机时间。设备起动时装载如先前定义好的额定参数,并传输到传感器上,设备改装或者更换有故障的机器也是这样,这里也需要简单地传输参数组。此外还可以通过诊断功能,直到传感器级上更为简单地进行故障定位。反向兼容性使逐步整合到一台设备中成为可能,而通过将二进制和模拟信号组合在一起,又可以降低安装成本。所有参数现在都可以从控制层面上简单地加以调整。”
Phoenix Contact公司Christian Gemke
Phoenix Contact公司Christian Gemke说:“机器方案将可以更灵活和更长期地进行设置。设备部分的参数可以在极短的时间内改变,可以读出质量数据,并可对单个组件进行智能布线。一次性调定的参数组可随意经常再复制。隐含的故障或者环境条件的改变,将能够通过基于FDT/DTM上的诊断在机器运行当中进行评价并立即改正。这样由于能够更好地整合到生产网络中,便有了更多的信息,生产率也得到了明显的提升。”
Sensopart公司Jörg Faller
Sensopart公司Jörg Faller说:“IO-Link提供了除开关信号以外对诊断信息进行查询的潜力,这使故障的早期识别成为可能;读取、改变并从中央存储机器的参数,提高了舒适度和可理解性;在更换机器时下载参数,因而避免了耗时费力的调整和记录工作,并可利用数字化了的设备值,使昂贵的设备输入接口和特殊的铺设电缆成为多余。”
Hans Turck公司Klaus Ebinger
Hans Turck公司Klaus Ebinger说:“优点从购置以及后勤供应过程中已经开始了。采用IO-Link的装置大都能够按照个性要求适应相应的用途,同一种装置不再需要不同的类型了。而且在设计状态中,也可以借助基于工具的工程,如FDT/DTM,将配置数据保存到相应的传感器和执行器上。由于机器不需要再在现场进行参数化,因而可以就近安装在事件地点。安装调试更加舒适,因为有关系统的全部配置数据可以传送到装置上。在生产周期内,参数可以随时简单而快速地进行修改,故障的查找通过诊断报告也得到了简化。假如一台机器需要更换,那么所有必需的配置和参数可以传输到新的机器上。”
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作者:何发
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