简化传感器与执行器接入

2007-31期 自动化

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2016-01-06
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越来越智能化的传感器和执行器现在有参数化和诊断功能,并且技术得到了迅猛发展。但由于通过接口同场总线层面连接的,因而通讯能力受到了极大的限制。为了改变这种状况,Balluff公司和其它制造厂家联合,推动了新的通讯标准,IO-Link继续向前发展。

凡是一个传感器或一个执行器额外地向纯粹的过程信号提供信息时,比如一种诊断功能时,二进制接口成为瓶颈。一个具体的实例是内置脏污监控的光扫描器。到目前为止,这些信息的传输需要有额外的布线开支,而且在控制装置里要有输入点。二者均与费用联系在一起,因而使某些用户宁可放弃。在安装调试时,在更换传感器或者改装时,总是需要对传感器和执行器的参数化进行手工操作。“因此,自动化方案总是行不通,”Balluff公司市场营销部主管Albert Feinäugle解释说。

图1  传统的布线技术与IO-Link的比较

自动识别可通讯装置

采用IO-Link可改变这一切。主要的自动化设备制造厂家联合,使通讯真正能够为下一层设备创造前提条件。IO-Link的定义是传感器和执行器之间点对点的连接(IO-Link-Device)以及输入输出组件(IO-Link-Master),它可以使目前的二进制标准接口实现通讯。“同时,现存拓扑学和普通标准件的兼容性依然得到保证。这就是说,二进制IO-Link传感器可以随时连接到现有的输入输出组件上。但反过来看,一个尚未使用‘IO-Link语言’的传感器,现在也能在IO-Link-输入输出组件上工作,”这位营销部主管描述说。它能自动识别可通讯的装置,可以进行通讯;否则它可以改变为标准开关模式。在电缆布线方面,IO-Link同目前的标准兼容。价格较低的未屏蔽常规标准三芯导线可以用于所有传感器。已经不再需要屏蔽导线或者多芯导线了。这也适用于模拟式传感器,因为它可以传送数据化信号,目前有许多传感器已经可以这样做了。

下图是一支激光测距传感器的实例,它说明设备的安装得到大幅度的简化。传感器有一个用于测量信号的模拟输出端,两个用于切换信号的数字输出端,该输出端口打开或者关闭激光器。为了能够利用所有功能,传统布线时需要有一根屏蔽的多极电缆和一根模拟电缆及3根标准电缆;另外还需要一个端子排,在场总线接口上连接3个用于数字I/O的端口,一个用于模拟I/O的端口。与此相反,在IO-Link结构中,相同的传感器则只需用一根标准电缆,主机上也只需一个IO-Link端口。值得注意的是:“传统布线的工作时间大约需要30分钟,而采用IO-Link连接则只需大约半分钟,”Feinäugle肯定地说。

走向工业标准

利用这种方法,传感器可以通过相同的连接,即简单的无屏蔽三芯导线发送诊断信息。这样,有意义的附加功能不必花费额外的布线费用就可以利用起来。与此同时,还可以实现舒适的参数调整和参数保持。因而就不再需要对过程层面的手工干预了。在安装调试时,在更换传感器之后或者在对机器和设备为生产另一种产品而进行改装时,可以将控制装置里保存的配置数据以及调整情况等直接传送到传感器上。这样就缩短了改装时间;机器或设备的可使用性也提高了,成本也就随之下降了。“所以说,有迹象表明,IO-Link将成为国际上公认的工业标准,也就毫不足怪了。”Albert Feinäugle估计说。德国电工委员会(DKE)已向IEC提交了标准化的申请。

图2  用于Profibus和Profinet的IO-Link主运行装置。除四个IO-Link端口之外。该设备还在结实耐用的锌压机壳(IP67)内提供4个用于标准传感器的双重配置的端口

首批示范项目目前正在实施,已经成熟可以系列生产的IO-Link产品在汉诺威博览会上也已经展出了。

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