IO-Link es un estándar de redes de comunicaciones industriales, bidireccional, digital, punto a punto, cableado (o inalámbrico) de corta distancia ( IEC 61131 -9) que se utiliza para conectar sensores y actuadores digitales a cualquier tipo de bus de campo industrial. o un tipo de Ethernet industrial. [1] Su objetivo es proporcionar una plataforma tecnológica que permita el desarrollo y uso de sensores y actuadores que puedan producir y consumir conjuntos enriquecidos de datos que a su vez puedan usarse para optimizar económicamente procesos y operaciones industriales automatizadas. El estándar tecnológico está gestionado por la asociación industrial Profibus y Profinet International.
Un sistema IO-Link consta de un maestro IO-Link y uno o más dispositivos IO-Link, es decir, sensores o actuadores . El maestro IO-Link proporciona la interfaz con el controlador superior ( PLC ) y controla la comunicación con los dispositivos IO-Link conectados.
Un maestro IO-Link puede tener uno o más puertos IO-Link a los que solo se puede conectar un dispositivo a la vez. También puede tratarse de un "hub" que, a modo de concentrador, permite la conexión de sensores y actuadores de conmutación clásicos.
Un dispositivo IO-Link puede ser un sensor inteligente, un actuador, un concentrador o, gracias a la comunicación bidireccional, también un componente mecatrónico, p. ej. una pinza o una fuente de alimentación con conexión IO-Link. Inteligente en relación con IO-Link significa que un dispositivo tiene datos de identificación, por ejemplo, una denominación de tipo y un número de serie o datos de parámetros (por ejemplo, sensibilidades, retardos de conmutación o curvas características), que se pueden leer o escribir a través del protocolo IO-Link. Esto permite, por ejemplo, modificar los parámetros mediante el PLC durante el funcionamiento. Pero inteligente también significa que puede proporcionar información de diagnóstico detallada. IO-Link y los datos transmitidos con él se utilizan a menudo para mantenimiento preventivo y servicio técnico, por ejemplo, es posible configurar un sensor óptico de tal manera que informe a través de IO-Link a tiempo si amenaza con ensuciarse. La limpieza ya no es una sorpresa y bloquea la producción; ahora se puede suspender la producción.
Los parámetros de los sensores y actuadores son específicos del dispositivo y de la tecnología, por lo que la información de los parámetros se presenta en forma de IODD (IO Device Description) con el lenguaje de descripción XML . La comunidad IO-Link proporciona interfaces para un "IODD Finder", [2] que puede ser utilizado por herramientas maestras o de ingeniería para presentar el IODD apropiado para un dispositivo.
El cableado se realiza mediante cables no apantallados de tres o cinco conductores, de no más de veinte metros de longitud, y un conector estandarizado de cuatro o cinco pines. La asignación de pines del maestro y del dispositivo se basa en las especificaciones de IEC 60947-5-2. [3] Para un maestro, se definen dos clases de puerto, clase de puerto A y clase de puerto B. La clase de puerto A utiliza conectores M5, M8 o M12 , con un máximo de cuatro pines. El puerto clase B utiliza únicamente conectores M12 con 5 pines. Los conectores M12 tienen codificación mecánica "A" según IEC 61076-2-101. [4] Los conectores hembra están asignados al maestro y los conectores macho al dispositivo.
En el pin maestro 1 al pin 3 se proporciona alimentación de 24 V CC con máx. 200 mA para una fuente de alimentación opcional del dispositivo IO-Link. El pin 4 se utiliza como entrada digital (DI) o salida digital (DO) según la especificación IEC 61131-2 para permitir la compatibilidad con sensores de proximidad según IEC60947-5-2 u otros sensores o interruptores eléctricos .
El maestro IO-Link envía un pulso de corriente de activación para que el dispositivo IO-Link pase del estado de entrada-salida en serie (SIO) al estado de interfaz de comunicación digital de una sola gota (SDCI). En el estado SDCI, el maestro IO-Link intercambia telegramas de información con el dispositivo IO-Link.
En un puerto clase A, los pines 2 y 5 no están especificados y se dejan al fabricante para definirlos. En un puerto clase B los pines 2 y 5 están configurados como fuente de alimentación adicional. [5] [6]
El protocolo de comunicaciones IO-Link consta de puertos de comunicación, modos de comunicación, tipos de datos y velocidades de transmisión. Los puertos están ubicados físicamente en el maestro y le brindan un medio para conectarse con dispositivos terminales y para establecer un puente a un bus de campo o Ethernet. Hay cuatro modos de comunicación que se pueden aplicar a un puerto conectado a un dispositivo terminal: IO-Link, DI, DQ y Desactivado. El modo IO-Link configura el puerto para comunicaciones bidireccionales, el modo DI lo configura como entrada, DQ lo configura como salida y Desactivado simplemente desactiva el puerto. Hay cuatro tipos de datos: datos de proceso, datos de estado de valor, datos de dispositivo y datos de evento. El protocolo se puede configurar para funcionar a velocidades de transmisión de 4,8 kilobaudios, 38,4 kilobaudios o 230,4 kilobaudios. El tiempo mínimo de transmisión a 230,4 kilobaudios es de 400 microsegundos. Se utiliza una herramienta de ingeniería para configurar el maestro para que funcione como puente de red. [7]
IO-Link Wireless [8] es una extensión de IO-Link a nivel físico. Un maestro inalámbrico IO-Link ("W-Master") se comporta como un maestro para el sistema superior. Sólo hay puertos virtuales "abajo" para los dispositivos inalámbricos IO-Link ("Dispositivos W").
Un ciclo de transmisión consta de dos fases. Para transmitir datos de salida, el W master envía una trama Multicast -W ( Downlink ) con datos para los dispositivos W en los intervalos de tiempo asignados. Luego el W-Master pasa a recepción y recoge en el Uplink datos de los W-Devices que transmiten uno tras otro según un esquema fijo acordado.
Para asegurar la transmisión se utilizan saltos de frecuencia y listas negras de canales.
IO-Link Safety [9] es una extensión de IO-Link que proporciona una capa de comunicación de seguridad adicional en las capas de maestro y dispositivo existentes, que así se convierten en el "maestro FS" y el "dispositivo FS". También se habla del principio del Canal Negro. El concepto ha sido probado por TÜV SÜD .
IO-Link Safety también ha ampliado los elementos de conmutación de salida OSSD (Dispositivo de señal de conmutación de salida) comúnmente utilizados para la seguridad funcional en un dispositivo de protección sin contacto como una cortina de luz a OSSDe. Al igual que el IO-Link estándar, un dispositivo FS puede funcionar tanto en modo de conmutación como OSSDe como a través de una comunicación IO-Link funcionalmente segura.
Durante la implementación se deben observar las normas de seguridad de IEC 61508 y/o ISO 13849 .
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