Kurs:
IO-Link krok po kroku
Lista odcinków kursu:
Czym jest IO-Link?
IO-Link to nowoczesny standard komunikacji w automatyce przemysłowej, który umożliwia szybkie i łatwe połączenie z takimi urządzeniami jak czujniki czy aktuatory.
W kursie IO-Link krok po kroku pokażemy, jak prawidłowo zainstalować i skonfigurować urządzenie IO-Link Master, aby połączyć się z siecią i efektywnie zarządzać urządzeniami w systemie automatyki.
Dowiesz się jakie elementy są niezbędne, jak przebiega proces konfiguracji oraz jak w praktyce wykorzystać możliwości, jakie zapewnia IO-Link w nowoczesnej produkcji.
Część 1:
IO-Link Master – wprowadzenie do pracy z urządzeniem
Spis treści:
Budowa urządzenia
IO-Link Master umożliwia podłączenie nawet do 8 czujników lub aktuatorów IO-Link. Dodatkowo ma wbudowane czujniki do pomiaru kluczowych parametrów, takich jak temperatura, prąd i napięcie. Pomiary są dokonywane zarówno dla samego urządzenia, jak i dla pinów 1, 2 oraz 4 każdego z portów IO-Link.
Co więcej, IO-Link Master posiada wbudowane zabezpieczenie przed przeciążeniem prądowym wyjść zasilających dla urządzeń IO-Link oraz dla wyjść cyfrowych. W praktyce oznacza to, że prąd wyjściowy jest przez cały czas monitorowany, a gdy dojdzie do przekroczenia wartości maksymalnej, urządzenie automatycznie go redukuje lub wyłącza obciążenie. Pozwala to uniknąć uszkodzeń.
Istnieją dwa typy IO-Link Master, które różnią się od siebie protokołem komunikacyjnym:
- XZIOM8AM12EY – wykorzystuje protokół Ethernet/IP,
- XZIOM8AM12PY – wykorzystuje protokół Profinet.
Mimo wykorzystywania odmiennych protokołów komunikacyjnych urządzenia IO-Link Master nie różnią się znacząco pod względem działania i konfiguracji. Przedstawione w niniejszym kursie przykłady dotyczą urządzenia XZIOM8AM12EY (Ethernet/IP), jednak dla urządzenia XZIOM8AM12PY (Profinet) cały proces jest analogiczny.
Na obudowie IO-Link Master (Rys. 1) możemy znaleźć takie informacje jak:
- rozkład pinów portów,
- parametry zasilania,
- stopień ochrony,
- nadane certyfikaty,
- oznaczenia ostrzegawcze.
Rys. 1
Dodatkowo do identyfikacji urządzenia służy dynamiczny kod 2D umieszczony z przodu obudowy. Zawiera on:
- numer części (np. 1913.120)
- numer weryfikacyjny sprzętu (np. R1)
- numer seryjny (np. 020000)
- MAC-ID (np. 00-02-A2-2F-75-44)
Schemat urządzenia
Rys. 2
| LP | NAZWA | OPIS | LP | NAZWA | OPIS |
| 1 | MS | Dioda LED status modułu | 14 | X1 | IO-Link, port 1, M12, typ kodowania A |
| 2 | - | Otwór montażowy | 15 | A | Dioda LED status IO-Link, port 1, kanał A |
| 3 | NS | Dioda LED status sieci | 16 | 2L | Zasilanie +24 V DC, 2L |
| 4 | X32 | Interfejs Ethernet, M12, typ kodowania D | 17 | X21 | Wejście zasilania |
| 5 | LINK | Dioda LED połączenia X32 | 18 | 1L | Zasilanie +24 V DC, 1L |
| 6 | - | Pole do etykietowania | 19 | - | Kod QR (numer części, wersja sprzętu, numer seryjny, MAC ID, URL) |
| 7 | ACT | Dioda LED aktywności X32 | 20 | ACT | Dioda LED aktywności X31 |
| 8 | X22 | Wyjście zasilania | 21 | - | Pole do etykietowania |
| 9 | A | Dioda LED status IO-Link, port 2, kanał A | 22 | LINK | Dioda LED połączenia X31 |
| 10 | X2 | IO-Link, port 2, M12, typ kodowania A | 23 | X31 | Interfejs Ethernet, M12, typ kodowania D |
| 11 | B | Dioda LED status IO-Link, port 2, kanał B | 24 | APL | Dioda LED status aplikacji |
| 12 | - | Otwór montażowy | 25 | SYS | Dioda LED status systemu |
| 13 | B | Dioda LED status IO-Link, port 1, kanał B |
| LP | NAZWA | OPIS |
| 1 | MS | Dioda LED status modułu |
| 2 | - | Otwór montażowy |
| 3 | NS | Dioda LED status sieci |
| 4 | X32 | Interfejs Ethernet, M12, typ kodowania D |
| 5 | LINK | Dioda LED połączenia X32 |
| 6 | - | Pole do etykietowania |
| 7 | ACT | Dioda LED aktywności X32 |
| 8 | X22 | Wyjście zasilania |
| 9 | A | Dioda LED status IO-Link, port 2, kanał A |
| 10 | X2 | IO-Link, port 2, M12, typ kodowania A |
| 11 | B | Dioda LED status IO-Link, port 2, kanał B |
| 12 | - | Otwór montażowy |
| 13 | B | Dioda LED status IO-Link, port 1, kanał B |
| 14 | X1 | IO-Link, port 1, M12, typ kodowania A |
| 15 | A | Dioda LED status IO-Link, port 1, kanał A |
| 16 | 2L | Zasilanie +24 V DC, 2L |
| 17 | X21 | Wejście zasilania |
| 18 | 1L | Zasilanie +24 V DC, 1L |
| 19 | - | Kod QR (numer części, wersja sprzętu, numer seryjny, MAC ID, URL) |
| 20 | ACT | Dioda LED aktywności X31 |
| 21 | - | Pole do etykietowania |
| 22 | LINK | Dioda LED połączenia X31 |
| 23 | X31 | Interfejs Ethernet, M12, typ kodowania D |
| 24 | APL | Dioda LED status aplikacji |
| 25 | SYS | Dioda LED status systemu |
Zasilanie
Zasilanie urządzenia IO-Link Master, jest realizowane poprzez wejście zasilania X21 (PWR IN), gdzie dostarczane jest napięcie 24 VDC. Urządzenie posiada dwie izolowane linie zasilania: linia zasilania 1 (pin 1 - 3) oraz linia zasilania 2 (pin 4 - 2).
| WEJŚCIE ZASILANIA | WYJŚCIE ZASILANIA | ||||
 |  | ||||
| PIN | SYGNAŁ | KOLOR KABLA | OPIS |
| 1 | 1L+ | Brązowy | Napięcie zasilania 24 V DC dla systemu i czujnika/siłownika |
| 2 | 2L- | Biały | Potencjał odniesienia dla 2L |
| 3 | 1L- | Niebieski | Potencjał odniesienia dla 1L |
| 4 | 2L+ | Czarny | Napięcie pomocnicze/sterujące 24 V DC |
| FE | FE | Różowy | Uziemienie |
Podłączone do IO-Link Master czujniki lub aktuatory są zasilane za pośrednictwem portów X1-X8. Przy planowaniu architektury IO-Link należy uwzględnić wszystkie podłączone urządzenia i ich zapotrzebowanie na prąd – maksymalny prąd, jakim może być obciążona linia to 16 A. Czujniki lub aktuatory mogą być również zasilane przez wyjście X22 (PWR OUT), poprzez połączenie szeregowe urządzeń (Rys.3). Przepływający przez to wyjście prąd, określany jako prąd przelotowy, musi być uwzględniony przy doborze źródła zasilania. Należy przy tym pamiętać, że maksymalny prąd nie może przekroczyć 16 A.
UWAGA!
W przeciwieństwie do prądów na portach, prąd przelotowy nie jest mierzony przez czujniki zintegrowane w IO-LinkMaster
Rys. 3
Komunikacja
Do komunikacji ze sterownikiem lub innymi urządzeniami IO-Link Master stosowane są protokoły EthernetIP lub Profinet (w zależności od wybranego modelu), które wykorzystują interfejs
Ethernet.
| ETHERNET
|
| PIN | SYGNAŁ | OPIS |
| 1 | TX+ | Transmisja danych, pozytywny |
| 2 | RX+ | Odbiór danych, pozytywny |
| 3 | TX- | Transmisja danych, negatywny |
| 4 | RX- | Odbiór danych, negatywny |
IO-Link Master umożliwia integrację urządzeń w sieci Ethernet z użyciem topologii:
- gwiazdy,
- liniowej,
- mieszanej.
W przypadku topologii gwiazdy oraz topologii mieszanej konieczne jest wykorzystanie switcha Ethernet, który pozwala na centralne zarządzanie komunikacją zgodną ze standardem IEEE802.3. Urządzenia z serii XZIOM8AM12EY posiadają zintegrowany przełącznik, co umożliwia także konfigurację topologii liniowej, polegającej na szeregowym łączeniu urządzeń.
Rys. 4
Połączenie z czujnikami i aktuatorami
Dedykowane przewody do czujników służą zarówno do zasilania, jak i do komunikacji między czujnikami/aktuatorami a IO-Link Master.
W przypadku, gdy port jest używany w trybie IO-Link, maksymalny prąd przepływający przez pin 1 i pin 3 nie powinien przekraczać 1 A.
PORT IO-LINK
M12, gniazdo żeńskie z kodowaniem typu A
| PIN | SYGNAŁ | KOLOR KABLA | MAX. OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA | OPIS |
| 1 | 1L+ | Brązowy | 4A | Napięcie zasilania +24V DC dla czujnika/siłownika |
| 2 | DIO B | Biały | 2A | Cyfrowe wejścia/wyjścia, kanał B |
| 3 | 1L- | Niebieski | 4A | Uziemienie dla 1L+ |
| 4 | C/Q DIO A | Czarny | 2A | Dane IO-Link lub cyfrowe wejścia/wyjścia, kanał A |
| 5 | n.c. | - | - | Niepodłączony |
W przypadku standardowych przewodów długość kabla pomiędzy Masterem a czujnikiem może wynosić do 20 m, pod warunkiem, że prąd nie przekracza 1 A. W przypadku obciążenia przewodów natężeniem prądu powyżej 1 A konieczne jest zastosowanie kabli o większym przekroju lub skrócenie długości kabla, aby utrzymać spadek napięcia poniżej 1,2 V na ścieżce powrotnej.
Ważne jest również, aby przy podłączaniu czujników i siłowników do portów X1-X8 uwzględnić potencjalne straty napięcia oraz wymagania dotyczące obciążalności prądowej przewodów. Zapewnia to stabilną i niezawodną pracę urządzenia.
Do wymiany danych z czujnikami lub aktuatorami wykorzystuje się 8 takich samych portów IO-Link, od X1 do X8.
W kolejnej części...
W kolejnej częsci kursu przejdziemy do pierwszego etapu pracy z modułem IO-Link Master, którym jest nawiązanie połączenia za pomocą oprogramowania Simply Config IO-Link.
Poznaj pozostałe części kursu IO-Link krok po kroku
Sprawdź ofertę urządzeń IO-Link na naszym sklepie online!
Szeroką oferta produktów IO-Link firmy Telemecanique Sensors dostępna na naszym sklepie online.
Zachęcamy również do kontaktu mailowego na adres info@dynamotion.pl!
Autor
Filip Świetlicki
Inżynier ds. Czujników przemysłowych i Systemów bezpieczeństwa maszynowego
Absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na kierunku Automatyka Przemysłowa i Robotyka. Zajmuje się doradztwem serwisowym, sprzedażą i wsparciem w zakresie systemów Telemecanique Sensors.
E-mail: filip.swietlicki@dynamotion.pl
