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利用IO-Link技术为工业4.0赋能

更新时间:2023-05-15   点击次数:383次

无论你是否已经做好准备,第四次工业革命终究会到来。制造业开始向数字化和自动化转型,并且开始融入大数据、增强现实和虚拟现实以及机器人等技术。

据麦肯锡最新发布的一份报告显示,通过部署自动化和分析等数字工具,预计相关企业在短短两年内就能使毛利率增长30%。

而第四次工业革命的幕后推动者就有IO-Link。这是一种简单的点对点通信协议,将若干个传感器和执行器连接到一个IO-Link主站,然后再将这些信号转换为工业以太网信息。这项技术可以用于工厂及物流自动化。

IO-Link使传统传感器摇身一变成为“智能"传感器,并使这些“智能"传感器能够传送多个参数。例如,采用IO-Link协议的传感器可以实时传递实际温度值,而不是仅发出“低温"或“高温"信号。

当部署IO-Link时,只需将一根线缆从IO-Link设备(传感器或执行器)连接到IO-Link主站,然后,再由IO-Link主站通过以太网将现场I/O层提供的数据传送到PLC系统或云系统。

IO-Link主站负责收集数字化输入和输出信号或者IO-Link信号,并将数据转换为一个现场总线协议或IIoT(工业物联网)协议,但随着制造业应用程序的自动化程度不断升级,对IO-Link主站的需求也在发生变化。

我们注意到,IO-Link主站在以下方面的需求不断增长。

1、增加对监控和维护的关注度

在各种生产制造环境中,质量监控(检查制成品的尺寸、重量和外观)与预测性维护(实时跟踪设备的健康、状态和性能)都具有极其重要的意义,它有助于降低成本、预防意外停机以及提高劳动力利用效率。

 我们以带透镜的光电开关为例。你可能希望传感器不仅显示光电开关能否检测到任何物体,还能显示其透镜何时需要清洗污垢。如果能够实时提供这些信息,就不需要再费力安排雇员每隔一至两个小时擦拭一次传感器,从而节省了宝贵的人力和财力,并且可以重新安排雇员执行其他关键任务。

有了IO-Link,就可以通过IO-Link主站将这类额外信息传输到PLC系统或云系统,从而激活新型预测性维护服务,而这些服务是以前无法提供的。

2、缩短周期时间

IO-Link允许远程监控传感器信号和状态警报信号,从而能够快速发现和解决问题,以避免最终导致停机。

在优化生产制造工艺过程方面,自动化速度发挥至关重要的作用。IO-Link主站现在需要将内部延迟时间维持在低水平,使周期时间控制在大约1毫秒,从而能够确保将IO-Link数据迅速转发到PLC。

Belden的旧版IO-Link主站的周期时间约为7毫秒;但新IO-Link主站的周期时间可以比前几代主站提高7倍。

3、对更多现场总线协议和工业物联网协议的依赖性

为了支持集成,各个工厂正在跨厂使用不同的现场总线协议。目前市场以满足小批量和定制/个性化需求为主,这种发展趋势不仅要求提高灵活性和自动化,还要求连接到各种现场总线和工业物联网应用程序。

IO-Link具有现场总线和厂商中立性:它可以连接现有的各种现场总线协议,比如PROFINET、EtherCAT、EtherNet/IP和Modbus TCP。为了能够快速、可靠地向PLC环境传输数据,多协议IO-Link主站可以支持连接这四种现场总线协议中的任何一个。

为了促进云与传感器在现场层面的直接通信,利用多协议IO-Link主站还可以选择不同的工业物联网直接通信协议,比如OPC UA、MQTT、CoAP和REST API。

4、对更多现场总线协议和工业物联网协议的依赖性

由于各种应用程序需要消耗更多功率,因此电流输出量也在不断增长。但有些IO-Link主站在这方面的能力有限,只能为每个端口提供最多500 mA的输出电流。而我们最新的现代化IO-Link主站可以为每个端口提供2安的输出电流,从而能够在不需要增加电源的情况下支持新兴技术和新应用程序,这对大型执行器来说非常重要。

5、提高保护和安全效率

当IO-Link技术在一个金字塔结构中运行时,可以自上而下地提供保护,此时的安全性的。

首先,我们的IO-Link主站现在提供的安全保护能够贯穿现场层面:传感器,执行器和IO-Link设备。这项进步确保可以实现安全的远程维护和诊断,而不必担心发生非法操纵数据或者非法使用系统等问题。

Lumberg最新推出的LioN-X系列结合了IO-Link主站和I/O模块,它支持OPC UA通信协议,具有获得ACHILLES认证的安全功能,每个端口具有高达2 A的电流输出量,此外还有其他特殊功能。这些的功能特色令其他IO-Link主站羡慕不已。

LioN-X IO-Link主站搭载了多个基于工业物联网和以太网的现场协议,是一种快速、可靠、安全的解决方案,可以在自动化生产设施中收集、转换和传输关键数据。该系列产品具有优良的灵活性和多功能性,几乎可以用于任何工厂自动化或物流自动化设施中。