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德国 IPF 新一代 IO-Link 感应式传感器助力工业 4.0

2020-05-14

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工业4.0

IO-Link:通往未来的界面


新的信息和通信技术联系在一起。 我们的目标是:“智能工厂”-一个智能的,实际上是自组织的工厂,其特点是由于越来越多地区分客户需求而增加了灵活性,同时节省了可用资源,并将客户更多地纳入了业务和增值流程中。


在这种情况下,常用的关键字是“物联网”和“集成网络”,集成网络及其在各个生产级别的无间隙通信(通过工业4.0将变得越来越复杂)只能通过智能接口实现 。 IOLink等接口。


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分散式自动化智能

直接通讯的全球标准


IO-Link 不是总线系统,而是与制造商无关的传感器和执行器的安全点对点连接。 除了IO-Link接口外,我们的传感器没有任何变化,因此可以照常插入。 具有一个特殊功能:IO-Link接口使我们的设备智能化,因为它们可以与上级控制单元进行通信,因此可以在运行操作期间部分进行参数化,或者为制造自动化提供其他有价值的过程,诊断和设备数据。


潜力是巨大的:在高度自动化的制造过程中,更高的系统可用性和透明度以及可持续的节省,尤其是通过有针对性的过程优化和使用基于状态的维护策略来举几个例子。


IO-Link 的系统构造


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IO-Link系统仅需要几个组件:

•IO-Link主站

•IO-Link设备(例如传感器)

•连接线(标准3线传感器电缆)

•组态工具(用于IO-Link主站的参数化软件)


简单,高效,注重结果

IO Link 系统架构和功能


IO-Link 主站具有一个或多个端口,并用作上级控制单元(PLC)的接口。每个端口只能连接一个 IO-Link 设 (使用并行接线的点对点通信–无现场总线)。IO-Link 设备通过长度不超过20米的非屏蔽3wire标准线(M8或 M12 标准传感器连接)连接到 IO-Link主站。线路的布线不需要满足特殊的参数。IO-Link 设备通 PLC(可编程逻辑控制器)或现场总线分配器中的 IO-Link 主站进行通信。因此,对于在现有自动化系统中实现 IO-Link 的接线或安装没有特殊要求。


IO-Link 主站和 IO-Link 设备之间交换三种类型的数据:

•循环过程数据

•非周期性设备数据(IO-Link 设备):例如参数,诊断信息

•非周期性数据(事件):例如错误和警告


IO-Link 设备仅在 IOLink 主站的请求下传输其数据。

需要使用配置工具来对 IOLink 主站进行参数设置(有关更多信息,请参见后面的页面)。


优点:

•传感器的经济高效标准化

•通过即插即用的简单设备更换系统

•通过一个独立于制造商的系统进行有效的通信

•提供附加诊断信息的智能传感器

•运行期间直接修改系统参数

•接线无问题,无需费力或特殊要求


IO-Link 配置工具(IO-Link 协议和 IODD(软件))有关 IODD 的信息文章图片描述

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适用于所有人的一种软件–简单的参数化方法

•所有制造商的 IO-Link 设备仅需要一个配置软件

•主站软件e可以方便地设置所连接设备的参数

•传感器的过程数据由主软件检索并显示

•IO-Link 协议可访问传感器的过程数据和参数


包含系统智能的制造商

IO-Link 配置工具和IODD软件

需要使用软件来设置IOLink主站以及与之连接的制造商(包括 IO-Link 设备和支持 IO-Link 的传感器)的参数。这种所谓的 IO-Link 配置工具使相应 IO-Link 系统体系结构的透明表示(可视化)成为可能。我们具有 IO-Link 功能的传感器可通过IOLink协议访问过程数据和变量。 IODD(IO 设备描述)中描述了所有传感器属性。对于所有制造商的所有具有 IO-Link 功能的设备,IODD 的结构相同。 IODD 由一个或多个xml文件组成,这些文件以png格式描述了具有 IO-Link 功能的传感器和图像文件。


IODD 包含:

•通信属性信息

•设备参数信息

•识别,处理和诊断数据

•传感器图片

•制造商徽标

•PDF 以及所有相关信息供用户使用


主制造商的 IO-Link 组态工具可以读取 IODD,因此可以显示所描述传感器的特性。


带有 IO-Link 接口的传感器

标准应用的感应式传感器

IA080171

•尺寸M8,IA080171 是该系列小的规格的传感器 

•不锈钢外壳 

•开关距离 1.5mm, 重复精度 0.07mm 

•M8 3-pin 连接器

IA120121 

•尺寸 M12

•黄铜镀镍外壳

•开关距离 1.5mm, 重复精度 0.07mm 

•M12  连接器

IA180121 

•尺寸 M18 

•黄铜镀镍外壳 

•开关距离 1.5mm, 重复精度 0.25mm 

•M12  连接器

IA300121 

•尺寸 M30

•黄铜镀镍外壳 10

•开关距离 1.5mm, 重复精度 0.25mm 

•M12  连接器


完美保护的电子产品

电子感应器具有与塑料制成的活动表面齐平安装的特点,其中的电子器件经过填充,因此可以很好地防止振动。 IP67 中支持 IO-Link 的非接触式工作设备设计用于 25 ~+70°C的环境温度。传感器外壳由金属(不锈钢或黄铜)制成。 可能的应用领域:监视大小不同的金属零件,记录物体高度,通过非金属容器和管壁检测物体,以及将其集成到自动化技术的机器组件中。


感应式传感器

用于极端环境

IC080172

•尺寸M8,耐高压 100bar

•开关距离 2mm,  重复精度≤ 0.1mm

•M8  连接器

IC120122 

•尺寸M12,耐高压 80bar

•开关距离 3mm,  重复精度≤ 0.2mm

•M12  连接器

IC180122

•尺寸 M18,耐高压 60bar 

•开关距离 5mm, 重复精度≤ 0.1mm

•M12  连接器

IC300122

•尺寸 M30,耐高压 40bar

•开关距离 10mm, 重复精度≤ 0.3mm

•M12  连接器



极端环境的理想选择

由于这些用于嵌入式安装的电感式传感器的外壳完全由不锈钢制成,因此对于感应面上的液体和气体也完全防漏。具有 IO-Link 功能的传感器与我们的标准插座相结合,可达到防护等级 IP96K 。 它们特别适用于对传感器的可靠性和寿命有很高要求的应用,例如油,灰尘,高压或强机械应力。 该设备系列的一个特点是即使在有色金属上也可以实现高开关距离。 所有电感式传感器的另一个突出特点是高达 5kHz 的高开关频率。


应用实例

针对不同要求,提供建设性的解决方案




持久减少停机时间和成本

由于维护工作而导致的生产损失(无论是否计划)都会在日常操作中带来可观的成本。以前,“商业”感应接近开关曾用于黄铜衬套的安装设备(如此处所示),作为预防性维护的一部分,应定期更换。尽管采取了这些措施来更换完好无损的设备,但由于传感器故障,生产有时会中断。由于从 ipf electronic 更改了具有 IO-Link 功能的电感式传感器,因此停机时间大大减少了,尤其是从长期来看。一旦传感器不再具有足够的功能储备,它们会立即通知使用 IO-Link 的高级 PLC,因此维护部门可以在设备出现故障之前及时计划操作,从而实现针对状况和更具成本效益的服务策略。对新的支持 IO-Link 的传感器的更改没有问题,因为设备的设计保持不变。同样,仍然可以使用本传感器线。仅需将 PLC 输入模块替换为具有 IO-Link 功能的模块。


小化存储和更高的灵活性

谁不知道大型的存储柜,架子甚至是维修部门的房间。为了实现较高的系统可用性,如果出现故障或干扰,必须尽快为生产系统中已安装和可更换的每个组件提供备件,因此这笔费用是完全合理的,但并非如此必要。通过更改为支持 IO-Link 的设备,可以明显减少存储及其相关成本,甚至可以减少资本投入。例如,在图中所示的工具中,传统的传感器已被具有 IO-Link 功能的设备所取代。因此,不再需要将单独的打开和关闭设备作为备件存储。存储成本降低。此外,还可以使用集成的开启延迟来对具有 IO-Link 功能的新型传感器进行防抖。到目前为止,该功能必须由PLC承担。由于电缆可达20米,并且对 IO-Link 设备的布线要求低,因此可以低成本转换工具。