减少工作量,对液压系统自动化价值高
作者:Theobald Herrmann产品管理/液压阀,博世力士乐股份公司
20世纪80年代现场总线技术的引入是机械内部分散执行器水平连接的起点。串行布线大大减少了布线,为机械工程的模块化开辟了新的可能性。现场总线——以及大多数当前的实时以太网协议——是特定于制造商的专有系统。该协议是由控制系统制造商开发的,专注于自己的电气控制系统和选定的外设之间的通信。对于执行器、传感器和其他第三方设备,它们的制造商或系统集成商都需要为各自的现场总线提供合适的硬件和软件接口。这是非常复杂的,因为必须为每个制造商的每个现场总线和控制系统在各自的PLC中创建设备配置文件和软件。
液压连接的可能性
现代自动化系统中的液压集成可以通过不同的方式实现。现有的许多机器概念都应用了车载电子技术来控制液压阀。数字信息的交换受到限制,只有在各自的设备通过单独的线路连接到上级控制系统时才可能。但是,这种最先进的技术越来越不能满足终端用户的需求。
替代方案是使用集成现场总线连接的阀门。然而,这需要大量的布线,以及通过专用软件集成到控制系统和各自的现场总线协议中。两者都需要相当大的努力,这是太高的,特别是对价格敏感的应用程序。多亏了IO-Link,机器制造商和系统集成商可以将比例液压系列阀和传感器集成到数字通信结构中,而无需太多的工程工作。IO-Link通信结构简单,对硬件要求低。
此外,标准化的M12连接技术可以实现现场液压阀的简单且经济高效的连接。通过这种方式,具有模拟控制的组件被转换为通信和灵活的执行器和传感器。
看看IO-Link
根据IEC 61131-9,独立于制造商的IO-Link规范了执行器、传感器和其他设备的连接技术。它还为控制系统和设备之间的数据交换提供了数字通信协议,而无需考虑现场总线。现场总线技术不是被取代,而是被扩展。并行通信使机器制造商能够使用所有协议的IO-Link,并将IO-Link兼容的设备集成到不同的概念中,而无需额外的工作。
IO-Link目前已经得到了大约130家设备制造商和技术领域的其他公司的支持。IO-Link master由大约40家制造商提供,该标准由9家控制系统制造商支持。IO-Link器件是近60个传感器、执行器和其他外设制造商的产品范围。
例如,力士乐现在还提供具有各自技术的液压比例阀和压力传感器。这些比例阀的功能和性能与串联阀相同。然而,它们也通过IO-Link提供双向通信的所有选项。通过这种方式,液压系统可以无缝地集成到连接的结构中。此外,在运行过程中,控制系统还可以改变参数和改变工作状态。
IO-Link系统设置
一个完整的IO-Link系统由一个集中或分散的IO-Link Master、一个或多个IO-Link设备以及带有M12连接器的非屏蔽的3或5芯标准电缆组成。IO-Link Master的项目规划和参数化可以在控制系统硬件或可选的工程工具中实现。IO设备和自动化系统之间的点对点连接由IO link Master建立。它是与上级控制系统的接口。IO- link master由大约50个制造商提供,用于每个端口连接一个IO设备。选择包括IP20控制柜以及防护等级为IP65/67的分散模块,用于安装在机械或系统上。特别是在大型系统中,电缆的数量大大减少。
对于分散的IO-Link master, IO-Link的用户组织定义了带有三个或五个导体的M12插件连接器。5极版本“B类”端口用于增加电流消耗的设备,如液压阀。3极版本的“A类”端口提供高达200毫安的能量供应,这对大多数传感器是足够的。与模拟控制相比,无屏蔽电缆足以实现无故障通信,电缆长度可达20米。IO-Link标准化了所有执行器和传感器的连接技术,并消除了系统安装过程中的许多错误来源。
否则,复杂和昂贵的电缆尺寸与个别布线和屏蔽不再需要。此外,由于传感器和执行器采用了统一的M12电缆,减少了物流工作。
每个软件快速调试
每个IO- link设备都有一个电子设备描述,称为IO设备描述(IODD)。它提供标准化的重要信息:
- 设备数据
- 文本描述
- 识别、处理和诊断数据
- 通信性能
- 设备参数,有取值范围和默认值。
- 设备的图像,和
- 制造商标识
IODD设置对于所有制造商的所有设备都是相同的。IODD使IO-Link Master能够自动识别设备,以便立即参数化。另一个自动特性是设备描述包含在系统文档中。对于IO-Link Master在整体自动化方面的项目集成,调试人员使用相应PLC制造商的工程工具。IO-Link Master从设备组合中选择并添加到整体自动化中。根据控制系统制造商的不同,所有用于通信的块都可以在库中免费获得。
通过io链接到工业4.0
IO-Link可以直接从控制系统访问设备数据,也可以从任何位置通过网络远程访问。对于面向未来的概念尤其重要:如今,IO-Link根据德国“平台工业4.0”倡议的定义提供工业4.0设备的类型和实例数据。
通过这种方式,液压执行器满足了工业4.0应用的未来要求的所有条件。此外,这种方法非常适用于现有机器和系统的后续连接,工作量小。用户更换已安装的比例阀和传感器,可通过可互换的IO-Link连接与执行器和传感器直接通信。
诊断功能增加可用性
IO-Link设备的诊断功能实现了新的维护概念,大大减少了维修时间。现在,与该过程并行的设备信息的可能调用形成了面向条件和预测性维护概念的基础。在这方面,比例阀报告它们是否正常工作以及错误,如电压过低或过压和电子温度超过设定的允许值。此外,阀门和传感器状态显示透明的误差分析。集成的工作时间指示器能够计算维护的剩余生命周期,并对阀门的进一步使用做出决策。
在出现故障时,IO-Link可以加速诊断,这得益于维护专家的远程访问,可以识别任何错误的类型和位置。精确的定位,无需个人在场的系统,大大减少了反应时间。如有必要,维护技术员在控制系统中打开相应设备的IODD文件。现在,不需要拆解组件来解读几乎不可读的标签,也不再需要在系统文档中查找制造商和类型。多亏了电子铭牌,所有这些信息现在都可以访问,只需点击鼠标启动相应的订单,而不会延迟。
IO-Link遵循即插即用原则。更换后的设备由IO-Link Master根据其IODD文件进行识别,相应的参数自动传输,软件不做任何操作。通过这种方式,即使经验不足的技术人员也可以毫无问题地更换组件,从而大大减少系统停机时间。
最后的想法
开放式IO-Link标准与传感器和执行器建立了连续通信,而不考虑使用的现场总线。现在,即使是液压比例阀也可以智能、简单和经济有效地集成到双向数字通信中。这简化了硬件和软件的调试,并能够根据不同的生产过程灵活调整液压阀。
现在已符合对柔性机械和系统增加的要求。扩展的诊断信息实现了面向条件和预测性维护概念,减少了停滞和维护时间。这增加了机器的可用性。此外,IO-Link使未来液压阀集成到连接的结构作为工业4.0组件及其所有相关功能。
博世力士乐
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图1。IO-Link将液压阀和传感器与任何类型的自动化结构中的模拟控制集成在一起,并建立双向数字通信。
图2。为未来做好准备:IO-Link提供定义的类型和实例数据,并将系列阀门转换为工业4.0组件。
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