IO-Link 동향
IO-Link는 이 혁신적인 기술을 개선하기 위해 지속적으로 노력하는 센서, 액추에이터 및 컨트롤의 선도적인 제조업체에 의하여 개발되었습니다. 그들은 현장 사용에 대한 지속적인 적합성을 보장하기 위해 업계의 주요 동향에 초점을 맞추고 있습니다.
내용
프로파일
이 데이터가 "통신 사양" 및 센서에 저장된 프로파일 파라메터로 균일하게 제공되므로, PLC는 프로파일별 펑션 블록을 통해 언제든지 온라인으로 서로 다른 제조업체의 IO-Link 디바이스의 프로세스 값에 액세스할 수 있습니다. 다양한 센서 해상도는 PLC와 동일한 형태로 표시됩니다.
이러한 표준화된 시스템 속성으로 프로세스, 식별 및 진단 데이터에 디바이스와 독립적인 일관된 방식으로 액세스할 수 있습니다. 따라서 컨트롤 프로그램으로의 통합이 훨씬 쉽고 빨라집니다.
IO-Link를 사용하면, 상이한 디바이스의 진단 데이터, 설정 및 기능을 표준화하여 일관된 방식으로 사용할 수 있습니다. 이 데이터에 액세스하기 위하여 PLC에서 균일 블럭이 사용됩니다. 파라메터 세팅에서 프로세스 값 평가에 이르기까지 사용자의 복잡성이 크게 줄어듭니다.
또한 제조업체별 진단, 확장 및 기능을 구현하여 혁신을 주도할 수 있습니다. 그러나 이것은 다른 제조업체의 디바이스가 더 이상 표준 사용의 경우와 같이 비교되고 보편적으로 사용될 수 없음을 의미합니다.
IO-Link Safety
IO-Link는 수년 간 센서 / 액추에이터 통신 시스템으로 자리 잡았습니다. 안전 기술 분야에서 IO-Link의 장점을 활용할 수 있도록 IO-Link Safety가 개발되었으며 배선 감소, 기존의 입력 및 출력 카드 불필요, 상태 모니터링에 아날로그 측정값 사용 등의 장점을 제공합니다.
요구사항
- 5극 M12 커넥터 및 다양한 제조업체의 디바이스를 통합을 위한 단일 소프트웨어 툴
- 시그널 출력이 다른 디바이스를 위한 중앙 FS 마스터
- 기존 "표준"과의 호환성 (예: OSSD)
- 포트 시작 시 저장된 파라메터, 신뢰성 및 I/O 데이터 구조의 자동 확인
- 자체 테스트 기간에 따른 FS 마스터 및 FS 디바이스의 타이밍
- 결함이 있는 FS 디바이스 교체 시 파라메터의 자동 전송
디바이스는 IO-Link safety 마스터 (FS 마스터)에 연결되어 있습니다. 여러 제조업체의 디바이스를 균일한 센서 / 액추에이터 인터페이스 (M12/5극)를 통해 쉽게 통합할 수 있습니다. 미래에는 디바이스 통합 시, 특수 gateway를 줄일 수 있도록 범용 소프트웨어 툴이 시운전에 사용될 것입니다. 컴팩트한 FS 마스터를 사용하면 많은 평가 카드 (입력 및 출력 카드)가 필요하지 않습니다. 따라서 배선이 감소되고 아날로그 값 처리가 용이합니다. FS PLC와의 통신은 해당 FSCP 도메인을 통하여 이루어집니다.
호환성 모드에서는 이전과 같이 두 개의 OSSD 채널을 사용할 수 있습니다. 두 가지 모드를 선택할 수 있습니다. 따라서, 센서는 쉬운 셋업을 위하여 IO-Link로 설정한 다음 안전 관련 이벤트의 신뢰성있는 시그널을 위해 OSSD 모드에서 작동할 수 있습니다.
시작 직후의 안전한 작동을 보장하기 위하여, FS 디바이스는 포트시작 중에 FS 마스터에 의해 저장된 파라메터, FSCP, 포트 번호 및 I/O 데이터 구조 확인을 자동으로 지시합니다. IO-Link는 FS 디바이스의 지연된 준비상태를 보상하기 위하여 이러한 자체 테스트의 기간을 기반으로 FS 마스터의 작동 준비 상태를 지연시킵니다.
IO-Link를 보유한 ifm의 대체 안전 제품
AL200S으로 ifm은 이미 IO-Link 환경에서 최초의 안전 제품을 출시했습니다. AL200S는 안전한 입력 및 출력을 갖춘 PROFIsafe용 안전 IO 모듈입니다. 안전한 기계적 접촉부와 OSSD 센서 연결용으로 적합합니다.
통합 / 개방형 Industry 4.0 얼라이언스
Gateway를 통한 IO-Link 데이터의 원활한 통합을 가능하게 하기 위하여 예를 들어 PROFINET 또는 Ethernet/IP와 같은 필드 버스, IO-Link와 상위 수준 프로토콜 및 시스템 간의 교환 형식을 정의하고 표준화합니다. 여기에는 IT 시스템에 연결할 수 있는 OPC UA 또는 JSON과 같은 중요한 교환 형식이 포함됩니다. 이를 위해 선도적인 제조업체들은 'Open Industry 4.0 Alliance'에서 협력하여 서로 다른 제조업체 제품간의 사용 편의성과 호환성을 보장하는 진전을 효과적으로 추진합니다.
가장 낮은 IO-Link 필드 수준에서 IT 세계의 클라우드 기반 서비스에 이르기까지 균일하고 표준화된 데이터 일관성을 요구하는 IO-Link 커뮤니티에서 정의한 사양은 JSON 기반 교환 형식이라는 결과물이 탄생시켰습니다. 여기에는 REST 인터페이스로서의 API 정의와 MQTT를 통한 데이터 전송이 모두 포함됩니다. 여기에는 데이터 매핑, 시스템 행동 및 시멘틱 정의가 포함됩니다.
JSON (Java Script Object Notation)은 IT 분야로의 원활한 데이터 전송을 위해 모든 시스템 경계에서 사용할 수 있는 매우 효율적인 교환 형식으로 자리잡게 되었습니다. 또한, 시멘틱 추가 사양을 통해 데이터를 쉽게 해석할 수도 있습니다. 이를 통해 소위 "Y-경로"로 IO-Link 레벨을 MES/ERP 시스템, 클라우드 기반 서비스 및 기존 PLC 자동화 이외의 일반적인 어플리케이션에 원활하게 연결할 수 있습니다.
IIoT (Industrial Internet of Things)에서는 설치물 및 기계가 서로 접촉합니다. 클라우드에서 각 기계는 가상 공장의 디지털 트윈으로 표시할 수 있습니다. 자체 제어 시스템으로 인해 동일한 언어를 사용하지 않는 경우에도 가상 공장에 연결합니다. 타겟과 함께 해당 데이터로부터 정보를 얻습니다. 효율적인 사용을 위해 기계의 상태, 필요한 유지보수, 생산성 향상 가능성, 에너지 절감 옵션 등에 대한 세부정보를 제공합니다.
IO-Link 무선
IO-Link의 성공을 위한 핵심요소 중 하나는 표준화된 센서 케이블을 사용하여 지능형 센서와 액추에이터를 쉽게 배선하는 것입니다. 미래에는 점점 더 많은 참가자들 사이에 빠르고 복잡하지 않은 데이터 교환에 대한 수요증가에 부응하기 위하여 아예 포기할 수도 있습니다. 자동화 분야에서는 IO-Link, 5G 또는 WiFi 6와 같은 모바일 통신 표준이 실시간 M2M (machine-to-machine) 통신의 기본 구성요소를 형성합니다. ifm이 공동 설립한 IO-Link 기술은 변환 손실 없이 다른 프로세스 값에 원격으로 액세스하여 진단 및 상태 모니터링을 수행할 수 있도록 하며, 컨트롤러와 필드버스와 완전 독립적입니다.
IO-Link는 이제 무선입니다! 이렇게 되면 설치노력을 최소화할 수 있습니다. 실시간 커뮤니케이션을 통해 빠른 반응 시간을 보장하여 프로세스 값 변동을 즉시 검출할 수 있습니다. 또한, 광범위한 배선없이 결함 부품을 최단시간에 교체할 수 있으므로 긴 생산 다운타임을 피할 수 있습니다. 또한, AGV나 로봇과 같이 케이블이 빠르게 마모되는 영역에서는 다운타임이 제외됩니다.
어플리케이션
- 로봇, 드론 또는 AGV 등의 프로세스 자동화 (최대 전송 속도 및 감소된 범위에서 높은 가용성)
- 시간이 중요하지 않은 즉, 쓰레기 수거차량의 지능적인 경로 계획을 위한 컨테이너 레벨 (참가자가 많은 낮은 데이터 볼륨 및 전류 소비 뿐만 아니라 긴 레인지의 우수한 에너지 효율성)
- 프로세스 데이터의 진단, 파라메터 세팅 및 가시화로 예를 들어 감지될 물체에 따른 파라메터 조정 (참여자가 적은 높은 데이터 볼륨 및 중간에서 작은 범위의 보통 전송속도)
목표는 표준 케이블 연결에 비해 최대 5배 많은 IO-Link 디바이스가 마스터와 통신하는 것입니다 - 5 ms 미만의 주기 시간). 실제로 이는 최대 40개의 디바이스가 무선전파를 통해 하나의 마스터와 통신할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 하나의 RF 영역 내에 세개의 마스터가 있는 경우, 최대 120개의 디바이스와 동시에 통신할 수 있습니다. 주기 데이터 (프로세스 데이터)와 비주기 데이터 (요청 데이터)를 모두 전송할 수 있습니다. 디바이스와 마스터 사이의 범위는 최대 20 m입니다.
IO-Link를 보유한 ifm의 대체 무선 기술
io-key와 Bluetooth 어댑터는 이 분야에서 ifm의 첫번째 제품입니다. 따라서 이미 GSM 모바일 네트워크 또는 Bluetooth를 통해 무선으로 여러분 어플리케이션의 프로세스 값에 액세스할 수 있습니다. 무선 컨셉은 많은 참가자가 거의 실시간으로 서로 통신하는 자동화와 같은 프로세스 및 시간이 중요한 어플리케이션에서 특히 중요합니다. ifm은 이제 공장 자동화 분야에서 50년 이상의 경험을 되돌아볼 수 있습니다.