Tutoriel : IO-Link
La technologie IO-Link
IO-LINK est une interface point à point pour la connexion à faible coût d'appareils intelligents servant le niveau d'automatisation le plus bas. Les appareils de ce niveau étaient autrefois exclusivement de type « marche/arrêt », mais ils offrent de plus en plus des capacités de performances plus élevées telles que la configuration à la volée, des résolutions plus élevées et des opérations améliorées.
Le consortium
Le consortium IO Link comporte 400 membres. Il assure la promotion d’IO Link dans le monde.
Il gère la technologie actuelle et travaille sur les évolutions et compléments, Wireless IO Link, Safety IO Link … .
Pour en savoir plus, rendez-vous sur www.io-link.com.
Historique
Au cours des dernières années, IO-Link a à son tour connu une énorme augmentation.
6,3 millions d'appareils ont été fournis en 2021 - le plus grand nombre de toutes les années à ce jour.
Même dans les moments difficiles, IO-Link a réussi à atteindre un taux de croissance d'environ 30 %, ce qui prouve que la technologie est solidement ancrée dans les applications.
Le nombre total d'appareils IO-Link installés s'élève désormais à plus de 27,3 millions.
Domaines d'utilisation
IO link offre plusieurs possibilités dans les applications quotidiennes et apporte des avantages à des applications de machines spécifiques.
- Machine-outil : Coûts réduits, confort d'utilisation accru
- Chaîne de montage : Installation considérablement simplifiée
- Intralogistique : La plus grande flexibilité pour les convoyeurs aériens
- Emballage pharmaceutique : Validation du processus jusqu'au niveau d'automatisation le plus bas
7 avantages de la Technologie IO-Link
La mise en œuvre d’une architecture intégrant des équipements IO Link procure des avantages aussi bien pour les intégrateurs lors de l’étude et du déploiement que pour les utilisateurs qui exploiteront l’installation.
Réduction des coûts
- Une seule liaison pour plusieurs variables
- Gain de place et matériels (coffrets)
Réduction du temps mise en service
- Accès aux équipements de manière centralisée et à distance
- Duplication de configurations
Documentation facilitée
- Archivage et sauvegarde des paramètres
- Exhaustive et sécurisée
Meilleure précision, moins d’incertitude
- Valeur process est transmise directement en numérique sans conversion analogique / digitale
Remontée de donnée simplifiée (IIoT)
- Mise à disposition des informations vers des applications diverses (MAO, Gestion, Cloud …) sans modifier les programmes automates
- Accès aux données sans incidence sur les échanges cycliques
Maintenance plus sûre et plus rapide
- Mémorisation des paramètres dans l’équipement (capteur/actionneur) ET dans le master
- Remplacement de l’équipement sans reconfiguration
- Vérification du type de l’équipement lors du remplacement aucun risque d’erreur
Maintenance prédictive facilitée
- Echange acyclique d’informations de diagnostic
- Détection automatique de fil coupé ou court-circuit
Technologie IO Link
Composition IO-Link
IO-Link Master (Maitre) : Un module E/S sur l’automate ou déporté, une passerelle type ProfiNet-IO-Link,…
IO-Link Device : Capteur/Actionneur ou un autre dispositif défini dans la spécification IEC 61131-9
IO-Link Connection : Un câble de communication 3/4/5 fils, non blindé, max 20m, avec connecteurs M12/M8/M5 selon la norme IEC 60947-5-2
Ports IO-Link
Un port IO-Link peut fonctionner soit en mode :
- SIO (Standard Input Output) de commutation 24V comme un équipement «classique»
- COM1/2/3 de communication sérielle
Port type A
- Destiné aux capteurs ou actionneurs à faible consommation (< 300mA)
- L’affectation de la pin 2 n’est pas définie, chaque constructeur l’attribue librement.
Port type B
- Destiné aux capteurs et actionneurs à forte consommation (> 300mA)
- L’affectation des pin 2 & 5 est définie par le standard et réservée à une alimentation additionnelle
Communication
IO-Link n’est pas un réseau !
Les connections se font en «point-à-point» UN port du Master = UN seul IO-Link Device
Les IO-Link Master comportent en général plusieurs ports IO-Link (souvent 4 ou 8) qui sont autant de MASTER.
Le standard IO-Link a défini 3 vitesses de communication entre le Master et le Device :
- COM1 : 4,8 kb/s
- COM2 : 38,4 kb/s
- COM3 : 230,4 kb/s
Un IO Device ne supporte qu’une de ces 3 vitesses alors qu'un Master supporte toutes les vitesses.
Wake-Up ReQuest pulse
Grâce au mécanisme du WURQ (Wake-Up ReQuest pulse), le paramétrage de la vitesse de communication se fait automatiquement en fonction de ce que l'IO Device supporte.
Données IO-Link
4 types de données sont disponibles :
- Données de processus - jusqu'à 32 octets : Variables process
- Etat de la valeur : Validité des informations
Exemple données process d'un capteur de distance :
- Données appareil : Erreurs, avertissements, notifications
- Evénements : Paramètres, diagnostics, identification
Exemple données acycliques d'un capteur de distance :
Configuration
Afin d'établir une communication entre IO Master et IO Device, il est nécessaire de déclarer les caractéristiques et les données à échanger en se basant sur le fichier descriptif de l'appareil.
Fichier IODD (Input Output Device Description)
Les différentes données qu’un esclave IO-Link met à la disposition du maitre peuvent représenter un volume d’information important.
Chaque fabricant d’un appareil doit organiser la mémoire et stocker les variables et les données dans ces zones définies.
L’emplacement, le format, le statut les dépendances de chaque élément sont définis et décrits dans un fichier fourni par le constructeur l’IODD
Ce fichier est importé dans l’automate ou le maitre pour pouvoir communiquer avec les produits IO-Link
IODDfinder
L'IODDfinder est un service de la communauté IO-Link.
Il s'agit d'une base de données centralisée et multifournisseur pour les fichiers de description (IODD). De plus, cette plate-forme affiche une vue d'ensemble de tous les appareils IO-Link.
Configuration des ports IO-Link
Chaque port IO-Link est configurable pour s’adapter à l’application.
La configuration se fait via l’outil d’ingénierie lorsque le protocole réseau utilise un fichier de description (GSD, EDS) ou un logiciel de configuration dédié à IO-Link.
Mode des ports IO-Link :
- Disabled : Le port est désactivé
- DI : Le port fonctionne en mode SIO comme une entrée TOR
- DO : Le port fonctionne en mode SIO comme une sortie TOR
- IO link : Le port fonctionne en mode numérique IO-Link
Validation et Backup
Ce réglage permet de définir le comportement en cas de remplacement d’appareil.
No check and clear : Le maître remonte vers le contrôleur les données du Device raccordé sans faire aucune vérification
Mode Restore : Le maitre écrit la configuration sur les nouveaux capteurs
Mode Backup + Restore :
- Le maitre écrit la configuration sur les nouveaux capteurs
- Les capteurs sauvent leur configuration sur le nouveau maitre
Serveur Web de l’IO-Link Master
Le serveur Web est accessible via l’adresse Fieldbus ou IoT.
Il comporte des informations sur :
- La version du module
- Les conditions de fonctionnement
- Les IO Device connectés
La mise à jour du firmware des modules se fait en toute simplicité via l’interface Web.
Le Diagnostic
Le diagnostic visuel sur le maître
Le module IO Master dispose de nombreuses LED en façade qui permettent d’identifier rapidement la nature d’un dysfonctionnement.
Les fonctions surveillées :
- Alimentation
- Fonctionnement général du module
- Liaison Ethernet
- Ports IO-Link
Le diagnostic visuel sur le capteur / actionneur
L'IO Device peut comporter un afficheur local qui fait apparaitre le code spécifique du défaut.
Le diagnostic via le PQI (Port Qualifier Information)
Le PQI est transmis cycliquement en même temps que les valeurs process.
Il fournit des informations sur l'état du port et du périphérique IO-Link :
- Etat signal DI pin 4
- Etat signal DI pin 2
- Etat de la communication IO link
- Erreur de périphérie
- Validité de la variable process
Le PQI est évalué dans l’automate.
Si un avertissement / une alarme est signalé, une requête de diagnostic (acyclique) peut être envoyée pour préciser la nature du défaut.
Formez-vous sur IO-Link
Une bonne connaissance des mécanismes de la technologie IO-Link et des règles de mise en oeuvre permet de gagner en efficacité aussi bien dans le domaine de la maintenance que de la conception d'installation.
AGILiCOM propose une formation qui aborde les différents points clés de la Technologie IO-Link :