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Soluzioni IO-Link per l'automazione industriale

Soluzioni per una produzione intelligente

Che cos'è e come funziona IO-Link?

IO-Link (IEC 61131-9) è uno standard industriale di comunicazione digitale aperto che consente lo scambio bidirezionale dei dati dai sensori e attuatori che sono collegati a un master.

A differenza dei collegamenti tradizionali, in cui un sensore trasmette solo un segnale ON/OFF o analogico, un dispositivo IO-Link scambia dati digitali bidirezionali con un master IO-Link attraverso un normale cavo a 3 fili, senza bisogno di cablaggi schermati o connettori speciali. Il master, a sua volta, inoltra queste informazioni al PLC attraverso il bus di campo o la rete Ethernet industriale in uso, come PROFINET, EtherNet/IP o EtherCAT, fungendo da ponte tra il mondo dei sensori e degli attuatori e il sistema di controllo.

Non si tratta di un bus di campo alternativo, ma di un livello di comunicazione complementare: IO-Link digitalizza l'ultima parte dell'impianto, quella dei singoli dispositivi da campo, rendendo disponibili non solo il valore di processo, come pressione e portata, ma anche dati diagnostici, di configurazione e di stato del dispositivo stesso.

Ogni dispositivo IO-Link è accompagnato da un file IODD, acronimo di IO Device Description, che ne descrive le caratteristiche e le funzionalità e ne permette la configurazione automatica da parte del master, senza necessità di programmazione manuale.

I vantaggi del protocollo IO-Link

  • Risparmio di tempo e costi grazie alla riduzione delle operazioni di cablaggio;
  • Intelligenza e comunicazione con l'uso di sensori standard, senza costi aggiuntivi;
  • Riduzione dei ricambi grazie alla standardizzazione dei moduli di ingresso/uscita.
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Perché IO-Link è importante per il tuo impianto industriale?

L'evoluzione dalla Lean Manufacturing alla Smart Manufacturing ha portato la digitalizzazione al centro della produzione. Combinando automazione avanzata, connettività e analisi dei dati, le aziende possono monitorare i processi in tempo reale, ottimizzare le prestazioni degli impianti e aumentare la produttività attraverso l'impiego di componenti intelligenti e connessi.

I prodotti IO-Link di SMC possono aiutarti a migliorare la produttività e a contenere i costi, supportando processi produttivi più flessibili, connessi ed intelligenti. Un passo concreto verso quella Smart Flexibility che il mercato richiede sempre più, con il vantaggio aggiuntivo di una manutenzione più efficace basata sui dati.

 

Differenza tra IO-Link e altri protocolli di comunicazione industriale

Le principali differenze tra IO-Link e i protocolli di comunicazione basati su fieldbus, come PROFINET, EtherNet/IP o EtherCAT, possono essere riassunte nei seguenti punti:

  • Comunicazione punto-punto: ogni dispositivo IO-Link è collegato direttamente a una porta del master IO-Link. Questo riduce il numero di nodi rispetto a una rete fieldbus, semplificando la gestione e l'architettura della rete;
  • Distanza fino a 20 metri: IO-Link supporta collegamenti punto-punto fino a 20 metri. Per coprire distanze maggiori, il fieldbus funge da rete principale (backbone);
  • Velocità di trasmissione inferiore (COM3=230,4 kbps): grazie alla velocità di trasmissione relativamente contenuta, è possibile utilizzare connettori e cavi standard non chermati, riducendo i costi di installazione;
  • Pacchetti dati di dimensioni ridotte (0-32 byte): a differenza di IO-Link, protocolli come EtherNet/IP gestiscono grandi quantità di dati a velocità di 10 o 100 Mbps, con pacchetti che possono raggiungere fino a 1.500 byte.

 

Esempi di applicazioni industriali con IO-Link

Manutenzione preventiva attraverso la decentralizzazione dei blocchi di elettrovalvole

Utilizzando un'unità di trasmissione seriale IO-Link, è possibile controllare le elettrovalvole in modo decentralizzato e ottenere informazioni utili per la diagnostica del processo industriale, tra cui:

  • Analisi del numero di azionamenti della valvola;
  • Monitoraggio della temperatura interna;
  • Rilevamento di circuiti aperti;
  • Rilevamento di cortocircuiti;
  • Identificazione dei guasti dell'alimentazione interna;
  • Identificazione di anomalie interne.

Regolazione della pressione e conferma della pressione raggiunta

Utilizzano IO-Link per comunicare con i regolatori di pressione, è possibile eliminare la necessità di due moduli separati per ingressi e uscite e gestire tutti i segnali analogici tramite un unico modulo, riducendo così il numero di segnali da otto a quattro.

In questo modo si standardizzano moduli e cablaggi, semplificando le operazioni di manutenzione e rendendo l'impianto più efficiente.

 

Vantaggi, funzionamento e applicazioni di IO-Link con SMC

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  • Wireless

  • Master

  • Sensori

  • Attuatori

Wireless

Sfrutta la tecnologia più avanzata grazie alla combinazione di IO-Link e la comunicazione wireless

Master

Trasparenza dei datidal livello dei sensori e degli attuatori, fino al livello di automazione attraverso un master IO-Link

Sensori

Una gamma diversificata per misurare il flusso, la pressione, il vuoto e la posizione dell'attuatore, consentendo lo scambio di dati diagnostici.

 

Flussostati

 

 

 Pressostati

 

 

Vacuostati

 

 

Sensore di posizione per attuatori

 

 

Rilevatore di condensa

 

Attuatori

Trasmissione di dati di parametrizzazione dell'attuatore tramite IO-Link

Miglioramento della disponibilità dei dati

Miglioramento della disponibilità dei dati

Sono disponibili tre tipi di dati primari classificati in dati ciclici (dati trasmessi automaticamente con regolarità) e dati aciclici (dati trasmessi secondo necessità o su richiesta).

  • Dati di processo: Le letture realizzabili con il dispositivo
  • Dati di servizio: Informazioni sul dispositivo stesso
  • Dati di evento: Notifiche (diagnostica)
Miglioramento della disponibilità dei dati

Diagnostica di prodotto

Diagnostica di prodotto

Non si deve aspettare un guasto di processo per sostituire un sensore.

I dispositivi sono sempre monitorati per conoscerne le condizioni mediante i dati di evento.

A seconda del dispositivo, è possibile verificare se sono sottoposti a temperatura o a pressione eccessiva, se sono al di fuori del campo nominale, se sono presenti guasti interni, etc.

Diagnostica di prodotto

Accesso remoto

Accesso remoto

Soluzioni personalizzate costringono ad una continua variazione dei parametri. Il sistema di controllo (PC) riduce al minimo i tempi, migliorando le caratteristiche della macchina.

Accesso remoto

Facile sostituzione del dispositivo

Facile sostituzione del dispositivo

La sostituzione Plug & Play semplifica il collegamento: un normale connettore per comunicazione ed alimentazione.

I parametri vengono salvati nel master, abilitando l'impostazione automatica dopo il collegamento del dispositivo.

Facile sostituzione del dispositivo

Antimanomissione

Antimanomissione

Le funzioni di blocco dei tasti impedisce alle persone non autorizzate di manomettere le impostazioni.

Antimanomissione

Domande frequenti su IO-Link

Che differenza c'è tra Io-Link e un bus di campo tradizionale?

Un bus di campo collega tra loro i vari nodi di controllo dell'impianto come PLC e moduli di I/O remoti. IO-Link, invece, opera un livello più basso: collega il singolo sensore o attuatore al proprio master tramite un collegamento punto-punto. I due sistemi non sono alternativi, ma complementari: IO-Link estende la digitalizzazione fino all'ultimo dispositivo da campo, mentre il bus di campo continua a occuparsi della comunicazione tra i nodi di controllo.

IO-Link sostituisce PROFINET, EtherNet/IP o EtherCAT?

No, IO-Link non è una rete di comunicazione alternativa a questi protocolli, ma si integra con essi. Il master IO-Link funge da gateway: raccoglie i dati dai dispositivi collegati e li inoltra al PLC utilizzando il protocollo di rete già presente in impianto, senza richiedere modifiche all'infrastruttura di comunicazione esistente.

Cos'è un file IODD e a cosa serve?

IODD è l'acronimo di IO Device Description. Si tratta di un file che accompagna ogni dispositivo IO-Link e ne descrive le caratteristiche tecniche, i parametri configurabili e le funzionalità disponibili. Grazie al file IODD, il master può riconoscere automaticamente il dispositivo collegato e configurarlo senza necessità di programmazione manuale.

Che differenza c'è tra le porte IO-Link di Classe A e Classe B?

Le porte di Classe A sono pensate per dispositivi con un consumo di corrente contenuto e utilizzano una piedinatura standard a 4 pin. Le porte di Classe B, invece, supportano dispositivi che richiedono un'alimentazione più elevata o dedicata, grazie a due pin aggiuntivi che permettono di alimentare separatamente il dispositivo rispetto alla comunicazione. La scelta tra le due dipende dai requisiti elettrici del sensore o attuatore da collegare.

È necessario modificare il PLC o il software di controllo per usare IO-Link?

In genere non sono richieste modifiche sostanziali: il master IO-Link comunica con il PLC utilizzando il protocollo di rete già in uso in impianto, mentre la configurazione dei singoli dispositivi avviene tramite un apposito software di parametrizzazione, spesso reso disponibile dal produttore del master o dei dispositivi stessi.

Quali dati posso ottenere da un dispositivo IO-Link rispetto a un sensore tradizionale?

Oltre al valore di processo, ad esempio, pressione, portata o posizione, un dispositivo IO-link mette a disposizione anche dati di servizio, come i suoi parametri di configurazione, e dati di evento, cioè notifiche diagnostiche in tempo reale su eventuali anomalie di funzionamento. Un sensore tradizionale, invece, si limita a trasmettere il solo segnale di soglia o il valore analogico.

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