端口是设备和主站之间的IO-Link通信通道。一般而言,IO-Link主站的技术规范中包含两种端口类型:A类(A型)端口和B类(B型)端口。通过长达20 m的3芯、4芯或5芯非屏蔽标准电缆,可将IO-Link设备连接至主站。每个IO-Link接口仅需要3根导线,对应的针脚1为电源正极(24V / 最高200mA),针脚3为0V,针脚4为通信输出。
IO-Link主站的每个端口都可以在SIO模式(标准I/O模式:根据最新规范,DI模式适用于传感器,DQ模式适用于执行机构)或IO-Link模式下运行,因此每个端口都能够处理来自所有传感器的信息。SIO模式使用传感器的二进制开关量输出(NPN、PNP或推挽式)。在IO-Link模式下,传感器(针脚4)的输出用作双向数字接口,以便交换测量和诊断信息。
在对实时性要求非常高的应用中,将二进制开关量输出直接与执行机构输入连接是非常有利的,这样可以避免由于控制器的周期时间而导致的任何延迟。为了能够利用IO-Link通信接口的优势,例如自动格式更改或同步实现过程与诊断数据分析,可采用额外的通道(双通道),这样就可以通过额外的针脚(针脚2或针脚5)迅速提供二进制开关量信号。此外,通过双通道还可以提供模拟量信号。
每个IO-Link设备都带有设备描述文件,称之为IODD(IO设备描述)。其中包含了制造商、产品编码、功能以及软件版本等相关数据,用户可以轻松读取这些信息并通过自动化系统对其进行进一步处理。每个设备(即传感器)都通过其独一无二的IODD及其内部设备ID进行标识。传感器的身份数据还包含设备或应用描述,用户可自由分配。IODD包含多个文件:一个主文件和可选的外部语言文件(均为XML格式)以及图像文件(PNG格式)。
根据智能传感器配置,带IO-Link 1.1接口的传感器可用作“可调开关型传感器(AdSS)”或“数字量测量型传感器(DMS)”。当用作AdSS或DMS时,通过完全标准化的指令设置,可实现传感器与主站之间的通信,因此无需IODD文件也能运行,从而大大降低集成成本。如需了解特定的传感器是否可用作AdSS或DMS,请参考数据表。
可编程逻辑控制器(PLC)可通过所谓的工程工具(PC软件)进行编程设置。IO-Link传感器可以直接集成至工程工具。集成传感器的参数调节也可以通过工程工具完成。
如果已经集成至自动化系统的传感器因故障而必须更换,可将未经任何设置的新传感器轻松集成至该系统中,并通过主站(主站的参数服务器)将故障传感器的参数数据自动赋予新传感器。参数数据同时存储在传感器和主站(数据存储功能)中。
在运行期间,必须更频繁地对机器参数进行重新设置,以便生成新的工艺或格式。针对不同的格式,带IO-Link接口的传感器可以自动接收存储在控制程序中的参数设置,从而最大限度缩短更换时间。
通过传感器上LED闪烁等方式发出信号,可以对机器或系统中的传感器进行定位以及物理身份识别。信号触发可通过控制器的工程工具来完成。
为了高效、可靠地解决各种应用问题,可根据相应的过程状况对传感器进行自学习。虽然传感器自带的自学习选项有限,但借助IO-Link便可获得更多选择。除了经典的自学习选项,通过IO-Link还可以实现过滤功能、开关迟滞、开关窗口或温度补偿等多种增强设置。移动设备或PC机上的用户界面让传感器的使用变得非常方便。使用程序锁定qTeach锁定功能,禁止对传感器的qTeach进行设定,从而防止不当操作。
不同于传统的传感器,借助IO-Link可通过同一通道同时输出多个过程数据(例如开关量信号+距离值+频率)。作为一种循环数据,过程数据可实现定期、快速传输(最大传输速度取决于自动化系统的周期时间),用于自动化系统中的过程控制。通过IO-Link主站和OPC UA或JSON等协议,这些数据不仅可以被传输至控制器,还能传输到其他的IT系统(云)。
带IO-Link接口的堡盟传感器超越行业标准,可在传感器内部完成各种分析并输出相应的数据。这些分析功能不必在控制器中单独编程设置;如有需要,还可以非周期性运行,以用于各种分析。例如:开关次数、运行时间、启动次数、过程数据值柱状图以及工作电压或设备温度。这些重要数据也称“诊断数据”,可用于执行预防性维护等工作。