IO-Link 讓閥門更智能

文/Dominik Stephan

迄今為止，閥門在工業(yè)生產中好像一直都扮演著默默無聞的“安全官”角色，它們控制著各種物質的流入和流出，非常耐心地等待著來自控制系統(tǒng)的指令，維持著生產的穩(wěn)定運行。現在IO-Link 作為一種數字通信接口，可以提供更多的傳感器/執(zhí)行器的數據，包括過程數據、診斷數據和設備信息等，實現自主調試和雙向通信，進一步優(yōu)化生產線并簡化整個工業(yè)生產流程。

機器和系統(tǒng)部件之間的通信其實也充滿了復雜性，在物理層、協議層、數據表達層也是有所不同的，這就導致設備之間不能快速高效通信，比如當傳感器勤勤懇懇地向控制系統(tǒng)報告測量值，控制系統(tǒng)再將從中得出的指令轉發(fā)給執(zhí)行器：閥門或者其他控制元件。但是這些指令能否得到正確地執(zhí)行還有待觀察。因為當執(zhí)行器出現故障時，比如閥門堵塞，這時候控制系統(tǒng)有可能并不能立馬察覺到這些問題。

為了避免上述這種情況的發(fā)生，可以使用不同制造商（控制器區(qū)域網絡）總線系統(tǒng)，或者使用在國際上被廣泛認可的現場總線。IO-Link 是一種獨立于現場總線、開放式的點到點的通信，是全球首個標準化的IO 技術（IEC 61131-9），是適用于符合IEC 61131-9標準的工業(yè)控制中最底層的設備（如簡單的傳感器/執(zhí)行器）的工業(yè)通信接口，使得設備可以集成到幾乎任何現場總線或者是自動化系統(tǒng)中。由于IOLink 可在傳感器/執(zhí)行器層與控制層之間建立雙向數據通信，給工業(yè)自動化提供了強大的助力，越來越廣泛地被使用到工業(yè)現場生產中。

國際工業(yè)標準IO-Link 在其最新版本1.1.3 中的集成簡化了閥門在復雜工廠系統(tǒng)中的安裝和維護。Schubert&Salzer 控制系統(tǒng)公司現在提供的最新一代且久經考驗的8049 數字定位器，可以用于帶有IO-Link 的氣動控制閥，這將進一步提高閥門的性能

現場設備通過充當接口的IO 主站（如E-T-A 的REX 系統(tǒng)）連接到PLC，IO-Link 是強大的點對點通信基于悠久的三線傳感器和執(zhí)行器連接，而對電纜材料沒有其他要求。因為，IO-Link不是現場總線，獨立于現場總線之外，但可集成到所有現場總線系統(tǒng)中，是對傳統(tǒng)傳感器與執(zhí)行器連接技術的進一步發(fā)展。

“最后一米”技術

IO-Link 是通向執(zhí)行器和傳感器的最后一步，也被譽為自動化的“最后一米”技術。總部位于德國Ingelfingen的Bürkert 寶帝流體控制系統(tǒng)有限公司是業(yè)內有名的閥門制造商，非常依賴于這一標準，已將IO-Link 應用到從傳感器到閥門終端全系列產品的所有位置調節(jié)器中，因為IO-Link 既簡單又面向未來，同時還能在許多方面最大限度地降低裝置的復雜性。

Gemü 公司作為IO-Link 國際協會創(chuàng)始成員和技術開發(fā)商，也是最早為流程工業(yè)的閥門技術組件配備IO-Link接口的設備制造商之一。隨著Gemü 1235 智能定位器和新型4242 閥門連接器的重新設計，閥門首次進入了IOLink 世界。這使得數字或模擬數據可以通過點對點連接，使用標準三線電纜進行通信，實現了數字化和智能化的控制。此外，帶有IO-Link 的閥門控制裝置可以控制閥門，查詢反饋信息，并評估整個裝置的診斷信息。

通過現場總線將過程數據循環(huán)傳輸到lO-Link 設備或從lO-Link 設備傳輸。除了可以傳輸傳統(tǒng)過程數據外，IO-Link 還可以傳輸一些非循環(huán)周期數據，例如：參數信息和診斷事件等。這大大簡化了監(jiān)控，提高了工廠的可用性。這樣，工廠操作人員可以輕松地遠程調整動態(tài)、精度和特性等參數，實現設備的預測性維護和遠程診斷。

易于連接和控制

Festo 費斯托公司在其產品系列中首次推出采用IO-Link 和I-Port 連接技術的比例閥，憑借VPPM 技術，使得參數設置非常簡單，數據傳輸穩(wěn)定，傳輸速率可達230 kB/s，傳輸周期為0.4 ms，即使是復雜的數據包也能快速可靠地傳輸。

倍加福最近推出了一款帶有IOLink 接口的新型閥門連接器，使工廠操作人員隨時了解電磁閥的狀態(tài)。這家總部位于德國曼海姆的自動化專家倍加福所提供的傳感器和連接技術適用于連接氣動或液壓電磁閥，比如對監(jiān)測要求很高的IO-Link 環(huán)境中的單個關鍵閥門。為了監(jiān)測這些執(zhí)行器的狀態(tài)，連接器記錄了大量診斷數據，包括電源電壓、輸出電流、閥門移動方向、溫度和螺線管線圈功耗。通過可配置的報警功能，可以為每個參數設置單獨的限值。

可以通過點對點連接將多達8 個的IO-Link 設備（例如Bürkert 寶帝的這些控制閥頭）連接到一個主站

控制技術專家Schubert&Salzer 已將IO-Link 集成到最新一代的久經考驗的氣動控制閥8049 定位器中。該制造商稱，來自控制器和閥門的重要診斷數據可供工廠運營公司使用。此外，動態(tài)、精度和特性曲線等閥門參數可以隨時輕松調整，無需物理訪問。只需使用帶有M12 接頭的電纜，就能將定位信號、位置反饋、數據傳輸甚至電源捆綁在一起。

IO-Link 會成為閥門行業(yè)的通用語言？

阿法拉伐的數字式Thinktop?閥門傳感器還配備了IO-Link 協議，該功能可輕松連接自動化系統(tǒng)，改善了系統(tǒng)診斷、簡化了設備的配置和控制。此外，還可更方便地訪問實時數據、縮短了安裝時間、數據存儲，可獲得性和分析能力得到了提升，可通過遠程自動化系統(tǒng)更改數據和工藝參數。

GEA 為T.Vis A-15 IO-Link 控制頭配備了專用電子設備，可將閥門反饋和控制集成到IO-Link 網絡中。例如，具有持續(xù)CIP 清潔操作的Leff 功能可通過IO-Link 更好地監(jiān)控雙閥座等流體設備的工藝數據，并為工藝規(guī)劃人員提供額外的高級功能和設備選項。

IO Link Wireless，是基于IO Link IEC 61131-9 標準，提供工業(yè)可靠性、低延遲、可擴展性和確定性通信。IOLink Wireless 可實現無縫的、與供應商無關的通信。它為控制和監(jiān)控提供了單一的無線協議，在旋轉組件、無線智能工具和運輸軌道系統(tǒng)形成獨特的無線連接優(yōu)勢。

阿法拉伐推出了采用IO-Link 通信的新一代ThinkTop?閥門控制單元

隨著工業(yè)4.0 時代的到來，IOLink 在工業(yè)應用領域的前景非常廣闊。而IO-Link Wireless 技術的應用，能夠實現傳感器、執(zhí)行器和其他設備之間的無線通信，為工業(yè)4.0 的轉型發(fā)展以及柔性制造提供更加強大、可靠、靈活的通信解決方案。未來，IO-Link Wireless 將通過與高級物理層Ethernet-APL 的結合，提供更高的可擴展性、裝配線效率、靈活性。