Geräteprofil/ Device Profil/ IO-Link Version
Smart Sensor Profile enthält die Standardfunktionen von IO-Link Devices, welche sicherstellen, dass die spezifizierten Funktionen herstellerunabhängig an den gleichen Indizes zu finden sind. 
 
Die IO-Link Spezifikationen werden stetig weiterentwickelt. Auf Basis der Ursprungsversion (Version 1.0.) wurde eine Weiterentwicklung und Funktionserweiterung (Version 1.1.) eingeführt.

Porttyp/ Leistungsaufnahme/ Kabellänge

Ports sind IO-Link Kommunikationskanäle zwischen Device und Master. Generell existieren in der Spezifikation für IO-Link Master zwei Porttypen: Part Class A (Typ A), Port Class B (Typ B). Der Anschluss der IO-Link Devices mit dem Master erfolgt über maximal 20 m lange, ungeschirmte 3-, 4- oder 5-Leiter Standardleitungen. IO-Link benötigt jeweils nur 3 Leiter. An Pin 1 und 3 liegt die Versorgungsspannung an (24 V max. 200 mA), Pin 4 ist der Kommunikationsausgang.


Übertragungsrate/ Zykluszeit/ Prozessdatengröße
IO-Link Devices unterstützen lediglich eine, der in der IO-Link Spezifikation spezifizierten Datenübertragungsrate. Für IO-Link V1.1 sind folgende Datenübetragungsraten spezifiziert: COM1 = 4,8 kBaud, COM2 =38,4 kBaud, COM3 =230,4 kBaud
 
Die Zykluszeit gibt Auskunft, in welchen Zeitabständen der Master das Device ansprechen kann. Die Sensortechnolgie (physikalisches Prinzip) hat einen großen Einfluss auf die Zykluszeit. Die minimale Zykluszeit ist in der IODD hinterlegt. An einem Master sind Devices mit unterschiedlicher minimaler Zykluszeit konfigurierbar.
 
In Form eines Datentelegramms werden die Prozessdaten zyklisch übertragen. Dabei wird die Prozessdatengröße durch das Device festgelegt.

SIO-Mode/ DI-Mode

Jeder Port des IO-Link-Masters kann wahlweise im SIO-Mode (Standard In-Out-Mode: nach neuester Spezifikation DI-Mode für Sensoren und DQ-Mode für Aktoren) oder im IO-Link Mode betrieben werden und so die Informationen aller Sensoren verarbeiten. Im SIO-Mode wird der binäre Schaltausgang (NPN, PNP oder Gegentakt) des Sensors verwendet. Im IO-Link Mode wird der Ausgang des Sensors (Pin 4) als bidirektionale, digitale Schnittstelle genutzt, um sowohl Mess- wie auch Diagnoseinformationen auszutauschen.


Dual Channel

In Applikationen mit sehr hohen Echtzeitanforderungen kann es vorteilhaft sein, den binären Schaltausgang direkt mit einem Aktoreingang zu verbinden, um keine Verzögerung durch die Zykluszeit der Steuerung hinnehmen zu müssen. Um die Vorteile der IO-Link Kommunikation wie beispielsweise den automatischen Formatwechsel oder die Auswertung von Prozess- und Diagnosedaten parallel nutzen zu können, kann ein weiterer Kanal (Dual Channel) das schnelle binäre Schaltsignal an einem extra Pin zur Verfügung stellen (Pin 2 oder 5). Über den Dual Channel können zudem analoge Signale bereitgestellt werden.


Übertragungsqualität Sicherheit
Übertragung und Umrechnung von Analogdaten wird durch die direkte Übertragung von digitalen Daten an die Steuerung ersetzt, wodurch eine hohe und verlustfreie Datenqualität gewährleistet wird. IO-Link ist ein sehr robustes Kommunikationssystem.
Dieses Kommunikationssystem arbeitet mit einem 24 V-Pegel. Wenn Übertragungen fehlschlagen, wird das Telegramm noch
2-mal wiederholt. Erst nach dem Fehlschlagen des zweiten Wiederholversuchs erkennt der IO-Link Master einen Kommunikationsabbruch und meldet diesen an die übergeordnete Steuerung.

IODD Identifikationsdaten

Jedes IO-Link Device besitzt eine Gerätebeschreibungsdatei, die sogenannte IODD (IO Device Description). Diese enthält Daten über den Hersteller, Artikelnummer, Funktionalität, Softwarestand etc., die vom Automatisierungssystem einfach ausgelesen und weiterverarbeitet werden können. Sowohl über die IODD wie auch über eine interne Device-ID ist jedes Device, also jeder Sensor, eindeutig zu identifizieren. Die Identifikationsdaten des Sensors umfassen auch vom Anwender frei vergebbare Geräte-oder Applikationsbeschreibungen. Die IODD besteht aus mehreren Dateien: Einer Hauptdatei und optionalen externen Sprachdateien (beides in XML-Format), sowie Bilddateien (im PNG-Format).

 


Adjustable switching sensor

Entsprechend dem „Smart Sensor Profil“ können Sensoren mit IO-Link 1.1 als „Adjustable Switching Sensor (AdSS)“ oder „Digital Measuring Sensor (DMS)“ betrieben werden. Sowohl als AdSS, wie auch als DMS erfolgt die Sensor-Master-Kommunikation über einen vollständig standardisierten Befehlssatz. Damit ist der Betrieb ohne IODD-Datei möglich, was die Integrationskosten erheblich senken kann. Bitte beachten Sie das Datenblatt, um herauszufinden, ob ein bestimmter Sensor über AdSS oder DMS verfügt.


Off-Line Parametrierung
Off-Line Sensor-Parametrierung über komfortable Bedienoberflächen im PC (über USB Master) oder per Wireless App (über Wireless Master). Sensoren können so bequem am Schreibtisch konfiguriert und ohne weiteres Einlernen eingebaut werden.
Auch wenn IO-Link nicht in der Maschinensteuerung implementiert ist, können Sensoren im SIO-Mode betrieben werden und diesen Vorteil nutzen.

Parametrierung über das Engineering Tool der Steuerung

Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) werden über sogenannte Engineering Tools (PC Software) programmiert. IO-Link Sensoren können direkt in Engineering Tools eingebunden werden. Über das Engineering Tool ist auch eine Parametrierung des eingebundenen Sensors möglich.


Parameterübernahme bei Sensortausch

Muss ein bereits in ein Automatisierungssystem eingebundener Sensor getauscht werden (Defekt), kann ein nicht parametrierter Ersatzsensor einfach im System eingebunden werden und bekommt die Parameterdaten des defekten Sensors automatisch vom Master zugewiesen (Parameterserver des Masters). Parameterdaten werden sowohl im Sensor, als auch im Master gespeichert (Data Storage).


Automatischer Rezept-/Formatwechsel

Maschinen müssen häufiger im laufenden Betrieb schnell umparametriert werden, um neue Rezepte oder Formate zu produzieren. Sensoren mit IO-Link können automatisch im Steuerungsprogramm hinterlegte Parametersätze für einzelne Formate übernehmen. Dies ermöglicht minimale Umrüstzeiten.


Find-me

Signalisierung z.B. durch blinkende LED am Sensor, um einen Sensor in einer Maschine bzw. Anlage zu lokalisieren und physisch zu identifizieren. Die Signalisierung kann z.B. aus dem Engineering Tool der Steuerung getriggert werden.


Umfangreiche Einstellmöglichkeiten

Um Applikationen zuverlässig und performant zu lösen, können Sensoren auf die jeweiligen Prozessbedingungen eingelernt werden. Der Umfang der Teach-Möglichkeiten am Sensor ist begrenzt. Über IO-Link stehen neben den klassischen Teach-Möglichkeiten auch stark erweiterte Einstellungen wie beispielsweise Filterfunktionen, Schalthysterese, Schaltfenster oder Temperaturkompensation zur Verfügung. Durch Bedienoberflächen auf PC oder Mobilgeräten sind diese benutzerfreundlich einstellbar. Auch eine programmierbare Zugriffssperre (qTeach Lock) verhindert eine Manipulation direkt am Sensor.


Zyklisch übertragene Prozessdaten

Anders wie bei klassischen Sensoren können über IO-Link mehrere Prozessdaten (z.B. Schaltsignal + Distanz + Frequenz) gleichzeitig über den gleichen Kanal ausgegeben werden. Prozessdaten sind zyklische Daten, welche regelmäßig, schnell übertragen werden (maximal realisierbare Geschwindigkeit entspricht der Zykluszeit des Automatisierungssystems). Diese dienen der Prozesssteuerung im Automatisierungssystem. Über den IO-Link Master und Protokolle wie OPC UA oder JSON können sie nicht nur an die Steuerung, sondern gleichzeitig auch an andere IT-Systeme (Cloud) übertragen werden.


Zusatzdaten, azyklisch abrufbar

Baumer Sensoren mit IO-Link können über den Standard hinaus zusätzliche Auswertungen im Sensor realisieren und ausgeben. Diese Analysefunktionen müssen somit nicht extra in der Steuerung programmiert werden und stehen bei Bedarf azyklisch zur Auswertung zur Verfügung. Beispiele sind: Anzahl Schaltzyklen, Betriebszeit, Boot-Zyklen, Histogramme von Prozessdaten, sowie der Betriebsspannung bzw. Gerätetemperatur. Diese Zusatzdaten werden auch Diagnosedaten genannt und können z.B. zur Realisierung von vorausschauender Wartung/Instandhaltung (Predictive Maintainance) genutzt werden.

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