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IO-Link
Einführung
IO-Link Spezifikation
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■ Übersicht
Grundlagen der IO-Link Spezifikation
Gemäß IO-Link Spezifikation funktioniert die Kommunikation
nach folgendem Muster:
• Die Übertragung geschieht über eine max. 20 m lange,
ungeschirmte Dreidrahtleitung, die bei Standardsensorik
üblich ist.
• Es werden bereits digitalisierte Analogwerte in Form von Telegrammen
übertragen, die ±10 V oder 4 bis 20 mA entsprechen
können.
• Digitale Kommunikation von 0 bis 24 V auf der sogenannten
C/Q-Leitung
• Die meisten Werte, die übertragen werden, sind einheitenbehaftete
Messwerte der Sensoren.
• Beschrieben werden die Sensoren und Aktoren mit der
IO-Link Device Description (IODD).
• Die IO-Link Spezifikation erlaubt zwar unendlich viele Ports,
ein IO-Link Master unterstützt zur Zeit jedoch nur vier Ports.
An einem Port ist jeweils nur ein IO-Link Gerät (Slave)
anschließbar (Punkt-zu-Punkt-Kopplung).
• Die Übertragungsraten zwischen IO-Link Master und den
Devices sind wie folgt:
-über COM1: 4800 Bd
- über COM2: 38 400 Bd
-über COM3: 230400 Bd
• Die mittlere Zykluszeit beträgt 2 ms für das Lesen/Schreiben
von 16 Datenbits bei einer Übertragungsrate von 38 400 Bd.
IO-Link Protokoll
Für den Dialog zwischen Device und Master verwendet IO-Link
ein Standard-Protokoll, das standard asynchronous communication
interface (UART) im "Halb Duplex" Mode.
Das IO-Link Protokoll unterstützt sowohl den Standard-IO-
Modus (SIO) als auch den IO-Link Kommunikationsmodus
(COM).
Interface-Physik:
Kompatibel mit Sensoren nach IEC 60947-5-2 und Aktoren
Wechselweise Kommunikation und Schaltbetrieb möglich
IO-Link Master
L+
1
2 4
3
C/Q
L–
SIO
Standard-IO
Schaltbetrieb
SIO / IO-Link
COM
Serielle,
bidirektionale
Kommunikation
IO-Link Device
Der Aufbau des Protokolls und dessen Telegramme ist abhängig von den
zu übertragenden Datentypen.
Datentypen
In der IO-Link Spezifikation werden folgende Datentypen unterschieden:
Prozessdaten
Die Prozessdaten der Geräte werden in einem Datenframe
zyklisch übertragen, sofern die Prozessdatenbreite 2 Bytes nicht
überschreitet. Bei größeren Prozessdatenbreiten bis zu 32 Bytes
werden Teile in mehreren Zyklen nacheinander übertragen.
Ab Version 1.1 der Spezifikation lassen bis zu 32 Bytes Prozessdaten
in einem Zyklus übertragen.
IC01_00176
Servicedaten (SD)
Mit Hilfe der Servicedaten können Parameterwerte oder
Gerätezustände ausgelesen werden. Auch das Schreiben der
Parameterwerte oder das Senden von Befehlen sind über die
Servicedaten möglich. Servicedaten werden immer azyklisch
und auf Anfrage des IO-Link Masters ausgetauscht.
Events
Über Events ist es möglich, Ereignisse oder Zustände eines
Gerätes wie Verschmutzung, Überhitzung, Kurzschluss usw.
vom Gerät über den IO-Link Master bis in die SPS oder Visualisierung
zu senden.
Die Events werden auf Initiative der Devices über das "Event-
Flag" gesendet, das der Master auswertet. Auch der Master
selbst kann Ereignisse erzeugen.
Es sind drei Kategorien von Ereignissen definiert:
• Fehlermeldungen (Error)
• Maintenance-Daten (Warnings)
• Gerätefunktionen (Notifications)
Datenhaltung
Für IO-Link wurde ab der Spezifikation V1.1 ein Konzept zur
Datenhaltung erstellt. Dabei initiiert das IO-Link Device die Speicherung
seiner Daten auf einem übergeordneten Parameterserver.
Im Falle des Gerätetauschs kann der Parameterserver die
ursprüngliche Parametrierung wiederherstellen. Ein Austausch
der Devices ist damit ohne Neu-Parametrierung gewährleiset.
Der IO-Link Master kann den Parameterserver enthalten.
Der Parameterserver lässt sich auch zentral in der SPS oder
einem Anlagenserver realisieren. In diesem Fall leitet der IO-Link
Master die entsprechenden Informationen weiter.
IO-Link Master
Der IO-Link Master bildet die Schnittstelle zu den übergeordneten
Steuerungen. Der IO-Link Master stellt sich am Feldbus wie
ein normaler Feldbusteilnehmer dar und wird in den jeweiligen
Netzwerkkonfigurator über die entsprechende Gerätebeschreibung
eingebunden (z. B. GSD, FDCML, EDS usw.).
IO-Link Device Description (IODD)
Um die Systemeigenschaften vollständig und bis zum IO-Link
Gerät transparent darzustellen, wurde die IO-Link Device
Description (IODD) definiert. Diese basiert auf dem offenen
Standard XML.
Die IODD enthält Informationen zu Kommunikationseigenschaften,
Geräteparametern, Identifikation, Prozess- und Diagnosedaten
und wird vom Hersteller geliefert. Der Aufbau der IODD ist
für alle Geräte aller Hersteller gleich und wird von den IODD-
Interpreter-Tools immer auf die gleiche Art und Weise dargestellt.
Daher ist die gleiche Handhabung für alle IO-Link Geräte
herstellerunabhängig garantiert.
Neu in der IO-Link Spezifikation V1.1
Die IO-Link Spezifikation ist aktuell in der Version 1.1 verfügbar
und nach IEC 61131-9 standardisiert.
Gegenüber der bisher gültigen Spezifikation V1.0 bietet die
Spezifikation V1.1 folgende Neuerungen:
• Übertragung von bis zu 32 Bytes Prozess- oder Servicedaten
in einem Zyklus
• Konzept zur Datenhaltung
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