IO-link — промышленный коммуникационный интерфейс. Предложен одноименным комитетом организации пользователей Profibus. Впоследствии был стандартизирован как международный стандарт IEC 61131-9. Интерфейс предназначен для интеллектуализации дискретных датчиков, таких как, например, концевой датчик или исполнительное устройство. Большинство таких датчиков подключается по трем проводам: два провода питания датчика и сигнальный провод типа «включено-выключено». Чтобы сохранить существующие стандарты таких дискретных устройств, интерфейс IO-Link общается с устройством по сигнальной цепи (рис. 1).
Рис. 1. Режимы работы датчика: стандартный и IO-Link
Назначение интерфейса предопределяет, что этот интерфейс не является сетевым, а только типа «точка-точка», с мастером и оконечным устройством.
Реализация структуры системы IO-Link позволяет осуществлять мониторинг всех устройств на полевом уровне, обнаруживая причину возникшей проблемы, избегая потери времени на ее поиск и исправление, что, в свою очередь, уменьшает время простоя. Обмен данными между IO-Link устройствами и ПЛК через промышленную сеть осуществляется благодаря ведущему узлу (мастеру), каждый из портов которого коммутируется только с одним IO-Link устройством (интерфейс «точка-точка»).
Рис. 2. Пример архитектуры системы контроля и диагностики
Вопрос о выборе поставщика компонентов для технической реализации стратегии ремонтов по техническому состоянию (CBM) является одним из самых важных. В решении этого вопроса можно безоговорочно рассчитывать на поддержку SMC Corporation. Мировой лидер промышленной автоматизации, японская корпорация SMC имеет многолетний опыт тесного сотрудничества с ведущими производителями оборудования и основными разработчиками современных систем для «Индустрии 4.0». Полученный опыт реализован в широком спектре продукции для обеспечения обслуживания и ремонта оборудования по техническому состоянию. Ярким примером могут служить поставляемые SMC Corporation устройства, совместимые с промышленным коммуникационным протоколом IO-Link.
Типичными представителями IO-Link устройств SMC Corporation являются датчики давления, расхода и перемещения (рис. 3).
Рис. 3. IO-Link совместимые датчики (слева направо: ZSE/ISE20 и ISE70/71- давления; PF3W7 – расхода; D-MP – перемещения поршня)
Кроме стандартных выходных технологических данных в своих паспортных диапазонах измерений, эти датчики передают и диагностические данные, связанные с обнаружением ошибок (работоспособностью), контролем состояния (предупреждениями) и мониторингом состояния (уведомлениями).
Аппаратные ошибки - это, прежде всего, отказ оборудования, перегрузка по току и т.п. Предупреждения связаны с достижением критического уровня измеряемого параметра (давления, расхода, перемещения), превышением температуры датчика или измеряемой среды, недостаточным электропитанием, нарушением положения датчика перемещения и др.
Уведомления, чаще всего, являются сообщениями о количестве отклонений параметра технологического процесса за номинальные пределы.
В дополнение к таким функциональным IO-Link возможностям эти датчики давления и расхода имеют трехцветные двухстрочные цифровые дисплеи. Верхняя строка обычно отображает мгновенное значение измеряемого параметра, а нижняя - настройки.
В электропневматических преобразователях установки давления могут изменяться, например, в соответствии с требуемым усилием для каждой технологической операции (рис. 4).
Рис. 4. Пооперационное изменение давления с помощью электропневматического преобразователя ITV*-Х395
SMC расширило линейку электропневматических преобразователей ITV, работающих с сетевыми протоколами RS-232C, PROFIBUS DP, DeviceNet и CC-Link исполнением ITV*–Х395 для интерфейса IO-Link. Среди его диагностических сервисных данных можно выделить предупреждения о недопустимых установках уровня давления (превышение 120% от полного диапазона) и о превышении выходного давления.
Рис.5. Контроллеры и драйверы с дискретным управлением
Для интеграции пневматических и электромеханических устройств с дискретным управлением в сетевую систему, подобную изображенной на рис. 5, структура EX600 с последовательным интерфейсом может быть дополнена модулями IO-Link мастера (рис. 6). Также для этих целей выпущен контроллеры шаговых двигателей JXC* (рис. 7), совместимые, кроме IO-Link, и с протоколами EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP, DeviceNet.
Рис.6. Модули мастера IO-Link устанавливаются в существующую систему EX600
Рис.7. IO-Link совместимый контроллер шагового двигателя JXCL1
Технологическая адаптивность – отличительный признак «Индустрии 4.0». Роботизация операций и переходов - главнейшее средство достижения гибкости производства. Следуя этим тенденциям, SMC Corporation вывела на рынок новейшую беспроводную промышленную сетевую систему EX600-W и, конечно, оснастила ее беспроводными master-модулями и slave-модулями (рис. 8), использующими промышленный частотный радиодиапазон 2.4 ГГц (ISM). Обладая устойчивостью к помехам, система EX600-W успешно используется даже при сварочных работах.
Рис. 8. Беспроводная промышленная сетевая система EX600-W
Однако для предприятий с большим количеством машин, оснащенных пневматическими узлами, интеграция технологического оборудования в промышленные сети и оснащение современными IO-Link средствами диагностики является необходимым, но не достаточным условием для практической реализации стратегии обслуживания и ремонтов по техническому состоянию (CBM). Условия рынка диктуют интенсивную эксплуатацию пневмооборудования, которое работает 24 часа в сутки - 5 или даже 7 дней в неделю. Интенсивная эксплуатация приводит к значительному износу как пневмокомпонетов, так и пневматических линий, а полная загруженность не дает возможность вовремя находить неисправности в пневмолиниях, которые ведут к поломкам и остановкам производства. Утечки сжатого воздуха являются основным индикатором повреждения пневмокомпонента. Использование же ультразвуковых течеискателей трудоемко и экономически не всегда оправдано.
Для предприятий, внедряющих стратегии технического обслуживания и ремонтов оборудования (ТОиР) по техническому состоянию, SMC Corporation предлагает автоматизированную систему поиска утечек (ALDS), как еще одно необходимое средство для достижения основной цели – остановки оборудования на ремонт за мгновение до отказа.
ALDS - элемент, входящий в конструкцию машины и позволяющий вести автоматизированный поиск утечек в её пневматических линиях без остановки производства.
Интеграция блока ALDS в состав машины он позволяет:
- Определять какой распределитель, цилиндр или трубка имеют утечку (рис. 9)
- Устанавливать точную величину утечек в нл/мин
- В реальном времени информировать о неисправностях.
Рис. 9. Структурная схема автоматизированного детектирования утечек
Конструктивно блок ALDS состоит из стандартного расходомера PFM и распределительного клапана. Устройство монтируется на входной порт машины и взаимодействует с машиной посредством программных инструкций от ПЛК. ПЛК должен иметь программное обеспечение для «Цикла испытаний на герметичность» (“Leak Test Cycle”). Цикл испытаний включает перемещения каждого привода, запись данных и формирование отчета для обслуживания.
Ключевое устройство ALDS - цифровой расходомер воздуха – PFM, совмещающий в своей конструкции последние технологические разработки в области микро-электромеханики и микроэлектроники, что позволяет на высокой скорости вести точнейшие измерения даже в условиях малых расходов. Двуцветный дисплей позволяет с первого взгляда оценить состояние контролируемого объекта. В прибор интегрирован дроссель, что дает дополнительную возможность простой регулировки расхода.
Гарантируемым результатом применения компонентов SMC Corporation при внедрении стратегии технического обслуживания и ремонтов оборудования по фактическому состоянию (CMB) станет не только максимальная эффективность работы оборудования и возмещение затраченных средств за счет улучшения производства, но и доверие персонала, уверенного в бескомпромиссности своего работодателя в вопросах обеспечения производительности и безопасности условий труда.
Россия - интересные места для отдыха, отпуска и досуга. Обзоры, легенды и много всего интересного и познавател