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   編者語(yǔ)：迄今為止，與智能接近傳感器進(jìn)行通信的唯一方法，是把它們直接連接到一臺(tái)單獨(dú)的PC上，因?yàn)檫@種新型智能只能停留在接口上，它無(wú)法進(jìn)一步發(fā)展，因?yàn)橐褯](méi)有了發(fā)展余地?，F(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)不具備傳感器與控制級(jí)之間標(biāo)準(zhǔn)雙向通信的優(yōu)點(diǎn)。

   新的通信技術(shù)使得自動(dòng)化系統(tǒng)電纜更通暢、更智能化。

　　傳感器，例如接近開(kāi)關(guān)等，已經(jīng)產(chǎn)生了很大的變化。它們體積更小，通信距離更長(zhǎng)。用于對(duì)傳感器進(jìn)行精確設(shè)置的微控制器驅(qū)動(dòng)“示范”過(guò)程，取代了繁瑣而粗略的電位計(jì)同步，診斷功能也得到了擴(kuò)展，包括了對(duì)污垢沾染的預(yù)警功能。

　　不過(guò)，為了充分利用這些診斷和參數(shù)信息中的新進(jìn)展，必須把它們運(yùn)用到自動(dòng)化系統(tǒng)中。除了基本的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)，i/o模塊和傳感器之間的接口必須能對(duì)診斷及參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。只有這樣，傳感器的性能才能得到最大限度的發(fā)揮。

　　迄今為止，與智能接近傳感器進(jìn)行通信的唯一方法，是把它們直接連接到一臺(tái)單獨(dú)的PC上，因?yàn)檫@種新型智能只能停留在接口上，它無(wú)法進(jìn)一步發(fā)展，因?yàn)橐褯](méi)有了發(fā)展余地。現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)不具備傳感器與控制級(jí)之間標(biāo)準(zhǔn)雙向通信的優(yōu)點(diǎn)。

　　因此，傳感器安裝之后，在新機(jī)械進(jìn)行傳輸之前或試運(yùn)行階段，必須手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

　　用于控制傳感器參數(shù)的PC，也正是存貯這些參數(shù)的地方。由此帶來(lái)的問(wèn)題顯而易見(jiàn)：當(dāng)傳感器（或執(zhí)行器）需要更換時(shí)，若技師不能找到參數(shù)文件的備份，那就麻煩了。他必須在新設(shè)備中重新鍵入這些數(shù)據(jù)。

　　傳感器的診斷功能如何呢？

　　很少有技師會(huì)讓自己的小型電腦一直連接在運(yùn)行的傳感器上，因此通常不太可能進(jìn)行持續(xù)診斷。一些傳感器的確提供了診斷輸出信號(hào)，但這需要一根獨(dú)立的I/O線(xiàn)路。很多終端用戶(hù)不愿意增加機(jī)械I/O線(xiàn)路的數(shù)量，但不這么做，就不能實(shí)現(xiàn)有效的傳感器預(yù)維護(hù)。

　　雙向通信

　　為了在自動(dòng)化系統(tǒng)中使用智能傳感器，Profibus組織發(fā)明了一項(xiàng)稱(chēng)為I/O Link的新技術(shù)。出于需要，IO連接通信是依附于存在已久的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制傳感器接口之上。通過(guò)IO Link，標(biāo)準(zhǔn)傳感器接口實(shí)際上具備了一個(gè)附加的雙向通信功能，使用戶(hù)能發(fā)送參數(shù)和“指導(dǎo)”信號(hào)到傳感器，并接收傳感器回饋的診斷信息。

　　這是傳感器控制方法上的重大變革。在過(guò)去，使用者不得不將他們的PC（或一些專(zhuān)用工具）直接連接到傳感器上以交換參數(shù)值?，F(xiàn)在他們可以挪走自己的PC并通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)與傳感器進(jìn)行直接通信。

　　通過(guò)與獨(dú)立傳感器或執(zhí)行器進(jìn)行工廠(chǎng)范圍的綜合通信，IO Link使得用戶(hù)能利用自動(dòng)化方案來(lái)解決問(wèn)題。而且，傳感器或執(zhí)行器與I/O模塊之間的線(xiàn)路仍同原來(lái)一樣，為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。它并不包括新總線(xiàn)系統(tǒng)。傳感器仍然通過(guò)電纜供電。供電電壓的一個(gè)簡(jiǎn)單疊加便能實(shí)現(xiàn)傳感器與控制系統(tǒng)間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

　　IO Link傳感器可直接連接到具有IO連接卡的PLC系統(tǒng)，或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。

　　IO Link是一種低成本的通信機(jī)制。開(kāi)發(fā)商對(duì)傳感器和執(zhí)行器接口的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用投入的特殊關(guān)注不亞于I/O模塊。第一個(gè)組件在2006年由Hannover Fair進(jìn)行了展示，如今很多歐洲制造商將它們IO連接傳感器及連接模塊首次投入了市場(chǎng)。

　　安裝

　　在安裝階段，由于只需在控制層和傳感器/執(zhí)行器之間安裝一條標(biāo)準(zhǔn)無(wú)屏蔽三芯電纜，這便簡(jiǎn)化了工程師的操作。且老式傳感器和新型IO連接傳感器可同時(shí)連接到這條標(biāo)準(zhǔn)三線(xiàn)電纜上。這樣，二進(jìn)制交換設(shè)備和多層次信號(hào)燈便可連接到相同的電纜上?，F(xiàn)有的傳感器接口仍維持其兼容性，使IO連接傳感器可與老式傳感器并行工作。然后,便可在具有全I(xiàn)O連接范圍功能的IO Link主機(jī)或諸如標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字I/O設(shè)備這樣的標(biāo)準(zhǔn)組件上對(duì)其進(jìn)行操作。

　　模擬信號(hào)線(xiàn)路也變得更簡(jiǎn)單，它不必再連接屏蔽電纜，而是連接到同一根三芯電纜上。這便節(jié)省了對(duì)不同電纜類(lèi)型進(jìn)行儲(chǔ)備的花費(fèi)，也降低了線(xiàn)路開(kāi)銷(xiāo)。它還顯著降低了安裝過(guò)程中的錯(cuò)誤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。IO Link接口是源自接近開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接口（IEC 60947-5-2），安裝時(shí)無(wú)需使用其他工具。

　　工程，試運(yùn)轉(zhuǎn)

　　在過(guò)去，必須在PC上利用制造商提供的軟件對(duì)智能傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行本地設(shè)置及參數(shù)化。如今，對(duì)IO Link設(shè)備的設(shè)置和參數(shù)化，可以通過(guò)在PC工作站或控制室使用工程工具，例如西門(mén)子的STEP7軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于傳感器及執(zhí)行器參數(shù)以相同的數(shù)據(jù)格式存貯在工程中心，這就確保了參數(shù)的可復(fù)制性。

　　如果中央工程工具中沒(méi)有傳感器數(shù)據(jù)，可以從制造商提供的GSD或IODD文件夾中將其輸入。然后，用戶(hù)可選擇使用中央工程工具來(lái)執(zhí)行參數(shù)化。用STEP7作為例子，參數(shù)化是通過(guò)端口設(shè)置器或使用TCI（工具調(diào)用接口），在傳感器制造商提供的工具的協(xié)助下完成的。當(dāng)經(jīng)由TCI來(lái)進(jìn)行參數(shù)化時(shí)，數(shù)據(jù)即可存貯為制造商支持的格式。

　　IO Link也為試運(yùn)行階段帶來(lái)了重大改進(jìn)。由于標(biāo)準(zhǔn)三芯電纜的使用，線(xiàn)路故障幾乎可以完全排除，工程師只需在起動(dòng)階段檢查IO Link的連接狀況即可。另外，他/她可使用工程工具對(duì)IO Link設(shè)備的可達(dá)性進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)機(jī)械中有若干設(shè)備使用相同的配置時(shí)，可復(fù)制這一配置并發(fā)送給另外的設(shè)備。

　　試車(chē)工程師對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)化是具有高度靈活性的。他們能現(xiàn)場(chǎng)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接編輯和“指導(dǎo)”。稍后，他們將決定把哪些設(shè)定數(shù)據(jù)讀入中央工程工具，并存儲(chǔ)在工具中。

　　透明診斷

　　現(xiàn)在，可在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)IO Link傳感器進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)一步提高了機(jī)械效率。這使得試車(chē)工程師可在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將其調(diào)整到最優(yōu)性能——這是一個(gè)重大的改進(jìn)。并且，由于可通過(guò)總線(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接訪(fǎng)問(wèn)，而不必在設(shè)備上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，設(shè)置過(guò)程也將縮短。當(dāng)運(yùn)行某項(xiàng)操作時(shí)，用戶(hù)能接收整個(gè)全透明系統(tǒng)的診斷信息，上到控制層，下到傳感器及執(zhí)行器層。

　　例如，當(dāng)一臺(tái)機(jī)械故障時(shí)，就可以在控制層精確地識(shí)別導(dǎo)致機(jī)械停轉(zhuǎn)的傳感器。這對(duì)維護(hù)工程師很有幫助，因?yàn)樗麄兡軒线m當(dāng)?shù)奶鎿Q部件前去維修。新安裝的傳感器能自動(dòng)從控制系統(tǒng)接收其參數(shù)值，自動(dòng)參數(shù)化及傳感器故障預(yù)警大大縮短了機(jī)械的停轉(zhuǎn)時(shí)間。

　　IO連接接口的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)

　　●連續(xù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口

　　●符合IEC 60947-5-2的3/2

　　●線(xiàn)路接口

　　●最大電纜長(zhǎng)度：20m，非屏蔽標(biāo)準(zhǔn)傳感器電纜

　　●傳感器/執(zhí)行器平均電流消耗：200mA

　　●遵照連續(xù)U

　　ART協(xié)議，通信貫穿于24V DC脈沖調(diào)制

　　通信模式

　　●過(guò)程數(shù)據(jù)（循環(huán)）：

　　典型值：2字節(jié)輸入數(shù)據(jù)及2字節(jié)輸出數(shù)據(jù)

　　最大值：32字節(jié)輸入數(shù)據(jù)及32字節(jié)輸出數(shù)據(jù)

　　●確定性時(shí)間響應(yīng)：

　　典型值：2ms周期，16位分辨率（過(guò)程數(shù)據(jù)）

　　●不干擾開(kāi)關(guān)信號(hào)所需的數(shù)據(jù)

　　 （診斷數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)）

　　●完整性等級(jí)：2

　　可選模式：開(kāi)關(guān)模式

　　●實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)信號(hào)

　　●只能在通信期間參數(shù)化

　　世界首家采用IO Link接技術(shù)的工廠(chǎng)

　　德國(guó)Bramsche的Dunni GmbH是世界首家采用了IO連接技術(shù)的工廠(chǎng)。這個(gè)餐桌裝飾品制造公司在其包裝線(xiàn)上采用了IO連接工藝。這種系統(tǒng)由包裝系統(tǒng)綜合公司meurer Verpackungssysteme代理。

　　在新包裝線(xiàn)上，有若干光電追蹤接近開(kāi)關(guān)在與Profibus環(huán)境中的控制器進(jìn)行通信。室內(nèi)型觸摸屏界面顯示出傳感器信號(hào)。操作員認(rèn)為，結(jié)合了IO連接通信技術(shù)的HMI大大簡(jiǎn)化了機(jī)械操作，為終端用戶(hù)提供了更大的適應(yīng)性、操作可靠性以及實(shí)用性。

　　諸如傳感器掃描間隔之類(lèi)的參數(shù)，可在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中從自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)出，傳送到傳感器并在必要時(shí)顯示在面板上。

　　meurer工程師指出，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，IO Link傳感器通信在兩個(gè)區(qū)域中較為重要，一是當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換于不同包裝工序間需要實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)；二是在作預(yù)防性維護(hù)和故障糾正時(shí)。

　　有了自動(dòng)化系統(tǒng)，就不必在每次工序改變時(shí)對(duì)傳感器做機(jī)械的再調(diào)整，它們的設(shè)置將全部從一個(gè)工序復(fù)制到另一工序。再者，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，機(jī)械操作員通過(guò)觸摸面板上傳感器的圖像和讀取診斷信息（用條線(xiàn)圖形表示的傳感器信號(hào)品 質(zhì)），就能立即診斷出問(wèn)題所在。同時(shí)也能讀取到開(kāi)關(guān)輸出狀態(tài)、污染等級(jí)、短路電路顯示以及偏差信息或其他傳感器的干擾等信息。