IO-Link Systembeschreibung

1 IO-Link SystembeschreibungTechnologie und AnwendungIO-Link SystembeschreibungIAbbildungsverzeichnis Abb. 1: Beispiel Anlagenarchitektur mit IO-Link ..4 Abb. 2: IO-Link Punkt-zu-Punkt- Verbindung ..4 Abb. 3: Anschlussbelegung IO-Link Device ..5 Abb. 4: Anschlussbelegung Port Class A ..5 Abb. 5: Anschlussbelegung Port Class B ..5 Abb. 6: Konfiguartionstool mit IODD eines Devices und den enthaltenen Ger teinformationen ..9 Abb. 7: Konfiguration eines PROFINET Netzwerks mit unterlagerten IO-Link Mastern ..10 Abb. 8: Ger tesicht des PROFINET Devices mit Einstellung des Adressbereichs von IO-Link ..10 Abb. 9: Konfiguration eines IO-Link Masters im Konfigurationstool ..11 Abb. 10: Einstellung der Parameterwerte des IO-Link Devices ..12 Abb. 11: Sicht auf die Einstellungen der Portkonfiguration mittels GSD-Datei ..13 Abb. 12: Einstellung der Datensicherung .14 Inhaltsverzeichnis Vorwort ..II1 Vorteile von IO-Link ..32 System bersicht.

2 Bersicht IO-Link .. IO-Link Schnittstelle .. IO-Link -Protokoll .. Ger teprofile .. Firmware Update f r IO-Link Devices .. IODD und Engineering .. Unterschiede IO-Link Spezifikation und ..83 Einbindung in das Automatisierungssystem .. Konfiguration des IO-Link Systems Datenzugriff vom Automatisie- rungssystem und dem HMI-Ger t . ndern und Sichern von Ger te-einstellungen im laufenden Betrieb der Anlage .. Tausch eines Devices bzw. Masters im Betrieb ..154 Glossar ..IVIO-Link SystembeschreibungIIVorwortIO-Link ist eine weltweit standardisierte I/O-Technologie (IEC 61131-9) um mit Sensoren und auch Aktoren zu kommunizieren. Die IO-Link Firmengemeinschaft hat zum Ziel, IO-Link als Technologie zu entwickeln und zu vermarkten. Zweck der DokumentationDie vorliegende Systembeschreibung vermittelt einen allgemein g ltigen berblick zur I/O-Technologie IO-Link .

3 Sie zeigt das Zusammenspiel der verschie-denen Komponenten eines IO-Link Systems und dient zur Verbesserung des Allgemeinver-st ndnisses zu der SystembeschreibungDie vorliegende Systembeschreibungbeschreibung wendet sich an die Automatisierer: Maschinen- und Anlagenbauer Systemintegratoren Anlagenbetreiber Nicht-Automatisierungsspezialisten Konst-rukteure Zus tzliche Informationen zu IO-LinkIm Internet finden Sie weitere Informationen zu IO-Link unter: Systembeschreibung31 Vorteile von IO-LinkDas System IO-Link bietet als digitale Schnitt-stelle beim Anschluss von Sensoren/Aktoren entscheidende Vorteile: Offener Standard nach IEC 61131-9 -Devices sind in gleicher Weise in alle g ngigen Feldbussysteme und Automa-tisierungssystemen integrierbar Toolunterst tzte Parametereinstellung und zentrale Datenhaltung -Schnelle Projektierung und Inbetrieb-nahme -Einfache Erstellung der aktuellen Anlagendokumentation auch f r Sensoren/Aktoren Einfache, einheitliche Verdrahtung und deutlich reduzierte Schnittstellenvielfalt an den Sensoren/Aktoren -Standardisierte, einheitliche Schnitt-stelle f r Sensoren und Aktoren unabh ngig von deren Komplexit t (schaltend, messend, mehrkanalig bin r, mixed signal.)

4 -Reduzierung der Typenvielfalt und Lagerhaltung -Schnelle Inbetriebnahme -Beliebige Kombination von IO-Link Devices und Sensoren/Aktoren ohne IO-Link am IO-Link Master Durchg ngige Kommunikation zwischen Sensoren/Aktoren und der Steuerung -Zugriff auf alle Prozessdaten, Diagnose-daten und Ger teinformationen -Zugriff auf ger tespezifische Daten -Ferndiagnose durchf hrbar Durchg ngige Diagnoseinformationen bis in die Sensor-/Aktor-Ebene -Reduzierung des Aufwandes bei der Fehlersuche -Minimierung der Ausfallrisiken -Vorbeugende Wartung und Optimierung der Wartungs- und Instandhaltungs-planung Dynamische nderung der Sensor-/Aktor-parameter durch die Steuerung oder den Bediener am HMI -Reduzierung von Stillstandszeiten bei Produktwechsel -Erh hung der Variabilit t der Maschine Automatische Nachparametrierung bei Ger tetausch im laufenden Betrieb -Minimierung von Stillstandszeiten -Ger tetausch durch ungeschultes Personal ohne zus tzliche Hilfsmittel -Vermeidung von Fehleinstellungen Durchg ngige Ger teidentifikation -Identifikation der eingebauten Ger te -Sicherstellung der Ergebnisqualit t in Produktion und Fertigung bei Ger te-tausch2 System bersicht2.

5 1 bersicht IO-LinkKomponentenEin IO-Link System besteht grunds tzlich aus folgenden Komponenten: IO-Link Master IO-Link Device (z. B. Sensoren, RFID-Reader, Ventile, Motorstarter, I/O-Module) Ungeschirmte 3- bzw. 5-Leiter-Standardlei-tungen Engineeringtool zur Projektierung und Parametrierung von IO-LinkAbbildung 1 zeigt ein Beispiel f r eine Anlagen-architektur mit IO-Link Master stellt die Verbindung zwischen den IO-Link Devices und dem Automatisierungssystem her. Als Bestandteil eines Peripheriesystems ist der IO-Link Master entweder im Schaltschrank oder als Remote-I/O, in Schutzart IP65/67, direkt im Feld instal-liert. Der IO-Link Master kommuniziert ber verschiedene Feldbusse oder produktspezi- IO-Link Systembeschreibung4 Abb. 1: Beispiel Anlagenarchitektur mit IO-Linkfische R ckwandbusse. Ein IO-Link Master kann mehrere IO-Link Ports (Kan le) besitzen. An jedem Port ist ein IO-Link Device anschlie bar (Punkt-zu-Punkt-Kommunikation).

6 Somit ist IO-Link eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und kein 2: IO-Link Punkt-zu-Punkt-VerbindungEngineeringDas Engineering des IO-Link Systems erfolgt parallel zum Engineering des Gesamtautoma-tisierungssystems und kann in dieses einge-bettet und mit diesem verzahnt .2 IO-Link SchnittstelleBei IO-Link handelt es sich um eine serielle, bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung f r Signal bertragung und Energieversorgung unterhalb beliebiger Netzwerke, Feldbusse bzw. R ckwandbusse. Anschlusstechnik in IP65/67F r die Anschlusstechnik in IP65/67 sind u. a. M12-Steckverbinder definiert worden, wobei Sensoren blicherweise einen 4-poligen Stecker und Aktoren einen 5-poligen Stecker haben. IO-Link Master verf gen grunds tzlich ber eine 5-polige Systembeschreibung5 Die Anschlussbelegung ist laut IEC 60974-5-2 wie folgt spezifiziert: Pin 1: 24 V Pin 3: 0 V Pin 4: Schalt- und Kommunikationsleitung (C/Q) ber diese 3 Pins wird neben der IO-Link Kommunikation auch eine Energiever-sorgung des Devices mit mindestens 200 mA realisiert (siehe Abbildung 3).

7 1354L+L C/QIO-LinkSIO2 Abb. 3: Anschlussbelegung IO-Link Device Porttypen in IP65/67In der Spezifikation f r IO-Link Master werden zwei Typen von Ports unterschieden: Port Class A (Typ A)Bei diesem Typ sind die Funktionen der Pins 2 und 5 nicht vorgegeben. Diese Funktionen definiert der Hersteller. blicherweise wird Pin 2 mit einem zus tzlichen Digitalkanal 4: Anschlussbelegung Port Class A Port Class B (Typ B)Dieser Typ bietet eine zus tzliche Versorgungsspannung und ist f r den Anschluss von Devices geeignet, die einen erh hten Strombedarf aufweisen. Hierbei wird ber die Pins 2 und 5 eine zus tzliche (galvanisch getrennte) Versorgungsspannung bereitgestellt. Zur Nutzung dieser zus tzlichen Versor-gungsspannung wird eine 5-Leiter-Standardleitung ben 5: Anschlussbelegung Port Class B VerbindungsleitungDie Verbindung der Devices mit dem Master wird ber maximal 20 m lange, ungeschirmte 3- bzw.

8 5-Leiter-Standardleitungen mit einem Querschnitt von >= 0,34mm2 realisiert. Eine Schirmung oder die Beachtung spezifischer Richtlinien beim Verlegen der Leitungen sind nicht .3 IO-Link -ProtokollBetriebsartenDie IO-Link Ports des Masters lassen sich in den folgenden Betriebsarten betreiben: IO-Link : In der Betriebsart IO-Link befindet sich der Port in der IO-Link Kommunikation. DI:In der Betriebsart DI verh lt sich der Port wie ein Systembeschreibung6 DQ:In der Betriebsart DQ verh lt sich der Port wie ein Digitalausgang. Deaktiviert:Die Betriebsart Deaktiviert ist f r unbenutzte Ports verwendbar. bertragungsgeschwindigkeitIn der IO-Link -Spezifikation sind f r die IO-Link Betriebsart drei Daten bertragungs-raten (Baudraten) spezifiziert: COM 1 = 4,8 kBaud COM 2 = 38,4 kBaud COM 3 = 230,4 kBaud (optional nach Spezi-fikation )Ein IO-Link Device unterst tzt ausschlie lich eine der definierten Daten bertragungsraten.

9 Der IO-Link Master nach Spezifikation unterst tzt alle Daten bertragungsraten und passt sich automatisch an die vom Device unterst tzte Daten bertragungsrate an. Reaktionszeit des IO-Link SystemsDie Reaktionszeit des IO-Link Systems gibt Auskunft ber die H ufigkeit und Geschwin-digkeit der Daten bertragung zwischen Device und Master. Die Reaktionszeit h ngt von verschiedenen Faktoren der Ger tebeschreibungsdatei IODD des Devices ist ein Wert f r die minimale Zykluszeit des Devices hinterlegt. Dieser Wert gibt an, in welchen Zeitabst nden der Master das Device ansprechen darf. Der Wert hat gro en Einfluss auf die Reaktionszeit. Zus tzlich verf gt der Master ber eine interne Bearbeitungszeit, die mit in die Berechnung der Reaktionszeit einem Master sind Devices mit unterschied-licher minimaler Zykluszeit konfigurierbar. Entsprechend unterschiedlich ist f r diese Devices die Reaktionszeit.

10 D. h. die Reaktions-zeiten f r unterschiedliche Devices an einem Master k nnen stark voneinander abweichen. Sie k nnen in der Projektierung des Masters, neben der in der IODD hinterlegten Device-spezifischen minimalen Zykluszeit, auch eine feste Zykluszeit vorgeben. Dann spricht der Master das Device entsprechend dieser Vorgabe an. Die typische Reaktionszeit f r ein Device ergibt sich damit aus der wirksamen Zykluszeit des Devices und der typischen internen Bearbeitungszeit des Masters. bertragungsg teIO-Link ist ein sehr robustes Kommunikati-onssystem. Dieses Kommunikationssystem arbeitet mit einem 24 V-Pegel. Wenn bertra-gungen fehlschlagen, so wird das Telegramm noch zweimal wiederholt. Erst nach dem Fehlschlagen des zweiten Wiederholversuchs erkennt der IO-Link Master einen Kommu-nikationsabbruch und meldet diesen an die bergeordnete Steuerung.