Turck Banner è in grado di offrire al mercato uno dei più ampi portafogli IO-Link, che spazia dai sensori alla tecnologia di connessione e si estende fino ai bus di campo e ai sistemi I/O Ethernet con master IO-Link con grado di protezione IP20 e IP67.
I concetti generali di IO-Link consentono già oggi agli utenti di risparmiare sui costi e di utilizzare i dati dei sensori intelligenti per l’Industry 4.0 del domani. Facciamo il punto insieme a Turck Banner, società specializzata in automazione industriale.
di Nadia Marchi
Negli ultimi anni IO-Link è rapidamente penetrato nel mercato. Nel 2014 si contavano 2,19 milioni di nodi IO-Link e solo due anni più tardi le connessioni salivano a 5,3 milioni. La crescita esponenziale è prevista anche per i prossimi anni. In quanto standard di comunicazione digitale, IO-Link è progettato come componente integrale per l’ultimo miglio della smart factory. In verità, questo è esattamente il problema. Molti utenti associano la tecnologia esclusivamente ad applicazioni future, che non hanno ancora definito. A volte suppongono persino che il passaggio di tecnologia richieda la costosa sostituzione di interruttori di prossimità. E invece è esattamente il contrario e non tutti gli switch in un sistema IO-Link devono avere un’interfaccia IO-Link.
In molte applicazioni, IO-Link riduce prima di tutto i costi e l’utente ne beneficia immediatamente, oltre a porre le basi per nuove applicazioni Industry 4.0. In questo scenario, Turck Banner supporta IO-Link fin dal suo inizio. L’azienda, joint venture tra la tedesca Hans Turck e l’americana Banner Engineering, si propone di offrire al mercato applicazioni all’avanguardia nel campo dell’automazione industriale.
Un alto livello di innovazione, la qualità e l’affidabilità dei prodotti e delle soluzioni offerte, un catalogo esteso: questi i tratti distintivi della società guidata da Giuliano Collodel, che ne è Managing Director dal settembre 2018.
Il panorama dei prodotti IO-Link offre già oggi tutti i componenti per l’implementazione economica di soluzioni complete per l’automazione.
DIGITALE ANZICHÉ ANALOGICO
L’automazione è un settore ancora molto legato alla trasmissione analogica del segnale, ma le informazioni digitali richiedono in questo caso molta meno banda rispetto a quelle analogiche. Inoltre, la trasmissione digitale è più robusta. IO-Link offre connessioni punto-punto bidirezionali fino a 230,4 kBaud, garantendo comunicazioni molto affidabili con cavi standard non schermati. I sensori IO-Link sono spesso più economici di quelli analogici, in quanto non richiedono un convertitore D/A. Così l’utente risparmia sui cavi e, in secondo luogo, sul dispositivo stesso.
Un altro vantaggio è costituito dal fatto che i canali master IO-Link sono compatibili verso il basso con i sensori binari convenzionali con una o due uscite di commutazione. Rispetto agli ingressi analogici, i canali di riserva possono ancora essere utilizzati. Turck Banner oggi è in grado di offrire al mercato uno dei più ampi portafogli IO-Link, che spazia dai sensori alla tecnologia di connessione, e si estende fino ai bus di campo e ai sistemi I/O Ethernet con master IO-Link con grado di protezione IP20 e IP67.
DALLA GIUNZIONE PASSIVA A ETHERNET E IO-LINK
Nella maggior parte delle applicazioni, i segnali I/O binari, come quelli degli interruttori di prossimità induttivi, rappresentano il tipo di segnale più frequentemente utilizzato. Ancora oggi vengono spesso raccolti da giunzioni passive (IP67) e instradati tramite cavi multipolari negli armadi di controllo verso moduli IO centrali o decentralizzati (IP20).
Per risparmiare costi in dispositivi e cablaggi, architetture concettuali più moderne utilizzano sul campo moduli IO IP67 decentralizzati attivi. Questi possono raccogliere i segnali il più vicino possibile all’azione e trasferirli direttamente ai controller di livello superiore attraverso Industrial Ethernet (o altri bus di campo), eliminando la necessità di moduli decentralizzati nell’armadio elettrico, che così può essere più piccolo.
Anche il cablaggio più economico tramite Industrial Ethernet è un bel vantaggio. Questa architettura con moduli IO IP67, che raccoglie segnali direttamente sul campo, svolge un ruolo importante nell’automazione, in particolare se vengono raccolti in loco solo pochi segnali, ad esempio sui robot.
IO-Link può anche ridurre i costi in applicazioni con un’alta densità di IO.
I cosiddetti I/O hub consentono di comprimere e trasferire fino a 16 segnali aggiuntivi tramite IO-Link. I master IO-Link con quattro o otto porte raccolgono questi dati su distanze fino a 20 m e li trasferiscono al controller in bundle tramite un cavo Ethernet. In questa variante gli utenti risparmiano tre volte: rispetto ai moduli Industrial Ethernet gli hub I/O sono più economici, invece di cavi Ethernet schermati, vengono utilizzati cavi standard non schermati, e infine perché IO-Link richiede un solo cavo per dati e alimentazione e non sono necessari cavi di alimentazione separati.
Un ulteriore vantaggio è il fatto che gli indirizzi IP sono richiesti solo per ciascun master IO-Link e non per ogni modulo I/O. Gli Hub I/O TBIL di Turck Banner (IP67) per IO-Link trasferiscono fino a 16 segnali I/O attraverso connettori rotondi M12 con filettature metalliche.
Tutti i dispositivi IO-Link Turck Banner sono integrati nei file GSDML della stazione dei master IO-Link della serie TBEN.
DAGLI ATTUATORI A UN SISTEMA GENERALE IO-LINK
Per molto tempo si è pensato che nel futuro gli attuatori o sensori intelligenti si sarebbero basati sull’Industrial Ethernet.
Tuttavia, in automazione, emergono dei limiti nell’utilizzo di Ethernet.
Ethernet, con una velocità di trasferimento di 100 Mbit/s o addirittura di 1 Gbit/s e una dimensione minima del frame di 64 B, è semplicemente sovradimensionata per molti dispositivi.
Le interfacce Ethernet sono anche relativamente costose e producono molto calore. IO-Link può tecnicamente colmare questa lacuna con un ottimo rapporto costo-beneficio.
Sebbene IO-Link sia spesso definito come un’interfaccia per sensori intelligenti, la tecnologia è stata specificata fin dall’inizio per la comunicazione con sensori e attuatori. Ciò offre un vantaggio fondamentale rispetto a Ethernet, poiché l’alimentazione e la comunicazione vengono trasferite in un unico cavo. Uno degli esempi più noti di dispositivi di campo con un’interfaccia IO-Link sono i blocchi valvole.
Tutti i principali produttori hanno oggi valvole e blocchi-valvole IO-Link nel loro portafoglio. Le connessioni complesse che utilizzano adattatori con connettori multipolari Sub-D possono essere sostituite da cavi standard economici.
Sistemi di presa, motori, inverter di prima frequenza e hub IO con uscite digitali sono altri esempi di moduli attuatori che utilizzano IO-Link. I master IO-Link TBEN-L-8IOL di Turck Banner sono stati appositamente ottimizzati per il funzionamento dell’attuatore che, a differenza di altri sul mercato, forniscono fino a 4 A su due porte.
Gli utenti beneficiano particolarmente delle possibilità offerte da IO-Link, ad esempio indicatori di segnale con più segmenti. Il collegamento di indicatori luminosi con più di due segmenti mediante cavi multipolari digitali era già molto complicato. Tuttavia, le luci IO-Link con colori configurabili per ciascun segmento, segnali acustici e diverse funzioni aggiuntive possono essere cablate e gestite facilmente con un cavo standard. Anche gli indicatori a sensori ottici TL50 di Turck Banner sono disponibili con IO-Link. La configurazione e il numero di elementi indicatori non sono quindi più limitati dall’impegno rappresentato dal cablaggio e gli utenti decidono più frequentemente di utilizzare più di due elementi di segnale. Ciò consente di mostrare altri status di macchina oltre a “OK” e “Errore”.
Anche gli indicatori a sensori ottici TL50 di Turck Banner sono disponibili con IO-Link.
INTEGRAZIONE IN SISTEMI SUPERIORI
Diverse opzioni consentono la configurazione e l’integrazione nei sistemi di livello superiore. I dispositivi possono essere inizialmente assegnati tramite master IO-Link o master USB o adattatori USB con l’aiuto di strumenti di configurazione. In alternativa, la configurazione può essere eseguita con blocchi funzionali nel controller. Ciò consente, ad esempio, di modificare la configurazione di un dispositivo durante il funzionamento come parte di una modifica del profilo. Abbastanza recentemente la specifica ‘IO-Link Integration - Edition 2 for Profinet IO’ ha definito le interfacce per la progettazione indipendente dal produttore per Profinet. I master IO-Link delle serie TBEN-L e TBEN-S, con la semplice funzione di integrazione dei dispositivi IO-Link (SIDI), offrono già oggi la possibilità di integrare i dispositivi Turck Banner con un semplice plug and play. Tutti i dispositivi IO-Link Turck Banner sono integrati nei file GSDML della stazione dei master IO-Link della serie TBEN. Ciò semplifica notevolmente l’installazione. Quando il file GSDML viene letto da un software di ingegneria (TIA Portal o altro), tutti i dispositivi Turck Banner possono essere selezionati come configurazione di porta specifica. Qualsiasi ulteriore parametrizzazione o programmazione non è più necessaria.
I BENEFICI IN TERMINI DI COSTO DELL’INTERO SISTEMA
Se la modifica a IO-Link dipende da un singolo componente, i master IO-Link possono essere considerati uno svantaggio a causa dei costi generali dei master IO-Link. Tuttavia, se il sistema viene considerato nella sua interezza e viene valutata anche una sostituzione dei sensori, attuatori e sistemi I/O, con IO-Link è possibile risparmiare considerevolmente. I vantaggi in termini di riduzione dei costi di IO-Link non diventano completamente evidenti fino a quando non viene preso in considerazione il tempo necessario per il cablaggio e l’assemblaggio dei cavi. I numerosi scenari di Industry 4.0, che spesso implicano una connessione con l’interfaccia intelligente, non più sono necessari. Ma il sistema IO-Link prepara gli utilizzatori a questi scenari. L’impostazione più flessibile dei sensori dal controller o l’interrogazione dei dati dei sensori per la manutenzione predittiva può essere configurata in un secondo momento. Non solo i dispositivi IO-Link, ma anche le capacità del master sono fondamentali per l’utilizzo intelligente successivo del sistema. Sebbene lo standard di comunicazione sia lo stesso, i dispositivi di vari produttori sono diversi in questi casi. I master IO-Link Turck Banner installati in moduli I/O multiprotocollo sono quindi accessibili anche con Modbus TCP in parallelo con Profinet. Questo consente il trasferimento di dati a sistemi I4.0 o IIoT di livello superiore come SAP PCo, Microsoft Azure o IBM Bluemix.
SOLUZIONI COMPLETE PER L’AUTOMAZIONE
Il panorama dei prodotti IO-Link offre già oggi tutti i componenti per l’implementazione economica di soluzioni complete per l’automazione. Le ultime attività della comunità IO-Link mostrano come quest’ultimo fornisca ai clienti anche il futuro. Le specifiche di sicurezza IO-Link consentiranno infatti di sviluppare anche concetti di sicurezza per tutti gli aspetti. La comunità IO-Link ha in corso specifiche che consentono l’accesso standard ai master e ai dispositivi IO-Link da sistemi I4.0 di livello superiore. ©ÈUREKA!
Non tutti gli switch in un sistema IO-Link devono necessariamente avere un’interfaccia IO-Link