IO-Link è un sistema di comunicazione punto-punto indipendente dal bus di campo e si utilizza per collegare sensori e attuatori, lettori RFID, unità I/O, valvole, indicatori LED a un sistema di automazione.
Protocollo di comunicazione punto-punto tra un sistema IO compatibile e un dispositivo sul campo, IO-Link è uno standard aperto che consente lo scambio bidirezionale dei dati tra sensori e sistemi che lo supportano, collegati anche a un master. Costruttori leader di dispositivi per l’automazione della produzione, riuniti in un Consorzio, supportano IO-Link e offrono un’ampia gamma di apparecchiature conformi. Cerchiamo di capire perché questa tecnologia assicura vantaggi a costruttori di macchine, integratori di sistemi e operatori di impianti.
di Nadia Marchi
Nella fabbrica digitale 4.0 la tecnologia rappresenta un anello essenziale. Per ottenere una migliore qualità del processo industriale, oggi il mercato adotta in modo diffuso il potente standard IO-Link, che costituisce una forma di comunicazione punto-punto, seriale e bidirezionale, per la trasmissione di segnali e l’alimentazione al di sotto di qualsiasi rete, bus di campo e bus backplane.
La combinazione di reti industriali con questo standard rappresenta per molte realtà la scelta più idonea per ottenere una produzione veloce, flessibile, versatile ed efficiente oltre che la certezza di poter contare su un’infrastruttura potente per fronteggiare il crescente volume di dati.
Ma facciamo un passo indietro. IO-Link è una tecnologia standardizzata (IEC 61131-9) per la comunicazione dei più diffusi sensori e attuatori, lettori RFID, unità I/O, valvole, indicatori LED, al di sotto del livello di bus di campo: la potente comunicazione punto-punto è basata solamente sulla connessione comune di sensori e attuatori a tre conduttori, senza la necessità di ulteriori cablaggi. In pratica, comunica dal controllore al livello più basso dell’automazione, consentendo un migliore sfruttamento delle funzioni e della performance, con conseguente incremento della produttività di macchine e impianti. Dalle interfacce standard utilizzate sul livello di sensori e attuatori (digitali, analogiche) non è possibile scambiare altri dati oltre a quelli relativi al valore di processo.
Per tutte queste ragioni, IO-Link si è rivelato un elemento fondamentale per la realizzazione della fabbrica digitale e l’attuazione di Industria 4.0.
Struttura del sistema
Un sistema IO-Link è generalmente costituito: da un master IO-Link, che rappresenta l’interfaccia per il sistema di controllo o il livello bus di campo, comunicando con gli altri dispositivi IO-Link collegati; da uno o più device IO-Link (sensori e attuatori, lettori RFID, unità I/O, valvole, indicatori LED); cavi standard a 3 o 4 fili non schermati; Tool di Engineering per la progettazione e la parametrizzazione di IO-Link. Una delle sue caratteristiche peculiari è che con questo sistema di comunicazione i segnali di commutazione dei sensori binari, i valori di processo dei sensori analogici e i rispettivi parametri sono trasmessi con grande affidabilità e in modalità completamente digitale, grazie a un segnale di 24 V. Tutto ciò permette di evitare, in particolare, possibili errori dei valori di misura sia nella trasmissione che nella conversione dei segnali analogici. Inoltre, tramite IO-Link, utilizzando un cavo standard non schermato, da un dispositivo si possono trasmettere diversi valori di processo o differenti parametri. Inoltre, IO-Link utilizza le infrastrutture esistenti e rende efficiente e produttivo l’impianto o la macchina sulla quale viene adottata questa tecnologia.
IO-Link è uno standard a livello mondiale per tutti i costruttori: è normalizzato su scala internazionale e lavora con tutti i bus di campo e tutti i sistemi di controllo più comuni e diffusi.
Alcuni vantaggi
L’utilizzo di sistemi IO-Link assicura numerosi vantaggi, tra i quali ricordiamo:
- cablaggio standardizzato, con minore complessità di collegamento;
- maggiore disponibilità dei dati;
- configurazione e monitoraggio remoti;
- facile sostituzione dei dispositivi;
- funzionalità di diagnostica avanzate.
Il Consorzio IO-Link
Ricordiamo che IO-Link è uno standard a livello mondiale per tutti i costruttori: è normalizzato su scala internazionale e lavora con tutti i bus di campo e tutti i sistemi di controllo più comuni e diffusi. Il consorzio IO-Link, all’insegna dello slogan ‘Universal, Smart, Easy’, è formato da aziende leader di mercato nel mondo dell’automazione, che si sono associate per supportare la tecnologia IO-Link in tutti i settori applicativi della tecnica di comando, dei sensori e degli attuatori.
Tra i fondatori del consorzio internazionale IO-Link c’è anche la tedesca Hans Turck, una delle due case madri di Turck Banner Italia. Abbiamo rivolto alcune domande a Sai Seidel-Sridhavan, Product Marketing Manager di Hans Turck GmbH e membro del consorzio IO-Link.
“La caratteristica principale che differenzia questa interfaccia che collega sensore e attuatore è lo standard utilizzato, che è stato creato a livello globale dalla comunità IO-Link per ottenere un’efficiente comunicazione punto a punto dei dispositivi di campo fino a qualsiasi livello di utilizzo dei dati”, afferma Sai Seidel-Sridhavan. “Con il suo alto numero di diverse integrazioni, il sistema di comunicazione IO-Link è ben preparato per un’enorme quantità di sistemi diversi, a partire dalle comuni interfacce PLC a ERP/MES, al Cloud ai protocolli OPC UA e MQTT (standard di fatto del mondo IIoT) fino a particolari estensioni di sicurezza e wireless per una comunicazione senza interruzioni ‘up and back again’. Una grande comunità di alcune centinaia di aziende insieme a una standardizzazione internazionale nella IEC rende questa interfaccia di comunicazione una delle tecnologie più in crescita nel mercato, con un CAGR di oltre il 40% nei nodi installati (numero attuale di base installata: più di 16 milioni alla fine del 2019)”, aggiunge Sai Seidel-Sridhavan.
E a proposito dei progetti futuri? “IO-Link non aspetta nuove tecnologie, noi le seguiamo. I progetti tecnologici attuali che cresceranno maggiormente sono le estensioni Safety e Wireless, nonché la realizzazione di IO-Link tramite interfacce IIoT. Anche le prossime applicazioni, come SPE / APL, sono al centro della nostra attenzione e ci impegniamo molto per essere compatibili con queste ultime. Per concludere, siamo ‘la tecnologia’ per una comunicazione intelligente di una macchina e di un impianto fino all’ultimo miglio”, conclude Sai Seidel-Sridhavan.
Il consorzio IO-Link è formato da aziende leader di mercato nel mondo dell’automazione, che si sono associate per supportare la tecnologia IO-Link in tutti i settori applicativi della tecnica di comando, dei sensori e degli attuatori.