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Déverrouillez l'Industrie 4.0 avec la communication IO-link

IIoT02 août 2024
Un professionnel en costume utilise une tablette dans un environnement industriel moderne avec des bras robotisés.
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IO-link est une norme ouverte soutenue mondialement par les entreprises de capteurs et de contrôles. Plus de 16 millions de noeuds IO-link ont été déployés jusqu'en 2020. Les principaux acteurs du marché IO-Link sont Siemens (Allemagne), Balluff (Allemagne), Ifm electronic (Allemagne), SICK (Allemagne), Rockwell Automation (États-Unis), Festo (Allemagne), Omron (Japon), Banner Engineering (États-Unis), Hans Turck (Allemagne), Pepperl & Fuchs (Allemagne) et Datalogic (Italie). Cependant, le marché APAC se développe, en particulier en Chine qui détient la plus grande part de marché IO-Link (>30%-> $3.6B) d'ici 2023. 

Le maître IO-link permet un chemin de communication numérique pour traiter les capteurs et contrôler les actionneurs. En conséquence, un chemin entièrement numérique de l'internet, au PLC, à l'équipement monté sur le terrain, voir la Figure 1. IO-link est un protocole de communication industrielle à 3 fils composé de trois taux de bauds : 4.8K, 38.4K, 230.4K), voir la Figure 2.

IO-link, en tant que transmission de données numériques simple à 3 fils, peut transporter de multiples données et transférer des données plus rapidement que la transmission analogique, en raison de la moindre perte lors de la conversion analogique-numérique. IO-link permet une communication bidirectionnelle, un port peut être configuré comme entrée ou sortie, ce qui permet de connecter des capteurs ou des actionneurs. 

IO-link utilise des connecteurs standard M12/M8, sans nécessiter de câble blindé, et la portée de connexion peut atteindre 20 mètres. IO-link peut remplacer RS-232, RS-432, RS-485, 4-20mA, 0-10V, PNP, NPN, Push-pull NO/NC, etc.. Ainsi, ce système de câblage simple peut réduire les coûts.

IO-link permet une surveillance et un contrôle à distance fluides, éliminant ainsi les boutons poussoirs de marche/arrêt manuels à bord. Grâce à la configuration automatique et à distance, cela permet de réduire les temps d'arrêt pour une configuration de ligne de production flexible et une surveillance à distance de l'état des machines.

En conséquence, IO-link est la base de l'industrie 4.0 pour permettre l'Internet des objets industriels (IIoT). Cette solution du capteur au cloud rend la personnalisation de la production de masse, la surveillance des conditions des machines, la maintenance prédictive, l'économie d'énergie, la conception d'usine et le contrôle de la qualité UNIVERSEL, INTELLIGENT & FACILE ! 

Arrow vous propose des solutions clés en main pour simplifier la conception de votre produit IO-link avec un effort minimal et un temps de mise sur le marché le plus court possible. Les Solutions IO-link d'Arrow comprennent l'IO-link Master (P/N:2021W001), le Module d'entrée numérique (P/N: 2021W002), le Module de sortie numérique (P/N:2021W003) ; pour plus de détails, veuillez consulter la page d'accueil Arrow Openlab (HK Open Lab - liste de solutions (arrowopenlab.com). Le IO-link Master MCU- ARW-IOLM4P-STM32L4 (IOLM4P) d'Arrow est alimenté par le STM32L431RBT6 de ST et la pile IO-link Master de TEConcept.

A schematic diagram showcasing industrial automation components, including HMI, PLC, and IO-Link connections.

Architecture typique du système IO-link, avec l'aimable autorisation de IO-link.org

Figure 1

A detailed diagram showcasing an IO-Link connector with labeled pins and corresponding signals.

Câblage IO-link, avec l'aimable autorisation de ISA, fmi et IO-link.org

Figure 2

Pour vous aider à accélérer le développement de solutions IO-link, Arrow Asia Pacific Ltd. a lancé des solutions de concentrateur maître IO-link à 8 ports et des solutions d'Entrée/Sortie numérique à 8 ports pour les applications de maintenance industrielle, de systèmes de détection numérique IO-Link®, de modules d'entrée numérique pour PLC, ainsi que pour d'autres systèmes d'automatisation industrielle, de bâtiment et d'usine.

Solution de concentrateur maître IO-Link à 8 canaux

Cliquez ici pour télécharger Solution de Tour Lumineuse Actionneur IO-Link

Il s'agit d'une tour lumineuse d'actionneur IO-LINK pour démontrer comment déclencher et configurer la tour lumineuse d'actionneur via l'interface standard IO-LINK. Les LED individuelles peuvent être activées individuellement via des paramètres d’entrées numériques définis par le maître IO-LINK. Dans le design de référence, le PHY IO-LINK L6364Q fonctionne comme un appareil permettant un accès direct aux données de processus et de diagnostic, puis le MCU contrôle l'état de quatre canaux du commutateur de puissance côté bas IPS4260L via les E/S.

Points clés de la solution Arrow IO-link

Le système sur puce Arrow ARW-IOLM4P-STM32L4 (IOLM4P) est basé sur le STM32L431RBT6 et contient une pile IO-link Master complète qui gère la communication IO-link avec jusqu'à quatre ports IO-link indépendants, voir Figure 3.

Le IOLM4P est connecté à un contrôleur hôte qui contrôle le IO-link Master sur le IOLM4P. La fonction de contrôle repose sur une structure de télégramme simple bien définie et utilise l'interface SPI-esclave du IOLM4P. Un aperçu basique de l'application du IOLM4P est donné ci-dessous. Aperçu de quelques télégrammes simples, voir Figure 4; et architecture logicielle, voir Figure 5.  Veuillez vous référer aux fiches techniques des IOLM4P d'Arrow pour des détails provenant de ARW-IOLM4P-STM32L4 par Arrow Development Tools | Application Processors and SOC | Arrow.com.

A technical diagram showcasing an IO-Link system featuring the STM32L4 microcontroller. The setup includes connections to a PLC, host system, and cloud service, with SPI and I²C interfaces.

Un ARW-IOLM4P-STM32L4 Master MCU contrôle 4 appareils

Figure 3
FIDILSaID de FonctionNom du TélégrammeDescription
0x00YE_FNCIP_GETINFO (5.1)Obtenir l'IdentificationObtenir les Informations sur le Maître
0x01YE_FNCIP_SETPDI (5.2)Définir l'Interface PDDéfinir les tailles PD
0x02YE_FNCIP_getpdi (5.3)Obtenir l'Interface PDObtenir l'Interface PD 
0x03YE_FNCIP_CNTSTA (5.4)Statut de ContrôleTélégramme standard pour définir la configuration des ports et recevoir les indicateurs de statut des ports/SDU et les flux de données de processus
0x04YE_FNCIP_SETPORTCNF PAR (5.5)Définir la Configuration du PortDéfinir les paramètres de configuration d'un port
0x05YE_FNCIP_GETPORTCNF PARObtenir la Configuration du PortObtenir les paramètres de configuration d'un port

Figure 4 : Exemples de télégrammes du MCU principal ARW-IOLM4P-STM32L4

Pour accélérer les cycles de conception de produits, Arrow a fourni les solutions complètes de design de référence mentionnées ci-dessus : IO-link Master (P/N:2021W001), Digital Input Module (P/N: 2021W002), Digital Output Module (P/N:2021W003) ; pour plus de détails, veuillez consulter la page d'accueil d'Arrow Openlab (HK Open Lab - liste de solutions (arrowopenlab.com). Arrow offre également un support technique tel que des services de révision de schémas, des tests de prototypes, etc.

Avec l'aide des solutions de pile IO-link certifiées et conformes à la norme IEC 61131-9 de TEConcept (pour les maîtres et les dispositifs), et de l’environnement GUI (environnement de développement d’outils de contrôle, voir Figure 6), les ingénieurs logiciels peuvent se concentrer davantage sur les couches d'application (accès de haut niveau et gestion du système). Les clients peuvent également acheter du code source et bénéficier de l'assistance technique via Arrow pour réduire encore le temps de mise sur le marché.

A technical diagram illustrating the TEConcept IO-Link stack communication system. The image showcases layers including the master stack, physical layer, middleware, and device application layer.

ARW-IOLM4P-STM32L4 Architecture Logicielle du MCU Maître & Périphérique

Figure 5

A computer screen displays a software interface featuring a performance graph and detailed metrics. The graph is labeled with numerical values along the axes, including '500' and '1000'.

Outil de contrôle TECONCEPT (GUI) pour connecter IO-link Master & Device

Figure 6

Plus de références connexes

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