TURCK

IO-LINK
IO-Linkの概要
  • IO-Linkはセンサ、アクチュエータ、IOハブなどの末端機器との通信を行うシリアル通信プロトコルです。フィールドバスの一種ではありません
  • センサ、アクチュエータ、IOハブなどの末端機器がIO-Linkデバイスとなり、リモートI/OなどがIO-Linkマスタとなります。このIO-LinkマスタとIO-Linkデバイス間でpoint-to-point(1対1)のシリアル通信を行います
  • IO-LinkマスタとIO-Linkデバイス間の接続ケーブルには汎用センサ・アクチュエータ用の非シールドの3芯ケーブルが使用可能です
  • 入出力信号(I/Oプロセスデータ)だけでなく、機器の識別情報や診断情報の取得、機器のパラメータ設定などを行うことが可能です
  • 機器の設定や情報の取得はPLCエンジニアリングツールだけでなく、FDTフレーム(PACTware等)で行うことも可能です

    ※FDTフレーム:国際規格で規定されたソフトウェアインターフェースであり、メーカが異なっても単一のFDTフレームで機器とのアクセスが可能なソフトウエア。TurckではFDTフレームであるPACTwareを無償で提供しています

  • 国際規格 IEC 61131-9で規定されたオープンな規格です
IO-Linkインターフェース仕様
  • IEC61131-9, SDCI(Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators)
  • サイクリック プロセスデータ通信速度:約2.3ms(COM2, 38.4kビット/秒)

    *診断情報やコンフィギュレーションは非周期通信を使用

  • IO-Link通信モードとSIOモード
    • IO-Linkデバイスは、IO-Linkマスタと接続された場合、IO-Link通信を行います
    • 接続先がIO-Linkマスタではない場合、一般的なバイナリ入出力(SIO)を行います
  • 最長配線距離 20m
  • ケーブルのコネクタサイズはM12 3芯(Port Class A)が主流
    仕様には M8, M5サイズまたM12 5芯タイプもあります
  • IO-Linkデバイスは、IODDファイル(IO-Link Device Description:IOデバイス記述)を持ちます
IO-Linkシステム構成概要図
生産性の向上
  • センサ等の複数の入出力信号タイプをIO-Linkに集約することにより、センサやI/Oの製品選定や設計を効率化
  • FDTフレーム等の利用により、PC上での機器設定が可能となり、センサやアクチュエータの設定にかかる時間を削減
  • ネットワークを利用しリモートでデバイスの管理・設定が可能
コスト削減
  • IO-Linkに集約することで在庫を削減可能です
  • FDTフレーム等の利用により、PC上での機器設定が可能となり、エンジニアリング時間や作業マニュアル作成時間の削減が可能
  • PLCツールからの機器状態の確認が可能となり、センサ等の表示が必要な機器の削減が可能
可用性の向上
  • IO-Linkの持つデータストレージ機能などを活用することにより交換機器のパラメータの自動設定化でダウンタイムの削減が可能
  • IO-Linkデバイスの機器診断機能やアラーム機能によりダウンタイムの削減が可能(これらの機能はデバイスにより異なります)

モジュラー式リモートI/O & I/Oハブ

自動車の変速ギア製造工場での事例
ワーク検知用の近接センサ、空圧シリンダ用の磁気センサなどの入力機器、空圧バルブやソレノイドなどの出力機器とフィールドバスとの接続には、ジャンクションボックスと多芯ケーブルを多くのI/Oカードに接続することにより行ってきましたが、多芯ケーブル自体のコスト、配線工数の多さから、コストが多大にかかっていました。また配線ミスがどこに生じているかを特定することも困難でした。
IO-Linkマスタであるモジュラー式リモートI/OとI/Oハブを用いることにより、リモートI/OとI/Oハブ間を非シールドの3芯ケーブルで接続が可能となり、またI/Oカードも集約化されたことからハードウェアコストが低減出来ました。また、配線ミスの特定も容易となり、さらに断線や短絡といった不具合も特定が容易になり、イニシャルコストの低減と生産可用性の向上にも役立ちました。今後は変位センサや圧力センサ等のアナログ機器への適用も検討しています。

IO-Linkデバイス:リニア位置センサ

アミューズメント装置での事例
回転しながら上下に動くゴンドラのアミューズメント装置では、油圧シリンダによりゴンドラを上下運動させています。この油圧シリンダには一般的なセンサが5個使用されていましたが、センサ間での位置検出が出来ていませんでした。
IO-Linkに対応したリニア位置センサへの変更により、ゴンドラの位置を常に把握することが可能となり、これまで出来なかった頂上付近でのスピード調整も可能となっただけではなく、IO-Link通信を使用することにより、測定範囲のパラメータ設定が容易に行えるようになりました。リニア位置センサの位置決めエレメントが万一測定範囲を外れた場合であっても、IO-Link通信により、その他のエラー信号と同じく、このエラー情報は制御コントローラに伝えられ、遊具の緊急停止等の必要な措置を行うことが可能となりました。

モジュラー式リモートI/O & I/Oハブ

自動車の部品製造システムでの事例
自動車の主に排気システムの製造システムを開発・製造・販売しているお客様にとっては、顧客が増えるにしたがって増える、フィールドバス種別の増加に苦慮していました。Turckのモジュラー式リモートI/O BL20はPROFINET、EtherNet/IP、MODBUS TCPを1つの製品でカバーできることから、この悩み解決の一助になりました。また、IO-Linkマスターとなるモジュールを備えていることと、耐環境型のI/Oハブをラインナップしていることから、ジャンクションボックスと多芯ケーブルによって構築してきたシステムから、省配線かつ配線ミスの低減を図れるシステムへと変更することが出来ました。また、IO-Linkの採用により、製造ラインで周期的に生じる製造ツールの変更に対しても柔軟に対応することが容易に可能となりました。

IO-Linkと伝送カプラによる新たな可能性

  • 伝送カプラはIO-Link通信を行いつつ、電源供給も行います
  • ロボットのハンド冶具に対するカップリングを不要とします
  • 搬送機上のセンサや製造データなどを非接触で通信可能とします
  • IO-Link通信を活用することにより、金型などの識別をI/OハブなどのIO-Linkデバイスのシリアル番号などの情報の受信・マッチングにより行うことが可能です

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