Bruno HÉNON - Automaticien Indépendant Services en automatisme industriel, études, programmation, installation, réglages, sous-traitance

IO-LINK - Une interface réseau d'E/S distribuées.

IO-link

Voir aussi ...

Automation > Ressources > Technologies > Réseaux > Capteurs > IO-link  

IO-LINK - PRINCIPES DE BASE DE LA TECHNOLOGIE

C'est quoi IO-link ?, Caractéristiques, Architecture, Protocole, Exploitation et fichiers IODD, Exemples d'application, Ressources.

Interface De Communication Pour Capteurs Et Actionneurs De Terrain

"IO-link" est une interface standard de communication destinée au monde de l'automatisation industrielle pour dialoguer au plus bas niveau de terrain avec des capteurs et des actionneurs.


Un des principaux objectifs d'IO-link est de simplifier, de faciliter, d'uniformiser et de normaliser l'accès à des capteurs et à des actionneurs programmables (dits "intelligents" ou "smart" !) pour leur permettre une plus grande diffusion.

Cela permettra une plus grande souplesse d'exploitation aux utilisateurs et aux équipes de maintenance, tout en réduisant les coûts dès la conception.


Fondamentalement, un système "IO-link" est composé d'instruments "IO-link", d'au moins un module maître IO-link et de câbles de liaison standards 2 ou 3 fils pour effectuer les liaisons en point à point entre le module maître et les appareils.

"IO-link" n'est pas à proprement parler un bus de terrain ni un réseau de capteurs et d'actionneurs, mais plutôt un complément qui comble un manque entre les réseaux de communication industriels et les entrées / sorties.

L'interface apporte des fonctions supplémentaires telles que des fonctions de diagnostic ou des fonctions de réglage (entre autres choses) avec les appareils au plus bas niveau de terrain tout en bénéficiant d'un environnement standard commun.


Une installation industrielle automatisée profite de toutes les capacités de IO-link lorsque IO-link est utilisé conjointement avec des capteurs ou des actionneurs qui disposent d'une interface IO-link (relativement aux fonctions implémentées par le constructeur de l'équipement).

Cependant "IO-link" est compatible avec n'importe quel capteur standard non "IO-link", afin de laisser une grande souplesse à la gestion du parc des équipements, des systèmes et des réseaux de communication ainsi qu'aux opérations de maintenance.

Ceci permet une migration progressive vers le système "IO-link" en permettant l'utilisation simultanée d'instruments IO-link et non IO-link au sein d'un même système.

Caractéristiques Et Performances Principales

Architecture Du Système

Composants de base, Module maître, Entrées/sorties directes, Entrées/sorties distribuées.

Composants De Base - Un Instrument, Un Module Maître Et Un Câble
IO-link - Architecture de base

L'exploitation de IO-link nécessite fondamentalement de disposer de :

Le Module Maître IO-link

La fonction du module maître est d'établir la communication entre les instruments et la passerelle réseau.

De cette façon, le module maître IO-link agit comme un gestionnaire, un intermédiaire et un "interprète".


Io-link - Fonctions de communication et passerelle réseau / automate

Le module maître IO-Link assume principalement deux fonctions.


Les Ports de Communications du module.

Les ports du module maître sont les points de raccordement de chaque signal transmis avec chaque équipement.

Io-link - Module maître - constitution et caractéristiques

Un module maître IO-link peut être constitué d'un seul port ou de plusieurs ports.

Chaque port ne peut être connecté qu'à un seul instrument (la liaison entre un équipement et un module maître IO-link est une liaison point à point).

Un maître IO-link peut mélanger différents types de ports au sein du même module : digital, analogique, entrées, sorties, équipements IO-link et équipements non IO-link.

Connexion Directe Des Entrées / Sorties À Un Système De Contrôle
IO-link - Connexion directe des entrées et sorties à un système de contrôle

Un module maître IO-link peut être une carte d'extension d'un automate programmable industriel (API) raccordée directement à son bus système, à l'instar d'une carte d'entrées / sorties classique.

Dans ce cas, il sert d'interface entre le processeur de l'automate et chaque instrument.

Pour chaque type de capteur ou d'actionneur connecté compatible IO-link, il faudra fournir les fichiers de description des équipements (IODD) aux environnements de développement et aux logiciels applicatifs.

Connexion d'Entrées / Sorties Distribuées Avec Un Bus de Terrain
Io-link - Module maître avec entrées sorties distribuées
Io-link - Architecture en réseau

Dans le cadre d'entrées / sorties distribuées, le module maître IO-link peut être connecté à un bus de terrain (ModBus TCP, Profibus), à un réseau de capteurs et d'actionneurs (ASI, Interbus, DeviceNet) ou à un réseau industriel (ethernet).

Le module maître sert d'interface entre les équipements et le réseau de communication.

La passerelle qui équipe le module maître est propre au réseau auquel le module maître est connecté.

Le nombre maximal de module maîtres IO-link (les boitiers de répartitions d'entrées et sorties IO-link) dépend uniquement des caractéristiques du réseau utilisé.

Pour savoir comment communiquer avec eux, il est nécessaire d'importer les fichiers de description des équipements (IODD) dans les applications de développement ou de maintenance.

Protocole Et Échanges De Données

Mode commuté et mode série, Mode communication, Données de procédé, Données de service, Données événementielles.

Le Mode Commuté (SIO) Et Le Mode De Communication En Série
Io-link - Modes de communication

Un module maître IO-link peut communiquer avec un capteur ou un actionneur selon deux modes de communication : le mode "SIO" et le mode "communication".


Le mode SIO (Entrées / sorties standards) est le mode utilisé pour dialoguer avec les entrées sorties standard et à la mise sous tension du système.

Le dialogue est unidirectionnel, et consiste à commuter le signal entre 0 volt et 24 volts selon l'état à transmettre (comme une entrée ou sortie binaire classique).


Le mode communication est un mode de transmission des données en liaison série selon le protocole IO-link.

Il permet d'échanger des données numériques (configuration, réglage, diagnostic) entre un instrument et un appareil de contrôle ou de supervision.

Mode Communication - Protocole Et Principes De Base

Pour dialoguer entre un instrument et un module maître en mode communication, IO-link utilise une interface de communication série asynchrone standard (UART) en mode "half duplex".

Un équipement IO-link est un esclave et ne peut que répondre à une requête du module maître, c'est à dire qu'il ne peut pas prendre l'initiative du dialogue, comme toute station esclave au sein d'un système maître-esclave.

Les données sont encapsulées dans des télégrammes, ils peuvent être de plusieurs types selon la taille des données de procédé et du nombre de données échangées.

Lorsque la taille d'un télégramme est supérieure à deux octets (seize bits), le télégramme est transmis sur plusieurs cycles.


Format de transmission entre un instrument et un module maître IO-link.


Vitesses de transfert possibles entre un équipement et un module maître IO-link.

La durée d'un cycle de lecture ou d'écriture d'une donnée de 16 bits est typiquement de 2 millisecondes pour un débit de transmission de 38 400 Bauds.


Trois types de données différents peuvent être utilisés.

Les Données De Procédé

Les "données de procédé" sont les valeurs des mesures ou des commandes (information de détection par un capteur, valeur d'une mesure analogique, valeur de la consigne de vitesse pour un variateur).

Les Données De Service

Les données de service sont des données transmises uniquement à l'initiative du module maître et de l'application client, autant pour la lecture que pour l'écriture.

Elles correspondent typiquement à des données de configuration, de réglage ou de diagnostic.

Les données de service sont transmises de manière apériodique.

Les Données Événementielles

Les données des événements sont des données transmises de manière asynchrone et apériodique, un peu comme les interruptions pour les microprocesseurs.

Elles servent à informer d'un dysfonctionnement sur un équipement : court-circuit, surchauffe, encrassement, surcharge, défaut de communication, rupture de circuit etc.

Les données d'événement sont prioritaires, et aucune donnée de service ni aucune donnée de procédé ne peut être échangée tant que toutes les données d'événement n'ont pas été récupérées.

Exploitation Des Équipements Avec Les Fichiers IODD

IO-link - Exploitation avec un fichier de description IODD.

L'automaticien doit importer un fichier de description d'équipements (IODD) dans les environnements de développement des systèmes de contrôle (automates programmables), de visualisation (IHM, SCADA), de diagnostic ou de maintenance qui souhaitent accéder aux données des équipements IO-link.

Les fichiers de tous les modèles de capteurs et d'actionneurs auxquels il veut accéder doivent être importés.

(Si cinq capteurs de même modèle doivent être accessibles via IO-link par exemple, le fichier de description correspondant doit être importé une seule fois)

Un utilisateur qui souhaite utiliser un logiciel applicatif de configuration, de réglage ou de maintenance doit importer dans ce logiciel le fichier de description (IODD) de tous les modèles d'équipements auxquels il veut accéder.


Le fichier de description d'équipements (IODD) respecte les préconisations de la norme ISO 15745 (ISO 15745-1 pour la dernière version). Son format est basé sur le standard XML.

Le fichier IODD décrit les caractéristiques du capteur ou de l'actionneur, les données, les commandes et les réglages disponibles et comment y accéder.

La technologie IODD est compatible avec la technologie FDT, par le biais d'un interpréteur DTM adapté.

Les spécifications complètes de la technologie IODD sont téléchargeables librement sur le site officiel de l'organisation IO-LINK.

Exemple d'Application

Détecteur Optique De Présence Compatible IO-link

Un détecteur optique de présence compatible IO-link pourra vous informer lorsque la cellule commence à s'encrasser (poussières, huile) et permettre aux techniciens de maintenance d'intervenir immédiatement pour la nettoyer.

Vous aurez aussi la possibilité de régler à distance le seuil de détection à partir de la salle de contrôle, du local technique ou de l'autre bout de la planète (si le réseau que vous utilisez le permet).

Ressources Techniques Et Ressources d'Informations

Document de synthèse sur l'exploitation des réseaux d'instrumentation, Spécifications standards et notes techniques.

IO-link Fait Parler les Détecteurs  

Bien que datant un peu, cet article reste toujours d'actualité et propose une belle synthèse de l'état des lieux et des préoccupations des constructeurs, des utilisateurs et des équipes de maintenance quant à l'exploitation des réseaux d'instrumentation ou de détecteurs.

L'auteur y décrit l'histoire des débuts d'IO-link, les solutions et les fonctions proposées par le consortium pour répondre à la problématique, et finit par décrire les premières applications visées à l'époque.

Youssef BELGNAOUI - www.industrie-techno.com

Spécifications, Documentation Technique Et Outils Logiciels  

Vous trouverez des informations techniques détaillées et complètes sur le site du consortium IO-link.


Les informations techniques à lire au sujet d'IO-link.


Les informations utiles sur IO-link à télécharger.

www.io-link.com

Contact - Plan site

© www.bh-automation.com

IO-link - Sensors communication interface.