倍加福P+F传感器技术基础
时间：2022-06-08 阅读：533
技术基础
IO-Link 通信通过三线或四线非屏蔽标准电缆进行，该电缆可在 IO-Link 设备与 IO-Link master 之间建立长达 20米的连接。IO-Link master 位于控制柜中或直接位于现场，通过 IO-Link 就可以在 IO-Link 设备和自动化系统之间建立连接或通信。一个主机可以具备多个 IO-Link 通道（称为端口），每个通道一次只能连接一个 IO-Link 设备，设备包括传感器、执行器或 RFID 读写器。这意味着 IO-Link 并不是一个总线系统，而是一个点对点连接。在所谓的 SIO 模式下（标准输入和输出的缩写），传感器将其检测状态转换为 0 V 和 24 V 的信号。一旦在这个主端口上激活 IO-Link 通信后，主设备将与设备建立连接并进行 IO-Link 通信。然后，主机和设备使用信号状态的编码序列（编码开关）通过 C/Q 信号线进行双向通信。
IO-Link Master 端口设置（循环通讯）
一个 IO-Link Master 通常带有多个端口。端口配置用于确定每个端口的设置。通常使用特定主机类型的端口配置工具或特定控制系统的工程工具执行此操作。可以设置以下功能：
端口模式（IO-Link，数字输入，数字输出，停用）
循环时间（“自由运行”（尽可能快），固定循环时间）
连接的设备信息（制造商和设备ID）
身份验证（无需验证，检查所连接的设备是否与预期设备相连接）
数据存储（停用，“仅还原”，备份和还原）
在操作过程中，可以检索每个端口当前状态的数据。除了当前的通讯状态和连接的设备ID外，还包括关于传输过程数据和所有诊断事件的有效性信息。传感器和执行器正在迅速发展。它们不再只是通过标准的二进制和模拟接口传输数据，通过内置集成的微型处理器，已经变得越来越智能。这为实现突破实际传感器功能的附加设备智能奠定了基础。IO-Link传感器除了传输测量值和开关信号外，还可以存储参数并提供信号质量和设备状态等附加信息。在操作过程中更改参数设置的选项可提供相当大的系统灵活性，并使批量生产只有1个在经济上可行。IO-Link是一种全球标准化、独立于制造商的传感器和执行器通信技术。IO-Link符合IEC 61131-9标准，与市场上的所有现场总线兼容。即使是简单的传感器和执行器，也可以通过标准的非屏蔽三芯电缆提供整个工厂结构的开关信号、识别和诊断数据。这将在控制系统和zui低的传感器/执行器层级之间创建一致的双向通信。
工作原理
启动 IO-Link 通讯
IO-Link 定了三种传输速率：COM1、COM2 和 COM3，范围从 4.8 和 38.4 到 230.4 kbit/s。这意味着可以使用与每个设备的数据量相对应的不同传输速率。目前，大多数 IO-Link 设备的传输速率为 38.4 kbit/s（COM2）。为了建立通信，主机首先将启动指令发送至 IO-Link 设备。设备识别信号并等待初始指令。然后，主机以三种传输速率发送固定的“启动”指令，然后设备以其支持的传输速率进行响应。这样就可以建立较低层级的通信。下一步，主机从设备读取其他通信参数，然后再读取制造商ID和设备ID。这意味着下一步指令格式设置所需的所有信息在主机中即可获得。作为验证的一部分，可以检查各个端口的制造商ID和设备ID以及预期设备的连接状态。
电子设备描述 (IODD)
这些设备具备通讯功能，提供多种功能以及相关的设置选项和状态信息。IODD 是IO设备描述的缩写，被定义为一种标准描述语言，简化操作并以用户友好的格式显示数据和信息。包含以下信息：
通讯属性
支持的产品版本
参数结构和参数值范围
过程数据的结构和内容
可能事件
用户界面和菜单结构的定义
对所有参数的多语言支持
每个 IO-Link 设备都具有专属的 IODD，可以在所有支持 IO-Link 的系统环境中对其进行解释和显示。这样，所有 IO-Link 设备都可以独立于系统运行。
设备配置文件
为了使 IO-Link 设备对最终用户的集成尽可能简单，控制系统必须具备对设备的标准化程序访问。IO-Link 设备配置文件解决了该问题。配置文件中明确描述了特定参数/过程值在支持 IO-Link 设备中的位置，还定了数据结构、数据内容和基本功能。这意味着不需要再研究不同的数据映像和花费时间熟悉不同的参数结构。“智能传感器配置文件”是目前使用的专为 IO-Link 定义的设备配置文件。由于其普遍性，最新扩展版本中包括以下几种跨制造商的传感器分类：
固定开关传感器（FSS）
可调开关传感器（AdSS）
数字测量传感器（DMS）
智能传感器配置文件提供跨制造商的 IO-Link 设备识别、参数化和诊断。即使是控制系统集成、示教和设备更换，也会大大减少工作量，且不限制灵活性。
安装、调试和参数化
使用 PACTware 对 IO-Link 设备进行离线参数化
借助跨制造商和跨现场总线的操作软件 PACTware 和 IODD 设备描述，用户在办公桌前就可以便捷地对 IO-Link 传感器进行参数化和解释。除了现有的 IODD，许多倍加福 IO-Link 传感器还可以使用设备专用的 DTM（设备类型管理器）。通过图形用户界面可以便捷地操作传感器。
操作 IO-Link 系统
调试自动化系统中的 IO-Link 设备
IO-Link 系统配置包括几个步骤。首先，将 IO-Link master 集成到自动化系统中，并为各个现场总线系统配置相应的设备描述，其中包含有关地址范围、端口数和模块本身特性的信息。第二步是使用 IO-Link 配置工具对 IO-Link 设备进行参数化。该工具读取制造商提供的 IODD，并分配相应的端口、地址以及最后的参数。
操作期间的参数化
在一条生产线上生产不同的定制产品时，通常需要更改生产方式或对机器进行改造。例如，在灌装厂中使用不同的材料和/或包装，在机械和工厂工程中生产不同的型号。这样通常会导致设备停机，可能造成巨大的成本损失。通过同时传输控制系统和操作期间的过程数据和参数数据，IO-Link 可以实现传感器和执行器的配置。由于没有设置时间，因此可以实现批量大小为 1 的生产。
在操作期间进行批量大小为 1 的生产通过同时传输过程数据和参数数据，IO-Link 可以在操作期间重新设置传感器和执行器的参数。
维护和诊断
实现本地化，便于维护
如果倍加福传感器需要修理或更换，其定位功能可以识别工厂中的单个传感器。采用一个特定的 IO-Link 参数来处理控制系统中需要定位的传感器，并且采用一个闪烁的指示灯来标识该设备。
使用工作时间计数器，为预测性维护奠定基础
工作时间计数器提供有关传感器实际运行时间的信息。除了通过用户程序设置的运行时间以外，还可以定义传感器不得超过的极限值。一旦达到一定的工作小时数需要更换传感器，便会通知维修技术人员。
使用温度指示器，可防止温度发生意外变化
一旦设备超过或低于其最佳工作温度，可通过集成的温度指示器检索该状态。这样可以快速定位错误，从而可以采取适当的措施来防止停机和耗时的故障排除。
针对设备状态启用状态监视
设备状态指示 IO-Link 设备是否正常运行。在出现错误消息时，用户可以查看详细的设备状态，以便采取适当的措施。其中包括对一般事件和跨制造商事件信息的概述。
采用稳定性警报，可根据需要进行维护
如果外部影响使传感器无法对准，并且物体刚好在感应范围内，则必须迅速校正传感器位置。稳定性报警有助于直接在传感器位置检测到这种偏差。受影响的传感器通过过程数据将状态信息发送至稳定性警报，表明可靠性降低和潜在故障。这样，可以快速执行维护订单，避免导致工厂或装配线停机。
数据存储简化了操作期间的传感器更换
所有 IO-Link 1.1版的设备和主机都支持数据存储功能，也被称为参数服务器功能，成功调试后即可激活使用。在此过程中，设备设置会自动上传到主端口的存储（参数服务器）。每次重新启动系统时，都会检查设备中的参数是否与参数服务器中的相匹配。如果检测到差异，则根据端口配置将存储在主机中的参数加载到设备中。如果在操作过程中更改了设备设置，这些设置将被自动传输至主机的参数服务器中。这样可以确保设备设置和配置都是最新的。如果因为维护或设备故障需要更换相同的设备，主机会将存储的参数加载到传感器中。这样可以在操作过程中快速而准确地更换设备，无需先前的参数或工具。在需要更换的情况下，可以确保正确的设备、正确的设置以及正确的位置。
IO-Link 通信通过三线或四线非屏蔽标准电缆进行，该电缆可在 IO-Link 设备与 IO-Link master 之间建立长达 20米的连接。IO-Link master 位于控制柜中或直接位于现场，通过 IO-Link 就可以在 IO-Link 设备和自动化系统之间建立连接或通信。一个主机可以具备多个 IO-Link 通道（称为端口），每个通道一次只能连接一个 IO-Link 设备，设备包括传感器、执行器或 RFID 读写器。这意味着 IO-Link 并不是一个总线系统，而是一个点对点连接。在所谓的 SIO 模式下（标准输入和输出的缩写），传感器将其检测状态转换为 0 V 和 24 V 的信号。一旦在这个主端口上激活 IO-Link 通信后，主设备将与设备建立连接并进行 IO-Link 通信。然后，主机和设备使用信号状态的编码序列（编码开关）通过 C/Q 信号线进行双向通信。
IO-Link Master 端口设置（循环通讯）
一个 IO-Link Master 通常带有多个端口。端口配置用于确定每个端口的设置。通常使用特定主机类型的端口配置工具或特定控制系统的工程工具执行此操作。可以设置以下功能：
端口模式（IO-Link，数字输入，数字输出，停用）
循环时间（“自由运行”（尽可能快），固定循环时间）
连接的设备信息（制造商和设备ID）
身份验证（无需验证，检查所连接的设备是否与预期设备相连接）
数据存储（停用，“仅还原”，备份和还原）
在操作过程中，可以检索每个端口当前状态的数据。除了当前的通讯状态和连接的设备ID外，还包括关于传输过程数据和所有诊断事件的有效性信息。传感器和执行器正在迅速发展。它们不再只是通过标准的二进制和模拟接口传输数据，通过内置集成的微型处理器，已经变得越来越智能。这为实现突破实际传感器功能的附加设备智能奠定了基础。IO-Link传感器除了传输测量值和开关信号外，还可以存储参数并提供信号质量和设备状态等附加信息。在操作过程中更改参数设置的选项可提供相当大的系统灵活性，并使批量生产只有1个在经济上可行。IO-Link是一种全球标准化、独立于制造商的传感器和执行器通信技术。IO-Link符合IEC 61131-9标准，与市场上的所有现场总线兼容。即使是简单的传感器和执行器，也可以通过标准的非屏蔽三芯电缆提供整个工厂结构的开关信号、识别和诊断数据。这将在控制系统和zui低的传感器/执行器层级之间创建一致的双向通信。
工作原理
启动 IO-Link 通讯
IO-Link 定了三种传输速率：COM1、COM2 和 COM3，范围从 4.8 和 38.4 到 230.4 kbit/s。这意味着可以使用与每个设备的数据量相对应的不同传输速率。目前，大多数 IO-Link 设备的传输速率为 38.4 kbit/s（COM2）。为了建立通信，主机首先将启动指令发送至 IO-Link 设备。设备识别信号并等待初始指令。然后，主机以三种传输速率发送固定的“启动”指令，然后设备以其支持的传输速率进行响应。这样就可以建立较低层级的通信。下一步，主机从设备读取其他通信参数，然后再读取制造商ID和设备ID。这意味着下一步指令格式设置所需的所有信息在主机中即可获得。作为验证的一部分，可以检查各个端口的制造商ID和设备ID以及预期设备的连接状态。
电子设备描述 (IODD)
这些设备具备通讯功能，提供多种功能以及相关的设置选项和状态信息。IODD 是IO设备描述的缩写，被定义为一种标准描述语言，简化操作并以用户友好的格式显示数据和信息。包含以下信息：
通讯属性
支持的产品版本
参数结构和参数值范围
过程数据的结构和内容
可能事件
用户界面和菜单结构的定义
对所有参数的多语言支持
每个 IO-Link 设备都具有专属的 IODD，可以在所有支持 IO-Link 的系统环境中对其进行解释和显示。这样，所有 IO-Link 设备都可以独立于系统运行。
设备配置文件
为了使 IO-Link 设备对最终用户的集成尽可能简单，控制系统必须具备对设备的标准化程序访问。IO-Link 设备配置文件解决了该问题。配置文件中明确描述了特定参数/过程值在支持 IO-Link 设备中的位置，还定了数据结构、数据内容和基本功能。这意味着不需要再研究不同的数据映像和花费时间熟悉不同的参数结构。“智能传感器配置文件”是目前使用的专为 IO-Link 定义的设备配置文件。由于其普遍性，最新扩展版本中包括以下几种跨制造商的传感器分类：
固定开关传感器（FSS）
可调开关传感器（AdSS）
数字测量传感器（DMS）
智能传感器配置文件提供跨制造商的 IO-Link 设备识别、参数化和诊断。即使是控制系统集成、示教和设备更换，也会大大减少工作量，且不限制灵活性。
安装、调试和参数化
使用 PACTware 对 IO-Link 设备进行离线参数化
借助跨制造商和跨现场总线的操作软件 PACTware 和 IODD 设备描述，用户在办公桌前就可以便捷地对 IO-Link 传感器进行参数化和解释。除了现有的 IODD，许多倍加福 IO-Link 传感器还可以使用设备专用的 DTM（设备类型管理器）。通过图形用户界面可以便捷地操作传感器。
操作 IO-Link 系统
调试自动化系统中的 IO-Link 设备
IO-Link 系统配置包括几个步骤。首先，将 IO-Link master 集成到自动化系统中，并为各个现场总线系统配置相应的设备描述，其中包含有关地址范围、端口数和模块本身特性的信息。第二步是使用 IO-Link 配置工具对 IO-Link 设备进行参数化。该工具读取制造商提供的 IODD，并分配相应的端口、地址以及最后的参数。
操作期间的参数化
在一条生产线上生产不同的定制产品时，通常需要更改生产方式或对机器进行改造。例如，在灌装厂中使用不同的材料和/或包装，在机械和工厂工程中生产不同的型号。这样通常会导致设备停机，可能造成巨大的成本损失。通过同时传输控制系统和操作期间的过程数据和参数数据，IO-Link 可以实现传感器和执行器的配置。由于没有设置时间，因此可以实现批量大小为 1 的生产。
在操作期间进行批量大小为 1 的生产通过同时传输过程数据和参数数据，IO-Link 可以在操作期间重新设置传感器和执行器的参数。
维护和诊断
实现本地化，便于维护
如果倍加福传感器需要修理或更换，其定位功能可以识别工厂中的单个传感器。采用一个特定的 IO-Link 参数来处理控制系统中需要定位的传感器，并且采用一个闪烁的指示灯来标识该设备。
使用工作时间计数器，为预测性维护奠定基础
工作时间计数器提供有关传感器实际运行时间的信息。除了通过用户程序设置的运行时间以外，还可以定义传感器不得超过的极限值。一旦达到一定的工作小时数需要更换传感器，便会通知维修技术人员。
使用温度指示器，可防止温度发生意外变化
一旦设备超过或低于其最佳工作温度，可通过集成的温度指示器检索该状态。这样可以快速定位错误，从而可以采取适当的措施来防止停机和耗时的故障排除。
针对设备状态启用状态监视
设备状态指示 IO-Link 设备是否正常运行。在出现错误消息时，用户可以查看详细的设备状态，以便采取适当的措施。其中包括对一般事件和跨制造商事件信息的概述。
采用稳定性警报，可根据需要进行维护
如果外部影响使传感器无法对准，并且物体刚好在感应范围内，则必须迅速校正传感器位置。稳定性报警有助于直接在传感器位置检测到这种偏差。受影响的传感器通过过程数据将状态信息发送至稳定性警报，表明可靠性降低和潜在故障。这样，可以快速执行维护订单，避免导致工厂或装配线停机。
数据存储简化了操作期间的传感器更换
所有 IO-Link 1.1版的设备和主机都支持数据存储功能，也被称为参数服务器功能，成功调试后即可激活使用。在此过程中，设备设置会自动上传到主端口的存储（参数服务器）。每次重新启动系统时，都会检查设备中的参数是否与参数服务器中的相匹配。如果检测到差异，则根据端口配置将存储在主机中的参数加载到设备中。如果在操作过程中更改了设备设置，这些设置将被自动传输至主机的参数服务器中。这样可以确保设备设置和配置都是最新的。如果因为维护或设备故障需要更换相同的设备，主机会将存储的参数加载到传感器中。这样可以在操作过程中快速而准确地更换设备，无需先前的参数或工具。在需要更换的情况下，可以确保正确的设备、正确的设置以及正确的位置。