IO-Link : révolutionner la communication dans l'industrie 4.0
L'épine dorsale de l'Industrie 4.0 : comprendre IO-Link
IO-Link est un protocole de communication numérique et une norme d'interface largement utilisés dans le domaine de l'automatisation industrielle. Il facilite principalement l'échange périodique de données entre les capteurs, les actionneurs et les contrôleurs (tels que les PLC). Le protocole a été initialement proposé par Siemens et a été normalisé par la Commission électrotechnique internationale (CEI) sous la référence IEC 61131-9, désormais reconnue comme une norme internationale. Avec l'avancement de l'Industrie 4.0, l'application d'IO-Link est devenue de plus en plus répandue.
Technologie de communication du dernier mètre
Dans les systèmes de contrôle industriel, la communication entre les puces, les cartes de circuits imprimés, les capteurs et d'autres appareils s'effectue généralement via des E/S distantes ou des E/S étendues, ce qui empêche les contrôleurs d'accéder directement aux données des capteurs de niveau inférieur. De plus, les données peuvent subir une perte de précision lors de la transmission et les interfaces d'E/S ordinaires ne peuvent pas transmettre d'informations sur les pannes, ce qui rend le diagnostic des pannes long et exigeant en main-d'œuvre. À mesure que l'industrie 4.0 progresse, ces problèmes sont devenus plus prononcés, soulignant le besoin urgent d'une technologie de communication efficace et précise pour relever ces défis, ce qui a conduit à l'émergence d'IO-Link comme la « technologie de communication du dernier mètre » dans l'automatisation.
Comment fonctionne IO-Link
IO-Link est un protocole de communication numérique série point à point, dans lequel chaque périphérique d'E/S est connecté à une unité maître via un canal indépendant. Le système IO-Link est principalement composé de trois composants :
1️⃣ IO-Link Master : cet appareil se connecte à des contrôleurs tels que des PLC et se connecte en aval à des capteurs, actionneurs ou concentrateurs IO-Link standard. Sa fonction est de recevoir des données de la couche d'exécution, de les transmettre au contrôleur supérieur via des protocoles de bus et de convertir les commandes de contrôle en protocole IO-Link pour les transmettre à la couche d'exécution.
2️⃣ Périphériques IO-Link : il s'agit notamment de capteurs et d'actionneurs, généralement dotés de connecteurs M12 à quatre et cinq broches, conformes à la définition des broches des périphériques IO-Link. Les concentrateurs IO-Link peuvent connecter des périphériques qui ne disposent pas d'entrée/sortie IO-Link.
3️⃣ Câbles IO-Link : des câbles standard à 3 ou 5 conducteurs sont utilisés pour connecter le maître IO-Link aux périphériques. Le maître IO-Link fonctionne selon deux modes : le mode E/S standard (SIO) et le mode de communication IO-Link. En mode IO-Link, le maître tente de se connecter à tous les périphériques IO.
IO-Link transmet quatre principaux types de données
1️⃣ Données de processus : cela inclut les valeurs analogiques et les états de commutation transmis pendant chaque cycle de communication.
2️⃣ État de la valeur : chaque port possède un état de valeur indiquant si les données de processus sont valides et peuvent être transmises avec les données de processus de manière cyclique.
3️⃣ Données de l'appareil : elles comprennent des paramètres, des données d'identification et des informations de diagnostic, échangées de manière non cyclique. Les données de l'appareil peuvent être écrites et lues sur l'appareil suite à une interrogation par le maître IO-Link.
4️⃣ Événements : Données non cycliques incluant les messages d'erreur (ex. courts-circuits), les données d'avertissement/maintenance (ex. contamination, surchauffe), etc.
L'importance de l'IO-Link dans l'automatisation industrielle moderne et l'IIoT
Avec le développement rapide de l'Internet industriel des objets (IIoT), les concepteurs ont besoin de toute urgence d'une méthode standardisée et pratique pour connecter des capteurs et des actionneurs intelligents pour une connectivité E/S intelligente. L'interface numérique d'IO-Link est facile à utiliser et permet de standardiser le déploiement des appareils, améliorant ainsi l'efficacité et la sécurité des processus tout en réduisant les temps d'arrêt. Dans certaines grandes lignes de production, les pertes dues aux temps d'arrêt peuvent atteindre des dizaines de milliers, voire des centaines de milliers de dollars par minute. Par conséquent, IO-Link joue un rôle de plus en plus essentiel dans l'automatisation industrielle moderne.
