IO-Link: o que é e como funciona?

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IO-Link é um protocolo de comunicação que funciona de ponto a ponto. Uma comunicação de ponto a ponto é uma conexão entre dois dispositivos ou nós, e a comunicação com IO-Link é bidirecional, o que significa que ela funciona nos dois sentidos e em curtas distâncias.

APLICAÇÃO DO IO-LINK

Seu uso principal é para comunicação com sensores e atuadores em indústrias e empresas. Os sensores e atuadores, em geral, se comunicavam por Fieldbus, permitindo eles a serem colocados em locais remotos. Mas com a utilização de um módulo IO-Link, os dispositivos que estão no campo se conectam com o módulo Master, e esse se conecta a um CLP ou outro tipo de controlador. A conexão entre um módulo IO-Link e os dispositivos presentes no campo é feita através de um cabo que não deve ter mais de 20m de comprimento.

IO-Link: o que é e como funciona?
Comunicação IO-Link é capaz de enviar e receber dados dos sensores e atuadores

O módulo IO-Link Master é capaz de ler sinais analógicos e digitais, permitindo assim a fácil integração em praticamente qualquer tipo de sistemas já instalados nas empresas, podendo se comunicar também através dos protocolos de comunicação Modbus TCP, Ethernet/IP e OPC/UA. Ou seja, o IO-Link Master estabelece a conexão entre os sensores presentes no campo e o sistema de automação, resolvendo problemas de comunicação entre os dispositivos.

CONFIGURAÇÃO DO MÓDULO IO-LINK

As portas de comunicação do módulo IO-Link permite que sejam configuradas de até três diferentes formas, com um dispositivo IO-Link conectado em cada uma delas, mostrando que a comunicação é de ponto a ponto e não em modo Fieldbus. As formas que as portas de comunicação podem ser configuradas são:

  • Modo IO-Link: A porta é utilizada com o sistema de comunicação que envia um sinal e recebe outro como resposta, dependendo do que é esperado de retorno do dispositivo que está comunicando.
  • Modo de Entrada Digital: A porta do módulo é utilizada da mesma forma que uma entrada digital, recebendo sinal de 0 ou 1, representando o status do sensor ou atuador posicionado no campo. Nesse modo não existe a comunicação em duas vias, o módulo IO-Link apenas recebe as informações enviadas pelo sensor.
  • Modo de Saída Digital: Ao contrário do anterior, a porta envia um sinal de 0 ou 1 para o dispositivo conectado nessa saída, não recebendo um retorno de status do sensor ou atuador que está instalado em campo.
Tipos de conexão de IO-Link Master
Dispositivos com IO-Link comunicam com módulo, que envia os dados para um controlador

DADOS E TRANSMISSÃO

A comunicação IO-Link utiliza 24V, fazendo dela um protocolo de comunicação robusto e confiável. Porém erros de comunicação podem ocorrer. Em geral por conta de cabos rompidos ou quedas de luz, a comunicação entre o módulo IO-Link e os sensores pode ser interrompida.

Nesse caso, quando o módulo envia um sinal e não recebe a confirmação de recebimento do sensor, ele tenta enviar o sinal outras duas vezes. Caso o erro ocorra pela terceira vez consecutiva, só aí o módulo envia ao controlador um sinal de erro, alertando sobre o defeito. Esse sinal pode ser instalado em uma IHM, por exemplo, para mostrar em qual das portas de conexão está a falha, agilizando o processo de identificação e solução do problema.

Os dispositivos IO-Link possuem quatro tipos de transmissão:

Dados de processo: Os dados de processo são considerado o último estado do sensor ou do atuador. Podendo ser, por exemplo, a informação de velocidade de um motor controlado por um inversor de frequência. A transmissão dos dados do sensor para o módulo Master é cíclica, ocorrendo em intervalos de tempo pré-determinados.

Controle produtos mesmo a distância
Através do módulo pode-se enviar o comando para setar uma velocidade de rotação do motor através do inversor de frequência instalado

Status de valor: utilizado para comparar a validade do dado enviado nos dados de processo, o status de valor retorna a confirmação de um valor esperado pelo módulo, observando o funcionamento (correto ou incorreto) de cada dispositivo instalado no campo.

Comunicação IO-Link pode conferir funcionamento de produtos conectados a ela
O módulo envia um sinal de comparação, aferindo o resultado recebido (1200rpm) com o valor de referência (1500rpm)

Dados do dispositivo: os dados de dispositivo contém informações básicas sobre os sensores ou atuadores presentes no campo, carregando dados como número de série, informações de diagnóstico e até parâmetros configurados no dispositivo. Esses dados podem ser colhidos de todos os dispositivos IO-Link conectados no módulo Master da rede, e depois retransmitidas para dispositivos novos que possam ter um programa igual ao já existente, agilizando procedimentos onde é necessário realizar a troca do dispositivo existente. Tais dados não são cíclicos, como os anteriores, mas sim sob-demanda. Ou seja, as informações são enviadas ao módulo de IO-Link somente quando é emitido um sinal solicitando elas.

Receba dados dos dispositivos em rede IO-Link
Através do módulo é solicitado o nº de série do sensor indutivo, e a resposta recebida é o número de série do produto

Evento: todos os dispositivos são capazes de alertar o módulo sobre um evento determinado em sua programação, como alertas de erro ou avisos de perigo. Alguns exemplos desses alertas podem ser avisos de superaquecimento ou curto-circuito. Estes alertas são enviados no momento que ocorrem, independente do modo de comunicação escolhido para aquele dispositivo. Ou seja, não é necessário esperar o módulo IO-Link receber a informação da rotação do motor, por exemplo, antes de receber a informação de que o motor está sobreaquecendo. Os eventos podem ser utilizados para exibir mensagens em uma IHM ou sistema supervisório.

Ocorrência de Evento em rede IO-Link
O superaquecimento do motor ativa o alarme de evento, que envia o alerta para o módulo, que comunica com o CLP e exibe aviso na IHM

CONCLUSÃO

O IO-Link é um sistema simples de comunicação, utilizado primariamente para comunicação com dispositivos através da conexão com três fios. Com a utilização de um módulo IO-Link Master, a comunicação se torna completa e eficiente. Com o módulo recebendo sinal IO-Link dos sensores e atuadores e comunicando através do protocolo Fieldbus com os CLPs da rede.

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