Avoin liitäntästandardi kenttäväylävapaaseen anturikommunikaatioon

Ohjaustasolta anturiin ja takaisin IO-linkin kautta

HMI 2005: SICK esitteli ensimmäisen kenttäväyläperusteisen vakioanturin – WT18-3-kohdeheijasteisen valokennon. Interpack 2005: Pakkauskonevalmistaja Meurer toi esille ensimmäisen laitteen, jossa uusi anturisukupolvi on käytössä. Vuotta myöhemmin: teknologia on vakiintunut – SICKin IO-linkillä toimiva avoin malli on saanut lukuisia seuraajia anturinvalmistajilta. GEC (German Electrotechnical Commission) on hyväksynyt standardisointiehdotuksen annettavaksi IEC:lle (International Electrotechnical Commission).

IO-linkin tärkeimpinä etuina on laajentunut käytettävyys, kattava etädiagnosointimahdollisuus, automaattinen tehdasdokumentointi ja – erityisesti kemian- ja lääketeollisuutta kiinnostavana seikkana – mahdollisuus varmistaa ja säätää kokonaisia koneita. Asiantuntija-arviot IO-linkkianturin hyvistä kehitysnäkymistä ovat osuneet oikeaan.

Perusta: erilainen anturikonsepti
Teknisesti IO-linkki perustuu siihen, että yksinkertaisesta anturin ulostulosignaalista on tehty kommunikaatioliittymä. Ajatuksen takana on SICK. Erinomaiset edellytykset IO-linkille luovat 3. sukupolven anturit, joissa on ASIC-perusteinen anturikonsepti. Fyysisesti IO-linkkianturit voidaan kytkeä kenttäväyliin kytkentämoduulilla, joka mahdollistaa tunnistus-, kommunikaatio- ja tilatietojen haun niin koneen käyttöpaneelista kuin etäohjaustilastakin.

Anturit havaitsevat muutakin kuin kohteet
IO-linkki ei ole perinteinen väyläjärjestelmä. Se on kenttäväylävapaa yhteys pisteestä pisteeseen, joka mahdollistaa anturin ja ohjauslaitteen välisen kommunikaation. Uusi konsepti antaa mahdollisuuden paljon muuhunkin kuin digitaalisten kytkentätilojen ja digitaalisten analogia-arvojen siirtoon. Sen avulla voidaan lähettää myös esim. anturin likaantumisvaroituksia ja tietoa anturin ympäristön häiriölähteistä, kytkentäsignaalin laadusta, käytetystä tunnistusetäisyydestä tai ilmoittaa anturin sarjanumero. Anturin ja automaatiojärjestelmän kommunikointimahdollisuus avaa uusia näköaloja koneiden suunnittelua, rakentamista, asennusta, toimintaa ja huoltoa ajatellen. Tämän ovat huomanneet myös muut anturi-, automaatiojärjestelmä- ja konevalmistajat ja antavat siksi tukensa IO-linkin standardoimiselle IEC:ssä.

Avoin, helposti toteutettava ja turvallinen investointi tulevaisuuteen
IO-linkin edut avautuvat helposti ja nopeasti niin konerakentajille kuin koneiden käyttäjillekin. Käytettäessä kommunikaation mahdollistavaa anturia, esim. SICKin WT4-3, WT18-3, WT27-3 tai WL12G (tai vastaavaa toisen valmistajan anturia), kenttäväyläkytkentään tarvitaan lisäksi vain IO-linkin kytkentämoduuli. Sen avulla saadaan kytkettyä neljäkin anturia 3-napaisten vakiokaapelien kautta. Tällainen malli sopii hyvin yhteen tähän asti käytössä olleen kytkentä- ja liitäntäteknologian kanssa. Myös sellaisia antureita voidaan kytkeä, joissa ei ole kommunikaatiomahdollisuutta, mutta IO-linkin kommunikointiominaisuuksia ei luonnollisestikaan voida tällöin käyttää.

Ei nopeuden kustannuksella
Vaikka IO-linkki tuo lukuisia uusia mahdollisuuksia, prosessinopeus ei kärsi. Kommunikoinnin nopeus on riittävä prosessitietojen siirtoon kahdessa millisekunnissa. Lisäkehitysmahdollisuutena on reaaliaikaisten tietojen saanti erittäin nopeista kytkentäprosesseista.

Standardisointi lähes valmis, ensimmäiset käyttäjät valmiina
SICKin alkuun laittama ja muiden tukema IO-linkin standardisoimisprosessi on jo loppumetreillä. Suurin osa määrittelyistä on tehty ja hyväksytty. Useat käyttäjät ja konevalmistajat odottavat tuotteiden tuloa. On kolme ryhmää, joille uusi konsepti on erityisen merkittävä. Lääketeollisuudessa raaka-aineet muuttuvat nopeasti ja kokonaisia koneita ja yksiköitä on modifioitava. IO-linkki vastaa haasteeseen. Pakkausteollisuus hyötyy koonvaihtoprosessien automatisoinnista ja kriittisten sovellusten säätömahdollisuudesta kommunikaation avulla silloin, kun tarkkuus ja toistettavuus ovat ehdottoman olennaisia asioita. Käsittely- ja varastointijärjestelmissä IO-linkin avulla nähdään “anturin silmin” kaukaisetkin kohteet. Passiiviset taustahäiriöt voidaan ehkäistä ja anturi optimoida hajautetusti, mutta esim. korkeavaraston suorituskyky säilyy.

YHTEENVETO:
IO-linkki vaikuttaa jatkossa myönteisesti koneiden ja laitosten suunnitteluun ja ohjaukseen. Toistaiseksi melko passiivisista toimintaelementeistä tulee aktiivisia tekijöitä, jotka osallistuvat ohjaustason kanssa käytävään kommunikaatioon. Signaalien kytkemisen lisäksi ne pystyvät itsenäiseen virheraportointiin ja tilatietojen välitykseen. IO-linkki on tulevaisuuden tapa hoitaa anturikommunikointia. Koska se ottaa huomioon myös käytössä olleen teknologian, se on sijoitus, jonka tulevaisuus on turvattu.