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Grundlagen der IO‑Link Spezifikation
Gemäß IO‑Link-Spezifikation funktioniert die Kommunikation nach folgendem Muster:
- Die Übertragung geschieht über eine max. 20 m lange, ungeschirmte Dreidrahtleitung, die bei Standardsensorik üblich ist.
- Digitale Kommunikation von 0 bis 24 V auf der sogenannten C/Q-Leitung
- Die meisten Werte, die übertragen werden, sind einheitenbehaftete Messwerte der Sensoren.
- Beschrieben werden die Sensoren und Aktoren mit der IO Device Description (IODD).
- An einem IO‑Link Port des Masters ist grundsätzlich ein IO‑Link Device anschließbar (Punkt-zu-Punkt-Verbindung).
- Die Übertragungsraten zwischen IO‑Link Master und den Devices sind wie folgt:
- Über COM1: 4 800 Bd
- Über COM2: 38 400 Bd
- Über COM3: 230 400 Bd
- Die mittlere Zykluszeit beträgt 2 ms für das Lesen/Schreiben von 16 Datenbits bei einer Übertragungsrate von 38 400 Bd.
IO‑Link Protokoll
Das IO‑Link-Protokoll unterstützt sowohl den Standard‑IO-Modus (SIO) als auch den IO‑Link Kommunikationsmodus (COM).
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Der Aufbau des Protokolls und dessen Telegramme ist abhängig von den zu übertragenden Datentypen.
Datentypen
In der IO‑Link-Spezifikation werden folgende Datentypen unterschieden:
Prozessdaten
Die Prozessdaten der Devices werden in einem Datentelegramm zyklisch übertragen, wobei die Prozessdatengröße durch das Device festgelegt ist. Je Device sind Prozessdaten von 0 bis 32 Byte möglich (jeweils Input und Output). Die Konsistenzbreite der Übertragung ist nicht fest vorgegeben und damit masterabhängig.
Wertstatus
Jeder Port besitzt einen Wertstatus (PortQualifier). Der Wertstatus zeigt an, ob die Prozessdaten gültig oder ungültig sind. Der Wertstatus kann mit den Prozessdaten zyklisch übertragen werden.
Gerätedaten
Gerätedaten können Parameter, Identifikationsdaten und Diagnoseinformationen sein. Sie werden azyklisch und auf Anfrage des IO-Link Masters ausgetauscht. Gerätedaten können in das Device geschrieben (Write) als auch aus dem Device gelesen (Read) werden.
Ereignisse
Beim Auftreten eines Ereignisses signalisiert das Device dem Master, dass ein Ereignis vorliegt. Der Master liest daraufhin das Ereignis aus. Ereignisse können Fehlermeldungen (z. B. Kurzschluss) und Warnungen/Maintenance Daten (z. B. Verschmutzung, Überhitzung) sein. Fehlermeldungen werden vom Device über den IO‑Link Master zur Steuerung bzw. zum HMI übertragen. Der IO‑Link Master kann auch seinerseits Ereignisse und Zustände übertragen. Solche Ereignisse sind z. B. Drahtbruch oder Kommunikationsabbruch.
Die Übertragung von Device Parametern oder Ereignissen erfolgt unabhängig von der zyklischen Übertragung der Prozessdaten. Die Übertragungen beeinflussen bzw. beeinträchtigten sich nicht gegenseitig.
Datenhaltung
Für IO‑Link wurde ab der Spezifikation V1.1 ein Konzept zur Datenhaltung erstellt. Dabei initiiert das IO‑Link Device die Speicherung seiner Daten auf einem übergeordneten Parameterserver. Im Falle des Gerätetausches kann der Parameterserver die ursprüngliche Parametrierung wiederherstellen. Ein Austausch der Devices ist damit ohne Neu-Parametrierung gewährleistet.
Der IO‑Link Master enthält den Parameterserver. Der Parameterserver lässt sich auch zentral in der SPS oder einem Anlagenserver realisieren. In diesem Fall sind die Daten mittels zur Verfügung gesteller Funktionsbausteine in die Steuerung zu laden.
IO‑Link Master
Der IO‑Link Master bildet die Schnittstelle zu den übergeordneten Steuerungen. Der IO‑Link Master stellt sich am Feldbus wie ein normaler Feldbusteilnehmer dar und wird in den jeweiligen Netzwerkkonfigurator über die entsprechende Gerätebeschreibung eingebunden (GSD-Datei).
IO‑Device Description (IODD)
Um die Systemeigenschaften vollständig und bis zum IO‑Link Gerät transparent darzustellen, wurde die IO‑Device Description (IODD) definiert.
Die IODD enthält Informationen zu Kommunikationseigenschaften, Geräteparametern, Identifikation, Prozess- und Diagnosedaten und wird vom Hersteller geliefert. Der Aufbau der IODD ist für alle Geräte aller Hersteller gleich und wird von den IODD-Interpreter-Tools immer auf die gleiche Art und Weise dargestellt. Daher ist die gleiche Handhabung für alle IO‑Link Geräte herstellerunabhängig garantiert.
Neu in der IO‑Link Spezifikation V1.1
Die IO‑Link Spezifikation ist aktuell in der Version 1.1 verfügbar und nach IEC 61131‑9 standardisiert.
Gegenüber der bisher gültigen Spezifikation V1.0 bietet die Spezifikation V1.1 folgende Neuerungen:
- Übertragung von bis zu 32 Bytes Prozessdaten in einem Zyklus
- Parameterserverfunktion
