En la industria moderna la cantidad y la calidad de datos obtenidos de nuestros procesos, dispositivos de control y equipos en campo si importa y mucho, y es ahí donde IO LINK, el protocolo de comunicación serial punto a punto para sensores y actuadores entra al juego de la cuarta revolución industrial.
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¿Qué es IO Link?
IO-Link ha sido aclamado como la columna vertebral de la Industria 4.0 y la fábrica inteligente. IO-Link es un protocolo de comunicación serial estándar que brinda la posibilidad de intercambiar datos de forma bidireccional entre sensores y dispositivos que soportan IO-Link y están conectados a un maestro. El maestro IO-Link puede transmitir estos datos a través de varios buses de campo, como Profibus, Profinet o Ethernet IP, haciendo que los datos sean accesibles para una acción inmediata o un análisis a largo plazo a través diferentes sistemas como PLC, HMI, etc.
Los parámetros de los sensores y actuadores son únicos para cada dispositivo y cada tecnología y estos están almacenados en un archivo de IODD (IO Device Description) en el formato estandar XML.
¿Cómo funciona la tecnología IO Link?
Para entender para qué sirve IO Link, es importante conocer cómo es su funcionamiento. La alimentación del sensor (pines 1 y 3) y la transmisión de la señal (pin 4) se realiza mediante un cable que hace parte de un standard en las instalaciones de campo para sensores de 3 hilos. Inicialmente la comunicación se lleva a cabo de forma convencional, sin IO-Link. Pasado un periodo de tiempo determinado, se ejecuta un “wake up” (despertador), el cual es emitido por el maestro IO Link y es ahí donde se establece la comunicación IO-Link. Este impulso de activación o Wake up es un impulso de corriente de cortocircuito de 500 mA con una duración de 75 a 85 μs.
Una vez se ha establecido comunicación entre el maestro y el esclavo, el siguiente paso es el arranque donde se validan números de serie, modelos, compatibilidad, y se establece la velocidad de comunicación para dar cabida al paso de preoperación donde se validan eventos, diagnósticos, estado de alarmas y parametros.
Por último, la fase de operación se lleva a cabo la transferencia de datos aciclica del estado del proceso desde el esclavo hacia el maestro y los datos entre el maestro y el esclavo.
Ventajas del protocolo IO Link
Ventajas a nivel de costos
- Un tipo de puerto de conexión para todo tipo de dispositivos
- Transferencia de un flujo elevado de información
- Transmisión binaria y analógica de forma simultanea
- Infraestructura existente en sus instalaciones puede ser usada
- No solo se pueden conectar sensores, también actuadores
- Longitudes de cable de hasta 20 metros no son un problema
Ventajas durante el comisionamiento
- Gracias a la transmisión de datos de eventos y diagnósticos, la resolución y seguimiento de fallas durante el arranque se llevan a cabo satisfactoriamente
- Se pueden almacenar todos los datos de los dispositivos IO Link en unos cuantos clics
- El comisionamiento se lleva a cabo a través de diferentes herramientas de fácil uso.
Ventajas de calidad del protocolo
- Los parametros son almacenados automáticamente
- Los sistemas SCADA / HMI / MES pueden hacer uso de los datos transmitidos por los dispositivos IO Link para almacenar la información, graficarla y representarla.
- Los dispositivos IO Link poseen funcionalidades de mantenimiento preventivo
- Se puede efectuar una conectividad con el sensor no solo a través del PLC o sistema de control, sino también a través de una conexión a internet.
- Fácil intercambio de dispositivos sin necesidad de reemplazar el cableado.
Ventajas para el área de mantenimiento
- Disponibilidad del estado del software y hardware en la documentación del sistema
- Identificación de todos los dispositivos IO-Link del sistema mediante un número de serie
- Mayor precisión de los datos de proceso gracias a la transferencia digital. Esto reduce las perdidas generadas por los convertidores A/D D/A.
- La inducción electromagnética no influye en la señal como en el caso de las señales analógicas
¿Qué tipo de datos se transmite en IO Link?
IO Link Proporciona tres tipos de datos diferentes: datos de proceso, datos de parámetros y diagnósticos o datos de eventos.
Datos de proceso
Los datos de proceso en IO Link por una parte son los datos obtenidos del punto de medición o el proceso y que son transmitidos ciclicamente al maestro IO Link. Estos datos pueden se transmitidos en tres velocidades diferentes, COM1 está configurado en 4.8 kBaud (el más lento), COM2 está configurado en 38.4 kBaud y COM3 está configurado en 230.4 kBaud (el más rápido), esto basado en el estandar IEC61131-9.
Por otra parte estos datos del proceso también pueden referirse a la información que se transmite al dispositivo desde el maestro. Los datos de proceso se transmiten cíclicamente en una trama de datos definida. Además, los datos de estado de los valores—indicaciones de si los datos del proceso son válidos o no—se transmiten junto con los datos del proceso.
Datos de parametro
Los datos de parametros en IO Link se refieren a información que cada sensor tiene como el modelo, el número de serie, descripciones de dispositivos, y sus parametros. Los datos de parametro o servicio en IO Link pueden escribirse en el dispositivo o leerse del dispositivo acíclicamente.
Datos de evento o datos de diagnóstico
Los datos de diagnóstico o datos de eventos en IO Link brindan al sistema y al personal de mantenimiento y operativo todo lo relacionado con eventos que afectan la buena operación y el correcto rendimiento del dispositivo IO-Link. El contenido puede variar según el dispositivo utilizado.
La información que está disponible en esta trama de datos pueden pueden ser:
- Carga del dispositivo
- Temperatura de la electrónica
- Diagnóstico de sobrecarga y cortocircuito
- Códigos de error
- Errores en la parametrización
- Sobrerango
- Suciedad en el lente (caso dispositivos ópticos)
- Etc.
Diferencias entre IO Link y la red AS-Interface
| IO Link | AS-Interface |
| Cable plano | M12 Punto a punto |
| 62 esclavos por maestro | 1 dispositivo por maestro |
| 4 bits = 4 sensores binarios | más de 16 bits (hasta 32 Bytes) |
| Seguridad funcional: Si | |
| 20 años probado en la industria | Nuevo, moderno |
| Longitud de cable hasta 1000 mts | menos de 20 metros |
| Tipo de conexión: red | Tipo de conexión: punto a punto |
| Complejidad del dispositivo: pocos datos | Complejidad del dispositivo: muchos datos |
| Integración con buses de campo: Si, cualquiera | Integración con buses de campo: Si, cualquiera |
Esperamos en este artículo haya podido aclarar algunas de sus dudas referentes a qué es io link, para qué sirve y cuales son sus principales aplicaciones.
