IO-Link : Le standard de communication industrielle

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1 IO-Link : Le standard de communication industrielle
Collectif IO-Link France

2 Le consortium IO-Link Le consortium IO-Link inclut des dizaines de sociétés Le consortium IO-Link travaille sur les extentions futures, la stratégie marketing, l‘intégration terrain… IO-Link est désormais un standard international : IEC

3 Le collectif IO-Link France
Un collectif né sous l’égide du Gimelec Compétition et coopération : La « coopétition » Un objectif commun : Promouvoir la technologie IO-Link vers l’ensemble des industries françaises.

4 Le collectif IO-Link France
14 sociétés leaders sur le marché

5 Le collectif IO-Link France
L’objectif de cette journée : Accompagner les industriels dans cette technologie, Démystifier cette technologie en la rendant accessible, Présenter les solutions de chacun des constructeurs. Le collectif IO-Link France vous accompagne vous dans votre transition vers l’usine du futur. En effet, IO-Link s’impose comme standard de communication entre les capteurs et les actionneurs sous les systèmes classiques de bus terrain.

6 Le collectif IO-Link France
Programme de la journée : 10H : Conférences 11H30 : Libre accès au salon 13H : Déjeuner 14H : Ateliers 16H : Conclusion Conférences : Qu’est ce que IO-Link Les avantages d’IO-Link Les produits / Solutions IO-Link Salon : accès aux différents stands de chaque constructeurs Ateliers : Paramétrage/mise en route sur Automate Siemens, Schneider, B&R automation et Omron. L’approche maintenance, le remplacement d’un matériel, le cablage par Multiplexage, Valeur ajoutée d’un appareil IO-Link

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8 IO-Link : Le standard de communication industrielle
Collectif IO-Link France Les différentes présentations Lourde tache Ce qui se cache derrière l’appellation technicien/ingé Simple

9 Avant IO-Link… IHM, Scada, Serveur Poste de contrôle PLC Informations
Communication Bus de terrain Capteurs ana/TOR remonté d’info Ilots d’E/S concentrateur via bus de terrain (comme un bus)

10 Introduction : Les Entrées/Sorties dans les systèmes automatisés
Avec l’équipement associé (capteurs, connecteurs, câbles), ils représentent ~60% de coûts « matériels » ~65% de coûts d’intégration (câblage, réglage, tests) ~48% d’interventions concernent les problèmes de composants d’Entrées/Sorties (une panne, le remplacement, le réglage/paramétrage, l’extension) Pour 70% d’utilisateurs, la réduction des coûts et l’amélioration de la productivité est déterminée par le choix des systèmes E/S (la fonctionnalité, la disponibilité, la facilité d’intégration, les prix) Un peu de chiffre Aujourd’hui, 80% des systèmes d’automatisme industriel sont des systèmes distribués, concentrés autour d’un réseau industriel, 75% de composants matériels de ces systèmes sont des modules d’Entrées/Sorties

11 Introduction : Evolution des architectures
La percée en matière de communication sur toutes les couches (niveaux) du système de Contrôle-Commande (réseaux industriels) Une généralisation des composants intelligent (capteurs/actionneurs), avec un µprocesseur et un certain nombre de données à exploiter Une réduction du nombre des variantes et d’interfaces grâce à la standardisation de la connectique Diagnostic centralisé pour la globalité de l’installation et de l’équipement Mais : Les réseaux n’atteignent pas le niveau des capteurs/actionneurs dit « simples » Donc les données embarquées restent souvent inexploitables Certains problèmes « physiques » restent : - E/S TOR PNP/NPN, 2/3 fils (?), - E/S analogiques 0-10V/(0)4-20mA, 3/4/5 fils, - Le fonctionnement « mixte » (A/D) sur la même interface physique … Donc, les coûts d’intégration (et d’exploitation) restent élevés, même pour des technologies d’E/S simples. Pragmatique Topologie apporte des avantages

12 IO-Link : quelques détails techniques. - Qu’est-ce que c’est IO-Link
IO-Link : quelques détails techniques - Qu’est-ce que c’est IO-Link ? - Comment fonctionne-t-il ?

13 Qu’est-ce que c’est IO-Link ?
IO-Link : est une interface communicante pour les capteurs/actionneurs: IO-Link est normalisé : IEC IO-Link permet d’échanger : - des données de process (les mesures), - des données de service - diagnostic (l’état du device), - les paramètres (configuration), etc. Automates Power 24 V DC Norme répond à des contraintes Données de service en fonction du capteur ou actionneur Champs lexical domaine IO-link, capteurs IO-Master  IO-Slaves (device) ->

14  IO-Slaves (device) ->
Introduction : IO-Link – l’information du capteur jusqu’au plus haut niveau IO-Link : est une interface communicante pour les capteurs/actionneurs: Les modules, distribués sur le réseau, contiennent le dispositif de communications, du type «Maître/Esclave» avec les E/S « L’esclave » réalise une fonction simple d’E/S (analogique ou numérique) et communique ses données au « Maître » La connexion se fait via un simple câble à 3(5) fils, de la longueur max. de 20m, Main Controller Power 24 V DC Mode d’échange Valeurs ana -> câble blindé IO-Master  IO-Slaves (device) ->

15 Les composants du système IO-Link
est indépendant du bus de terrain utilisé Ethernet IO-Link connections Les composants IO-Link: IO-Link Device (Esclave) (capteur/actionneur ou un autre dispositif défini dans la spécification IEC ) IO-Link Connection (un câble de communication 3/4/5 fils, non blindé, max 20m, avec connecteurs M12/M8/M5 selon la norme IEC ) IO-Link Master (maitre) (p.ex. un module E/S sur l’automate ou déporté, une passerelle type ProfiNet-IO-Link,…) FIELDBUS IO-Link Masters (Ports) IO-Link Devices (Slaves)

16 Les composants du système IO-Link : le Master
Les produits du type IO-Link Master sont proposés par plusieurs fournisseurs Le Master IO-Link peut avoir 1 à N ports de communication Pour le Master, la spécification défini deux classes de ports: - Port classe A, où l’affectation de la broche 2 n'est pas détaillée, et peut être librement définie par le constructeur, - Port classe B pour les appareils nécessitant une alimentation spéciale. Master IP20 / IP67 Seule subtilité d’IO-link Port A Port B

17 IO-Link, les fonctions de base :
Chaque port peut être une entrée, une sortie TOR ou analogique Capteur 3-4 fils 1 4 3 2 L- C/Q L+ IO-Link Données Process Nbe de seuils > 2 Evènements Paramètres Identification Option : Une seconde entrée 1 4 3 2 L- C/Q L+ IO-Link Données Process Nbe de seuils > 2 Paramètres bi-directionel Capteur + Actionneur 5 Option : Alimentation 24V pour les actionneurs UA+ UA- Port : cela se traduit physiquement par un fil

18 Les composants du système IO-Link : IO-Link Device (Esclave)
IO-Link Master IO-Link Device Un esclave IO-Link met à la disposition du maitre un certain nombre de données: - Données de process (les valeurs mesurées), - Données de services (paramètres, données diagnostic) - Données d’identification de l’appareil Ces données sont rangées dans les endroits (adresses) bien précises et sont accessibles via le protocole IO-Link. Chaque fabricant d’un appareil doit organiser la mémoire et créer les variables dans ces zones définies. Toute cette information est décrite dans le fichier IODD fournis par le fabricant. Trop de possiblités en fonction du type d’esclave IO link (IODD = Input Output Device Description)

19 IO-Link : les bases du fonctionnement
Les connections sont «point-à-point» : UN port du Master = UN seul IO- Link Device (Esclave); IO-Link peut fonctionner : en mode SIO de commutation 24V; comme avec un capteur « classique », et en mode COM1/2/3 de communication sérielle (pulse modulation, std UART, 1/8/E/1) Vitesses de communication possibles (kBit/s) : 4.8 (COM1), 38.4 (COM2), (COM3) Au niveau applicatif, IO-Link réalise 2 formes de transmission: Transmission cyclique (par défaut) des données process (les valeurs analogiques sont numérisées et transmises en continu) Transmission acyclique (à la demande du Maître): Paramètres de configuration (Service Data) Données diagnostiques Evénements (erreurs, avertissements, notifications) Information complémentaire sur le fonctionnement SIO –> éviter les emplacements libres

20 IO-Link : Les modes d‘utilisation évolués
3-wire 1 4 3 2 L- C/Q L+ IO-Link SIO Les capteurs et les actionneurs peuvent délivrer leurs sortie de commutation et communiquer en même temps ! Le mode de communication peut être utilisé pour le paramètrage pendant le fonctionnement ou pendant l‘arrêt de la machine -> pas de perte de vitesse même si la configuration est envoyé sur l’esclave IO-link Réglage possible même sans automate Diagnostic pendant le fonctionnement de la machine.

21 IO-Link: Wake-Up (le réveil)
Pendant le REVEIL (Wake-Up), le Master commence par l’envoi d’une télégramme spécifique WURQ et attend la réponse de « Device » (Esclave) Il commence par le baud-rate le plus élevé (COM3 ou COM2) En cas d’échec, il essaie avec le baud-rate plus petit (COM2 ou COM1) Chaque fois, il y a trois tentatives de la part du Master Si l’Esclave répond, les deux partenaires entre en communication D’abord ils échangent les paramètres, et puis c’est l’échange cyclique qui démarre Master telegram in COM3 (230.4 kbit/s) (optional) Master telegram in COM2 (38.4 kbit/s) Master telegram in COM1 (4.8 kbit/s) Response from device in COM1

22 Avec IO-Link !!! HMI, Scada, Server Salle de contrôle PLC Information
Fieldbus/ Sensor-actuator bus Communication

23 IO-Link   USB de l’automatisme ?
Pour commencer …. Communication Standard USB IO-Link Realm of Technology Personal Computers Industrial Automation Parameter Data of Device Device Driver IODD File Communication Signal 5V DC Serial 24V DC Serial Connector Standards Type, Mini, Micro M12 5pin Communication Design Slave & Host Device & Master Cable Media 9wire Shielded 4wire unshielded Plug & Work Yes Yes (for the same type of device) USB a été conçu pour normaliser les interfaces de périphériques et leur installation sur les PC. USB a révolutionné l'informatique personnelle en fournissant une interface standard pour les appareils périphériques simples : du disque dur au clavier. USB est basé sur un pilote (Device Driver) qui assure la fonctionnalité Plug & Work. Et si l'appareil tombe en panne, vous achetez un nouveau, vous le branchez et …. il fonctionne. Ex : clavier, changement

24 Qu'est-ce qu'IO-Link? IO-Link fait partie de l’industrie du futur
Remonte les informations des capteurs/actionneurs est un moyen de communication Bidirectionnel maitre-esclave garde l'avantage d'une interface d’E/S classique utilise des câbles standards 3 fils comme les capteurs Graviter en parralèle des bus de terrains est indépendant des bus de terrain

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26 IO-Link : Le standard de communication industrielle
Collectif IO-Link France

27 Les bénéfices en 4 thèmes
Enhanced Sensing Intelligence augmentée Efficient Communication Communication évoluée vers l’automatisme Et Gains de câblage Diagnostics Diagnostique avancé du process Smart Tasks Intelligence déportée

28 Intelligence décuplée
Enhanced Sensing Potentialité augmentée Captation d’information évoluée Enhanced Sensing Intelligence décuplée

29 Efficient Communication
Paramétrage à distance Gain de câblage avec l’utilisation de hub et switch Câblage standard (M12, M8) Efficient Communication Communication évoluée vers l’automatisme Et Gains de câblage

30 Exemples – Gain de câblage
Sans IO-Link Avec IO-Link Port A Avec IO-Link Port B Dimension --- +++ Poids ++ Câbles Coût de câblage 100 % 12 % 6 % Nombre de ports connectés 6 Ports 2 Ports 1 Port Coût total d’integration d’un générateur de vide X-Pump 23,5 %

31 Diagnostique avancé du process
Diagnostics Maintenance prédictive de la machine ou de l’élément IO-Link Surveillance du process via la surveillance de l’élément IO-Link Diagnostics Diagnostique avancé du process

32 Intelligence déportée
Smart Tasks Possibilité de déporter l’intelligence des fonctions d’automatisme directement dans l’élément IO-Link Smart Tasks Intelligence déportée

33 IO-Link dans l’Industrie 4.0
L’industrie 4.0 se base sur la collecte et le partage d’information de haute valeur pour les process. L’IO-Link est la base de la pyramide

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35 IO-Link : Le standard de communication industrielle
Collectif IO-Link France

36 L‘offre IO-Link !!! HMI, Scada, Server Salle de contrôle PLC
Information PLC Fieldbus/ Sensor-actuator bus Communication

37 Les Masters Le master IO Link fait le lien entre le réseau de terrain utilisé et les différents capteurs et actionneurs. Les masters sont déclinés sous les différents formats standards du marché tel que Modulaire IP20 ou IP67, ainsi que des versions blocs en IP67. Il existe des versions 4 ou 8 ports IO Link décliné sur les différents protocoles et même des versions Multi-protocoles Ethernet (3 Protocoles dans un même produits).

38 Les Masters Modulaire IP20 Modulaire IP67 Blocs IP67

39 Les Hubs Le Hub IO Link permet le raccordement de capteur standard (Tout Ou Rien) sur un Master IO Link via un câble M12 3 pôles standard. Il existe différents modèles avec 8 ou 16 entrées TOR, 8 Sorties TOR et jusqu’à des versions à 16 Entrées ou Sorties paramétrables.

40 Les capteurs LES CAPTEURS Inductifs Optiques Laser Ultrasoniques
Codeurs Règle linéaires Inclinomètres Température Pression Débit …

41 Actionneurs & indicateurs

42 Autres produits Il existe également des convertisseurs Analogique / IO Link, qui permettent de raccorder un équipement standard sur un master IO Link.

43 Autres produits Il existe également des coupleurs inductifs qui permettent de transmettre et alimenter sans contacts des capteurs ou hubs IO Link

44 Pour tous ces produits…

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