Inom industriautomationssektorn fungerar I/O-LINK som den sista länken till olika ställdon och sensorer. Med utvecklingen av sammankopplade kommunikationstekniker driver I/O-LINK den kontinuerliga implementeringen av innovativa applikationer inom industriell styrning och kommunikation, industriell digitalisering och industriellt internet under en tid präglad av Industry 4.0 smart tillverkning. Dagens industriella automationsfält kräver mätsensorer med tillräcklig flexibilitet-som möjliggör snabba parameterjusteringar och sömlös interoperabilitet med blandade sensortyper. Detta kräver flexibel kommunikationsgränssnittsteknik, vilket förklarar I/O-LINKs enorma applikationspotential på marknaden för industriell automation.
Den blomstrande I/O-LINK-marknaden
Enligt en marknadsundersökningsrapport från QYR nådde den globala I/O-LINK-teknikmarknaden 2,403 miljarder USD i försäljning 2021 och förväntas växa till 4,742 miljarder USD 2028, vilket motsvarar en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 10,24 %. Regionalt dominerar för närvarande marknaderna i Asien-Stillahavsområdet och Europa globalt, med Kina som upplever särskilt snabb tillväxt. Kinas I/O-LINK-marknadsstorlek 2021 var cirka 286 miljoner USD, vilket motsvarar cirka 11,88 % av den globala totalen. Den beräknas nå 745 miljoner USD år 2028, vilket motsvarar 15,70 % av den globala marknadsandelen vid den tiden. Dessutom, baserat på I/O-Link Associations beräkningar av terminallicensavgifter, har antalet I/O-länknoder upplevt en explosiv tillväxt de senaste åren. Globala leveranser låg kvar på cirka 11,4 miljoner noder från 2018 till 2019, men ökade till 21 miljoner till 2021-nästan en fördubbling på bara ett år. Utöver tillväxten i terminalnoden har I/O-Link Associations medlemsantal utökats från 100 företag 2016 till över 400 idag, och antalet fortsätter att öka. Marknadens efterfrågan är tydlig: som en punkt-till-punkt seriellt digitalt kommunikationsprotokoll gör I/O-Link betydande framsteg inom industriell automation. Dess allt mer utbredda användning kommer att överbrygga den "sista milen" av kommunikation för underliggande fältenheter.
I/O-LINK överbryggar det industriella kommunikationsgapet
Inom industrisektorn är industriella Ethernet-kommunikationsprotokoll som PROFINET, CC-Link, EtherNet/IP och EtherCAT utan tvekan bekanta för många. Som en annan kommunikationsteknik har I/O-Link svept från den europeiska marknaden till Asien-Stillahavsområdet, och effektivt hantera olika utmaningar inom sensordesign som värmeavledning, storleksbegränsningar och nuvarande drivkapacitet. Man kan anta att I/O-Link konkurrerar med etablerad industriell kommunikation som PROFINET, CC-Link och EtherNet/IP. Så är inte fallet. Inom industriella sensornätverksarkitekturer upptar I/O-Link det lägsta lagret och fungerar som en kommunikationsteknik speciellt framtagen för sensornätverk. Även om den kan ansluta till kontrollskiktet för att öppna dörren till industriell sammankoppling, ligger dess grundläggande förmåga i att självständigt hantera kommunikationsutmaningar på fältenhetsnivå, fri från beroende av eller störningar från fältbussar. Flaskhalsarna i traditionella industriella automationsstyrsystem är uppenbara: alla sensorer rapporterar data eller tar emot kommandon från PLC:er via fysiska kablar. Justering av sensorparametrar kräver många steg, vilket resulterar i svaga konfigurationsmöjligheter. Dessutom är dessa system till övervägande del beroende av proprietära protokoll för en{14}}väg, analogt informationsutbyte, utan diagnostiska möjligheter. Analoga data är också känsliga för brusstörningar, vilket gör det svårt att upprätthålla integriteten i de olika elektromagnetiska miljöerna i industriella miljöer. I/O-Link revolutionerar den underliggande industriella kommunikationsarkitekturen och transformerar traditionella automationskontrollsystem. Enkelt uttryckt ger den flexibel sensorkonfiguration, tillförlitlig digital signalkommunikation och mycket skalbara dubbelriktade möjligheter till industriella miljöer. I/O-Links paketöverföringsmetod allokerar flera understationer mellan PLC:n och sensorer på lägre-nivå. Dessa transformatorstationer aggregerar sensordata före överföring uppåt, vilket resulterar i en progressivt enklare kommunikationskabling när data stiger i hierarkin. Som tillverkares-oberoende och fältbuss-oberoende teknik, levererar I/O-Link processdata och diagnostisk identifiering över hela anläggningsstrukturer även med de enklaste sensorerna och ställdonen, vilket eliminerar komplexa anslutningar.
Semiconductor Manufacturers' Support for I/O-LINK
Flera halvledartillverkare har utvecklat matchande transceiver-IC:er för både master- och slavenheter, och känner igen I/O-LINKs potential inom industriell kommunikation. STMicroelectronics erbjuder till exempel transceiver-IC:er för både I/O-LINK-master- och slavenheter, med differentierade förbättringar som är skräddarsydda för olika sensorer. Till exempel inkluderar L6360 interna hög-sida, låg-sida och push-pull-kretsar för effektiv I/O-Link-signallinjedrift. L6364 har dubbla kommunikationskanaler, inklusive en DC/DC-omvandlare och dubbla{11}}läges UART, samtidigt som den möjliggör konfigurerbar utgångsfördubbling för förbättrad enhetsstyrka. Detta underlättar flexibel diagnostisk konfiguration för slutenheter. TI lägger särskild vikt vid I/O-länksändtagarens tillförlitlighet. Alla släppta transceiver-IC:er har överspänningsskydd, justerbara drivrutiner för överströmsbegränsning och minskade överskjutningseffekter genom lägre drivhastigheter. ADI:s förvärv av Lintek och Maxim har slutfört sin industriella kommunikationsportfölj. Transceiver ICs som Maxims MAX14819 har förbättrade kärnmått som strömbegränsning, på{19}}motstånd och maximal driftstemperatur. De inkluderar även ytterligare komponenter som buck-regulatorer och LDO:er, vilket förenklar strömleveransen till elektroniska komponenter inom sensorer och ställdon.
Sammanfattning
Som världens första standardiserade I/O-teknik integrerar IO-LINK effektivt enhets-nivå- och kontroll-nivåprotokoll. Den åtgärdar bristerna med fältbussteknik och säkerställer tillförlitlig integrerad kommunikation från den lägre-fältnivån till kontrollnivån. IO-LINK-tekniken är redo att bli "USB för automationsindustrin."