ifm electronic, 탁월한 상호 운용성의 IO-Link

지능형 커뮤니케이션의 최종 단계!

IO-Link는 센서와 액추에이터의 새로운 통신 시스템으로 대부분의 기존 연결과 달리 point-to-point 방식이며, IO-Link 유닛의 높은 작동 효율로 산업 환경에 적용하기 적합하다. 또한 기존의 모든 입·출력 모듈, 핀과의 호환성이 뛰어나 기존 유닛과의 결합이 매우 편리하며, 스위칭 신호와 아날로그값 그리고 진단 데이터와 불규칙한 파라미터를 전송할 수 있다. 본 시리즈에서는 IO-Link 기술의 기초, 제품 및 적용사례를 설명하고자 한다.

피터 빈체크(Peter Wienzek)

ifm electronic GmbH 아시아 지역의 핵심 재정 관리자(KAM)

기술 기초

Input-Output-Link를 의미하는 IO- Link는 많은 자동화 산업과 제조업체에 적용되고 있으며 호환성과 상호 운용성을 보장한다. IO-Link는 통신 규약(IEC 61131-9)에 근거하며 24V신호로 작동돼 노이즈에 매우 강하다. Bus 시스템이 아닌 IO-Link-Port와 IO-Link-Device로 구성된 Point-to-point 방식이다.
IO-Link-Device를 일반 바이너리 기호 프로그래밍 시스템(SPS : Symbolic Programming System) 입력에 연결할 때 SIO(Standard I/O) 모드를 사용한다. SIO 모드에서 센서 스위칭 레벨은 IEC 61131-2에 의해 열기 또는 닫기 역할을 한다.

데이터 또는 파라미터 전송시 COM 모드로 전환된다. COM 모드에서는 진단 데이터를 비순환적으로 읽거나 설정 데이터를 쓸 수 있다. 주기적으로 작동될 때 아날로그 프로세스값(예 : 압력)을 디지털값으로 손실 없이 전송할 수 있다.

인터페이스
IO-Link Device는 일반적인 3핀 커넥터로 연결할 수 있다. 전압은 1번, 3번 핀에, COM/SIO-Port는 4번 핀에 설정된다. 차폐 케이블은 필요하지 않으며 길이는 5m까지 가능하다.

입·출력 모듈

산업자동화에서의 입·출력 모듈은 센서 및 액추에이터와 해당 컨트롤러를 연결시켜주는 역할을 한다. 컨트롤러는 프로그래밍 컨트롤러(SPS), 산업용 PC(IPC) 또는 고객전용 컨트롤러가 사용 가능하다. 입·출력 모듈은 중앙 랙 또는 분리된 필드 모듈에 위치될 수 있다. 입력 또는 출력, 디지털, 아날로그 또는 특수(예 : 빠른 카운터) 모듈이 있다.

또 다른 버전은 IO-Link 센서와 IO-Link 액추에이터가 동일하게 연결 가능한 IO-Link-Port다. 기존의 다양한 IO 모듈을 IO-Link port의 지속적인 사용으로 대체할 수 있다(표 1 참조).

필드버스 모듈

필드버스 모듈은 IO-Link-유닛을 필드버스 또는 센서/액추에이터 연결하며, 일반 바이너리 또는 아날로그 포트 대신 IO-Link-Port 또는 일반 포트와 결합된 IO-Link Port를 사용한다. IO-Link-Port를 가진 필드버스 모듈의 예로 보호등급 IP 67의 ifm electronic 제품 AS-i 필드 모듈이다.

Fieldbus-Slave와 2개의 IO-Link-Port로 구성돼 있다. 이는 특유의 ‘Plug-and-Comm’ 모드로 IO-Link-프로세스값과 바이너리 스위칭 포인트를 소프트웨어 설정 없이 컨트롤러로 바로 전송한다. 여기에서 데이터는 필드버스를 통해 손실 없이 투명하게 전송된다.

적용 사례

한편, IO-Link는 지능형 센서 개발에 새로운 가능성을 보여준다. 추가적인 와이어링 없이도 다음과 같은 기능을 실현할 수 있다.

추가 스위칭 신호

기존의 여러 스위칭 포인트를 가진 센서는 스위칭 신호마다 분리된 와이어를 필요로 했다. IO-Link를 사용해 한 개의 3선식 케이블로 16비트 단위의 정보로 신호가 전송된다.

선행하는 유지보수

오류 또는 조정 불량 같은 서비스 정보가 간편하게 프로그램밍 시스템 (SPS)에 전송된다. 

파라메터 데이터 저장

센서 디스플레이에서 파라미터를 설정하는 것은 복잡한 작업이다. 오류 발생시 신속한 대체가 가능하도록 모든 파라미터를 IO-Link-Master에 영구적으로 저장이 가능하며 유닛 대체시 새로운 유닛에 간편하게 다운로드 받을 수 있다. 

손실 없는 아날로그값 전송

아날로그값을 전기 또는 전압 인터페이스를 통해 전송하면 입력 모듈의 A/D 컨버터에 오류가 발생하거나, 데이터값이 손실될 수 있다. IO-Link-Com 모드로 데이터를 전송시에는 아날로그값의 손실 없이 디지털 데이터값으로 전송할 수 있다.

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