RÉSEAUX : IO-LINK FAIT COMMUNIQUER LES OBJETS INDUSTRIELS

LES CAPTEURS ET LES ACTIONNEURS INTELLIGENTS SONT L’UN DES PILIERS DE LA 4E RÉVOLUTION INDUSTRIELLE. NORMALISÉ PAR LA COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE (CEI), IO-LINK EST UNE CONNEXION POINT-À-POINT BIDIRECTIONNELLE EN SÉRIE ASSURANT LA TRANSMISSION DU SIGNAL DE DONNÉES ET L’ALIMENTATION EN ÉNERGIE MAIS ELLE SAIT AUSSI AUTOCONFIGURER LES ÉQUIPEMENTS À DISTANCE
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IO-Link est un protocole de communication sériel conçu pour relier des capteurs et des actionneurs à un système d’automatisation central en traversant une interface dédiée : le maître IO-Link. Ce dernier autorise des fonctions évoluées comme la gestion centralisée des paramètres, la surveillance des terminaisons, la reconfi guration automatique en cas de remplacement d’un équipement, etc. Un maître IO-Link peut proposer plusieurs ports IO-Link (souvent 4 ou 8 canaux, parfois 12 ou même 16) mais un seul périphérique IO-Link peut être connecté à chaque port. Il est possible de connecter un concentrateur (hub)à l’un des ports mais à seule fi n, d’y relier des dispositifs tout-ou-rien (interrupteurs) qui se comporteront comme un seul indicateur de position on/off. Par conséquent, IO-Link est un protocole de communication point-à- point et non un bus de terrain.

Le maître IO-Link communique avec un contrôleur qui peut être un automate programmable, un PC industriel, une IHM ou un système d’acquisition et de contrôle de données (Scada) au travers d’un réseau tel que Ethernet/IP, Modbus TCP ou encore, Profi net. L’ingénierie du système IO-Link s’effectue parallèlement à l’ingénierie du système d’automatisation général et peut même lui être intégré. Pour résumer, un système IO-Link se compose des composants suivants : un maître IO-Link, différents dispositifs jouant le rôle de terminaisons (capteurs, lecteurs RFiD, vannes, démarreurs de moteur, modules d’entrées-sorties dits, tout-ou-rien, etc.), de câbles standardisés à trois ou cinq conducteurs non blindés et d’un outil d’ingénierie pour confi gurer et affecter les paramètres de fonctionnement et de diagnostic.

Parmi les nombreux avantages de ce protocole, on remarquera que les périphériques IO-Link peuvent être intégrés et pilotés de la même manière quel que soit le réseau industriel et le ou les systèmes d’automatisation utilisés. Le logiciel d’ingénierie IO-Link est en mesure d’affecter des paramètres de fonctionnement aux capteurs et aux actionneurs ; toutes ces données étant mémorisées dans le système. Si par exemple, un capteur tombe en panne, il suffi t de le remplacer par un modèle équivalent pour qu’il soit automatiquement reconfi guré à l’instigation du master IO-Link après identifi cation. En effet, le protocole donne accès aux de processus, aux données de diagnostic et aux informations générales permettant d’identifi er les périphériques. Bien sûr, cette capacité de gestion des terminaisons à distance permet aussi à l’opérateur de changer dynamiquement les paramètres de fonctionnement d’un capteur ou d’un actionneur sans intervenir physiquement sur le site où il est déployé. Mieux, cette reconfi guration peut aussi être automatisée par exemple, au moyen d’un logiciel de MES, d’un Scada ou directement depuis un automate en implémentant les fonctions dans son programme.

DES PÉRIPHÉRIQUES AUTO-RENSEIGNÉS

Chaque équipement IO-Link – capteurs ou actionneurs – contient sous forme numérique, des informations qui le caractérisent. Ce descripteur qui permet de renseigner le master IO-Link sur les possibilités des terminaux qui lui sont connectés, est appelé IODD (pour In/Out Device Description).

L’IODD recèle différentes informations qui facilitent l’intégration du système : propriétés de la communication, paramètres de l’appareil avec plage de valeurs et valeur par défaut, identifi cateur, données de diagnostic, description de l’équipement ou encore, logo du fabricant. La structure de l’IODD est toujours la même quel que soit l’appareil considéré. Le système de câblage standardisé facilite l’installation de l’infrastructure de communication comme les mises en service matérielles. L’interface normalisée est la même pour les capteurs comme pour les actionneurs indépendamment de leur complexité (commutation, mesure, canaux binaires multiples, signal mixte, etc.). Les appareils sont connectés au maître à l’aide de câbles standard à trois ou cinq conducteurs non blindés mesurant jusqu’à vingt mètres de long.

Pour supporter un indice de protection de classe IP65/67, les connecteurs M12 ont été retenus en tant que terminaisons avec en général, une prise à quatre broches pour les capteurs et à cinq broches pour les actionneurs. Trois taux de transmission sont défi nis dans la version 1.1 des spécifi cations du protocole IO-Link : COM 1 à 4,8 kbits/s, COM 2 à 38,4 kbits/s et COM 3 à 230,4 kbits/s. Un périphérique IO-Link supporte un seul de ces débits. Selon la spécifi cation V1.1, le maître IO-Link prend en charge tous les débits de transmission de données et s’adapte automatiquement à celui supporté par le périphérique.

INTÉGRATION DANS LE SYSTÈME D’AUTOMATISATION

Le succès d’IO-Link dans de nombreux secteurs industriels s’explique aussi par sa robustesse. En effet, les signaux de communication fonctionnent avec un niveau haut de 24 V, ce qui les met à l’abri de la plupart des interférences qui peuvent être générées par des machines. Si une transmission échoue, la trame est encore répétée deux fois. Un système IO-Link se confi gure en plusieurs étapes. Dans la première, le maître IO-Link est intégré dans le système d’automatisation et déclaré. Dans la deuxième étape, les paramètres du périphérique IO-Link sont affectés.

Afin de représenter l’architecture du système dans son intégralité et de manière totalement transparente, il est indispensable de disposer de l’outil de confi guration logiciel, le plus souvent spécifi que au master IO-Link utilisé. Ce dernier permet de reconnaître tous les périphériques IO-Link connectés et au besoin, de leur attribuer des paramètres de fonctionnement. De plus, cet outil identifi e tous les maîtres IO-Link présents dans le réseau d’automatisation et va donc permettre d’affecter tel ou tel périphérique à chacun de leurs ports sans avoir besoin de se déplacer in situ. Pour cela, il suffi t de sélectionnez les périphériques choisis dans le catalogue de la solution ou leurs descripteurs IODD et de les glisser (drag & drop) sur le port du master IO-Link ciblé. En plus d’affecter les périphériques IO-Link aux ports des masters IO-Link, le logiciel de confi guration permet également de modifi er les plages d’adresses assignées à des ports par défaut. Ces zones d’adressage servent au master IO-Link à transmettre les valeurs de processus issues d’un périphérique vers le système d’automatisation central.