DE102020127058A1

DE102020127058A1 - Procedure for configuring an IO-Link master

Info

Publication number: DE102020127058A1
Application number: DE102020127058.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Fuchs; Sebastian Engel
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2022-04-14

Abstract

Bei der Konfiguration eines IO-Link Masters werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:1. Auswahl Prozesswerte, die die Steuerung zur Prozesssteuerung benötigt2. Eingabe der Anzahl der ausgewählten Prozesswerte in ein Konfigurationstool Modul3. Darstellung von Platzhaltern entsprechend der ausgewählten Anzahl4. Darstellung der vom IO-Link Device gelieferten Prozesswerte5. Zuordnung der Platzhalter zu den ausgewählten ProzesswertenThe following process steps are carried out when configuring an IO-Link master:1. Selection of process values that the controller needs for process control2. Entering the number of selected process values in a configuration tool Modul3. Display of placeholders according to the selected number4. Representation of the process values supplied by the IO-Link device5. Assignment of the placeholders to the selected process values

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfiguration eines IO-Link Masters.The invention relates to a method for configuring an IO-Link master.

Ein spezielles Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung ist der IO-Link Standard. Es dient zur Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren, die auch als Feldgeräte bezeichnet werden, an ein Automatisierungssystem und ist in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI) normiert. Die Standardisierung umfasst dabei sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren und Aktoren mit dem Automatisierungssystem in Datenaustausch treten.A special communication system of industrial automation is the IO-Link standard. It is used to connect intelligent sensors and actuators, which are also referred to as field devices, to an automation system and is standardized in the IEC 61131-9 standard under the designation Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI). The standardization includes both the electrical connection data and a digital communication protocol via which the sensors and actuators exchange data with the automation system.

Ein IO-Link-System besteht aus einem IO-Link-Master und einem oder mehreren IO-Link-Geräten, also Sensoren oder Aktoren. Der IO-Link-Master stellt die Schnittstelle zur überlagerten Steuerung (SPS/PLC) zur Verfügung und steuert die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Geräten.An IO-Link system consists of an IO-Link master and one or more IO-Link devices, i.e. sensors or actuators. The IO-Link master provides the interface to the higher-level controller (SPS/PLC) and controls communication with the connected IO-Link devices.

Ein IO-Link-Master kann einen oder mehrere IO-Link-Ports haben, an jedem Port kann aber nur ein IO-Link-Gerät angeschlossen werden. IO-Link ist damit eine Punktzu-Punkt-Kommunikation.An IO-Link master can have one or more IO-Link ports, but only one IO-Link device can be connected to each port. IO-Link is therefore a point-to-point communication.

Ein IO-Link-Gerät ist ein intelligenter Sensor oder Aktor. Intelligent heißt im Hinblick auf IO-Link, dass ein Gerät z. B. eine Seriennummer oder Parameterdaten (z. B. Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien) besitzt, die über das IO-Link-Protokoll lesbar bzw. schreibbar sind. Das Ändern von Parametern kann damit z. T. im laufenden Betrieb durch die SPS erfolgen.An IO-Link device is an intelligent sensor or actuator. With regard to IO-Link, intelligent means that a device e.g. B. has a serial number or parameter data (e.g. sensitivities, switching delays or characteristics) that can be read or written via the IO-Link protocol. Changing parameters can thus e.g. T. done during operation by the PLC.

Die Parameter der Sensoren und Aktoren sind gerätespezifisch, daher gibt es für jedes Gerät Parameterinformationen in Form einer IODD (IO Device Description).The parameters of the sensors and actuators are device-specific, so there is parameter information for each device in the form of an IODD (IO Device Description).

Aktuell gibt es zwei Spezifikationen von IO-Link, nämlich die Version 1.1 und 1.0.There are currently two specifications of IO-Link, namely version 1.1 and 1.0.

In einem ersten Schritt entstand die Spezifikation Version 1.0. Die Weiterentwicklung und Funktionserweiterungen des IO-Link Systems führten zur Version 1.1. Die wesentlichen Erweiterungen der Version 1.1 sind: • Parametrierserverfunktion (Data storage) • Datenübertragungsrate 230,4 kBaud ist für IO-Link Master mandatory • Prozessdatenbreite je Port bis zu 32 Byte Kombination von IO-Link Geräten.In a first step, the specification version 1.0 was created. The further development and functional expansion of the IO-Link system led to version 1.1. The main extensions of version 1.1 are: • Parameterization server function (data storage) • Data transfer rate of 230.4 kbaud is mandatory for IO-Link masters • Process data width per port up to 32 bytes Combination of IO-Link devices.

IO-Link bietet den großen Vorteil, dass mehrere Prozessdaten aus einem Gerät übertragen werden können. Der Verdrahtungsaufwand und die erforderliche Infrastruktur bleiben dabei gleich.IO-Link offers the great advantage that multiple process data can be transmitted from one device. The wiring effort and the required infrastructure remain the same.

Beispiel:Example:

Ein Drucksensor braucht zur Temperaturkompensation einen Temperaturfühler. Der Wert der Temperatur wird zusammen mit dem Druckwert über IO-Link übertragen. Der Kunde hat den Vorteil, dass er auf einen externen Temperatursensor verzichten so Kosten in der Maschine einsparen kann.A pressure sensor needs a temperature sensor for temperature compensation. The temperature value is transmitted together with the pressure value via IO-Link. The customer has the advantage that he does not need an external temperature sensor, so he can save costs in the machine.

Dies wird von vielen Kunden aktuell auch so genutzt und ist eines der Verkaufsargumente von IO-Link.This is currently used by many customers and is one of the selling points of IO-Link.

Leider kann dieser Vorteil zum Nachteil werden. Derzeit muss der Kunde alle Werte auf seiner Steuerung annehmen, auch wenn er keinen Bedarf für bestimmte Informationen hat, sondern den Aufbau seines Steuerungskonzept eher erschweren.Unfortunately, this advantage can become a disadvantage. Currently, the customer has to accept all values on his controller, even if he has no need for specific information, but makes the construction of his control concept more difficult.

Als Beispiel sei hier der Druckluft-Strömungssensor SD6500 der Fa. ifm electronic gmbh genannt (1):

Dieser Sensor stellt über IO-Link den Totalisator, den Durchfluss, die Temperatur, den Druck, den Gerätestatus und die Schaltinformationen zur Verfügung.

The SD6500 compressed air flow sensor from ifm electronic gmbh ( 1 ):

This sensor provides the totalizer, flow, temperature, pressure, device status and switching information via IO-Link.

Auf der Steuerung müssen derzeit 16 Bytes Eingangsdaten reserviert werden, auch wenn z.B. die Temperatur in der Applikation keine Rolle spielt. Im Sensor gibt es keine Möglichkeit, die Anzahl und Reihenfolge der übertragenen Informationen anzupassen. Dies wäre mit immensem Aufwand möglich, wurde aber bei der Entwicklung der Geräte nicht vorsehen. Eingangsdaten auf der Steuerung stehen aber nicht unendlich zur Verfügung. Es gibt Steuerungen auf dem Markt, die insgesamt nur über 128 Byte Eingangsdaten verfügen. Hiervon würde ein einziger Strömungssensor schon einen Großteil belegen, der dann nicht mehr für weitere Geräte zur Verfügung steht. Auch hochperformante Steuerungen können in diese Situation kommen, da die Anzahl der angeschlossenen Geräte in die Tausende geht. Für einige Kunden ist dies der Grund ganz auf IO-Link zu verzichten, obwohl sie die Vorteile kennen und auch gerne nutzen würden.16 bytes of input data must currently be reserved on the controller, even if, for example, the temperature is irrelevant in the application. There is no possibility in the sensor to adjust the number and order of the transmitted information. This would be possible with immense effort, but was not planned when the devices were developed. However, input data on the controller is not available indefinitely. There are controllers on the market that only have a total of 128 bytes of input data. A single flow sensor would occupy a large part of this, which is then no longer available for other devices. Even high-performance controllers can get into this situation, since the number of connected devices is in the thousands. For some customers, this is the reason not to use IO-Link at all, even though they know the advantages and would like to use them.

Informationen, die nicht benötigt werden, belasten den Feldbus. Der erhöhte Traffic kann dazu führen, dass wichtige Signale verspätet ankommen. Je nach Applikation steht die Geschwindigkeit der Signalübertragung vor der Auswertung zusätzlicher Informationen.Information that is not required burdens the fieldbus. The increased traffic can cause important signals to arrive late. Depending on the application, the speed of the signal transmission comes before the evaluation of additional information.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Konfiguration eines IO-Link Mastes anzugeben, das die oben angegebenen Nachteile nicht aufweist, das insbesondere anwenderfreundlich ist, das einen geringen Aufwand beim Aufbau eines Steuerungskonzepts bietet und das einfach und kostengünstig durchführbar ist.The object of the invention is to specify a method for configuring an IO-Link mast that does not have the disadvantages specified above, which is particularly user-friendly, which offers little effort when setting up a control concept and which can be implemented easily and inexpensively.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This problem is solved by the features specified in claim 1.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass nur die benötigten Daten Richtung Steuerung bzw. IOT übertragen werden. Aus diesem Grund kann die Selektion der Daten nicht im Device erfolgen. Hinzu kommt, dass die Entwicklung dieser Zusatzfunktion für jedes Device nicht wirtschaftlich wäre.The essential idea of the invention is that only the required data is transmitted in the direction of the controller or IOT. For this reason, the data cannot be selected in the device. In addition, the development of this additional function for every device would not be economical.

Ziel ist, dass das Device alle zur Verfügung stehenden Informationen an den Master überträgt, die Selektion, welche Daten wohin zur Verfügung gestellt werden, im Master erfolgt.The aim is that the device transmits all available information to the master, and the selection of which data is made available where takes place in the master.

Es gibt in der Profinet-Spezifikation bereits einen Ansatz. Dieser wird als „Input Fraction“ bezeichnet. Input Fraction kann aber nur abschneiden, nicht selektieren (2)There is already an approach in the Profinet specification. This is called the "Input Fraction". However, input fraction can only truncate, not select ( 2 )

Wenn die benötigten Werte der Totalisator und der Durchfluss sind, kann im Master konfiguriert werden, dass nach dem Durchfluss „abgeschnitten“ wird, und so nur acht Bytes an die Steuerung übertragen werden. Dadurch werden acht Bytes in der Steuerung und auf dem Übertragungsmedium eingespart.If the required values are the totalizer and the flow, the master can be configured to "cut off" after the flow, so only eight bytes are sent to the controller. This saves eight bytes in the controller and on the transmission medium.

Sind in einer anderen Applikation, die benötigten Werte aber der Durchfluss und der Druck, ist Input Fraction ungeeignet, da hier nicht selektiert werden kann. Der Kunde hat keinen Vorteil, er muss die gesamten Informationen des Sensors in seine Steuerung aufnehmen. Dadurch entsteht die oben beschriebene Verschwendung von Eingangsdatenbereich, was zur Ablehnung von IO-Link führen kann.If, however, the required values are the flow rate and the pressure in another application, then Input Fraction is unsuitable because selection cannot be made here. The customer has no advantage, he has to include all the information from the sensor in his control system. This results in the input data area being wasted as described above, which can lead to IO-Link being rejected.

Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Funktion nur bei Profinet spezifiziert ist. Bei der Verwendung anderer Feldbusse, wie z.B. Ethernet/IP, besteht die Möglichkeit zur Reduzierung der Prozessdaten an die Steuerung nicht. Da sich die Anforderung zur Reduzierung nicht nur auf Profinet begrenzt, muss eine allgemeine Lösung gefunden werden.Another disadvantage is that this function is only specified for Profinet. When using other fieldbuses, such as Ethernet/IP, there is no option to reduce the process data to the controller. Since the requirement for reduction is not limited to Profinet, a general solution must be found.

Die Erfindung bietet dem Anwender eine vollumfängliche Lösung (3).The invention offers the user a comprehensive solution ( 3 ).

Das IO-Link Device liefert immer alle Informationen zum Master. Kunden, bei denen keine Reduzierung der Prozessdaten erforderlich ist, können das System OutOfTheBox verwenden und haben so keinen Mehraufwand durch die von uns implementierte Reduzierungsfunktion.The IO-Link device always supplies all information about the master. Customers who do not require the reduction of process data can use the OutOfTheBox system and thus have no additional work due to the reduction function we have implemented.

Es sind keine Geräte-Varianten, mehrere Device-IDs in einem Gerät, oder ähnliches erforderlich. Das Device wird entsprechend der Marktrecherche bei Kunden entwickelt. Dadurch reduziert sich der Entwicklungsaufwand für die Devices auf den Basis-Aufwand.No device variants, multiple device IDs in one device, or the like are required. The device is developed according to market research at customers. This reduces the development effort for the devices to the basic effort.

Dadurch das die Funktion keine Anforderung an das Device stellt, beschränkt sie die einsetzbaren Geräte nicht auf Geräte eines bestimmten Herstellers. Geräte anderer Hersteller können auf die gleiche Weise eingebunden werden (4)Since the function does not make any demands on the device, it does not limit the devices that can be used to devices from a specific manufacturer. Devices from other manufacturers can be integrated in the same way ( 4 )

In der Konfiguration des IO-Link Masters wählt der Anwender zunächst aus, wie viele Daten zur Steuerung übertragen werden sollen (5).In the configuration of the IO-Link master, the user first selects how much data is to be transferred to the controller ( 5 ).

Dieses Modul befüllt er mit den benötigten Informationen. Die Reihenfolge ist variabel und kann vom Anwender ebenfalls festgelegt werden (6)He fills this module with the required information. The order is variable and can also be defined by the user ( 6 )

Zur Steuerung werden nur die benötigten Informationen transportiert. Die Anzahl der Bytes auf dem Feldbus und im Eingangsbereich der Steuerung, haben sich auf das Mindestmaß reduziert. Der Kunde bekommt genau die Informationen, die er in der Steuerung braucht und kann so IO-Link optimal in seiner Applikation nutzen 7).Only the required information is transported for control. The number of bytes on the fieldbus and in the input area of the controller have been reduced to a minimum. The customer gets exactly the information he needs in the controller and can thus optimally use IO-Link in his application 7 ).

Da das Device alle Informationen zum Master liefert, steht, wie in diesem Beispiel, der Totalisator zum Übertrag in die Cloud zur Verfügung.Since the device provides all information about the master, the totalizer is available for transfer to the cloud, as in this example.

Gleich wie die Schnittstelle zur Steuerung, kann im IO-Link Master konfiguriert werden, dass dieser Wert zum Übertrag an die Datenbank zur Verfügung gestellt wird.Like the interface to the controller, it can be configured in the IO-Link master that this value is made available for transfer to the database.

Zur Differenzierung von Wettbewerbergeräten, werden immer mehr Informationen in den Geräten zur Verfügung gestellt. Die Methode input fraction ist hier jedoch nicht besonders hilfreich.In order to differentiate from competitor devices, more and more information is made available in the devices. However, the input fraction method is not particularly helpful here.

Da die Lösung Master-intern ist, kann sie auf alle Feldbusse angewendet werden, ohne auf langwierige Spezifikationsarbeitskreise warten zu müssen. Es ist ein Aufwand, diese Funktion in die Master zu integrieren. Durch die Funktion im Master wird aber der Aufwand in den Devices reduziert. Es muss nur ein Standard-Device entwickelt werden, da die Anpassung der Prozessdaten der Master übernimmt. Insofern kompensiert sich der Aufwand für die Erstellung der Prozessdaten-Reduzierung im Master.Since the solution is master-internal, it can be applied to all fieldbuses without having to wait for lengthy specification working groups. It is an effort to integrate this function into the masters. However, the effort in the devices is reduced by the function in the master. Only one standard device needs to be developed, since the master adapts the process data. In this respect, the effort for creating the process data reduction in the master is compensated.

8 zeigt eine typische Applikation mit einer Steuerung (PLC/Host) die über einen IO-Link Master mit mehreren IO-Link Devices verbunden ist. Jedes IO-Link Device ist an einen Port 1, 2, n des IO-Link Masters angeschlossen. SDCI steht für Single-drop Communication Interface. Über eine entsprechende Applikation auf einem Notebook kann insbesondere die Konfiguration des Masters geändert werden. 8th shows a typical application with a controller (PLC/host) that is connected to several IO-Link devices via an IO-Link master. Each IO-Link device is connected to a port 1, 2, n of the IO-Link master. SDCI stands for Single-drop Communication Interface. In particular, the configuration of the master can be changed via a corresponding application on a notebook.

Claims

Procedure for configuring an IO-Link master characterized by the following procedural steps: 1. Selection of process values that the controller requires for process control 2. Entering the number of selected process values in a configuration tool module 3. Representation of placeholders according to the selected number 4. Representation of the process values supplied by the IO-Link device 5. Assignment of the placeholders to the selected process values