Tecnologia IO-Link

Nessa aula vamos ver uma visão geral sobre a tecnologia IO-Link, entender o significado de "Use" e verificar onde o IO-Link se posiciona na pirâmide da automação.

Nessa aula vamos conhecer o que motivou a criação do protocolo IO-Link e como isso ocorreu.

Também vamos falar da associação IO-Link e dos membros que fazem parte desse consorcio.

​A tecnologia IO-Link é extremamente revolucionária e muito importante dentro da realidade da indústria 4.0, permitindo integrar seus sistemas de automação, sensores, atuadores e muito mais, com possibilidade de entender e de comunicar todos os seus itens, oferecendo informações e dados precisos para a tomada de decisões e para o próprio funcionamento da sua indústria. Vamos ver agora nessa aula algumas vantagens importantes do IO-Link que farão você adotar essa tecnologia na sua indústria.

​Nessa aula vamos ver a diferença de uma instalação tradicional com dispositivos IOs ligados em cartões de entradas e saidas em um CLP e também em remotas assim como estaremos comparando com uma instalação utilizando a tecnologia IO-Link.

Um sistema IO-Link consiste nos seguintes componentes:

Mestre IO-Link, Dispositivo IO-Link (por exemplo: sensores, leitores RFID, válvulas, partidas de motor, módulos de I/O), Cabos padrão não blindados de 3, 4 ou 5 fios, e Ferramenta de engenharia para projeção e parametrização do IO-Link.

Nessa aula vamos fazer uma breve demonstração do mestres IO-Link que utilizaremos em nosso treinamento.

Existem diversos tipos de dispositivos com a tecnologia IO-Link embarcada, como por exemplo: Sensores óticos, de nível, temperatura, vibração, pressão, ultrassônico, de fluxo, de inclinação e etc... Encoders, sinalizadores luminosos, bloco de válvulas, fluxostato, partida de motores, RFID etc....

​Vamos conhecer um pouco como é um dispositivo IO-Link na prática.

​Nessa aula vamos tratar dos cabos e conectores que utilizamos para realizar a comunicação ponto a ponto entre um mestre IO-Link e um dispositivo.

Veremos os tipos de conectores que podemos utilizar assim como os tipos de cabos.

​Nessa aula vamos ver na prática as caracteristicas dos cabos e conectores que podemos utilizar em nossa comunicação IO-Link.

​As ferramentas de engenharia facilitam a configuração, a integração e o diagnóstico de dispositivos IO-Link. Os utilizadores podem executar a configuração abrangente de parâmetros e usar as capacidades de diagnóstico do dispositivo. Essa transparência no nível do campo estabelece a base para a manutenção preditiva.

​Cada porta do mestre se conecta a um dispositivo IO-Link exclusivo, que pode operar no modo SIO ou no modo de comunicação bidirecional(SDCI).

Nessa aula vamos aprender a diferença entre esses modos de trabalho do IO-Link.

Ao configurar as portas de comunicação do mestre IO-Link teremos quatro modos de operação para selecionar. Nessa aula veremos cada um deles.

O sistema IO-Link possui 3 opções de taxa de transferência para comunicação dos seus dispositivos.

Nessa aula vamos aprender como isso é selecionado e quais são essas taxas de transferências.

Nessa aula vamos aprender como o IO-Link gerencia as falhas de comunicação.

Vamos ver que o IO-Link é um sistema de comunicação muito robusto.

Em geral o IO-Link disponibiliza três tipos de dados que são os dados do processo, dados do status do valor, parâmetro e dados de diagnóstico. Vamos tratar de cada um deles nessa aula.​

​Cada dispositivo IO-Link possui um IODD (IO Device Description) que nada mais é do que um arquivo de descrição do dispositivo com informações sobre o fabricante, a funcionalidade, entre outros.​ Vamos conhece-lo nessa aula....

A definição técnica do sistema IO-Link está descrita em uma especificação da associação de empresas IO-Link. Essa especificação descreve as duas versões do protocolo IO-Link, a versão 1.0 e a versão 1.1.

Nessa aula vamos aprender um pouco sobre a diferença e características de cada uma das versões.

​Sinais analógicos são muito comuns em automações de processos, e para ter uma boa qualidade com esse tipo de sinal é preciso adotar diversas medidas de boas práticas na instalação dos sistemas.

A tecnológia IO-Link veio para revolucionar proporcionando uma maneira simples e eficiente para se coletar dados analógicos em campo com muito mais eficiencia e menor custo.

Vamos ver como o IO-Link trata os sinais analógicos nessa nova aula.

Dando continuidade ao assunto de sinais analógicos em IO-Link vamos comparar os tempos de atualização para os valores de processo em uma instalação convencional com cartões analógicos de CLP e uma instalação com o sistema IO-Link.

Toda a troca de dados IO-Link é baseada em master-slave, com o mestre IO-Link enviando um pedido e o dispositivo requerido respondendo. A camada de enlace de dados gerencia a troca de mensagens entre o mestre e o dispositivo IO-Link.

​Nessa aula vamos estudar como ocorre a sequência de comunicação de dispositivos IO-Link.

Veremos o passo a passo de como tudo acontece.

​Nessa aula vamos conversar um pouco como os dados dos sensores e atuadores são acessados pelo sistema de automação, principalmente o CLP. Vamos tratar dos dados cíclicos e acíclicos do IO-Link.

Para padronizar a maneira como o programa usuário no controlador acessa os dispositivos, são definidos perfis de dispositivo para o IO-Link. ​Vamos falar um pouco sobre eles nessa aula.

​Os sistemas baseados em IO-Link podem ser usados em toda a sua automação industrial, em todas as áreas (como produção, logística, montagem, teste, embalagem e serviços), e também em aplicações individuais, como na medição de posição, detecção de objeto, identificação de fluidos e muito mais. Vamos ver algumas possibilidades de usos e aplicações do IO-Link.

Nessa aula vamos estudar um exemplo de processo de planejamento para um sistema IO-Link.

Nessa aula vamos falar de dois componentes muito interessantes de um sistema IO-Link, os Hubs e os conversores IO-Link.

O IO-Link Wireless é uma rede sem fio que permite comunicação entre sensores, atuadores e controladores (CLP) no ambiente de automação fabril. Foi projetado para fornecer um nível semelhante de desempenho e interface compatível com versões anteriores com cabos, para que a migração de fio aos sistemas sem fio fosse facilitada.

O IO-Link Safety é uma extensão do IO-Link, só que usando uma camada adicional de comunicação de segurança em cima dos lados do Mestre e do Dispositivo, tornando-se assim um FS-Master e um FS-Device, tendo o seu conceito aprovado pela TÜV-SÜD. ​

A chave para tornar realidade a Internet Industrial das Coisas (IIoT) e as fábricas inteligentes é a comunicação bidirecional entre sensores e atuadores de baixo nível e controladores de nível superior, sistemas de automação e sistemas de execução de fabricação (MES) e o IO-Link faz exatamente isso.

​Nossa primeira atividade prática com o IO-Link será a configuração do nosso mestre IO-Link SM 1278. Trata-se de um mestre modular que trabalha acoplado a um rack de CLP, que nesse caso é uma CPU SIMATIC S7-1212FC. Vamos primeiramente analisar a instalação física desse mestre.

Após realizar a instalação física do nosso mestre IO-Link vamos configura-lo na plataforma do TIA Portal V17 da Siemens junto com a CPU.

Nessa aula vamos realizar a nossa primeira conexão com um sensor IO-Link, vamos dar os primeiros passos com o software S7-PCT e também aprender como instalar um arquivo IODD e ler os dados ciclicos do sensor.

​Nessa aula vamos ver algo que foi falado nas aulas teóricas, sobre a capacidade do mestre IO-Link de trabalhar com sensores que não possuem a tecnologia IO-Link.

Port Qualifier Information (PQI) contém informações de diagnóstico sobre a porta IO-Link. Além dos dados do processo, o mestre IO-Link envia o PQI ao controlador Profinet. ​

A ferramenta de configuração S7-PCT nos permite criar UDTs dos dados ciclicos dos nossos dispositivos IO-Link. Isso é muito útil para que possamos trabalhar com o nosso programa no CLP de forma estruturada e organizada. Vamos aprender como criar essas UDTs nessa aula.

​Um dos benefícios do IO-Link é a possibilidade de configuração dos sensores de maneira remota. Com o mestre SM-1278 da Siemens nós podemos realizar essa parametrização via software S7-PCT. Isso facilita muito o ajuste e comissionamento dos nossos dispositivos.

​Todo fabricante de mestres IO-Link costumam disponibilizar blocos de função para que seja possível realizar a leitura e escrita dos dados acíclicos dos dispositivos IO-Link. A Siemens disponibiliza a Library for IO-Link (LIOLink) que está disponível na entrada ID: 82981502.

​Dando continuidade ao estudo de leitura de parâmetros do sensor via bloco LIOLink-Device, vamos realizar uma prática utilizando uma tela de IHM para fazer essa leitura.

​Nessa aula vamos aprender a alterar parâmetros via bloco LIOLink-Device via CLP e IHM.

Como exemplo vamos alterar os parâmetros de delay e fator de multiplicação de delay do nosso sensor LTR-C23 da Contrinex.

​Para praticar mais um pouco a questão de alteração de parâmetros via software de CLP vamos realizar a alteração do modo dos sensor LTR-C23 da Contrinex nessa aula.

​Nessa aula vamos aprender a configurar um sensor fotoelétrico de distância O1D100 da IFM.

Esse sensor tem muito mais parâmetros e recursos que o sensor difuso da Contrinex que configuramos nas aulas passadas. Outra coisa bem interessante nele é que o mesmo possui a versão 1.1 do IO-Link.

Nessa aula vamos trabalhar os dados ciclicos do nosso sensor de distância da IFM no STEP 7 da plataforma do TIA Portal. Vamos ver como ajustar o dados de status do sensor no programa.

Com nossos dados ciclicos do sensor O1D100 devidamente configurados, vamos agora trabalhar com eles na nossa IHM.

​Nessa aula vamos aprender a acessar os dados de identificação do sensor O1D100.

Vamos aprender a como criar um seletor de Index para ler os parâmetros desejados.

​O sensor optico de distância O1D100 da IFM possui a opção de configuração para o ponto de comutação Teach-in, onde podemos estar ensinando ao sensor o ponto de comutação para as duas saídas digitais do mesmo (OUT1 e OUT2).

Temos duas opções de aprendizado que são o modo de Teach de dois pontos e o modo de Teach em segundo plano.

Nas aulas vamos trabalhar com o modo de aprendizagem de Teach de dois pontos. Agora devemos observar que o Teach-in só é possível para a saída selecionada (TI Select = OUT1 ou OUT2) quando a configuração de saída função de histerese estiver configurada (OU1 ou OU2 = Hno ou Hnc). Com outras configurações de saída (Fno, Fnc, U, I), os comandos Teach-in são rejeitados.

​Nessa aula vamos aprender como realizar a leitura dos status do modo Teach de dois pontos.

Utilizaremos novamente o bloco LIOLink para realizar essa tarefa.... Lembrando que no modo Teach de dois pontos o sensor atribui automaticamente os valores de distância detectados ao acionar os comandos Teach-in “Teach SP TP1” e “Teach SP TP2”, ao primeiro plano (FG) e ao segundo plano (BG).

​Nessa aula vamos aprender como podemos realizar os comandos Teach-in “Teach SP TP1” e “Teach SP TP2”, ao primeiro plano (FG) e ao segundo plano (BG) via programa de CLP.

Nas aulas teóricas falamos sobre o recurso de Backup & Restore que dispositivos IO-Link na versão 1.1 possuem... Agora vamos utilizar o nosso sensor óptico de distância O1D100 da IFM para demostrar o como isso funciona na prática.

​Para fechar todos os modos de operações das portas do nosso mestre IO-Link vamos configurar a quarta porta do nosso SM1278 como DQ.

Para isso devemos verificar no manual do módulo qual é a capacidade de corrente que ele pode fornecer e ver se a nossa carga está dentro dessa faixa de operação.

​Alem dos mestres IO-Link que trabalhamcomo um cartão do CLP é muito comum encontrar mestres que são utilizados como se fossem remotas de campo, ao qual se comunicam com o CLP através de uma rede de campo.

Um exemplo desse tipo de mestre é o AL1103 da IFM que possui 8 portas para dispositivos IO-Link e duas interfaces de comunicação PROFINET para se comunicar com o CLP.

Vamos iniciar a configuração do mestre AL1103 utilizando um software para atribuir um endereço de IP.

​Nessa aula vamos explorar as configurações do software de configuração IO-Link da IFM o LR Device.

Vamos também aprender a instalar um arquivo IODD no LR Device e pra isso estaremos utilizando um sensor de leitura e escrita RFID da Balluff do modelo BIS-M 408-045-001-0-s4.

Nessa aula vamos aprender a configurar o nosso mestre IO-Link AL1103 da IFM na plataforma de programação TIA Portal.

Vamos instalar o arquivo GSDML, atribuir o nome Profinet do módulo (Device Name) e também vamos configurar a porta nº 01 onde está conectado o nosso sensor de leitura e escrita RFID.

Agora que já configuramos o nosso mestre AL1103 no TIA Portal e configuramos a porta nº 01 para a antena RFID vamos aprender a manipular os dados das TAGs RFID.

Nesse primeiro momento vamos aprender como ler os dados UID das nossas TAGs RFID e trabalhar na lógica do CLP.

​Na ultima aula aprendemos a realizar leitura dos dados UID das nossas TAGs RFID, nessa aula veremos como trabalhar com os dados de usuários e gravar dados personalizados em nossas TAGs RFID.

Normalmente os fabricantes de dispositivos IO-Link disponibilizam blocos de integração para seus dispositivos com as principais automações de mercado (Siemens e Rockwell), a Balluff faz isso por exemplo para suas antenas de RFID com tecnologia IO-Link embarcada.

Nessa aula vamos aprender como configurar o bloco de função (FB) BIS-V-CLM paar trabalhar de forma mais simples com nossa antena RFIF BIS-M no TIA Portal.

​Na última aula aprendemos a configurar o bloco FB disponibilizado pela Balluff que nos ajuda e muito a trabalhar com nossa antena RFID no TIA Portal. Nessa aula estarei passando um exemplo didático de aplicação para as nossas TAGs RFIDs.

Nessa aula vamos aprender a ler e escrever dados acíclicos no nosso mestre IO-Link AL1103 da IFM.

Nessa aula vamos aprender a configurar o sensor de distância O1D100 no mestre AL1103, veremos aqui detalhes de como fazer isso utilizando o TIA Portal e o LR Device.

​Em uma aula passada aprendemos a configurar o Backup & Restore no mestre IO-Link da Siemens, porem como havia mencionado, o procedimento de configuração desse recurso é um pouco mais detalhado em outros mestres IO-Link.

Nessa aula vamos aprender como configurar essa função no Mestre IO-Link AL1103 da IFM.

Os dispositivos IO-Link além de fornecerem dados de processo e possibilidade de parametrização remota, também nos disponibilizam dados de diagnósticos.

Nessa aula vamos aprender como aquisitar esses dados de diagnósticos no nosso programa do CLP.

​Alguns dispositivos IO-Link possuem interfaces de visualização e programação local, como é o caso do nosso sensor O1D100 da IFM por exemplo.

Nesse caso qualquer pessoa pode alterar as configurações das saidas dele localmente por exemplo. Mas com o IO-Link podemos bloquear esse recurso afim de evitar problemas futuros. Nessa aula vamos aprender como fazer esse bloqueio via IO-Link.

​Nessa aula vamos trabalhar com mais um sensor agora do fabricante Pepper+Fuchs.

Trata-se do sensor indutivo NRB20-U1-E2-IO. Vamos iniciar configurando ele no TIA Portal com o mestre AL1103 para ler os dados de processo e também instalar se IODD no LR Device.

​Nessa aula vamos aprender como configurar nosso sensor indutivo utilizando os dados acíclicos cia IO-Link.

Vamos aprender nessa aula como realizar aquisição de dados de diagnóstico dos nossos dispositivos IO-Link agora utilizando blocos fornecidos pela IFM.

​Até aqui trabalhamos com a plataforma de programação do TIA Portal da Siemens onde configuramos e utilizamos os nossos dispositivos IO-Link junto com uma CPU S71212FC.

Nas próximas aulas vamos começar a trabalhar com a plataforma de programação do CoDeSys para integrar nossos dispositivos IO-Link.

Como controlador estarei utilizando um Raspberry Pi 4 rodando o CoDeSys na versão V3.5 SP18 Patch 3.

Nessa aula vamos comissionar nosso mestre da IFM e o nosso sensor difuso da Contrinex e ler os seus dados cíclicos no CoDeSys.​

Assim como utilizamos o bloco LIOLINK no TIA Portal para ler e escrever dados acíclicos dos dispositivos IO-Link bo CoDesys também podemos utilizar um bloco chamado IOL_CALL para fazer a mesma coisa.

Nessa aula vamos aprender como utilizar o IOL_CALL no CoDeSys.

Nessa aula vamos integrar nossa antena RFID BIS M da Balluff no CoDeSys e ver como podemos manipular as áreas de Input Buffer e Output Buffer para ler e escrever dados em nossas Tags RFID.

Assim como no TIA Portal, a Balluff também disponibiliza um bloco FB para trabalharmos com nossa antena RFID no CoDeSys.

Essa FB se chama BIS_V_CLM_COM e temos versões para o CoDeSys V3.5 ou TwinCat V3.

Você pode baixa-lá no seguinte link: https://www.balluff.com/pt-br/products/BIS014J

​Neste vídeo, vou te mostrar como configurar o mestre IO-Link Balluff BNI PNT-538-105-Z063 dentro do TIA Portal da Siemens e integrá-lo com uma CPU SIMATIC S7-1200 via rede Profinet. Vamos explorar, passo a passo, o processo de configuração e como utilizar a primeira porta desse mestre IO-Link para conectar e controlar uma antena RFID Balluff BIS M-408-045-001-07-S4.

Você vai aprender como criar um programa no TIA Portal para trabalhar com a leitura de Tags RFID através de IO-Link, possibilitando a comunicação direta entre o sistema e os dispositivos RFID. Durante a aula, vou demonstrar como configurar tanto o hardware quanto o software, garantindo que você compreenda como os dados das tags podem ser lidos e processados pelo controlador.

Este vídeo é ideal para quem deseja expandir seus conhecimentos em redes industriais, como Profinet, e integrar dispositivos IO-Link com controladores Siemens. Acompanhe o tutorial e aprenda a configurar e otimizar seu sistema de leitura RFID com a plataforma TIA Portal.

Tópicos abordados:

• Configuração do mestre IO-Link Balluff no TIA Portal

• Integração com a CPU SIMATIC S7-1200 via Profinet

• Conexão e uso da antena RFID Balluff BIS M-408-045-001-07-S4

• Leitura de Tags RFID via IO-Link no TIA Portal

​O mundo do IOT esta cada vez mas presente das aplicações industriais dos dias de hoje, ele chega na indústria com o nome de IIOT (internet das coisas industrial).

A tecnólogia IO-Link é totalmente preparada para trabalhar com esse tipo de tecnologia e muitos fabricantes de dispositivos IO-Link já disponibilizam em seus mestres algum protocolo IIOT para permitir essa aquisição de dados por sistemas de TI.

Nessa aula vamos aprender como ler e escrever dados do nosso módulo RFID BIS-M utilizando uma plataforma chamada Node-Red.

​Na última aula aprendemos a integrar nosso mestre IO-Link AL1103 com a plataforma Node-Red via protocolo HTTP Rest.

Nessa aula vamos ver como realizar a integração utilizando uma planilha do EXCEL.

​Para fascilitar a integração do nosso mestre IO-Link AL1103 com os aplicativos Rest a IFM disponibiliza uma plataforma de software chamada IoT-Core Assistant.

Nessa aula vamos aprender como utiliza-la afim de nos auxiliar em nossa implementação.

Nessa aula vamos aprender como adcionar um mestre IO-Link AL1323 da IFM na plataforma de programação da Rockwell Studio 5000. Vamos instalar o arquivo EDS do mestre IO-Link e realizar as configurações iniciais dele na plataforma da Rockwell para trocar dados com um CLP CompactLogix.

Uma vez que já temos a comunicação do nosso mestre IO-Link estabelecida com o CLP, vamos agora aprender a ler dados de um sensor de temperatura IO-Link também da IFM modelo TA2145 no programa da Rockwell.

Além de ler os dados da forma tradicional como demostrei na última aula, a IFM disponibiliza AddOns que facilitam as leituras e comando para nossos dispositivos IO-Link. Nessa aula vamos iniciar os estudos desses AddOns para ver como eles podem facilitar a nossa integração com CLPs da Rockwell.

Na última aula aprendemos a utilizar o AddOn disponibilizado pela IFM para ler dados cíclicos do nosso sensor TA2145, agora vamos aprender como ler e escrever dados acíclicos utilizando outro AddOn que também é disponibilizado.

Nessa aula vamos aprender a integrar a antena RFID da Balluff BIS-M na plataforma do Studio 5000 e ler as Tags RFID.

Agora vamos aprender a realizar os comandos de escritas para gravar dados nas Tags RFID usando a plataforma do Studio 5000.

Nessa aula vamos explorar a capacidade IoT do mestre IO-Link da IFM. Diferente do outro mestre que usei em aulas passadas esse modelo AL1323 possui uma porta de comunicação dedicada para comunicação IoT utilizando protocolos como HTTP e e MQTT. Nesse primeiro momento vamos aprender como configurar nosso mestre IO-Link para enviar dados do sensor de temperatura a um banco de dados série temporal InfluxDB via HTTP .

Na última aula integramos nosso sistema IO-Link com um banco de dados via HTTP agora quero apresentar a configuração do nosso mestre IO-Link como um cliente MQTT para enviar dados a um broker MQTT Mosquitto rodando em uma rede local. Esses dados serão lidos por clientes MQTT que vão estar escritos no tópico onde os dados estão sendo publicados.

Nessa aula eu apresento como você pode ler dados no mestre IO-Link e publicar em uma página Web.

Nessa prática vou utilizar o FlasK do Python para gerar nossa Web server e publicar os dados do sensor de temperatura TA2145 em uma página Web em tempo rela e disponibilizar em uma rede local.

Muito obrigado pela sua participação!!!