Balluff Brasil
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17 de novembro de 2020

Guia completo: tudo o que você precisa saber sobre IO-Link

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Assim como a conexão USB revolucionou o mundo dos computadores, o IO-Link veio para revolucionar a automação industrial. Neste guia, trouxemos todas as informações que você precisa sobre o IO-Link.

O que é IO Link?

De maneira técnica, IO-Link é um padrão poderoso (IEC 61131-9) para implementar soluções inteligentes para a automação industrial. A interface digital é uma conexão ponto a ponto, independente de fieldbus, e é a primeira tecnologia IO mundialmente padronizada que comunica desde o sistema de comando até o nível mais baixo da automação e que integra sensores e atuadores ao nível de fieldbus.

IO-Link – a USB para a automação industrial


A interface universal IO-Link com protocolo próprio e IO-Link Master revolucionaram a automação industrial como a conexão USB revolucionou o mundo dos computadores. Da mesma maneira que todos os dispositivos USB podem ser conectados a qualquer porta USB, todos os dispositivos IO-Link podem ser utilizados com qualquer IO-Link Master.

O IO-Link, nos moldes de USB, portanto, é uma interface padronizada para todos os dispositivos, com instalação simples e abrangência total de funções. O que transforma este padrão de comunicação, com o seu protocolo IO-Link, em uma tecnologia para uma produção interligada e inteligente, e constitui um componente importante para a indústria do futuro.

A Balluff leva o IO-Link em todas as áreas e com todos os princípios de atuação, gerando vantagens com IO-Link em todos os setores da produção, em cada uma das máquinas:

  • A instalação do IO-Link é fácil
  • IO-Link aumenta a disponibilidade das máquinas
  • IO-Link possibilita uma manutenção orientada por necessidade
  • IO-Link torna a operação mais eficiente

Abaixo, explicamos de maneira prática o que é e como o IO-Link revolucionou a automação industrial. Mas antes, precisamos introduzir o conceito de fieldbus.

Módulos distribuidores fieldbus

Tecnologias fieldbus – para uma performance de alto rendimento

Uma produção cada vez mais rápida, mais flexível, mais eficiente e mais versátil requer comunicação contínua entre o sensor e a rede. Assim, o volume de dados cresce no interior dos processos de fabricação. Por esse motivo, na automação industrial, é necessário utilizar componentes que disponibilizam estas informações. Do mesmo modo, é necessária uma infraestrutura que transporte os dados através de todos os níveis.

A tecnologia fieldbus resolve esses problemas. A moderna transmissão de dados através de sistemas fieldbus como Profibus, Profinet, EtherCAT, CC-Link ou Ethernet IP em combinação com IO-Link criam as condições perfeitas para preparar a sua produção às exigências de Indústria 4.0.

O que é um fieldbus?

A primeira geração da tecnologia fieldbus foi desenvolvida nos anos 80 para substituir o cabeamento paralelo, utilizado até então. O fieldbus substitui os conjuntos paralelos de cabos por um único cabo fieldbus. Quando vários dispositivos transmitem dados através de um único cabo, deve estar definido, de modo inequívoco, qual dos dispositivos (identificação) comunica que dados (valor de medição, comando) e em que momento (iniciativa). Protocolos normatizados tornam isso possível.

Hoje há muitos sistemas fieldbus diferentes com propriedades diferentes estabelecidos no mercado. Desde 1999, os sistemas fieldbus estão padronizados mundialmente na norma IEC 61158 (Digital data communication for measurement and control – Fieldbus for use in industrial control systems).

Sistemas fieldbus e IO-Link

O protocolo fieldbus simplifica o cabeamento, economiza tempo durante o planejamento e a instalação, gerando economia de custos. Na combinação com IO-Link, a tecnologia fieldbus destaca as suas vantagens ainda mais.

Através do IO-Link, o fieldbus atinge uma taxa de dados mais alta e o protocolo é mais bem aproveitado. Os sistemas se tornam menos vulneráveis às interferências e mais flexíveis na utilização. Além disso, os custos são reduzidos, uma vez que o sistema dispensa blindagens.

Um sistema IO-Link consiste em vários dispositivos: um IO-Link Master, sensores e atuadores inteligentes, compatíveis com IO-Link, os quais são ligados ao IO-Link Master. Se for necessário integrar sensores e atuadores analógicos, hubs para sensores/atuadores tornam isso possível.

IO-Link utiliza, para isso, os cabos industriais standard com três ou quatro condutores. Estes são altamente flexíveis e adequados para muitos ciclos de flexão. Eles são fáceis de conectar, bastante econômicos e as suas conexões são padronizadas.

Conceitos modulares: comando com IO-Link


Do cabeamento paralelo ao protocolo fieldbus

A substituição do cabeamento paralelo pela utilização do fieldbus foi um avanço enorme para a automação industrial, pois o protocolo fieldbus superou com sucesso as enormes despesas de instalação do cabeamento paralelo que utilizava cabos de cobre de alto custo e reduziu os custos de modo significativo.

Por um lado, a utilização do fieldbus requer menos mão de obra pela eliminação de muitos conjuntos de cabos paralelos, reduzindo a quantidade de condutores que precisam ser instalados. Isso significa uma economia adicional de material e espaço. Por outro lado, o cabo fieldbus liga os componentes de diversos níveis e permite um sistema sem armário de comando.

Armadilhas do protocolo fieldbus

Mas os cabos fieldbus também apresentam as suas ciladas, apesar do seu protocolo não ser mais elétrico e as despesas com cabeamento serem várias vezes menores, pois os cabos possuem um baixo nível de sinal, são propensos a falhas, menos flexíveis e, devido à blindagem, mais caros.

IO-Link: universal e inteligente

Através do protocolo universal IO-Link, você pode recorrer a um padrão estabelecido para integrar os mais diversos dispositivos de modo simples e inteligente. Agora, o monitoramento de processos, a parametrização e a análise de falhas de dispositivos IO-Link ocorrem no sistema de comando.

Dessa maneira, IO-Link da Balluff garante conceitos de comando extremamente flexíveis e a comunicação dos dispositivos através de diversos níveis. Com essa versatilidade, simplicidade e capacidade, IO-Link pode ser denominado a interface universal – USB – da automação.

Quais são os componentes que IO-Link precisa?


Para essa interface eficiente e universal basta um simples cabo industrial comum. Com um cabo sem blindagem de três ou quatro condutores, você pode conectar tanto os sensores inteligentes quanto os dispositivos binários e/ou analógicos com economia de custos.

A tecnologia digital possibilita o intercâmbio de dados de processo e serviço, assim como de eventos com a melhor qualidade de sinal. Também sinais analógicos são transportados, totalmente sem interferências, por este padrão aberto via digitalização. Com um efeito conveniente que permite você monitorar o sistema de sensores até o último metro do seu processo de fabricação e realizar diagnósticos.

IO-Link: simples e flexível

Os pontos fracos do protocolo fieldbus passaram à história com a introdução do IO-Link. Ao sistema IO-Link pertencem o IO-Link Master, mais um ou vários dispositivos IO-Link, ou seja, sensores e atuadores.

O IO-Link Master é a interface para o sistema de comando (SPS) e assume a comunicação com os dispositivos inteligentes conectados. A interface utiliza cabos industriais padrão com três ou quatro condutores. Estes são altamente flexíveis e adequados para muitos ciclos de flexão. Como padrão, três condutores servem para a comunicação entre os dispositivos e o IO-Link Master e fornecem a tensão de alimentação. Estes condutores são fáceis de conectar, bastante econômicos e as conexões são padronizadas com conectores M5, M8 ou M12.

Qual é a tarefa do IO-Link Master?


Através do IO-Link Master, os sensores e atuadores inteligentes são ligados ao sistema de comando. Isso possibilita parametrização e diagnóstico a partir de um ponto central. Para a ligação dos dispositivos binários ou analógicos, você utiliza os hubs correspondentes para sensores e atuadores.

Configuração paralela de dispositivos diversos

O acesso direto a todos os dispositivos IO-Link no distribuidor por UDP (User Datagram Protocol) possibilita a configuração paralela de dispositivos diversos no mesmo distribuidor.

Pela função Multi Window do software do Device Manager, é possível configurar e diagnosticar diferentes dispositivos ao mesmo tempo. O IO-Test do sistema executável pelo software e as configurações de parâmetros sem CLP possibilitam um comissionamento significativamente mais rápido do sistema.

De modo paralelo à comunicação SPS, é possível transportar dados de processo, de parâmetros e de diagnóstico sem influenciar o ciclo do processo SPS. Esta comunicação ocorre continuamente com todos os dispositivos IO-Link no distribuidor. O IO-Link Device Manager pode ser utilizado em todos os módulos Profinet e Ethernet/IP Master da Balluff.

Vantagens do IO-Link

Quais são os argumentos a favor do IO-Link?

A comunicação contínua desde o sensor até a Internet é essencial para uma produção rápida, flexível e eficiente e para a conectividade que a Indústria 4.0 requer.

Simultaneamente, é necessário lidar com uma quantidade crescente de dados. Isso exige componentes para disponibilizar as informações e uma infraestrutura para transmitir estas informações através de todos os níveis.

IO-Link é de utilização universal

A interface comunica desde o sistema de comando até os níveis inferiores da automação e permite a ligação a quase todos os sistemas fieldbus. Isto requer apenas um cabo padronizado e uma conexão normatizada com conectores M5, M8 ou M12.

Também, os sensores IO-Link podem ser instalados diretamente nos seus locais de atuação, onde se encontram localizados de modo ideal, do ponto de vista da técnica de processos.

IO-Link é uma tecnologia inteligente

O standard possibilita o intercâmbio e dados de processo, dados de serviço e eventos. Neste processo, a tecnologia oferece a possibilidade de armazenar os dados de parâmetros diretamente no Master. A vantagem é que a informação armazenada é transferida automaticamente em caso de substituição de um dispositivo.

Assim, os dados de parâmetros podem ser utilizados de maneira simples por um novo dispositivo de substituição idêntico. Isso economiza tempo e reduz a possibilidade de erro.

IO-Link é simples

IO-Link simplifica a instalação e a troca de dispositivos novos e garante uma transmissão de dados sem erros. Cada dispositivo possui IODD (IO Device Description). Ali encontram-se as informações sobre o fabricante, o número do artigo ou a função, armazenadas para leitura inequívoca.

A atribuição possibilita parametrização, monitoramento simplificado do processo e análise de falhas, que também pode ser realizada através de equipamentos móveis, independentemente do local. O acesso aos sensores tornou-se irrelevante através do IO-Link, uma vez que as informações relevantes se encontram armazenadas e acessíveis em um ponto central do sistema de comando.

Impactos do IO-Link na redução de custos 

Eficiência e redução de custos

A interface de comunicação IO-Link oferece vantagens concretas: a instalação rápida e econômica, o diagnóstico contínuo e a troca rápida de sensores, já que estes podem ser parametrizados a partir de um ponto central. Como resultado, isso proporciona maior flexibilidade e aumenta a eficiência da automação.

A instalação do IO-Link é fácil

Para o IO-Link, basta um cabo standard, comum na indústria, com três ou quatro condutores. Com isto, essa interface standard é facilmente integrável no mundo fieldbus. Até dispositivos complexos podem ser integrados com facilidade.

Particularmente interessante neste contexto: Também sem cabeamento blindado de alto custo, a comunicação digital garante segurança contra interferências. Neste processo, sinais analógicos são digitalizados sem perdas na conversão.

IO-Link aumenta a disponibilidade das máquinas

IO-Link permite a troca rápida e sem erros de sensores e diminui o tempo necessário para colocar o sistema em funcionamento. Os tempos de paralisação podem ser reduzidos substancialmente, uma vez que os parâmetros de um sensor IO-Link trocado são transferidos automaticamente do IO-Link Master ou do sistema de comando ao novo sensor.

Colocação em funcionamento, alterações de formato ou trocas de fórmula podem ser executadas de forma centralizada através dos módulos funcionais do sistema de comando. Assim, você economiza tempo e reduz o potencial de erros ao mínimo.

Outra vantagem para você: Dispositivos IO-Link não podem ser confundidos, uma vez que são identificados automaticamente.

IO-Link torna a manutenção mais orientada para a necessidade

Dados de diagnóstico contínuos de todo o processo ampliam os intervalos de manutenção, uma vez que as instalações e as máquinas passam por manutenção com menos frequência devido ao ajuste automático por IO-Link. Agora, um reconhecimento previdente de falhas também é possível. Pois os parâmetros completos dos processos são indicados de modo contínuo no sistema de comando.

 IO-Link torna a operação mais eficiente

Dispositivos IO-Link podem ser posicionados, dentro das máquinas, diretamente no local de atuação, uma vez que acessá-lo não é tão importante. Do ponto de vista técnico do processo, isso é ideal. O monitoramento de processos, a parametrização e a análise de falhas dos sensores e dispositivos IO-Link ocorrem no sistema de comando. O funcionamento das máquinas terá seu tempo otimizado.

Além disso, retardos e distorções de sinais estão efetivamente eliminados, pois a transmissão digital de dados proporciona uma alta qualidade do sinal. Abrangentes exigências para as aplicações podem ser realizadas de maneira simples com IO-Link, já que dispositivos binários e analógicos podem ser utilizados simultaneamente com sensores e atuadores IO-Link.

IO-Link proporciona um distribuidor contínuo de alta capacidade

Conceitos de comando com IO-Link proporcionam soluções simples e universais para uma rede distribuidora contínua e de alto rendimento, de maneira que você, com a interface universal, se beneficie de custos mais baixos, tornando-se mais flexível do que nunca.

Exemplos de aplicação do IO-Link

Falamos IO-Link em todos os setores da produção

A comunicação IO-Link assegura transparência para todas as áreas da automação. Em todos os setores – logística, serviço, fabricação, montagem, teste e embalagem. E para cada uma das aplicações – fluido, identificação, medição de deslocamento ou reconhecimento de objetos, pois IO-Link permite uma comunicação contínua desde o nível de campo até a nuvem.

Segurança com IO-Link


A segurança tem prioridade. Para aumentar a eficiência dos conceitos de segurança e integrá-los no sistema de comando da planta, desenvolvemos um módulo I/O seguro: o Safety-Hub da Balluff, a primeira solução integrada de segurança por meio da comunicação IO-Link.

Safety over IO-Link é integrado facilmente, reage rapidamente e pode substituir o painel de comutação. Safety over IO-Link estabelece a ligação entre as técnicas de automação e de segurança por meio de comunicação até o último ponto. A interface IO-Link fornece detalhes sobre sensores e atuadores, além de informações relevantes à segurança.

SmartLight IO-Link

As torres de sinalização com LEDs SmartLight da Balluff mostram, através de um amplo espectro flexível de cores diferentes, estados operacionais como temperatura, nível de abastecimento da planta ou também a posição de um dispositivo deslizante por meio de um sistema de medição de deslocamento. Nesse processo, o estado atual é indicado na escala de cores para fácil leitura.

Todas as cores podem ser definidas individualmente pelo sistema de comando. A atribuição das diversas cores procede com poucos comandos, sem necessidade de alterações mecânicas na coluna de LEDs. Assim, graças ao IO-Link, modificações são possíveis também com o sistema em funcionamento.

Nós falamos IO-Link

A Balluff, sendo um parceiro engajado na automação industrial, não apenas oferece um leque abrangente de produtos e serviços com dispositivos como IO-Link Master, Hubs, sensores e outros dispositivos IO-Link, mas também desenvolve junto com você as soluções para automação industrial que se adaptam com precisão às suas exigências e que podem ser utilizadas mundialmente.

Nossas soluções IO-Link trazem sensores de alta capacidade e a melhor tecnologia IO-Link para redes distribuidoras e interligação. Soluções inovadoras da Balluff, como Safety over IO-Link ou a torre de sinalização com LEDs, mostram de forma marcante como a tecnologia IO-Link possibilita máquinas e sistemas inteligentes e processos de fabricação eficientes.

Portfólio IO-Link Balluff

O amplo portfólio IO-Link da Balluff abrange sensores de diversos princípios de funcionamento, assim como um espectro sem concorrência de tecnologia de interligação e distribuição. Além de sistemas de visão, RFID e Fontes de Alimentação Inteligentes.

Com isso, IO-Link da Balluff suporta todos os protocolos correntes de fieldbus: com sistemas fieldbus como Profibus, Profinet, Ethernet-IP, Devicenet, CC-Link e EtherCAT comunicamos através do IO-Link em todos os setores – para colocação em funcionamento rápido, sequências ideais dos processos, elevada conectividade, assim como uma segurança de planejamento maior possível e, ao mesmo tempo, muita flexibilidade para os conceitos de comando desejados. As nossas soluções com IO-Link estão ajustadas com precisão às suas necessidades.

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