Funktionsprinzip der IO-Link-Technologie

IO-Link hat drei Übertragungsgeschwindigkeiten COM1, COM2 und COM3 spezifiziert, die von 4,8 über 38,4 bis hin zu 230,4 kbit/s reichen. Damit stehen unterschiedliche Übertragungsraten zur Verfügung, die dem Datenaufkommen des jeweiligen Gerätetyps entsprechen. Mit der Übertragungsgeschwindigkeit von 38.4 kbit/s (COM2) lassen sich derzeit die Anforderungen der meisten IO-Link-Geräte abdecken.

Um die Kommunikation aufzubauen, schickt der Master zunächst ein „Aufweck“-Ereignis (Wake-up-Impuls) an das IO-Link-Gerät. Dieses erkennt das Signal und wartet auf eine erste Nachricht. Der Master sendet daraufhin eine festgelegte „Start-up“-Nachricht mit den drei unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten, woraufhin das Gerät mit der von ihm unterstützten Übertragungsgeschwindigkeit antwortet. Damit ist die unterste Stufe der Kommunikation hergestellt.

Im nächsten Schritt liest der Master weitere Kommunikationsparameter aus dem Gerät aus, gefolgt von der Hersteller-ID und Geräte-ID. Somit liegen im Master alle Informationen vor, um für die folgenden Schritte das notwendige Format der Nachrichten einzustellen. Im Rahmen der Validierung lässt sich die für den jeweiligen Port konfigurierte Hersteller-ID und Device-ID überprüfen sowie, ob das erwartete Gerät angeschlossen ist.

Aufgrund der Kommunikationsfähigkeit stehen in den Geräten ein Vielzahl von Funktionen mit zugehörigen Einstellmöglichkeiten und Statusinformationen zur Verfügung. Um diese Daten und Informationen benutzerfreundlich darzustellen und die Bedienung zu vereinfachen, wurde das IODD-Format, kurz für IO Device Description, als Standardbeschreibungssprache definiert. Diese Beschreibung beinhaltet folgende Informationen:

• Kommunikationseigenschaften
• Unterstützte Produktvarianten
• Parameterstruktur und –wertebereiche
• Struktur und Inhalte der Prozessdaten
• Mögliche Ereignisse
• Definition einer Benutzeroberfläche und Menüstruktur
• Mehrsprachige Unterstützung für alle Parameter

Für jedes IO-Link-Gerät steht eine IODD zur Verfügung, die sich wiederum auf allen IO-Link-fähigen Systemumgebungen interpretieren und darstellen lässt. Dadurch sind alle IO-Link-Geräte systemunabhängig bedienbar.

Um die Integration von IO-Link-Geräten für den Anwender so einfach wie möglich zu gestalten, bedarf es einen vereinheitlichten Programmzugriff der Steuerung auf die IO-Link-Geräte. Genau diese Problematik wurde mit der Einführung von IO-Link-Geräteprofilen gelöst.
Diese geben vor, an welcher Stelle innerhalb eines IO-Link-fähigen Geräts ein bestimmter Parameter/Prozesswert zu stehen hat. In den Geräteprofilen sind die Datenstruktur, die Dateninhalte und die Basisfunktionalität festgeschrieben. Damit gehören unterschiedliche Datenabbilder sowie der Zeitaufwand, sich in unterschiedliche Parameterstrukturen einarbeiten zu müssen, der Vergangenheit an.

Derzeit sind für IO-Link die Geräteprofile „Smart-Sensor-Profile“ definiert. Die letzte Erweiterung der Sensorprofile beinhaltet aufgrund ihres hohen Verbreitungsgrades die folgenden technologieübergreifenden Klassifizierungen von Sensorausprägungen:

• Binäre Sensoren mit festem Schaltpunkt (Fixed Switching Sensors – FSS)
• Binäre Sensoren mit einstellbarem Schaltpunkt (Adjustable Switching Sensors – AdSS)
• Messende Sensoren (Digital Measuring Sensors – DMS)

Smart-Sensor-Profile eröffnen eine herstellerübergreifende Identifikation, Parametrierung und Diagnose von IO-Link-Geräten. Auch die Integration in die Steuerung, Teach-in-Prozeduren oder der Gerätetausch sind mit deutlich weniger Aufwand verbunden – ohne Einschränkungen hinsichtlich der Flexibilität.