图尔克 | IO-LINK为分布式控制打通最后一米

• 关键词：图尔克,IO-LINK,分布式IO
• 摘要：​颠覆传统控制系统金字塔架构的去中心化分布式控制，不是不要中心，而是由“点对点”网格化架构中的节点来自由选择中心、自由决定中心。也就是说，去中心化分布式控制系统中，每个节点都需要分布式的智能，既要担任采集者角色，又担任处理者角色，有时还是担任执行者角色。

颠覆传统控制系统金字塔架构的去中心化分布式控制，不是不要中心，而是由“点对点”网格化架构中的节点来自由选择中心、自由决定中心。也就是说，去中心化分布式控制系统中，每个节点都需要分布式的智能，既要担任采集者角色，又担任处理者角色，有时还是担任执行者角色。

IO-Link作为一种开放式标准串行通信协议，允许从支持IO-Link的传感器和设备进行双向交换数据，并连接到主站，为处理传感器和控制执行器提供了点对点的数字通信路径。如此一来，从互联网到可编程逻辑控制器（PLC），再到现场设备，IO-Link为去中心化的分布式控制系统打通了最后一米的数字路径。根据市场研究机构 FMI 的最新报告，2021 年 IO-Link 产品全球销售额超过 51亿美元，预计到2027年，IO-Link 产品全球销售额将超过122亿美元，2022-27年的年复合增长率将达15.8%。那么，图尔克去中心化的分布式控制系统中有哪些IO-Link的创新产品，又有哪些竞争优势呢？

图尔克分布式控制系统中的IO-Link

作为一种数字通信标准，IO-Link被设计为分布式控制系统中最后一米的重要组成部分。但许多用户仍然仅仅将这项技术与他们尚未明确的未来应用关联起来。有时候他们甚至认为转型也需要用昂贵的装置来替代基本的接近开关。其实，情况恰恰相反。

在大多数分布式控制应用中，二进制I/O信号（例如电感接近开关信号）代表了最常用的信号类型。即使在今天，这些信号也经常在分布式控制现场被无源接头 (IP67) 采集，并通过控制柜中的多芯电缆连接到中央或者分布式I/O模块 (IP20)。但是IO-Link技术允许在2 毫秒的周期内通过一个包含开关量状态和数据信息的通道传输2个字节的数据。这消除了对控制柜中分布式控制模块的需要，从而可以设计成更小的外形尺寸。而且，在分布式控制系统中，IO-Link除了传输过程数据之外还可以传输其它信息，例如参数化或诊断信息。

IO-Link 不需要任何特殊的布线。分布式控制系统中的传感器和执行器可以继续使用传统的，价格低廉的非屏蔽的工业级3芯电缆。可选用标准的开关量模式和通讯模式这两种工作模式。IO-Link还可降低高I/O密度应用的成本。图尔克分布式控制系统中的I/O分线盒最多可压缩16个额外信号并通过IO-Link传输。

图尔克给分布式控制系统中的IO-Link设备内部分配一个所谓的“专用标签” （IO-Link规范的一部分），用以识别多种可更换的零件，而且不会进一步的增加管理费用和成本。与此同时，这种内置的机制允许使用字母数字信息，即类似于重复利用现有的识别代码。

在分布式控制系统的多种应用中，IO-Link都能第一时间降低成本。客户可以立即通过分布式控制系统中的IO-Link受益。

简单的IO-Link设备集成——SIDI

到目前为止，IO-Link设备还无法直接集成到Profinet项目中。用户通常不得不在分布式控制系统中手动输入设备类别或制造商ID等属性。此外，测量范围和输出信号等参数必须通过其他软件进行编程或设置。

为此，图尔克现推出一种新功能——SIDI（简单的IO-Link设备集成），可以使IO-Link设备直接集成到Profinet工程软件（如TIA Portal）中。在分布式控制系统中，IO-Link设备可以作为IO-Link主站的GSDML（通用站描述标记语言）中的Profinet子模块输入。作为标准功能，图尔克将所有的专有IO-Link设备都添加到SIDI库中。同时，图尔克SIDI目录中还包含第三方制造商的IO-Link设备，例如阀组。根据要求，也可添加其他制造商的设备。

如果分布式控制系统中连接的设备在SIDI GSDML中，那么PLC程序员可以在编程环境中通过设备产品目录选择该设备。程序员可以查看分布式控制系统中的这些设备所有相关IO-Link属性，并在纯文本字段中更改参数（例如测量范围、输出信号或脉冲频率）。因此，IO-Link设备也完全可以在分布式控制系统中实现离线设计。

图尔克全方位的IO-Link产品家族

图尔克从一开始就支持IO-Link技术，一直致力于为客户提供全方位的IO-Link产品组合，包括多种传感器、连接技术、防护等级IP20和IP67的带IO-Link主站的现场总线和以太网I/O系统等。

图尔克IP67/69K的TBEC-LL-8IOL EtherCAT IO-Link主站，采用坚固的TBEN-L外壳，可以提供8个IO-Link主站端口，包括4个Class A端口和4个Class B端口，配置十分灵活。同时，还可用于基于EtherCAT的分布式控制系统中。TBEC-LL-8IOL还配有FLC逻辑（现场逻辑控制器）。这使得设备可以在分布式控制系统中直接处理简单的控制器任务、对数据进行选择性的预处理以及将其与高级控制器交换。因此，用户可以将其用于小型分布式控制系统中，而无需额外的PLC。在较大的分布式控制系统中，FLC技术则可减轻高级控制器的负载。配置和编程通过图尔克的AGREE网页编程环境执行，用户可以在该环境中轻松编程条件和行动，而无需安装任何额外软件，甚至可在现场使用移动终端进行操作。诊断和过程数据的无缝通信可确保分布式控制系统中（例如状态监测或预见性维护）的数据透明性、提高机器可用性并降低维护成本。

图尔克IP20的4端口IO-Link主站模块FEN20-4IOL专为分布式控制系统中紧凑空间应用而设计。与TBEN模块相同，这类IO-Link主站模块均支持用于PROFINET系统中的SIDI（Simple IO-Link Device Integration）功能，通过使用该功能可以实现在分布式控制系统中对IO-Link设备进行快速集成。图尔克IO-Link分线盒TBIL-L-16DXP-AUX新增了一个用于大电流供电需求的辅助供电端口，从而在保证输入信号有效的同时可以紧急安全关断输出负载供电。这类IO-Link分线盒提供了16个通用型输入/输出信号接口，辅助供电接口可选7/8或M12两种方式。

如今，图尔克已经成为一个在全球范围内可以提供全方位产品的IO-Link系统供应商，包括传感器，电缆和分线盒以及可编程现场总线和以太网解决方案，为用户的分布式控制系统带来诸多的收益点，如降低机器成本，高效的流程，提高机器的可靠性等。

如果您想了解图尔克去中心化的分布式控制系统包含的具体产品和成功应用案例，请持续关注我们！