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IO-Linkの概要や採用メリットをまとめたペーパープレゼント!

ホワイトペーパー

IO-Link コミュニティ ジャパンによる解説をお届け

産業用オートメーションにデジタル通信技術が導入されて、すでに25 年以上となる。
この先オートメーションをさらに進化させるためには、工場のすべての機器がデジタル通信でつながって、情報を共有する必要があるが、現実にはまだそうなってはいない。
IO-Link は、その進化における課題を解決するために欠かせない、現場の(比較的価格の安い)機器もデジタルネットワークに接続し、測定値、操作値だけでなく、パラメータデータ、診断データ、そしてイベントの通信可能にする技術である。
当記事では、そのIO-Linkについて解説する。

【見出し】
1.IO-Link とは
2.技術概要
3.エンジニアリングとコンフィギュレーション
4.IO-Link を採用するメリット

このカタログについて

ドキュメント名 IO-Linkの概要や採用メリットをまとめたペーパープレゼント!
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
ファイルサイズ 3.4Mb
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◆◆◆ ネットワーク団体 ◆◆◆ IO-Link -現場センサ、アクチュエータのためのデジタル通信技術- IO-Link コミュニティ ジャパン はじめに  産業用オートメーションにデジタル通信技術が導入されて、す でに 25 年以上となる。工場現場では各種フィールドバス、産 業用 Ethernet 等を使用して、多くのオートメーション機器間で、 自由にデータと情報のやり取りができるようになっている。  ただし、オートメーションをさらに進化させるためには、工場 のすべての機器がデジタル通信でつながって、情報を共有する 必要があるが、現実にはまだそうなってはいない。  特に工場現場に一番近いセンサ、アクチュエータは(一般 的に)非常に安いコストで供給されることが求められており、 Ethernet などを使ったデジタル通信機能を搭載すると価格が 高くなってしまう。そのため、工場で多く使用されているにもか かわらず、センサ・アクチュエータまでにはデジタル通信が届い ていないことが多い。 図 2 IO-Link システム構成  IO-Link はこの課題を解決するため、現場の(比較的価格の 図2 IO-Linkシステム構成 安い)機器もデジタルネットワークに接続し、測定値、操作値 トで販売されている IO-Link マスタでサポートされているフィー だけでなく、パラメータデータ、診断データ、そしてイベントの ルドバ ス、 産 業 用 Ethernet は PROFIBUS、PROFINET、 通信可能にする技術である。IO-Link のコンセプトはすでにマー Interbus, EtherCAT、Powerlink, EtherNet/IP, Modbus ケットで受け入れられ、2016 年末までに累計 530 万台の機器 TCP, SERCOS III, CC-Link, CC-Link/IE、DeviceNet, が全世界で納入された。(図 1 参照)特に 2015 年と比べると、 AS-Interface, serial, USB など多彩なプロトコルが用意され 2016 年は納入機器数が 20% 以上増えていることに注目いた ている。この多様な接続性が IO-Link の魅力の 1つである。 だきたい。  また、デバイスの種類も エンコーダ、圧力センサ、レベル センサ、温度センサ、近接センサ、超音波センサ、ビジョンセ IO-Link ンサ、流量センサ、距離計、RFID システム、低電圧スイッチギ ノード数 ア、真空機器、バルブ、回転機、信号灯など 3700 種類以上の 600万 機器がマーケットで販売されている(2017 年 3 月現在)。 530万台 (写真 1 参照) 400万 360万台 219万台 200万 図 1 IO-Link 累計出荷数 図1 IO-Link累計出荷数 1.IO-Link とは  IO-Link システムではマスタとデバイスを 3 本の導線(シール ド不要)を使って 1 対 1に接続する。多くの場合、IO-Link マ スタはリモート IO または制御機器(例 ;PLC)の入出力カード 写真 1 ヨーロッパの展示会での IO-Link パネル となっている。マスタは複数のポートを持っており、複数の IO- Link デバイスと接続する。(図 2 参照) 2. 技術概写要真1 ヨーロッパの展示会でのIO-Linkパネル  IO-Link マスタは IO-Link デバイスと上位の制御機器との間 に位置して、データのやり取りを仲介する。たとえば、IO-Link  IO-Link の概要仕様は以下のとおりとなる。 マスタがリモート IO の場合、上位通信としてフィールドバス、 (1)Point-to-Point 接続  マスタの各ポートが 1 個の IO- または産業用 Ethernet とつながることが多い。現在マーケッ Link デバイス(現場機器)とつながり、中間に機器は接続され — 1 —
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オートメーション & 産業ネットワークナビ Vol.1 ない。つまり、マスタとデバイスの Point-to-Point 接続であり、 バス接続でない。 (2)信号線は 3 線式、電源供給も可能 (24V) (3)ケーブル最大長 20m (4)インタフェース部は M12、M8 コネクタ、または端子接続 を使うのが一般的。 (5)通信速度 4.8kbps、38.4kbps、230.4kbps の 3 種類 (6)データ更新周期 38.4kbps の通信速度で約 2msec ごと にデータ更新 (7)IO-Link では以下の 4 種類のタイプのデータを通信できる。 1) プロセスデータ  現場機器の測定値と操作値であり、周期的に通信される。最大 長は 32 バイト。 2) バリューステータス 写真 2 IO-Link のエンジニアリング画面例写真2 IO-Linkのエンジニアリング画面例 バリューステータスとはプロセスデータの有効 / 無効を示す値で ではハードの接続を統一できる。つまり、ケーブル接続の間違 あり、プロセスデータと共に通信される。 いがなくなる。また、設定と異なる IO-Link のデバイスをマスタ 3) デバイスデータ に接続するとエラーを出すこともできるので、間違った機器をつ デバイスデータとはパラメータ、機器の識別データ、そして診断 なぐことがなくなる。 データとなる。これらのデータはマスタからのリクエストにより、 (4)センサ、アクチュエータをそれぞれ配線するより、IO-Link 非周期で通信される。 とフィールドバスまたは産業用 Ethernet を採用すると、配線工 4) イベント 数が削減できる。 アラーム等のイベントがデバイスで発生した場合、デバイスは マスタにこのイベントを読むようリクエストすることができる。 5. 終わりに  IO-Linkの日本での普及をサポートするために、IO-Linkコミュ 3. エンジニアリングとコンフィギュレーション ニティ ジャパンが 2017 年 4 月に発足した。2017 年 7月現在、  IO-Link デバイスの仕様を記述するため、それぞれの IO- 24 社が参加しており、 Link デバイスは IODD(IO Device Description)を提供する。 (1)早稲田大学理工学研究所にて、IO-Link 体験コースを月1 IODD には以下の情報が含まれる。 回の割合で開催 ・通信のプロパティ (2)東京、名古屋などで、IO-Link の概要説明とベンダデモを ・デバイスのパラメータ(レンジとデフォルト値を含めることもできる) 行う IO-Link 紹介セミナの開催 ・機器の識別データ、プロセスデータ、診断データ (3)HP の開設 ・デバイスデータ (4)カタログ、技術資料の公開 ・テキスト記述 (機器の説明) (5)産業オープンネット展、システムコントロールフェア/ 計測 ・機器の画像 展への参加 ・ベンダーのロゴ など、積極的に活動を進めている。  IO-Link マスタに接続される IO-Link デバイスの設定には  繰り返すが、次世代工場では、デジタル技術を今よりもっと IODD を(基本的に)使用する。IODD の構成はすべての IO- 活用するために、工場内のすべての機器がデジタル通信でつ Link 機器で統一されている。したがって、IO-Link コンフィギュ ながることが求められる。IO-Link は現場に最も近いセンサ・ レーションツールからは異なったベンダーの機器も同じような感 アクチュエータのデータを取り込み、フィールドバス、産業用 じで見ることができる。(写真 2:IO-Link コンフィギュレーショ Ethernet と共にスマート工場を構築する技術として、ご注目い ンツールの例) ただきたい。 * 記載されている会社名、協会名と製品名につきましては、各社、 4. IO-Link を採用するメリット  各協会の登録商標または商標です。 (1)IO-Link は使うと、今までアクセスできなかった、センサ・ アクチュエータ内のデバイスデータも監視・設定できるようにな る。たとえば、機器管理パラメータを使って、実際に稼働してい るセンサ・アクチュエータの機器情報(例 : ベンダー名、モデル 名、シリアル番号、バージョン等)を機器自身から読み取るこ 【お問い合わせ】 とができる。工場の中には数千台、数万台のセンサ・アクチュエー IO-Link コミュニティ ジャパン タが存在する。正確な機器情報を持つことは、ラインの安定稼 〒 141-0022 働に欠かせない。また、診断用のパラメータを収集することで、 東京都品川区東五反田 3-1-6 ウエストワールドビル 4F 予知保全に役立てることもできる。 日本プロフィバス協会内 (2)今までセンサ、アクチュエータの接続は、2 線式、3 線式、 Tel/Fax:03-6450-3739 E-mail: info@io-link.jp HPl: http://www.io-link.jp 無電圧、有電圧など、機器によりさまざまであった。IO-Link — 2 —
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Perfection in Automation. オートメーションの最先端へ B&R Industrial Automation株式会社 〒220-0011 神奈川県横浜市西区高島1-1-2横浜三井ビル23F TEL: 045-263-8460 / FAX: 045-263-8461 EMAIL: office.jp@br-automation.com WEBSITE: https://www.br-automation.com/ja
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