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IO-Link: O que é e Como Utilizar?

O IO-Link é um poderoso padrão criado pela indústria da automação que funciona através de um protocolo de comunicação serial ponto a ponto que vem sendo cada vez mais utilizado para proMOVer a comunicação entre sensores e/ou atuadores no chão de fábrica. Estendendo a norma ILC 61131 de PLC reconhecida globalmente, o IO-Link permite que três tipos de dados sejam trocados entre sensores e atuadores: dados de processo, dados de serviço e eventos.

Diferentemente das redes atuais que permitem troca somente de eventos, o IO-Link se originou a partir da necessidade dos grandes fabricantes de projetar um protocolo de comunicação universal, simples e flexível para a troca de informações entre dispositivos. Assim, os principais fabricantes de sensores e empresas de fabricação de componentes para indústria como Sick, Murr e Balluff uniram-se para formar o consórcio  internacional IO-Link que vem sendo apelidado de USB da indústria e tornando-se a grande aposta para o futuro da industria 4.0.

Sabemos que as redes industriais não são novidade na indústria; rede ASi, CANbus, DeviceNet, profibus (para citar algumas) já existem há anos e projetistas de equipamentos para a indústria usam estas redes em uma variedade de aplicações tais como estruturação de entradas e saídas simplificadas para montagem de máquina, partidas de motores, controle de banco de válvulas, etc. Por sua vez, cada rede tem um número limitado de dispositivos que podem ser conectados e cada dispositivo é designado por um endereço de nó ou endereço IP. O IO-Link possui uma característica de utilizar uma rede padrão que pode ser expandida além de sua capacidade devido a sua alta flexibilidade e simplicidade.

1 – O que Preciso Saber Sobre o IO-Link?

O IO-Link permite:

1.1 – Vários dispositivos inteligentes por endereço

O primeiro benefício básico do IO-Link é permitir que vários dispositivos inteligentes sejam conectados na rede a um único endereço e dessa forma permitir que mais dispositivos sejam conectados em uma rede. Exemplos de dispositivos inteligentes IO-Link são: blocos de E/S, conectores de bloco de válvulas, sensor de medição, sensor óptico, sensor de cor e sistemas rfid.

1.2 – Maior nível de flexibilidade

O segundo benefício básico do IO-Link é permitir a fácil parametrização e configuração dos dispositivos inteligentes. Isso permite mais flexibilidade no processo de produção, já que o operador não precisa reprogramar os dispositivos em cada alteração de receita.

1.3 – Substituição simples do dispositivo

O IO-Link também permite a substituição simples dos dispositivos, sendo capaz de baixar os parâmetros no dispositivo de substituição diretamente do controlador. Assim, as equipes de manutenção não precisariam gastar tempo precioso de produção para descobrir como reprogramar um dispositivo de ponta.

1.4 – O IO-Link é um Consórcio Aberto de Fabricantes

A maioria dos principais fabricantes de sensores, redes e hardware industrial estão participando ativamente deste grupo. Novos produtos são lançados regularmente e o IO-Link está ganhando terreno na América do Norte, do Sul, Ásia e Europa.

1.5 – Comunicação serial ponto a ponto simples

Para aqueles que precisam saber mais sobre como o IO-Link funciona, é simplesmente um ponto serial para apontar a comunicação entre dois dispositivos. No exemplo abaixo, o laser de medição é conectado através de um cabo de sensor padrão de 3 fios (até 20 metros de comprimento) a um dispositivo mestre profibus IO-Link. Todos os dados de medição (que geralmente são enviados via 0-10V) são comunicados usando o IO-Link e aparecem no controlador como um conjunto simples de bits.

IO-Link IO Link

Figura 1 – Rede IO-Link

2 – Dados que Trafegam pelo IO-Link

2.1 – Dados do processo

O dado de entrada ou saída mostra o estado mais recente do sensor ou comunica o estado desejado do atuador. Ele é atualizado a cada ciclo de comunicação (geralmente em torno de 2 ms) e pode conter entre 1 bit e 32 bytes de informação.

2.2 – Dados de serviço

As SPDUs (Service Protocol Data Units ou unidades de dados de protocolo de serviço) permitem que o usuário recupere informações detalhadas sobre o dispositivo. Ela comunica usando até dezesseis mil blocos podendo transmitir tudo, desde informações básicas do dispositivo (por exemplo, versões, tipo, números de série, etc.) até informações muito mais avançadas (por exemplo, configuração, diagnósticos detalhados ou status). Algumas partes das informações são padrão para o protocolo, mas os fabricantes de dispositivos podem disponibilizar qualquer informação ou configuração necessária.

2.3 – Eventos

Eventos ocorrem muito raramente para serem incluídos nos dados do processo, mas mesmo assim devem ser informados sem esperar que um SPDU seja consultado e eles podem ser entregues usando o recurso de eventos do IO-Link. Isso permite que informações específicas do fornecedor sobre quaisquer alarmes ou mensagens informativas sejam entregues à medida que são encontradas.

3 – Por que o IO-Link

Como vimos, trata-se de um protocolo poderoso, porém simples, com amplo suporte na indústria. Existem muitas razões para usar o IO-Link e em quase todos os lugares que possuem um sensor digital ou analógico será possível obter mais informações sobre o sensor, e maior configurabilidade e controle. Desde a instalação até a operação e até a manutenção de um sistema de automação, o IO-Link oferece vantagens claras sobre as soluções legadas.

Seja instalando um novo sistema ou adaptando um já existente, o IO-Link torna a instalação e comissionamento de um sistema muito menos dispendiosa do que as instalações tradicionais da máquina. Conectores e cabos padrão reduzem a complexidade da fiação, eliminando a necessidade de cabos, conectores ou terminação personalizados. Vale ressaltar também que a parametrização do IO-Link simplifica a nova configuração de sensores por meio de interfaces padronizadas.

A capacidade do IO-Link de identificar dispositivos e fornecer acesso aos parâmetros dos dispositivos oferece muito mais controle do que o oferecido por sensores e atuadores legados. Como a parametrização pode ser automatizada, o tempo de inatividade associado à reconfiguração manual da produção também pode ser reduzido ou eliminado.

O IO-Link oferece a melhor acessibilidade da classe às informações necessárias para manter e maximizar a produtividade em uma rede de automação. Os eventos do IO-Link ajudam a identificar problemas e possíveis erros de processo antes que eles ocorram. Por exemplo, um sensor pode enviar automaticamente uma notificação para um CLP, informando que suas baterias estão ficando fracas, permitindo a manutenção e evitando o tempo de inatividade da máquina.

O IO-Link também fornece informações abrangentes sobre dispositivos através do seu serviço SPDU. Com dezenas de parâmetros necessários e potencialmente milhares de diagnósticos específicos de dispositivos disponíveis, não há praticamente nenhum limite para as informações disponíveis para o PLC.

Referências:

Formado em Engenharia Elétrica pela UNESP (Universidade Estadual Paulista) com Pós Graduação MBA em Gestão de Projetos pela FVG (Fundação Getúlio Vargas) e certificação internacional em Gestão de Projetos pelo PMI (Project Management Institute). Também possui certificação Green Belt em Lean Six Sigma. Atuou na implantação dos pilares de Engenharia de Confiabilidade Operacional e Gestão de Ativos Industriais em grandes empresas como Votorantim Metais (CBA) e Votorantim Cimentos. Como Gerente de Projetos pela Siemens e Citisystems, coordenou vários projetos de automação e redução de custos em empresas como Usiminas, JBS Friboi, Metso, Taesa, Cemig, Aisin, Johnson Controls, Tecsis, Parmalat, entre outras. Possui experiência na implementação de ferramentas Lean Manufacturing em empresas como: Faurecia, ASBG, Aisin Automotive, Honda, Unicharm e Flextronics. Atualmente é Diretor de Projetos na empresa Citisystems e membro do Conselho de Administração da Inova, organização gestora do Parque Tecnológico de Sorocaba.