در بخش اتوماسیون صنعتی، I/O-LINK به عنوان پیوند نهایی به محرکها و حسگرهای مختلف عمل میکند. با پیشرفت فناوریهای ارتباطی به هم پیوسته، I/O-LINK اجرای مستمر برنامههای کاربردی نوآورانه در کنترل صنعتی و ارتباطات، دیجیتالیسازی صنعتی و اینترنت صنعتی تحت عصر تولید هوشمند صنعت 4.0 را هدایت میکند. زمینه اتوماسیون صنعتی امروزی به حسگرهای اندازهگیری با انعطافپذیری کافی نیاز دارد-که امکان تنظیم سریع پارامترها و قابلیت همکاری یکپارچه با انواع سنسورهای مخلوط را فراهم میکند. این نیاز به فناوری رابط ارتباطی انعطافپذیر دارد، که پتانسیل کاربردی بسیار زیاد I/O-LINK در بازار اتوماسیون صنعتی را توضیح میدهد.
بازار پررونق I/O-LINK
طبق یک گزارش تحقیقات بازار توسط QYR، بازار جهانی فناوری I/O-LINK در سال ۲۰۲۱ به ۲٫۴۰۳ میلیارد دلار فروش رسید و پیشبینی میشود تا سال ۲۰۲۸ به ۴٫۷۴۲ میلیارد دلار افزایش یابد که نشاندهنده نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) 10.24٪ است. از نظر منطقهای، بازارهای آسیا{7}}اقیانوس آرام و اروپا در حال حاضر در سطح جهانی تسلط دارند و چین رشد بسیار سریعی را تجربه میکند. اندازه بازار I/O-LINK چین در سال 2021 تقریباً 286 میلیون دلار بود که حدود 11.88٪ از کل بازار جهانی را تشکیل می داد. پیش بینی می شود تا سال 2028 به 745 میلیون دلار برسد که در آن زمان 15.70 درصد از سهم بازار جهانی را شامل می شود. علاوه بر این، بر اساس محاسبات I/O{18}Link Association درباره هزینههای مجوز ترمینال، تعداد گرههای I/O{19}}در سالهای اخیر رشد انفجاری داشته است. محموله های جهانی از سال 2018 تا 2019 حدود 11.4 میلیون نود باقی ماندند، اما تا سال 2021 به 21 میلیون رسید{27}}در عرض یک سال تقریباً دو برابر شد. فراتر از رشد گره ترمینال، عضویت I/O{32}}Link Association از 100 شرکت در سال 2016 به بیش از 400 شرکت امروزی افزایش یافته است و تعداد آنها همچنان در حال افزایش است. تقاضای بازار واضح است: به عنوان یک پروتکل ارتباطی دیجیتال سریال، I/O-Link به طور قابل توجهی اتوماسیون صنعتی را پیشرفت میدهد. گسترش روزافزون آن، "آخرین مایل" ارتباط را برای دستگاه های میدانی زیرین پل خواهد کرد.
I/O-LINK شکاف ارتباطات صنعتی را پر میکند
در بخش صنعتی، پروتکلهای ارتباطی اترنت صنعتی مانند PROFINET، CC{0}Link، EtherNet/IP و EtherCAT بدون شک برای بسیاری آشنا هستند. به عنوان یکی دیگر از فناوریهای ارتباطی، I/O{2}}Link از بازار اروپا به منطقه آسیا{3}}اقیانوس آرام رفته است و به طور مؤثری به چالشهای مختلف در طراحی حسگر مانند اتلاف گرما، محدودیتهای اندازه، و قابلیتهای درایو فعلی رسیدگی میکند. شاید بتوان فرض کرد که I/O-لینک با ارتباطات صنعتی تثبیت شده مانند PROFINET، CC-لینک، و EtherNet/IP رقابت می کند. اینطور نیست. در معماریهای شبکههای حسگر صنعتی، I/O-پیوند پایینترین لایه را اشغال میکند و به عنوان یک فناوری ارتباطی که بهطور خاص برای شبکههای حسگر مهندسی شده است، عمل میکند. در حالی که می تواند به لایه کنترل متصل شود تا دریچه اتصال صنعتی را باز کند، قابلیت اساسی آن در پرداختن مستقل به چالش های ارتباطی در سطح دستگاه میدانی، فارغ از اتکا به یا تداخل فیلدباس ها نهفته است. تنگناهای سیستم های کنترل اتوماسیون صنعتی سنتی مشهود است: همه حسگرها داده ها را گزارش می دهند یا از طریق کابل های فیزیکی دستورات را از PLC ها دریافت می کنند. تنظیم پارامترهای حسگر به مراحل متعددی نیاز دارد که در نتیجه قابلیتهای پیکربندی ضعیفی به همراه دارد. علاوه بر این، این سیستمها عمدتاً به پروتکلهای اختصاصی برای تبادل اطلاعات آنالوگ، فاقد قابلیتهای تشخیصی، یک طرفه تکیه میکنند. داده های آنالوگ نیز مستعد تداخل نویز هستند و حفظ یکپارچگی در محیط های الکترومغناطیسی متنوع تنظیمات صنعتی را دشوار می کند. I/O{17}}لینک معماری ارتباطات صنعتی اساسی را متحول میکند و سیستمهای کنترل اتوماسیون سنتی را متحول میکند. به زبان ساده، پیکربندی حسگر انعطاف پذیر، ارتباطات سیگنال دیجیتال قابل اعتماد و قابلیت های دو جهته بسیار مقیاس پذیر را به محیط های صنعتی ارائه می دهد. I/O{20}}روش انتقال بسته لینک، چندین ایستگاه فرعی را بین PLC و حسگرهای سطح پایین{21} اختصاص میدهد. این پستها دادههای حسگر را قبل از انتقال به سمت بالا جمعآوری میکنند، که منجر به کابلکشی ارتباطی به تدریج سادهتر میشود، زیرا دادهها از سلسله مراتب بالا میروند. I/O{26}}لینک به عنوان یک سازنده{24}مستقل و فناوری مستقل{25}}فیلدباس، دادههای فرآیند و شناسایی تشخیصی را در کل ساختارهای کارخانه حتی با سادهترین حسگرها و محرکها ارائه میکند و اتصالات پیچیده را حذف میکند.
پشتیبانی تولیدکنندگان نیمه هادی برای I/O-LINK
بسیاری از تولیدکنندگان نیمه هادی، آی سی های فرستنده گیرنده منطبق را برای دستگاه های اصلی و slave توسعه داده اند و پتانسیل I/O-LINK در ارتباطات صنعتی را تشخیص می دهند. به عنوان مثال، STMicroelectronics IC های فرستنده گیرنده را برای هر دو دستگاه I/O-LINK master و slave، با پیشرفت های متفاوتی که برای حسگرهای مختلف طراحی شده است، ارائه می دهد. به عنوان مثال، L6360 دارای مدارهای داخلی-سمت بالا، پایین-و فشار-کشش برای هدایت خط سیگنال لینک کارآمد ورودی/خروجی است. L6364 دارای کانالهای ارتباطی دوگانه، از جمله مبدل DC/DC و UART حالت دو این امر پیکربندی تشخیصی انعطاف پذیر را برای دستگاه های پایانی تسهیل می کند. TI تأکید خاصی بر قابلیت اطمینان فرستنده گیرنده I/O{14}پیوند دارد. همه آی سی های فرستنده گیرنده منتشر شده دارای حفاظت از نوسانات، درایورهای قابل تنظیم برای محدود کردن جریان اضافه، و کاهش اثرات بیش از حد از طریق نرخ کاهش درایور هستند. خرید Lintek و Maxim توسط ADI، مجموعه ارتباطات صنعتی آن را تکمیل کرده است. آی سی های فرستنده گیرنده مانند MAX14819 Maxim دارای معیارهای اصلی بهبود یافته مانند محدودیت جریان، مقاومت در{19} و حداکثر دمای عملیاتی هستند. آنها همچنین شامل اجزای اضافی مانند تنظیمکنندههای باک و LDO هستند که تحویل نیرو به قطعات الکترونیکی را در حسگرها و محرکها ساده میکنند.
خلاصه
IO{0}LINK به عنوان اولین فناوری استاندارد شده ورودی/خروجی در جهان، پروتکلهای سطح دستگاه-سطح و کنترل- را به طور مؤثر یکپارچه میکند. این کاستیهای فنآوریهای فیلدباس را برطرف میکند و ارتباطات یکپارچه قابلاعتماد را از سطح{4}سطح میدان پایینتر تا سطح کنترل تضمین میکند. فناوری IO{6}}LINK آماده تبدیل شدن به "USB صنعت اتوماسیون" است.