LES CAPTEURS ET LES ACTIONNEURS INTELLIGENTS
SONT L’UN DES PILIERS DE LA 4E RÉVOLUTION
INDUSTRIELLE. NORMALISÉ PAR LA COMMISSION
ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE (CEI),
IO-LINK EST UNE CONNEXION POINT-À-POINT
BIDIRECTIONNELLE EN SÉRIE ASSURANT LA
TRANSMISSION DU SIGNAL DE DONNÉES ET
L’ALIMENTATION EN ÉNERGIE MAIS ELLE SAIT
AUSSI AUTOCONFIGURER LES ÉQUIPEMENTS À
DISTANCE:
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IO-Link est un protocole de communication sériel conçu pour relier
des capteurs et des actionneurs à un système d’automatisation
central en traversant une interface dédiée : le maître IO-Link. Ce
dernier autorise des fonctions évoluées comme la gestion
centralisée des paramètres, la surveillance des terminaisons, la
reconfi guration automatique en cas de remplacement d’un
équipement, etc. Un maître IO-Link peut proposer plusieurs ports
IO-Link (souvent 4 ou 8 canaux, parfois 12 ou même 16) mais un seul
périphérique IO-Link peut être connecté à chaque port. Il est
possible de connecter un concentrateur (hub)à l’un des ports mais à
seule fi n, d’y relier des dispositifs tout-ou-rien (interrupteurs) qui se
comporteront comme un seul indicateur de position on/off. Par
conséquent, IO-Link est un protocole de communication point-à-
point et non un bus de terrain.
Le maître IO-Link communique avec un contrôleur qui peut être un
automate programmable, un PC industriel, une IHM ou un système
d’acquisition et de contrôle de données (Scada) au travers d’un
réseau tel que Ethernet/IP, Modbus TCP ou encore, Profi net.
L’ingénierie du système IO-Link s’effectue parallèlement à l’ingénierie
du système d’automatisation général et peut même lui être intégré.
Pour résumer, un système IO-Link se compose des composants
suivants : un maître IO-Link, différents dispositifs jouant le rôle de
terminaisons (capteurs, lecteurs RFiD, vannes, démarreurs de moteur,
modules d’entrées-sorties dits, tout-ou-rien, etc.), de câbles
standardisés à trois ou cinq conducteurs non blindés et d’un outil
d’ingénierie pour confi gurer et affecter les paramètres de
fonctionnement et de diagnostic.
Parmi les nombreux avantages de ce protocole, on remarquera que
les périphériques IO-Link peuvent être intégrés et pilotés de la
même manière quel que soit le réseau industriel et le ou les
systèmes d’automatisation utilisés. Le logiciel d’ingénierie IO-Link est
en mesure d’affecter des paramètres de fonctionnement aux
capteurs et aux actionneurs ; toutes ces données étant mémorisées
dans le système. Si par exemple, un capteur tombe en panne, il suffi t
de le remplacer par un modèle équivalent pour qu’il soit automatiquement reconfi guré à l’instigation
du master IO-Link après identifi cation. En
effet, le protocole donne accès aux de
processus, aux données de diagnostic et aux
informations générales permettant
d’identifier les périphériques.
Bien sûr, cette capacité de gestion des
terminaisons à distance permet aussi à
l’opérateur de changer dynamiquement les
paramètres de fonctionnement d’un capteur
ou d’un actionneur sans intervenir
physiquement sur le site où il est déployé.
Mieux, cette reconfi guration peut aussi être
automatisée par exemple, au moyen d’un
logiciel de MES, d’un Scada ou directement
depuis un automate en implémentant les
fonctions dans son programme.
DES PÉRIPHÉRIQUES
AUTO-RENSEIGNÉS
Chaque équipement IO-Link – capteurs ou
actionneurs – contient sous forme
numérique, des informations qui le
caractérisent. Ce descripteur qui permet de
renseigner le master IO-Link sur les
possibilités des terminaux qui lui sont
connectés, est appelé IODD (pour In/Out
Device Description).
L’IODD recèle différentes informations qui
facilitent l’intégration du système : propriétés de la communication,
paramètres de l’appareil avec plage de
valeurs et valeur par défaut, identifi cateur,
données de diagnostic, description de
l’équipement ou encore, logo du fabricant.
La structure de l’IODD est toujours la
même quel que soit l’appareil considéré.
Le système de câblage standardisé facilite
l’installation de l’infrastructure de
communication comme les mises en
service matérielles. L’interface normalisée
est la même pour les capteurs comme
pour les actionneurs indépendamment de
leur complexité (commutation, mesure,
canaux binaires multiples, signal mixte,
etc.). Les appareils sont connectés au
maître à l’aide de câbles standard à trois ou
cinq conducteurs non blindés mesurant
jusqu’à vingt mètres de long.
Pour supporter un indice de protection de
classe IP65/67, les connecteurs M12 ont été
retenus en tant que terminaisons avec en
général, une prise à quatre broches pour
les capteurs et à cinq broches pour les
actionneurs.
Trois taux de transmission sont défi nis dans
la version 1.1 des spécifi cations du
protocole IO-Link : COM 1 à 4,8 kbits/s,
COM 2 à 38,4 kbits/s et COM 3 à
230,4 kbits/s. Un périphérique IO-Link
supporte un seul de ces débits. Selon la
spécifi cation V1.1, le maître IO-Link prend
en charge tous les débits de transmission
de données et s’adapte automatiquement
à celui supporté par le périphérique.
INTÉGRATION DANS LE SYSTÈME
D’AUTOMATISATION
Le succès d’IO-Link dans de nombreux
secteurs industriels s’explique aussi par sa
robustesse. En effet, les signaux de
communication fonctionnent avec un niveau
haut de 24 V, ce qui les met à l’abri de la plupart des interférences qui peuvent être
générées par des machines. Si une
transmission échoue, la trame est encore
répétée deux fois.
Un système IO-Link se confi gure en plusieurs
étapes. Dans la première, le maître IO-Link
est intégré dans le système d’automatisation
et déclaré. Dans la deuxième étape, les
paramètres du périphérique IO-Link sont
affectés.
Afin de représenter l’architecture du système
dans son intégralité et de manière
totalement transparente, il est indispensable
de disposer de l’outil de confi guration
logiciel, le plus souvent spécifi que au master
IO-Link utilisé. Ce dernier permet de
reconnaître tous les périphériques IO-Link
connectés et au besoin, de leur attribuer des
paramètres de fonctionnement. De plus, cet
outil identifi e tous les maîtres IO-Link
présents dans le réseau d’automatisation et
va donc permettre d’affecter tel ou tel
périphérique à chacun de leurs ports sans
avoir besoin de se déplacer in situ. Pour cela,
il suffi t de sélectionnez les périphériques
choisis dans le catalogue de la solution ou
leurs descripteurs IODD et de les glisser (drag
& drop) sur le port du master IO-Link ciblé.
En plus d’affecter les périphériques IO-Link
aux ports des masters IO-Link, le logiciel de
confi guration permet également de modifi er
les plages d’adresses assignées à des ports
par défaut. Ces zones d’adressage servent au
master IO-Link à transmettre les valeurs de
processus issues d’un périphérique vers le
système d’automatisation central.
Thierry PIGOT
