IO-Link

IO-Link：工場のスマート化を支える産業用インタフェース規格

IO-Linkは、センサやアクチュエータといったフィールド機器と制御装置（PLCなど）を接続するための産業用インタフェース規格です。IEC 61131-9として標準化されており、ポイント・ツー・ポイントの双方向デジタル通信によって、従来は困難だった機器の状態監視やパラメータ設定を容易にします。これにより、工場全体のシステム管理の高度化と自動化に大きく貢献します。

システム構成と機能

IO-Linkシステムは、主にIO-LinkマスタとIO-Linkデバイス（センサやアクチュエータ）から構成されます。IO-LinkマスタはPLCとIO-Linkデバイス間の通信を仲介する役割を担い、複数のポートを持ち、各ポートに1つのデバイスを接続して同時通信が可能です。

IO-Linkデバイスは、通常の動作に加え、製品情報やシリアル番号などの識別情報、感度設定や制御変数といったパラメータをIO-Linkプロトコルを使って読み書きできます。PLCからこれらのパラメータを遠隔操作で変更できるため、柔軟なシステム構成が可能になります。さらに、デバイスの異常を検知した際には、その情報をPLCにリアルタイムで送信し、迅速な対応を可能とします。

通信プロトコル

IO-LinkはUARTを用いたシリアル[[通信]]で、プロセスデータ、ステータス、パラメータ、イベントの4種類のデータを送受信します。

プロセスデータ: センサ値など、周期的に送受信されるデータです。
ステータス: デバイスの状態を示すデータです。
パラメータ: デバイスの設定値や識別情報などです。
イベント: 異常状態などの非周期的なデータです。

通信フレームは、デバイスの設定情報（伝送レート、データサイズ、サイクル時間など）に基づいてマスタによって決定されます。UARTの伝送レートは、4.8 kbit/s、38.4 kbit/s、230.4 kbit/sの3種類から選択可能です。また、最少サイクル時間は、伝送レートとデータサイズによって異なりますが、230.4 kbit/sでデータサイズが1byteの場合、400μsが推奨されています。

IO-Linkによるメリット

IO-Linkの導入は、工場の生産性向上に繋がる多くのメリットをもたらします。

リアルタイム監視: デバイスの状態をリアルタイムで監視できるため、異常を早期に検知し、迅速に対応できます。これにより、ダウンタイムを最小限に抑え、生産効率を向上させることができます。
パラメータ設定の簡素化: PLCから直接パラメータ設定が行えるため、手作業による設定ミスを削減し、作業効率を向上できます。
保守メンテナンスの効率化: デバイスの診断情報が取得できるため、保守メンテナンス作業の効率化、コスト削減に繋がります。
柔軟性の向上: 異なるメーカーのデバイスを容易に統合できるため、システムの柔軟性が向上します。
* 省配線化: IO-Linkは、従来のアナログ接続に比べて配線を簡素化できます。

まとめ

IO-Linkは、シンプルながらも強力な機能を持つ産業用インタフェース規格であり、工場の自動化、省力化、効率化に大きく貢献します。その双方向通信、リアルタイム監視、パラメータ設定機能は、スマートファクトリーの実現に不可欠な技術として、ますます重要性を増しています。

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