Industry 4.0은 높은 수준의 자동화와 컨트롤러와 현장 장치 간의 실시간 양방향 데이터 흐름을 기반으로 합니다. 이제 어디서나 볼 수 있는 스마트 센서와 액추에이터로 인해 이러한 장치가 산업 자동화 시스템 내에서 통신할 수 있는 표준화된 방법인 IO-Link 프로토콜이 탄생했습니다.
역사적으로 현장 장치는 병렬로 배선되어 유연성이 없고 비용이 많이 들고 확장하기 어려운 설정이었습니다. Fieldbus 기술은 상황을 개선했지만 여전히 차폐가 필요하고 낮은 신호 레벨을 제공했습니다. IO‑Link는 기존 필드버스 네트워크와 원활하게 통합되는 단순하고 실드가 없는 지점 간 인터페이스를 제공하여 이러한 문제점을 제거합니다.
Future Market Insights에 따르면 글로벌 IO-Link 시장은 2022년 483억 달러에서 2032년 731억 달러로 성장하여 연평균 성장률 26%를 기록할 것으로 예상됩니다.
IO-Link 컨소시엄이 2006년에 출시한 IO-Link는 산업 환경의 I/O 통신을 위한 IEC-61131-9 국제 표준입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:
그림1:일반적인 3핀 IO-Link 핀 구성(출처:Sonu Daryanani).
그 이점을 설명하기 위해 유압 실린더 시스템과 포장 라인이라는 두 가지 실제 적용 사례를 고려해 보십시오.
그림 2:IO‑Link를 사용한 유압 실린더 제어(출처:BalluffInc.) IO‑Link를 사용하면 발루프의 구성 가능한 아날로그 컨버터를 통해 온도, 유량 및 기타 아날로그 신호를 정확하게 측정하고 조절할 수 있습니다. 이러한 장치는 RTD, 열전대 및 기타 아날로그 입력을 디지털 값으로 변환하는 동시에 단락, 온도 편차 및 단선에 대한 진단을 제공합니다.
아날로그 데이터는 일반적으로 전체 트래픽의 약 10%를 차지하며 전통적으로 차폐 케이블과 값비싼 다중 채널 모듈이 필요했습니다. IO-Link의 잡음 방지 지점 간 배선을 사용하면 차폐되지 않은 간단한 케이블만으로도 충분하므로 배선 및 시운전 비용이 모두 절감됩니다.
Balluff의 자동화 전문가인 Shishir Rege는 "IO-Link는 단순화된 배선, 신속한 매개변수 다운로드, 공급업체 전체에서 작동하는 통합 인터페이스를 통해 비용 절감 효과를 제공합니다."라고 말합니다.
그림 3과 같이 인터록, 스위치 등의 안전 장치도 통합할 수 있습니다.
그림3:IO‑Link를 통한 안전 센서 통합(출처:BalluffInc.).
포장 라인에는 신속한 전환, 고해상도 위치 지정 및 강력한 진단이 필요합니다. 절대형 인코더(AHx5, THx5), 증분형 인코더(DHx5), 홀 효과 위치 센서(ACW4, TCW4)를 포함한 Sensata Technologies의 IO-Link 센서는 플러그 앤 플레이 구성과 실시간 모니터링을 제공합니다.
그림4:IO‑Link를 사용한 패키징 자동화 회로도(출처:SensataTechnologiesInc.).
그림5:THM5 다중 회전 인코더(출처:SensataTechnologiesInc.).
Sensata의 인코더 엔지니어링 관리자인 Jean‑Marc Hubsch는 “IO‑Link의 플러그 앤 플레이 기능은 빠른 진단 및 230.4kbaud의 1ms 주기 시간과 결합되어 가동 중지 시간을 대폭 줄이고 유연성을 향상시킵니다.
IO‑Link Wireless는 유선 프로토콜을 미러링하지만 2.4GHz 대역에서 작동하므로 모바일 또는 비고정 현장 장치에 이상적입니다. 마스터는 최대 5개의 채널을 호스팅할 수 있으며 각 채널은 8개의 기기를 지원하므로 높은 EMI 환경에서 마스터당 40개의 기기, 셀당 120개의 기기를 사용할 수 있습니다.
IO‑Link 안전은 기능 안전(FS) 통신으로 프로토콜을 확장합니다. 안전 지원 장치(출력 전환 감지 장치, OSSD)는 표준 3핀 구성에서 핀 2를 활용하여 중복 신호를 통해 연결될 수 있으며 인증된 안전 기능을 제공합니다.
IO‑Link는 여러 제조업체의 스마트 센서를 통합하여 원격 실시간 구성 및 진단을 가능하게 하는 표준화된 단일 인터페이스를 제공합니다. 차폐 요구 사항을 제거하고, 배선 복잡성을 줄이고, 무선 및 안전과 같은 향후 확장을 지원함으로써 IO-Link는 다양한 부문에서 Industry 4.0의 채택을 가속화합니다.
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산업기술
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