Nel settore dell'automazione industriale, I/O-LINK funge da collegamento finale a vari attuatori e sensori. Con il progresso delle tecnologie di comunicazione interconnesse, I/O-LINK sta guidando la continua implementazione di applicazioni innovative nel controllo e nella comunicazione industriale, nella digitalizzazione industriale e nell'Internet industriale nell'era della produzione intelligente di Industria 4.0. Il settore odierno dell'automazione industriale richiede sensori di misurazione con sufficiente flessibilità-che consentano regolazioni rapide dei parametri e un'interoperabilità perfetta con tipi di sensori misti. Ciò richiede una tecnologia di interfaccia di comunicazione flessibile, il che spiega l'immenso potenziale applicativo di I/O-LINK nel mercato dell'automazione industriale.
Il fiorente mercato I/O-LINK
Secondo un rapporto di ricerca di mercato di QYR, il mercato globale della tecnologia I/O-LINK ha raggiunto 2,403 miliardi di dollari di vendite nel 2021 e si prevede che crescerà fino a 4,742 miliardi di dollari entro il 2028, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 10,24%. A livello regionale, i mercati dell'Asia-Pacifico e dell'Europa attualmente dominano a livello globale, con la Cina che sta registrando una crescita particolarmente rapida. La dimensione del mercato I/O-LINK cinese nel 2021 è stata di circa 286 milioni di dollari, pari a circa l'11,88% del totale globale. Si prevede che raggiungerà i 745 milioni di dollari entro il 2028, pari al 15,70% della quota di mercato globale in quel momento. Inoltre, in base ai calcoli della I/O-Link Association relativi ai costi di licenza dei terminali, il numero di nodi I/O-Link ha registrato una crescita esplosiva negli ultimi anni. Le spedizioni globali sono rimaste intorno agli 11,4 milioni di nodi dal 2018 al 2019, ma sono salite a 21 milioni entro il 2021-quasi raddoppiando in un solo anno. Oltre alla crescita dei nodi terminali, il numero dei membri della I/O-Link Association è passato da 100 aziende nel 2016 a oltre 400 oggi, con numeri in continua crescita. La domanda del mercato è chiara: essendo un protocollo di comunicazione digitale seriale-}punto-punto, I/O-Link fa avanzare in modo significativo l'automazione industriale. La sua adozione sempre più diffusa colmerà "l'ultimo miglio" della comunicazione per i dispositivi di campo sottostanti.
I/O-LINK colma il divario della comunicazione industriale
Nel settore industriale, i protocolli di comunicazione Industrial Ethernet come PROFINET, CC-Link, EtherNet/IP ed EtherCAT sono senza dubbio familiari a molti. Essendo un'altra tecnologia di comunicazione, I/O-Link si è diffuso dal mercato europeo alla regione dell'Asia-Pacifico, affrontando in modo efficace varie sfide nella progettazione dei sensori, come la dissipazione del calore, i vincoli dimensionali e le attuali capacità di azionamento. Si potrebbe supporre che I/O-Link competa con comunicazioni industriali consolidate come PROFINET, CC-Link ed EtherNet/IP. Non è questo il caso. All'interno delle architetture di reti di sensori industriali, I/O-Link occupa il livello più basso, funzionando come una tecnologia di comunicazione progettata specificamente per le reti di sensori. Sebbene possa connettersi al livello di controllo per aprire la porta all'interconnettività industriale, la sua capacità fondamentale risiede nell'affrontare in modo indipendente le sfide di comunicazione a livello di dispositivo di campo, senza fare affidamento o interferire con i bus di campo. I colli di bottiglia dei tradizionali sistemi di controllo dell’automazione industriale sono evidenti: tutti i sensori riportano dati o ricevono comandi dai PLC tramite cavi fisici. La regolazione dei parametri del sensore richiede numerosi passaggi, con conseguenti capacità di configurazione deboli. Inoltre, questi sistemi si basano prevalentemente su protocolli proprietari per lo scambio di informazioni analogiche un-unidirezionali, privi di capacità diagnostiche. I dati analogici sono inoltre suscettibili alle interferenze dovute al rumore, rendendo difficile il mantenimento dell'integrità nei diversi ambienti elettromagnetici degli ambienti industriali. I/O-Link rivoluziona l'architettura di comunicazione industriale sottostante, trasformando i tradizionali sistemi di controllo dell'automazione. In poche parole, offre una configurazione flessibile del sensore, una comunicazione affidabile del segnale digitale e funzionalità bidirezionali altamente scalabili per gli ambienti industriali. Il metodo di trasmissione dei pacchetti I/O-Link assegna più sottostazioni tra il PLC e i sensori di livello-inferiore. Queste sottostazioni aggregano i dati dei sensori prima della trasmissione verso l'alto, risultando in un cablaggio di comunicazione progressivamente più semplice man mano che i dati salgono nella gerarchia. In quanto tecnologia-indipendente dal produttore e dal bus di campo-, I/O-Link fornisce dati di processo e identificazione diagnostica attraverso intere strutture dell'impianto anche con i sensori e gli attuatori più semplici, eliminando connessioni complesse.
Supporto dei produttori di semiconduttori per I/O-LINK
Numerosi produttori di semiconduttori hanno sviluppato circuiti integrati ricetrasmettitori corrispondenti sia per i dispositivi master che per quelli slave, riconoscendo il potenziale di I/O-LINK nella comunicazione industriale. STMicroelectronics, ad esempio, offre circuiti integrati ricetrasmettitori sia per dispositivi I/O-LINK master che slave, con miglioramenti differenziati su misura per vari sensori. Ad esempio, L6360 incorpora circuiti interni high-side, low{6}}side e push-pull per un efficiente pilotaggio della linea del segnale I/O-Link. L'L6364 è dotato di doppi canali di comunicazione, tra cui un convertitore CC/CC e UART a doppia-modalità, consentendo inoltre il raddoppio configurabile dell'uscita per una maggiore potenza dell'unità. Ciò facilita la configurazione diagnostica flessibile per i dispositivi finali. TI pone particolare enfasi sull'affidabilità del ricetrasmettitore I/O-Link. Tutti i circuiti integrati ricetrasmettitori rilasciati incorporano protezione contro le sovratensioni, driver regolabili per la limitazione della sovracorrente ed effetti di overshoot ridotti grazie a velocità di risposta inferiori del driver. Le acquisizioni di Lintek e Maxim da parte di ADI hanno completato il suo portafoglio di comunicazioni industriali. I circuiti integrati ricetrasmettitori come MAX14819 di Maxim presentano metriche di base migliorate come limitazione di corrente, resistenza-e temperatura operativa massima. Includono anche componenti aggiuntivi come regolatori buck e LDO, semplificando l'erogazione di potenza ai componenti elettronici all'interno di sensori e attuatori.
Riepilogo
Essendo la prima tecnologia I/O standardizzata al mondo, IO-LINK integra efficacemente protocolli a livello di dispositivo e di controllo a livello di dispositivo. Risolve le carenze delle tecnologie dei bus di campo, garantendo una comunicazione integrata affidabile dal livello di campo inferiore-al livello di controllo. La tecnologia IO-LINK è destinata a diventare "l'USB del settore dell'automazione".