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NOVEMBRE 2023 FIELDBUS & NETWORKS 35 Fieldbus & Networks – e infine cavo standard non schermato, ovvero il collegamento fisico tra master e device, a 3 o 5 fili (a seconda del tipo di porta Class A o Class B). La connessione tra master e device è sempre punto-punto, con una distanza massima di 20 m; non esistono altre topologie se non il collegamento a stella di un solo device su ogni porta del master. In relazione al numero di device presenti, è ovviamente possibile inserire più master all’interno della stessa configurazione, sia in sistemi I/O IP20, sia IP67. Lo stesso cavo supporta sia la trasmissione dei dati, sia l’alimentazione del device, entrambe basate sul livello 24 Vc.c. Le porte Class B (5 pin), rispetto alle porte Class A (3 pin), met- tono a disposizione un’alimentazione 24 Vc.c. aggiuntiva e separata galvani- camente, che può essere utile per fornire potenza agli attuatori (per esempio elettrovalvole). La comunicazione, half-duplex e bi-direzionale, permette al master sia di leggere che di scrivere sul device. La velocità di comunicazione è definita su 3 livelli: COM1 pari a 4,8 kbaud, COM2 pari a 38,4 kbaud e COM3 pari a 230,4 kbaud (solo a partire dalla specifica V1.1). Il master è in grado di comunicare su tutti e tre i livelli di baud rate e, in fase di start-up, si adegua alla velocità supportata dallo specifico device collegato a ogni porta; il tempo di ciclo della comunicazione tra master e device dipende dal device stesso ma, in generale, è nell’ordine dei millisecondi. Come avviene la comunicazione La scambio di dati tra master e device IO-Link prevede diverse tipologie di informazioni. I dati ciclici vengono mappati dal master sull’area input/output del PLC, che può accedervi, quindi, in lettura e scrittura. I process data (dati di processo) sono definiti dallo specifico device e contengono, per esempio, i valori di temperatura, pressione, distanza ecc., misurati da un sensore, op- pure i comandi dei colori di una colonnina luminosa; la lunghezza massima, per i dati di processo, è di 32 byte di input e 32 byte di output per ogni device; il Value Status indica se i process data sono validi o non validi, fornendo una diagnostica di base sulla comunicazione. I dati aciclici comprendono in primo luogo i device data, che possono es- sere parametri, dati di identificazione e informazioni di diagnostica; essi sono scambiati aciclicamente e su richiesta del master IO-Link (Read, Write). Nel PLC è possibile leggere/scrivere questi dati tramite blocchi software messi a disposizione del fornitore del PLC; dalla specifica V1.1 di IO-Link viene au- tomaticamente effettuato sul master un back-up della parametrizzazione del device (funzionalità molto utile nell’eventualità di sostituzione dello stesso). In secondo luogo, events: si tratta in questo caso di messaggi di errore (per esempio corto-circuito) o avvisi/dati di manutenzione (come per esempio so- vratemperatura), generati dal device e letti dal master. Configurazione del sistema Per l’engineering di un sistema IO-Link esistono diverse procedure di con- figurazione. Il master può essere impostato, nella configurazione hardware del progetto PLC, in modalità ‘Autostart’, cosicché la comunicazione IO-Link venga avviata automaticamente una volta collegato il device, qualunque esso sia. Una seconda possibilità è la modalità ‘Manuale’, tramite la quale, sempre nella configurazione hardware del master, viene definito con Vendor ID e Device ID il device specifico che effettivamente andrà collegato a ogni porta, con l’opzione di abilitare la funzione di Backup/Restore automatico prevista dalla specifica V1.1. Questi due modalità consentono sicuramente un’implementazione rapida e semplice; una terza e ultima alternativa, invece, permette di sfruttare a pieno tutte le potenzialità di IO-Link e richiede l’utilizzo di un Port Configuration Tool. Tramite questo software è possibile modificare per ogni porta di ogni master la parametrizzazione del device collegato; ciò è realizzabile grazie all’integrazione del file Iodd (IO Device Description), ovvero il file .xml che contiene la descri- zione di tutti i dati a disposizione su uno specifico device IO-Link. La Community IO-Link, che riunisce a livello globale i produttori di dispositivi, offre un servizio di database online, chiamato IODDfinder, che raccoglie tutti i file Iodd dei Device IO-Link presenti sul mercato. Il Port Configuration Tool ri- sulta molto utile anche in fase di commissioning, poiché garantisce l’accesso online diretto a master/device per visualizzare, per esempio, i dati di processo o i messaggi di errore attivi. Il valore aggiunto La grande quantità di dati disponibile sui device IO-Link, soprattutto per quanto riguarda la diagnostica, le performance o i consumi, potrebbe essere talvolta rilevante non tanto per il PLC, quanto per i sistemi che gestiscono a un livello superiore, per esempio, la manutenzione o il monitoraggio energetico. Pertanto risulta particolarmente interessante la possibilità di accedere ai dati IO-Link direttamente dal livello IT, bypassando la gestione in carico al PLC. Una configurazione tipica prevede l’utilizzo di una app su PC Linux in grado di mappare su un server OPC UA tutti i dati dei dispositivi IO-Link presenti sulla rete Profinet, in parallelo alla comunicazione gestita dal PLC; i sistemi edge o cloud avranno quindi accesso a tutti i dati di campo, in modo autonomo e indipendente rispetto alla programmazione del PLC, garantendo una soluzione più efficiente e flessibile e aprendo nuovi scenari per applicazioni di monito- raggio e analisi. Inoltre, grazie alla collaborazione tra OPC Foundation e IO- Link Community, la struttura dei dati sul server OPC UA è standardizzata dalla Companion Specification OPC UA 30120, che definisce appunto il modello di rappresentazione di master/device IO-Link su server OPC UA. In conclusione, i vantaggi di IO-Link rispetto a tecnologie I/O tradizionali, oltre che nella semplificazione e standardizzazione del cablaggio, sono apprezzabili soprattutto nel caso in cui vengano utilizzati dispositivi di campo evoluti, i cui dati di funzionamento, parametrizzazione e diagnostica avanzata vengono resi facilmente accessibili in tutte le fasi del ciclo vita della macchina di produ- zione, dall’engineering al commissioning, fino alla manutenzione. Siemens Digital Industries - www.siemens.com/it Grazie a IO-Link lo scambio dati viene esteso fino al livello dei dispositivi in campo, garantendo l’interoperabilità tra prodotti di fornitori diversi