Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, I/O-LINK đóng vai trò là liên kết cuối cùng tới các bộ truyền động và cảm biến khác nhau. Với sự tiến bộ của các công nghệ truyền thông liên kết, I/O-LINK đang thúc đẩy việc triển khai liên tục các ứng dụng đổi mới trong điều khiển và truyền thông công nghiệp, số hóa công nghiệp và Internet công nghiệp trong kỷ nguyên sản xuất thông minh Công nghiệp 4.0. Lĩnh vực tự động hóa công nghiệp ngày nay yêu cầu các cảm biến đo lường có đủ độ linh hoạt-cho phép điều chỉnh thông số nhanh chóng và khả năng tương tác liền mạch với các loại cảm biến hỗn hợp. Điều này đòi hỏi công nghệ giao diện truyền thông linh hoạt, giải thích tiềm năng ứng dụng to lớn của I/O-LINK trong thị trường tự động hóa công nghiệp.
Thị trường LIÊN KẾT I/O{0}}phát triển mạnh mẽ
Theo báo cáo nghiên cứu thị trường của QYR, thị trường công nghệ I/O{0}}LINK toàn cầu đạt doanh thu 2,403 tỷ USD vào năm 2021 và được dự đoán sẽ tăng lên 4,742 tỷ USD vào năm 2028, thể hiện tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 10,24%. Theo khu vực, thị trường Châu Á{7}}Thái Bình Dương và Châu Âu hiện thống trị toàn cầu, trong đó Trung Quốc có tốc độ tăng trưởng đặc biệt nhanh chóng. Quy mô thị trường I/O-LINK của Trung Quốc vào năm 2021 là khoảng 286 triệu USD, chiếm khoảng 11,88% tổng thị trường toàn cầu. Dự kiến nó sẽ đạt 745 triệu USD vào năm 2028, chiếm 15,70% thị phần toàn cầu vào thời điểm đó. Ngoài ra, dựa trên tính toán của Hiệp hội liên kết I/O{18}}về phí cấp phép thiết bị đầu cuối, số lượng nút Liên kết I/O-đã có sự tăng trưởng bùng nổ trong những năm gần đây. Các lô hàng trên toàn cầu vẫn ở mức khoảng 11,4 triệu nút từ năm 2018 đến năm 2019, nhưng đã tăng lên 21 triệu vào năm 2021-gần gấp đôi chỉ sau một năm. Ngoài sự phát triển của nút thiết bị đầu cuối, số thành viên của Hiệp hội liên kết I/O{32}}đã mở rộng từ 100 công ty vào năm 2016 lên hơn 400 công ty hiện nay và số lượng vẫn tiếp tục tăng. Nhu cầu thị trường rất rõ ràng: với tư cách là một giao thức truyền thông kỹ thuật số nối tiếp điểm{33}}đến{34}}điểm, I/O-Link cải tiến đáng kể quá trình tự động hóa công nghiệp. Việc áp dụng ngày càng rộng rãi của nó sẽ là cầu nối giao tiếp "dặm cuối" cho các thiết bị hiện trường cơ bản.
I/O-LINK Thu hẹp khoảng cách truyền thông công nghiệp
Trong lĩnh vực công nghiệp, các giao thức truyền thông Ethernet công nghiệp như PROFINET, CC{0}}Link, EtherNet/IP và EtherCAT chắc chắn đã quen thuộc với nhiều người. Là một công nghệ truyền thông khác, I/O{2}}Link đã quét từ thị trường châu Âu sang khu vực châu Á-Thái Bình Dương, giải quyết hiệu quả nhiều thách thức khác nhau trong thiết kế cảm biến như tản nhiệt, hạn chế về kích thước và khả năng ổ đĩa hiện tại. Người ta có thể cho rằng I/O-Link cạnh tranh với các truyền thông công nghiệp đã có tên tuổi như PROFINET, CC-Link và EtherNet/IP. Đây không phải là trường hợp. Trong kiến trúc mạng cảm biến công nghiệp, Liên kết I/O{9}} chiếm lớp thấp nhất, hoạt động như một công nghệ truyền thông được thiết kế riêng cho mạng cảm biến. Mặc dù nó có thể kết nối với lớp điều khiển để mở ra cánh cửa kết nối công nghiệp, nhưng khả năng cơ bản của nó nằm ở việc giải quyết độc lập các thách thức liên lạc ở cấp thiết bị hiện trường, không bị phụ thuộc hoặc can thiệp từ xe buýt trường. Điểm nghẽn của các hệ thống điều khiển tự động hóa công nghiệp truyền thống là rất rõ ràng: tất cả các cảm biến đều báo cáo dữ liệu hoặc nhận lệnh từ PLC thông qua cáp vật lý. Việc điều chỉnh thông số cảm biến cần nhiều bước dẫn đến khả năng cấu hình yếu. Hơn nữa, các hệ thống này chủ yếu dựa vào các giao thức độc quyền một chiều, trao đổi thông tin tương tự, thiếu khả năng chẩn đoán. Dữ liệu analog cũng dễ bị nhiễu, gây khó khăn cho việc duy trì tính toàn vẹn trong môi trường điện từ đa dạng của môi trường công nghiệp. Liên kết I/O{17}}cách mạng hóa kiến trúc truyền thông công nghiệp cơ bản, biến đổi các hệ thống điều khiển tự động hóa truyền thống. Nói một cách đơn giản, nó mang lại cấu hình cảm biến linh hoạt, giao tiếp tín hiệu số đáng tin cậy và khả năng mở rộng hai chiều cao cho môi trường công nghiệp. Phương thức truyền gói của I/O{20}}Link phân bổ nhiều trạm biến áp giữa PLC và các cảm biến cấp{21}}thấp hơn. Các trạm biến áp này tổng hợp dữ liệu cảm biến trước khi truyền lên trên, dẫn đến hệ thống cáp liên lạc ngày càng đơn giản hơn khi dữ liệu được phân cấp cao hơn. Là một công nghệ độc lập-và fieldbus{25}}của nhà sản xuất, I/O-Link cung cấp dữ liệu quy trình và nhận dạng chẩn đoán trên toàn bộ cấu trúc nhà máy ngay cả với các cảm biến và bộ truyền động đơn giản nhất, loại bỏ các kết nối phức tạp.
Sự hỗ trợ của các nhà sản xuất chất bán dẫn dành cho I/O-LINK
Nhiều nhà sản xuất chất bán dẫn đã phát triển IC thu phát phù hợp cho cả thiết bị chính và thiết bị phụ, nhận ra tiềm năng của I/O-LINK trong truyền thông công nghiệp. Ví dụ: STMicroelectronics cung cấp IC thu phát cho cả thiết bị I/O-LINK chính và thiết bị phụ, với những cải tiến khác biệt được thiết kế riêng cho nhiều cảm biến khác nhau. Ví dụ: L6360 kết hợp mạch bên trong-cao, bên{6}}và kéo-đẩy để điều khiển đường tín hiệu liên kết I/O-hiệu quả. L6364 có các kênh giao tiếp kép, bao gồm bộ chuyển đổi DC/DC và UART chế độ kép, đồng thời cho phép tăng gấp đôi đầu ra có thể định cấu hình để tăng cường sức mạnh ổ đĩa. Điều này tạo điều kiện cho cấu hình chẩn đoán linh hoạt cho các thiết bị cuối. TI đặc biệt chú trọng đến độ tin cậy của bộ thu phát liên kết I/O{14}}. Tất cả các IC thu phát được ra mắt đều tích hợp khả năng bảo vệ đột biến, trình điều khiển có thể điều chỉnh để hạn chế quá dòng và giảm hiệu ứng vọt lố thông qua tốc độ xoay trình điều khiển thấp hơn. Việc ADI mua lại Lintek và Maxim đã hoàn thành danh mục truyền thông công nghiệp của mình. IC thu phát như MAX14819 của Maxim có các chỉ số cốt lõi nâng cao như giới hạn dòng điện, điện trở bật và nhiệt độ hoạt động tối đa. Chúng cũng bao gồm các thành phần bổ sung như bộ điều chỉnh Buck và LDO, đơn giản hóa việc cung cấp điện cho các bộ phận điện tử bên trong cảm biến và bộ truyền động.
Bản tóm tắt
Là công nghệ I/O được tiêu chuẩn hóa đầu tiên trên thế giới, IO-LINK tích hợp hiệu quả các giao thức cấp độ thiết bị và cấp độ điều khiển{2}}. Nó giải quyết những thiếu sót của công nghệ fieldbus, đảm bảo giao tiếp tích hợp đáng tin cậy từ cấp trường cấp-thấp hơn đến cấp điều khiển. Công nghệ IO{6}}LINK sẵn sàng trở thành "USB của ngành tự động hóa".