Měl jsem možnost prakticky otestovat 4-kanálovou IO-Link Master jednotku s rozhraním Profinet, kterou pod označením IFM AL1100 vyrábí a nabízí německá společnosti IFM electronic GmbH. Primárně má sloužit jako externí vzdálený "Remote I/O Profinet" modul pro připojení až 4 libovolných IO-Link senzorů, ale umožňuje alternativně využít až 8 dvoustavových vstupů, resp. 4 dvoustavových vstupů a 4 spínaných výstupů (dle provedeného nastavení).

Dnes v 1. díle si převodník představíme nejen po stránce hardwarové, ale i prakticky z pohledu napojení na IO-Link senzor ze strany jedné a také napojení na PC a konfigurování se softwarem LR Device ze strany druhé.

Hardwarový popis jednotky AL1100

Jednotka IFM AL1100 představuje 4-portový IO-Link master modul s integrovaným Profinet rozhraním, která umožňuje napojit až 4 senzory s IO-Link komunikací. Vytváří tak převodník IO-Link komunikace na průmyslovou sběrnici Profinet. To je jeho hlavní funkce, ke které může přidat i možnost využít každého pro IO-Link nepoužitého konektoru jako 2 běžné dvoustavové 24V vstupy nebo 1 dvoustavový vstup a 1 spínaný výstup (dle nastavení). Samozřejmě ale primárně je to modul pro IO-Link komunikaci, protože pouze pro připojení běžných vstupů a výstupů lze pořídit přímo k tomu určený typ bez IO-Link.

Čtyři IO-Link konektory M8 označené jako X01 až X04 podporují rozhraní verze V1.1 s podporou SIO. Vedle každého konektoru se pak nachází dvoji indikačních LED diod - jedna indikuje stav IO-Link komunikace (její provoz), který je vyvedena na 4.pin konektoru a druhá aktivaci dvoustavového vstupu, který je vyvedený na 2. pin konektoru. 1. a 3. vývod každého X0x konektoru pak obsadil výstup 24V DC napájení pro připojený senzor (pin 1 = 24V, pin 3 = GND). Toto napájení je převzato z hlavního napájení jednotky vyvedené samostatně na M12 konektor (male) "Power IN (US)".

IO-Link Master jednotka AL1100 s komunikačním rozhraním Profinet Slave.

Nakonec ještě na jednotce najdeme dva průmyslové Ethernet konektory M12 označené jako X21 a X22. První z nich (X21) pak slouží pro připojení "přívodu" Profinetu/Ethernetu ve směru z Master jednotky (PC/PLC), zatímco konektor X22 pro připojení následujících dalších Profinet Slave jednotky (např. dalších vzdálených AL1100 jednotek.

Z pohledu mechanického provedení je celý modelu kompaktní nerozebíratelný oranžový plastový blok, ze kterého jen vystupují zmíněné konektory a pak 2 upevňující "okované" otvory o průměru 5 mm. Když jednotku držím v ruce je poměrně těžká a působí skoro nerozbitným dojmem. Prakticky všechny hrany jsou zaoblené a mimo zadní stěny jednotky není žádná jiná plocha zcela rovná, což se dnes obvykle dělá záměrně. Šikmé hrany se v potravinářském či chemickém / farmaceutickém průmyslu lépe udržují čisté, protože na nich nečistoty či zbytky kapaliny hůře ulpívají. Díky tomu mi jednotka v ruce na pohmat trošku připomíná něco jako "ocucaný bonbón".

Zde bych pak trošku zkritizoval samotné provedení a čitelnost všech popisů na jednotce (jak označení konektoru, tak na popisech na boku jednotky informující o zapojení konektorů). Jejich provedení je na dnešní poměry trošku "odfláknuté", jsou spíše šedé než černé a za horšího osvětlení (v šeru) dost blbě čitelné. Moc to neodpovídá standardům německých výrobků. Že by to bylo tím, že jednotka je fakticky "Made in Poland" ? Z tohoto důvodu vypadají například podobné jednotky od jiné německé firmy Turck jako o třídu kvalitnější výrobky... Pěkné je pak porovnání kvality popisek se IO-Link IFM senzorem přímo "Made in Germany". Nicméně to je asi jediné malé mínus, které jsem na jednotce AL1100 našel.

Základní parametry IFM AL1100:

• Vstupy: 4 konektory M12 sdílené pro
  • IO-Link V1.1,
  • 4 galvanicky oddělené binární 24 V DC vstupy,
  • 4 konfigurovatelné binární 24VDC vstupy/výstupy.
• Komunikační rozhraní: Ethernet s protokolem Profinet Slave
• Napájecí napětí: 20 až 30 VDC.
• Spotřeba: max 3,9 A (podle spotřeby připojených napájených senzorů).
• Provozní teplota: 0 až 70 °C.
• Krytí: IP67.

Zapojení jednotky AL1100 se IO-Link senzorem a PC

Pro praktické testování jednotky AL1100 jsem měl k dispozici jeden IO-Link senzor, konkrétně PMD senzor měření přiblížení IFM O5D150 (viz článek TEST - PMD snímač měření a detekce vzdálenosti = IFM O5D100). Ten se k jednotce AL1100 zapojí jednoduše jen prostřednictvím jednoho 3-vodičového kabelu s M12 konektorem na obou stranách (v provedení male na straně do AL1100 a v provedení female na straně k senzoru). Senzor je přímo z AL1100 i napájen, takže není nutné nic jiného řešit.

Jednotka AL1100 se pro komunikaci s PC připojí prostřednictvím průmyslového ethernetového kabelu, tedy kabelů, který má na jedné straně specifický ethernetový M12 konektor a na druhé straně pak klasický konektor RJ-45. Ethernetový konektor M8 pak má proti běžnému M8 konektoru pro připojení senzorů jiný "zámek", a proto jej nelze zaměnit s konektorem senzorů. Pak už stačí jen přivést napájení 24 VDC a už to běží.

Příklad mého připojení jednotky AL1100 - připojen jeden IO-Link slave senzor na konektor X01, Ethernetový kabel na konektor X21 a napájecí kabel 24 VDC na konektor X31.

Pro první vyzkoušení i nastavení je dobré využít libovolný počítač s OS Windows a software IFM LR Device (celým názvem LINERECORDER), který lze stáhnout ze stránek společnosti IFM electronic (LR_DEVICE_1.2.1.110_INSTALL.exe). Tento software lze sice stáhnout, jednoduše nainstalovat i spustit zdarma, ale v tomto režimu "Limited" lze sice navázat komunikaci s AL1100 i senzorem na něj připojeným, ale jen pro čtení hodnot. Pokud chcete software využít i pro nastavení různých mnoha parametrů jednotky AL1100 i parametrů IO-Link senzoru, který je k němu připojen, musíte si koupit licenci. Ta se nabízí buď jako součástí "luxusního" balení v železné krabičce s přibaleným softwarem na USB Flash, nebo jen jako licence pro software stažený z webu IFM. Nicméně licencí z krabičky lze bez problémů aktivovat též software stažený z IFM webu, takže je to flexibilní.

Připojení k softwaru LR Device

Software LR Device (LINE RECORDER) se snadno rychle nainstaluje ve Windows klasickým "klikacím" způsobem. Následně jej najdete v nabídce START v položce "IFM electronic - LR Device". Po jeho spuštění, však následuje trošku nezvyklé chování, protože se nespustí program samostatně, ale v okně Vámi používaného webového prohlížeče. Program nevyužívá vlastní "okno", ale prostě využívá služeb webového prohlížeče. V mém případě se jednalo o web browser Mozilla Firefox, který mám ve Windows aktivovaný jako výchozí prohlížeč

Hned v základním okně se nachází vše potřebné pro navázání komunikace s jednotkou AL1100. I když neznáte IP adresu AL1100, resp. nová jednotka žádnou z výroby přidělenou nemá, stačí kliknout na ikonu pro "Upload IO-LINK", která zjistí všechny IO-Link zařízení připojené přes ethernet k PC a zobrazí je v seznamu v levé straně okna "ONLINE Devices". V mém případě, tedy se zde objeví "AL1100". Kliknutím na tuto položku se pak rozbalí a současně pěkně graficky na obrazovce objeví základní okno nastavení jednotky AL1100.

Načtení IO-Link master jednotky AL1100 po první spuštění programu LR Device - označení "Limited" u názvu softwaru v levém horní rohu značí nelicencovaný software s omezenými funkcemi.

Přesně ji řečeno, pokud nemáte koupenou licenci k plné verzi programu, tak provozujete jen bezplatnou verzi "LIMITED", tak se objeví jen informace pro nastavení Ethernetu, tedy IP adresa, Maska, Brána a pak volně nastavitelné označení jednotky v Profinet síti "Profinet name". Zde je možné přiřadit nalezeným jednotkám konkrétní komunikační parametry. Pokud je na siť připojeno více jednotek AL1100 jsou vzájemně rozlišitelné přes uvedenou MAC adresu.

Zadání komunikačních parametrů pro Ethernet/Profinet (vlevo) a jejich uložení do jednotky AL1100 (vpravo).

Pokud se program zalicencuje zakoupenou licencí zadáním údajů do položek "Licence number" a "Licence", pak se mimo položky nastavení komunikace objeví i mnoho dalších položek umožňující klikacím způsobem změnit veškeré parametry jednotky AL1100.

Po zadaní licence zmizí u názvu označení "Limited" a objeví se všechny nastavitelné parametry jednotky AL1100.

Nicméně v programu LR Device se nejen nastavuje IO-Link převodník, ale i IO-Link senzory, které jsou na některé z jeho 4 portů připojeny. V mém případě jsem měl na port X01 připojen již výše zmíněný senzor IFM O5D150. Ten sám o sobě není načten, ale je nutné jej nejdříve přiřadit v rámci jednotky AL1100. To se provede kliknutím na první řádek "P1" u příslušné AL1100 v menu "ONLINE Devices", přesněji napsáno, kliknutím zde na ikonu "tužky". V následně otevřeném okně "Select Device" je možné vybrat příslušný senzor, pokud je od výrobce IFM. Pokud tomu tak není a OI-Link senzor je od jiného výrobce než IFM, je nutné nejdříve načíst příslušný IODD soubor přes ikonu diskety (v okně vpravo nahoře).

Následně je se již objeví i parametry konkrétního IO-Link senzoru a ty je možné si přečíst a v případě zalicencované verze softwaru LR Device i pak libovolně měnit. Při jakýchkoliv změnách se nejdříve změní příslušná vybraná položka v okně, ale aby se uložila do IO-Link zařízení (jednotky AL1100 nebo IO-Link senzoru) je nutné provést fyzické odeslání / nahrání do nich prostřednictvím kliknutí na ikonu "Download IO-Link".

Načtení a zobrazení parametrů IO-Link senzoru připojeného k prvnímu IO-Link konektoru X01 jednotky AL1100.

  Pak již je možné přistoupit i ke sledování aktuálních senzorem v reálném čase prostřednictvím přepnutí na okno "Cockpit".

V okně "Cockpit" lze sledovat i zaznamenávat funkci IO-Link senzorů připojených k jednotce AL1100.

Závěr 1. dílu

V tomto 1. díle jste se mohli seznámit s IO-Link Master jednotkou IFM AL1100 a její základní napojení na PC pro potřeby prvotního o nastavení pomocí softwaru LR Device. V tomto směru rozhodně musím napsat, že celé zprovoznění bylo velmi jednoduché, vše fungovalo na první připojení a nemusel jsem nic složitě "zkoumat a ladit". Zvláště nastavovací software LR Device je na ovládání velmi intuitivní a mě při provozu na OS Windows 10 Professional  pracoval zcela bez chyb. Předpokládám, že stejně dobře bude pracovat i na Win 7. Na druhou stranu pokud chcete využít všechny jeho funkce, musíte si koupit o IFM licenci, která stojí nemalou částku 2 474,- Kč bez DPH (licence včetně softawaru na USB v kovové krabičce - viz https://www.ifm.com/cz/cs/product/QA0011), takže z tohoto pohledu by vlastně špičková funkčnost měla být samozřejmostí...

V příštím 2. díle se ještě k tomuto softwaru vrátíme s bližším popisem možností sledování a i ukládání stavů senzoru v okně "Cockpit" a některé praktické zajímavosti s možností nastavení jednotky AL1100.  V 3. díle si pak ukážeme napojení přes Profinet na PLC Siemens S7-1200.

Odkazy:

• Webové stránky výrobce IFM electronic GmbH: https://www.ifm.com
• Přímý odkaz na web o jednotkách IFM AL1100: https://www.ifm.com/cz/cs/product/AL1100
• Přímý odkaz na stažení softwaru LR Device ze stránek IFM electronic: https://www.ifm.com/download/files/LR_DEVICE_1/$file/LR_DEVICE_1.2.1.110_INSTALL.exe