Páteční průmyslový protokol: IO-Link

IO-Link je nejmenší průmyslový protokol, jaký v hale potkáte: tři vodiče, bod na bod, dvacet metrů. Právě proto se jím dají osadit senzory — a právě proto přináší něco, co binární vstup nikdy neuměl: identifikaci a automatickou parametrizaci zařízení z PLC. Za dvacet let se z něj stal standard u senzorů.

Co to je a odkud pochází

IO-Link vznikl kolem roku 2006 jako iniciativa výrobců senzorů, standardizoval ho IEC 61131-9 pod názvem SDCI (Single-drop digital communication interface). Není to sběrnice — je to spojení jednoho zařízení s jedním portem masteru. Master má obvykle 4, 8 nebo 16 portů, každý s vlastním kabelem do jednoho senzoru nebo akčního členu.

Fyzická vrstva

Tři vodiče: L+ (24 V), L− (0 V), C/Q (komunikace). Kabel je nestíněný, do 20 m. Provoz je half-duplex přes UART s pevnými parametry a třemi rychlostmi:

Zařízení se probouzí „wake-up" pulsem, takže port umí obsloužit i klasický binární senzor (DI/DO) a pozná, kdy přepnout do digitální komunikace.

Datový model

• Procesní data — cyklicky, 2, 4 nebo 8 bajtů (u některých zařízení až 32). Sem patří měřená hodnota a stav.
• ISDU (Indexed Service Data Unit) — necyklické parametry na vyžádání: index a subindex, jako u CANopen. Sem patří nastavení, identifikace, diagnostika.
• Eventy — asynchronní zprávy o poruše nebo překročení meze, aby se nemuselo čekat na cyklus.

Klíčem k integraci je IODD soubor (XML) — popis zařízení: jaká data posílá, jaké má parametry, jak vypadá diagnostika. Bez IODD se dá číst jen holá data bez významu.

Konfigurace zařízení

V masteru se port nastaví na režim IO-Link, přiřadí se IODD, zvolí se velikost procesních dat a nastaví se validace. Master pak předává procesní data do PLC (typicky přes PROFINET, EtherNet/IP nebo Modbus) a parametry přes ISDU. Výhoda, která se špatně vysvětluje: při výměně senzoru master nahraje parametry do nového kusu automaticky — odpadá ruční nastavení rozsahů a filtrů.

Testování a kód

IO-Link se neimplementuje v Pythonu na straně zařízení; komunikuje se s masterem, který data vystaví do PLC nebo přes REST. Ukázka práce s IODD a procesními daty při vývoji:

import requests
# master s REST API (napr. vyvojova sada) — cteni portu
r = requests.get("http://192.168.1.60/api/ports/3/processdata", timeout=3)
print(r.json())   # {"pd_in": "0x01F4", "valid": true}

Pro ladění se používá IODD viewer a diagnostika portu v masteru; osvětová je i obyčejná kontrola napájení — IO-Link potřebuje na portu dostatek proudu, jinak zařízení „nenaběhne".

Kdy to použít

Pro chytré senzory: tlak, teplota, vzdálenost, RFID čtečky, světelné sloupce, ventilové terminaly. Nepoužívejte tam, kde potřebujete síť mnoha zařízení po jednom kabelu — IO-Link je vždy bod-bod a master má pevný počet portů.

Licence

Specifikace jsou volně ke stažení na io-link.com, norma placená. Protokol není licencovaný, ale označení IO-Link je chráněná značka a zařízení musí projít testem shody. IODD soubory dodávají výrobci zdarma.

Pro údržbu: když port IO-Link nesvítí zeleně, zkontrolujte v tomhle pořadí: napájení na L+ (24 V pod zátěží), délku a průřez kabelu, shodu velikosti procesních dat v masteru s IODD a validaci portu. Výměna senzoru za jiný typ se neobejde bez nového IODD — a to je chvíle, kdy se vyplatí mít soubory v repu, ne na USB v šuplíku.

Seriál Páteční průmyslový protokol vychází každý pátek. Další díl najdete v přehledu série.