Unveränderte Struktur
Wie fügt sich nun IO-Link-over-SPE in eine bestehende Systemstruktur ein?Erwartungsgemäß bestehen eigentlich außer dem Ersatz der Dreileiter-Standardverkabelung durch die Twisted-Pair-SPE-Verkabelung keine nennenswerten Unterschiede. Die IO-Link Master mit Standard IO-Link Ports werden durch IO-Link Master mit SPE Ports ersetzt. Ebenso erhalten IO-Link-Geräte jetzt SPE-Schnittstellen und werden direkt über die Twisted-Pair-Leitung auch aus dem Master mit Spannung versorgt. Die mögliche Distanz zwischen Master und IO-Link-Gerät steigt beim SPE-System auf weit über 100m (max. 1.000m). Weiterhin sind bei IO-Link-over-SPE auch Hubs vorgesehen, welche die binären oder analogen Signale der angeschlossenen Endgeräte wie gewohnt gesammelt über IO-Link übertragen, zukünftig aber über die SPE-Schnittstelle. Durch die nunmehr unterschiedlichen physikalischen Ausprägungen der Verbindungsebene, liegt die Idee zu Konvertern nahe. Der Anwendungsfall, dass in einem IO-Link-Standard-System ein einzelnes oder wenige Endgeräte weiter als die zulässigen maximal 20m vom Master entfernt sind, kann durch einen Konverter von IO-Link-Standard nach IO-Link SPE abgedeckt werden. Das entsprechende Endgerät besitzt dann ein SPE-Anschluss. Der umgekehrt Fall ist natürlich auch abbildbar. An einem IO-Link-SPE Master soll ein Endgerät angeschlossen werden, das nur mit IO-Link-Standardschnittstelle verfügbar ist. Hier schafft ein Konverter von IO-Link-SPE nach IO-Link-Standard Abhilfe.
Anwendungen im Ex-Bereich
Der Fall, dass in einem System mit IO-Link-Standard Komponenten ein einzelnes Endgerät in einer Umgebung mit Anforderungen zum Explosionsschutz eingesetzt werden soll, kann mit einem IO-Link nach IO-Link- APL Konverter abgedeckt werden. Die Grundstruktur zwischen IO-Link Master und Endgeräten in der eigensicheren Umgebung ist identisch zu der bekannten Struktur im Umfeld mit Standard-IO-Link. Als Schnittstellenphysik kommt SPE in der Ausprägung APL (Advanced Physical Layer) zum Einsatz. Die Distanz zwischen Master und Endgerät ist damit auf maximal 200m begrenzt. Im IO-Link-APL Master sind dann entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um die eigensichere Abtrennung der Versorgung und Kommunikation zum überlagerten System zu gewährleisten. Auch für die eigensichere Anwendung ist ein Ansatz denkbar, bei dem über einen Hub analoge oder binäre Signale von eigensicheren Endgeräten erfasst und gesammelt über IO-Link-APL zum Master übertragen werden.
Fazit
IO-Link-over-SPE ist kein weiteres Ethernet-basiertes Bussystem. Es handelt sich wie bei Standard-IO-Link um eine Punkt-zu-Punkt Verbindung ohne Adressierung. Alle definierten Schnittstellen und Funktionen bleiben erhalten. Etablierte IO-Link-Integrationsstandards wie z.B. IODD, OPC UA, JSON Mapping und Feldbusintegrationen können unverändert genutzt werden. In Kombination mit dem IO-Link-Safety-Profil können mit IO-Link-over-SPE auch sicherheitsgerichtete Anwendungen realisiert werden. Damit ist IO-Link-over-SPE eine vollständig kompatible Erweiterung des IO-Link-Standards mit folgenden Vorteilen:
- Leitungslänge bis 1.000m (bis 200m bei APL)
- IO-Link-Kommunikation für eigensichere Anwendungen
- ca. 20x schnellere Prozessdatenzyklen
- einfache Integration wie bei Standard-IO-Link
- deutlich geringere Sicherheitsanforderungen im Vergleich zu TCP-IP
Wird aber IO-Link-over-SPE den klassischen Standard-IO-Link ablösen? Sicherlich nicht. Stand heute handelt es sich bei IO-Link-over-SPE um eine Konzeptstudie, die Möglichkeiten für eine erhöhte Performanz in Kombination mit einem deutlich breiteren Anwendungsfokus aufzeigt. Eine SPE-Schnittstelle in einem IO-Link Endgerät verursacht auch auf absehbare Zeit höhere Kosten im Vergleich zum Standard. Daher wird die bekannte 24V-basierte Dreileiter-IO-Link-Schnittstelle weiterhin für die Vielzahl an kostensensitiven Anwendungen erhalten bleiben. IO-Link-over-SPE kann aber als konsequente Erweiterung des IO-Link-Standards angesehen werden, die viele Potenziale für die Zukunft birgt.
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