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IO-Link donne la parole aux détecteurs

Youssef Belgnaoui

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IO-Link donne la parole aux détecteurs

Sick propose une gamme de trois détecteurs optoélectroniques destinés à la détection directe d'objets pour des applications standards.

© D.R.

Grâce au standard de communication IO-Link, les détecteurs et actionneurs transmettent leurs données de fonctionnement aux systèmes d'automatisme.

Ils sont essentiels au fonctionnement de la plupart des équipements de production. Ils sont de plus en plus compacts et se glissent dans les recoins les plus inaccessibles. Ils sont également très discrets, se contentant de transmettre aux systèmes de contrôle des signaux tout ou rien pour indiquer le passage d'une pièce ou la présence d'un objet. Grâce à la miniaturisation électronique enfin, les détecteurs deviennent un petit peu intelligents et embarquent très souvent des fonctions de diagnostic pertinentes pour le process auquel ils sont intégrés.

Comment ces composants installés au plus bas de l'échelle d'un système d'automatisme peuvent-ils remonter ces informations ? Les fabricants ont imaginé différentes astuces pour apporter de la valeur ajoutée à leurs petits détecteurs. Par exemple, « sur un détecteur photoélectrique, l'alarme d'encrassement de la cellule optique était remontée par une sortie dédiée », indique Thierry Pouchol, directeur marketing chez Sick. Inconvénient, alors que la sortie acheminant le signal de commutation occupe une voie sur le module d'entrées/sorties, une autre voie doit être réservée pour la transmission du signal d'alerte. Il faut donc deux fois plus de voies pour acheminer les signaux vers les systèmes de contrôle. Lorsqu'il s'agit de relever les alertes de dizaines de détecteurs, cela complexifie et renchérit forcément l'installation.

Le déploiement de ces fonctionnalités sur ce type de capteurs exige une solution de communication la plus simple possible. Siemens a été l'un des premiers à proposer des détecteurs qui répondent à cet impératif. Sa famille IQ-Sense comprend des capteurs optiques et ultrasons et des modules d'interfaces qui autorisent la communication directe des contrôleurs avec les capteurs. Cette solution innovante restait toutefois propriétaire.

Une solution ouverte et standard

De son côté, Sick réfléchissait à une technologie analogue adaptée aux capteurs trois fils les plus couramment rencontrés sur le marché. « Nous ne souhaitions pas développer une solution propriétaire. Pour que cela marche, la solution devait être ouverte et standard. Nous avons cherché à fédérer le maximum de fabricants de capteurs autour de notre concept », affirme Thierry Pouchol chez Sick.

À l'initiative de Sick, un groupe de travail a été constitué. On y retrouve notamment des spécialistes de la détection tels Leuze, IFM, Sensopart ou encore Turck mais aussi Festo, spécialisé dans les actionneurs pneumatiques, ou Phoenix Contact, fabricant de connectiques et d'interfaces d'automatismes. À tous ces spécialistes, se sont joints des automaticiens plus généralistes, l'allemand Siemens et le français Schneider. Ce consortium a été créé sous les auspices de PNO (l'organisation des utilisateurs du bus de terrain Profibus). Il visait à développer une liaison point à point standard pour la communication série des données de process et de service entre les capteurs et les automates indépendants du bus de terrain. « L'objectif commun était de définir un standard tout en maintenant une connexion de bout en bout à faible coût entre le capteur et le module d'entrées/sorties », indique Olivier Fouchet, chef de produits chez Siemens A&D.

Le groupe de travail s'est penché sur les spécifications de la transmission physique des signaux (du point de vue des propriétés électriques et mécaniques), le mode de communication des capteurs/actionneurs avec les modules d'entrées/sorties et l'interfaçage des données avec les systèmes de contrôle de niveau supérieur.

IO-Link est le résultat de ces travaux (www.io-link.com). S'appuyant sur deux profils physiques, il reprend le câblage point à point traditionnel auquel s'ajoute un mode de communication. Le premier profil s'adresse au détecteur fonctionnant en trois fils, les plus couramment rencontrés sur le marché. Le même fil, utilisé pour transmettre le signal de commutation, est utilisé pour transmettre les paramètres de fonctionnement et de diagnostic par modulation. Le second profil a été taillé sur mesure pour Siemens. Il reprend le type de fonctionnement en deux fils de sa gamme IQ-Sense. Le protocole de communication reste identique à celui de la famille trois fils.

La connexion de ces capteurs au bus de terrain se fera via une passerelle qui devra intégrer les fonctionnalités spécifiques pour prendre en charge la communication IO-Link. « Le dialogue des détecteurs avec les automates se fera à l'initiative des systèmes supérieurs. Le détecteur attend qu'on le réveille pour transmettre les informations », indique Thierry Pouchol. Les systèmes de contrôle rapatrieront donc les informations de réglage du détecteur. Ainsi, lorsque ce dernier tombe en panne, il pourra être remplacé et la récupération des paramètres de fonctionnement sera automatique. Il ne faut pas s'attendre à une interchangeabilité totale, il devra s'agir bien sûr d'un capteur de même marque et de même référence.

Diagnostic, alarmes et autres fonctionnalités

Grâce à la communication IO-Link, le capteur va également fournir des informations précieuses pour le fonctionnement d'une machine ou d'une installation. Il délivrera une alarme en cas d'encrassement ou de désajustement de la cellule optique, une alerte en cas de mauvaise connexion, de défaillance du capteur ou de la baisse de qualité du signal. « Chaque constructeur proposera des fonctions de diagnostic et des alarmes propres à sa gamme de capteurs selon le niveau de service qu'il souhaite offrir », rapporte Olivier Fouchet.

IO-Link a également prévu la possibilité de transmettre une valeur complémentaire au signal de commutation. Il peut s'agir de la distance d'un objet mesurée par un détecteur optique ou encore la température. La température de l'environnement, qui joue sur la qualité de détection des capteurs à ultrasons, serait une valeur intéressante à relever. Les détecteurs photoélectriques et à ultrasons vont profiter pleinement de cette richesse de communication que leur procure IO-Link. Et bien que moins sophistiqués, les détecteurs inductifs vont également en bénéficier pour transmettre des informations de fonctionnement.

Quid des capteurs d'anciennes générations ne disposant pas de capacité de communication IO-Link ? Bonne nouvelle : ils cohabiteront sans problème avec les capteurs IO-Link. Les détecteurs IO-Link pourront être mis en place sur une ancienne installation alors que les capteurs classiques seront acceptés par des passerelles IO-Link. Cette compatibilité ascendante et descendante du matériel préserve les investissements antérieurs et autorise le passage progressif d'une technologie à l'autre.

Selon Sick, le premier à avoir lancé une gamme de produits IO-Link, toutes ces fonctionnalités innovantes renchériront le capteur de quelques euros seulement car la plupart des détecteurs évolués disposent déjà d'un microcontrôleur. La normalisation CEI de ce standard de communication, qui se veut indépendant du bus de terrain, est attendue pour 2007 ainsi que lancement sur le marché par divers constructeurs de composants IO-Link.

LES PREMIÈRES APPLICATIONS VISÉES

- Les constructeurs de machines pour l'emballage et l'impression, notamment, sont les premiers intéressés par la technologie IO-Link. Les phases de réglage et de mise en route seront plus rapides car les paramètres de fonctionnement seront disponibles et ajustables à distance. Ce qui présente un grand intérêt pour les détecteurs difficiles d'accès. Les fonctions de diagnostic réduisent le temps d'arrêt des machines. Les capteurs défaillants sont rapidement localisés. La maintenance préventive sera possible grâce aux alertes sur l'état de fonctionnement des capteurs.

LA COMMUNICATION JUSQU'AU PLUS BAS NIVEAU

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