IO-Link folyadékszint-érzékelő fejlesztése
Egy projekt néha nem arról szól, hogy magát az érzékelési technológiát találjuk fel újra. A kihívás ilyenkor inkább az, hogy egy teljesen új módot találjunk arra, ahogyan ez a technológia a tágabb rendszerrel kommunikál.
Az EMP Designs csapata korábban már fejlesztett érzékelőmodulokat a HR Wallingford számára, amelyek a vízszint változását – többek között a hullámok magasságát – mérik. Az alapul szolgáló érzékelési elv már jól bevált volt, és a modul korábbi változatai EtherCAT segítségével kommunikáltak a tágabb ipari vezérlőrendszerrel.
Ebben a legújabb projektben azonban a HR Wallingford egy olyan új változat kifejlesztését kérte tőlünk, amely IO-Link protokollon keresztül képes kommunikálni.
Az EMP Designs csapata számára ez egy olyan kommunikációs rendszerrel való munkát jelentett, amelyet korábban még nem implementáltunk.
A vízszint gyors változásainak mérése
A modult úgy terveztük, hogy a HR Wallingford meglévő szondáival működjön, amelyek az elektromos ellenállás változásának mérésével határozzák meg a vízszintet.
Ahogy a szonda körüli vízszint változik, úgy változnak az elektromos jellemzői is. Az elektronika ezután feldolgozza ezt az információt, és ebből állítja elő a folyadékszint mért értékét.
Mivel a rendszer gyorsan reagál a változásokra, olyan alkalmazásokban is használható, ahol a szint folyamatosan mozog – például hullámok megfigyelésére –, de a hagyományosabb folyadékszint-mérésre is.
A projekt érzékelési oldala ismerős terep volt számunkra.
Az új kihívást az jelentette, hogy ezt az információt egy IO-Link hálózatra juttassuk.
Egy új ipari protokoll elsajátítása
Korábbi moduljaink EtherCAT-en keresztül kommunikáltak, így az IO-Linkre való átállás más megközelítést igényelt.
A projekt első szakasza jelentős kutatómunkával járt: meg kellett ismernünk, hogyan működik a protokoll, és hogyan kommunikál egy IO-Link eszköz egy IO-Link masterrel.
Megvizsgáltuk egy meglévő szoftverkönyvtár megvásárlásának lehetőségét a kommunikáció kezelésére, de az elérhető megoldás viszonylag drága volt. Ehelyett úgy döntöttünk, hogy a szükséges szoftvert magunk fejlesztjük ki.
Így ami eleinte csupán a kommunikációs interfész cseréjének tűnt, egy sokkal jelentősebb firmware-fejlesztési projektté vált.
Saját IO-Link szoftverünk fejlesztése
A fejlesztés nagy része a vonatkozó műszaki dokumentáció feldolgozásából és az eszközünkhöz szükséges kommunikációs szoftver megírásából állt.
Az IO-Link csatlakozás biztosítja az érzékelő tápellátását, miközben egy kapcsolt kommunikációs vonalon keresztül zajlik az adatcsere az eszköz és az IO-Link master között.
A szoftver fejlesztése során újra és újra össze kellett vetnünk implementációnk működését a műszaki dokumentációval, elemeznünk kellett az elektromos jeleket, és meg kellett vizsgálnunk a mindkét irányban továbbított adatokat.
Minden lépésnél meg kellett győződnünk arról, hogy a megfelelő adatok csomagolása, továbbítása és értelmezése az elvárt módon történik.
Ez valóban a fejlesztés, tesztelés, elemzés és finomítás folyamata volt, egészen addig, amíg az eszköz helyesen nem működött a hálózaton.
Több, mint egy mért érték elküldése
Az IO-Link egyik különösen érdekes jellemzője, hogy az eszköz nem csupán egy folyadékszint-értéket továbbít.
Amikor a kész modult egy IO-Link masterhez csatlakoztatják, a master képes átvizsgálni a hálózatot és azonosítani az eszközt.
Ezt követően lekérhetők az adott érzékelőhöz tartozó információk, így a rendszer tudja, mi lett csatlakoztatva.
Fejlesztőcsapatunk számára különösen örömteli mérföldkő volt látni, ahogy a rendszer felismer egy teljesen új hardvert, és az helyesen kommunikál – mindezt egy saját fejlesztésű protokoll-implementációval.
Egy új, kompakt érzékelőmodul
Az eredmény egy nagyon kicsi érzékelőmodul, amely a bevált folyadékszint-mérés adatait egy IO-Link hálózaton keresztül teszi elérhetővé.
Bár a kész elektronika kompakt, jelentős fejlesztőmunka áll mögötte.
A projekt a következő területeket ötvözte:
Folyadékszint-érzékelő elektronika
Jelfeldolgozás
IO-Link kommunikáció
Beágyazott firmware-fejlesztés
Ipari hálózati integráció
Protokollelemzés és hibakeresés
Eszközazonosítás és -konfiguráció
A cikk írásakor az új modul az ügyféloldali tesztelés szakaszában tart.
Bevált technológia továbbfejlesztése
Ez a projekt jól példázza azt a munkát, amelyet az EMP Designs csapata rendszeresen végez.
Az eredeti érzékelési technológia már bizonyított. A kihívás az volt, hogy ezt a technológiát egy eltérő ipari vezérlési környezethez igazítsuk.
Ahelyett, hogy a korábban használt kommunikációs rendszerekre korlátozódtunk volna, megismertünk egy új protokollt, kifejlesztettük a szükséges firmware-t, és egy olyan kompakt hardvert hoztunk létre, amely képes a meglévő mérési technológiát egy IO-Link rendszerbe integrálni.
Az egyedi elektronikai tervezés néha nem arról szól, hogy mindent elölről kezdünk.
Hanem arról, hogy egy már működő megoldásnak egy teljesen új kommunikációs lehetőséget adunk.
