IO-Linkは現代のスマートファクトリーの中核技術となっている

IO-Linkテクノロジーは生産ラインを最適化し、生産プロセスを簡素化します

さまざまな製品専用の生産ラインを確立するという従来のアプローチは時代遅れとなり、経済的にも効果がなくなっています。IO-Linkマスター デバイスを生産コアとして活用し、工場現場に柔軟性と構成可能性をもたらし、センサーとアクチュエータのセルフ コミッショニングを可能にすることは、スマート ファクトリーの開発にとって重要な方向性となります。

製造環境では、製造されるすべての製品には、物体までの距離の測定、物体の検出、物体の色と構成の識別、物体または液体の温度と圧力の監視などのタスクで機械を支援するために連携して動作する一連のセンサーが必要です。技術者を工場の現場に派遣し、手動でセンサーを交換し、パラメータを再調整して1つの製品を生産することを想像してみてください。これにはかなりの時間とコストがかかります。このような非効率性は製造プロセス全体に深刻な混乱を招き、生産性の全面的な損失につながります。

このアプローチをさまざまな製品の生産ライン全体に拡大するには、生産を停止し、多数のセンサーを変更または再構成する必要があり、大幅なダウンタイムが発生します。IO-Linkテクノロジーを採用することで、センサーとアクチュエータの変更が可能になり、自己始動と双方向通信が可能になり、生産ラインがさらに最適化され、生産プロセス全体が簡素化されます。

IO-Linkは開発プロセスを簡素化し、市場投入までの時間を短縮します。

IO-Linkマスターデバイスを採用すると、エッジデバイスにインテリジェンスがもたらされます。IO-Linkマスターは、工場の現場にあるセンサーとアクチュエータの高速双方向デジタル データ通信を可能にします。この通信により、真にスマートなセンサーとアクチュエータの開発が促進され、生産のあらゆる段階に影響を与える新しい測定および監視方法が提供されます。

一方、IO-Linkはインストール プロセスとインターフェースを簡素化します。従来のアナログ、バイナリ、シリアルRS232インターフェイスに代わる、便利なM12 3ピン コネクタなどの標準化されたインターフェイスを使用します。IO-Linkはインストール プロセスを簡素化するだけでなく、自動パラメータ設定をサポートするセルフ コミッショニング デバイスを実現し、センサーの交換を迅速かつ容易にします。

さらに、IO-Linkにより工場のダウンタイムが短縮されます。双方向通信を提供し、センサー、アクチュエーター、IO-Linkゲートウェイがプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) と継続的に通信できるようにします。リアルタイムの診断情報と更新が提供されるため、エンジニアは問題を早期に検出して解決し、生産プロセスの中断を防ぐことができます。

IO-Linkはイーサネット接続も簡素化します。IO-Linkマスターをイーサネットに接続するには、ADIの産業用イーサネット プラットフォーム ソリューションである第2世代RapIDプラットフォーム (RPG2) を使用して事前テストを実行し、産業用イーサネット プロトコル ベンダーのテスト標準への準拠を検証できます。ADIソリューションを使用した設計は、サポートされているあらゆる産業用イーサネット ネットワークでスムーズに動作し、開発プロセスを簡素化し、市場投入までの時間を短縮します。

IO-Linkマスタートランシーバー向け低消費電力ソリューション

ADIは、IO-Linkアプリケーション向けに、フレーマとL+ 電源コントローラを統合したMAX14819デュアルIO-Linkマスター トランシーバを発売しました。MAX14819/MAX14819Aは、センサー/アクチュエータ電源コントローラを備えた低電力、デュアル チャネル、IO-Linkマスター トランシーバです。これらは、最新のIO-Linkおよびバイナリ入力標準とテスト仕様に完全に準拠しています。マイクロコントローラの選択を簡素化するために、MAX14819/MAX14819AはUARTとFIFOを備えたフレーム ハンドラを備えており、外部UARTまたは内蔵フレーマを使用して動作するように設定できます。さらに、2つの補助デジタル入力チャネル、2つの低電力センサー電源コントローラ、逆極性保護が装備されており、最も堅牢で低電力のソリューションを実現します。MAX14819/MAX14819Aは、最新のIO-Linkおよびバイナリ入力規格とテスト仕様、IEC 61131-2、IEC 61131-9 SDCI、およびIO-Link 1.1.3に完全に準拠しています。このマスター トランシーバーには、2つの補助デジタル入力 (DI_) チャネルも含まれています。

MAX14819/MAX14819Aは、外部UARTまたはICに統合されたフレーマを使用して動作するように設定可能です。マイクロコントローラの選択を容易にするために、マスター トランシーバーにはUARTとFIFOを備えたフレーム ハンドラーが搭載されています。これらは、すべてのIO-Link Mシーケンス フレーム タイプの時間重視の制御を簡素化するように設計されています。MAX14819/MAX14819Aには自律サイクル タイマーも搭載されており、正確なコントローラ タイミングの必要性が軽減されます。統合された通信確立シーケンサーにより、ウェイクアップ管理も簡素化されます。

ADIは、IO-Linkアプリケーションの開発を加速するために、評価回路基板とソフトウェアを含むMAX14819評価ボード (EVキット) も導入しました。評価ボードは、MAX14819デュアル チャネルIO-Linkマスター トランシーバを評価するために使用できる、完全に組み立てられテストされた回路ボードです。

さまざまなプロトコルをサポートする産業用イーサネットソリューション

ADIは、アップリンク通信用のADIN2299 RapIDプラットフォーム、第2世代 (RPG2) ネットワーク インターフェイスも導入しました。RPG2は、通信コントローラ、フラッシュ、RAM、イーサネット スイッチ、PHYなど、スター、ライン、またはリング ネットワーク トポロジに参加するために必要なすべてのテクノロジを備えた産業用イーサネット プラットフォーム ソリューションです。マルチプロトコル ソフトウェア ソリューションが完備されており、1つのハードウェア設計をさまざまなソフトウェア イメージを持つすべてのエンド システムで使用して、さまざまな産業用プロトコルをサポートできます。

ホスト プロセッサは、ADIの統合インターフェイスとイーサネット、シリアル ペリフェラル インターフェイス (SPI)、またはユニバーサル非同期送受信器 (UART) を介してネットワーク インターフェイスに接続します。統合インターフェースにより、あらゆるホスト コントローラーとの通信が簡素化され、すべてのプロトコル スタックをサポートする共通インターフェースが提供されます。これにより、アプリケーション ホスト コードを変更することなくマルチプロトコル接続を実現できるようになり、ソフトウェア統合の設計上の負担が軽減されます。

ADIN2299は、アプリケーション プロセッサの産業用プロトコルとネットワーク トラフィックを管理するための、事前テスト済みの完全なソリューションです。このモジュールには、通信コントローラ、プロトコル スタック、フラッシュ メモリ、RAM、フォロワー コントローラ、PHYなど、EtherCAT、PROFINET^® Real-Time (RT)、Isochronous Real-Time (IRT)、およびEtherNet/IPネットワークを展開するために必要なものがすべて含まれています。アプリケーション プロセッサは、UART、SPI、またはイーサネット インターフェイスを介して接続されます。

ADIは、ADIN2299用のEVAL-ADIN2299評価キットも発表しました。この評価キットは、ホスト プロセッサからPLCまたはPCベースのツールまでの通信パスのエンドツーエンドの評価を提供します。この評価キットを利用すると、ネットワーク インターフェイスをエンド フィールド デバイスに統合する前に、ホスト プロセッサとPLC間の通信パスを包括的に検証できます。

いくつかの特徴的なIO-Linkソリューション

上記の2つの主要なIO-Linkソリューションに加えて、ADIは、診断機能を備えたコンパクトな産業用8チャネル1A/4チャネル2Aハイサイド スイッチのMAX14916など、さまざまな独自のIO-Link製品を提供しています。MAX14916は8つのハイサイド スイッチを備えており、それぞれが最大1.1A (最小) の連続電流を供給できます。隣接する2つのチャネルを並列に接続して、4つの2.4Aハイサイド スイッチを作成できます。これらのハイサイド スイッチの最大オン抵抗は、周囲温度125°Cで250mΩ です。

さらに、4.5V ～ 60V、300mA、µSLIC降圧電源モジュールであるMAXM15065もあります。Himalayaシリーズのレギュレータおよび電源モジュールの一部であり、熱上昇が低く、フォーム ファクタが小さく、比較的シンプルな電源ソリューションを提供します。MAXM15465/MAXM15466/MAXM15065/MAXM15066/MAXM15067は、コントローラ、MOSFET、補償部品、インダクタを統合し、広い入力電圧範囲で動作する、効率的な同期降圧DC-DC電源モジュール シリーズの一部です。これらのモジュールは4.5V ～ 60Vの入力電圧範囲で動作し、最大300mAの出力電流を供給します。

また、産業およびIoTアプリケーションに適した、Arm Cortex-M4 FPUプロセッサを搭載した高信頼性、超低電力マイクロコントローラのMAX32670もあります。Darwinファミリの一部であるMAX32670は、超低消費電力、コスト効率に優れ、信頼性の高い32ビット マイクロコントローラであり、バッテリ寿命を犠牲にすることなく複雑なセンサー処理設計を可能にします。このデバイスは、強力なArm^® Cortex^®-M4 (浮動小数点ユニット、FPU付き) プロセッサと、柔軟性の高い電源管理ユニットを統合しています。MAX32670は、8ビットまたは16ビットのマイクロコントローラからレガシー設計をアップグレードするための便利でコスト最適化されたパスも提供します。MAX32670EVKITはMAX32670の評価キットであり、MAX32670を評価するためのプラットフォームを提供します。

MAX22514は、DC-DCコンバータを内蔵したサージ保護IO-Linkデバイス トランシーバです。MAX22514 IO-Linkトランシーバには、24Vライン ドライバ、統合型DC-DCバック レギュレータ、5Vおよび3.3Vリニア レギュレータなどの高電圧機能が統合されています。MAX22514は、IO-Linkデバイス、マスター、産業用スイッチング センサー アプリケーションに適しており、標準のSPIインターフェースを介して構成および監視できます。

IO-Linkリファレンスデザインにより製品開発を迅速化

ADIは、マルチチャンネルIO-LinkマスターであるMAXREFDES1458など、いくつかの独特なリファレンス デザインも導入しています。MAXREFDES145# は、完全にIO-Link^® に準拠した8ポートIO-Linkマスター リファレンス デザインです。この設計は、TEConceptのIO-Linkマスター スタックを使用しており、IO-Linkマスター リファレンス設計であると同時に、IO-Linkセンサー/アクチュエータ開発およびテスト システムでもあります。8つのIO-Linkポートにより、最大8つの異なるセンサー (またはアクチュエータ) を同時にテストできます。リファレンス デザインには、IO-Linkで使用される最も一般的なコネクタである8つの堅牢なメスM12コネクタがあり、IO-Link対応のセンサーやアクチュエータにすばやく接続するための2本のIO-Linkケーブルが付属しています。AC-DC (24VDC/1A) 電源キューブは、各ポートに少なくとも125mAを同時に供給することができ、未使用のポートが少ない場合はそれ以上の電流を供給できます。 

MAXREFDES165# 4チャネルIO-Linkマスターは、完全にIO-Link^® に準拠した4ポートIO-Linkマスター リファレンス デザインです。この設計は、TMG TE IO-Linkマスター スタックを使用し、IO-Linkマスター リファレンス設計であると同時に、IO-Linkセンサー/アクチュエータの開発およびテスト システムでもあります。4つのIO-Linkポートにより、最大4つの異なるセンサー (またはアクチュエータ) を同時にテストできます。リファレンス デザインには、IO-Linkで使用される最も一般的なコネクタである4つの堅牢なメスM12コネクタがあり、IO-Link対応のセンサーやアクチュエータにすばやく接続するためのIO-Linkケーブルが付属しています。AC-DC (24VDC/1A) 電源は、各ポートに少なくとも250mAを同時に供給することができ、使用するポートが少ない場合はさらに多くの電流を供給できます。

MAXREFDES277# は、迅速なプロトタイピングに最適化されたデュアル チャネルIO-Link^® マスター リファレンス デザインです。この設計は、MAX14819A IO-Linkマスター トランシーバー用のTechnologie Management Gruppe (TMG TE) IO-Linkマスター スタックを使用しており、IO-Linkマスターの評価モデルであると同時に、IO-Linkセンサー/アクチュエータの開発およびテスト システムでもあります。2つのIO-Linkポートにより、最大2つの異なるセンサーまたはアクチュエータを同時にテストできます。

結論

産業製造がインダストリー4.0スマート ファクトリーに向けて進歩するにつれて、IO-Linkはさまざまなセンサーとアクチュエータを相互接続し、工場の生産プロセスをさらに最適化するための重要なテクノロジーになりつつあります。ADIは、IO-Linkアプリケーション向けのさまざまなソリューションを導入しており、IO-Link関連製品の顧客開発を加速するための包括的な開発ツールキットとリファレンス デザインを提供しています。これらのソリューションは、よりスマートで効率的な産業生産への道のりにおいて極めて重要な役割を果たすため、検討して採用する価値があります。