EMB 91

EMBEDDED 91 • FEBBRAIO • 2024 38 N ei progetti industriali di automazione di fabbri- ca, IO-Link si è via via affermato come uno dei protocol- li più apprezzati per sensori e attuatori in grado di mi- gliorare l’efficienza in fabbrica e ridurre i tempi di fermo (downtime). Il master IO-Link è un componente fonda- mentale di un sistema IO-Link, in quanto dà inizio all’in- tero ciclo di comunicazione, gestisce la temporizzazione del ciclo e scambia i dati di processo tra un controllore a logica programmabile (PLC) e i dispositivi collegati. IO-Link utilizza la comunicazione seriale half-duplex con una velocità dati COM1 (4.800 baud), COM2 (38.400 baud) o COM3 (230.400 baud) a 24 V. La semplicità dei livelli inferiori del protocollo permette di costruire un dispositivo IO-Link composto da un semplice microcon- trollore (MCU) con una periferica ricevitore-trasmetti- tore asincrona universale (UART) integrata e un livello fisico esterno (PHY). Il PHY esterno funge da trasdutto- re di livello e rileva l’impulso di wake-up per far passare il dispositivo IO-Link dalla modalità ingresso/uscita di- gitale alla modalità IO-Link. Il lato master di un sistema IO-Link è più complesso. Il PHY è simile, con un piccolo sink di corrente sulla linea di comunicazione (CQ) a supporto di semplici transcei- ver sul lato dispositivo: deve essere quindi in grado di inviare l’impulso di wake-up. L’alimentatore deve for- nire tensione a 24 V a tutti i dispositivi connessi, come i sensori e gli attuatori. Il master deve supportare tutte e tre le velocità dati e solitamente è disponibile in confi- gurazioni con quattro o otto porte. Questo articolo affronterà l’argomento dell’implemen- tazione di master IO-Link ad alte prestazioni in sistemi industriali per ottenere tempi di ciclo precisi e latenza deterministica. Temporizzazione IO-Link Lo standard IO-Link specifica diversi tipi di temporiz- zazione per costruire sistemi interoperabili che lavori- no con dispositivi di diversi produttori. Il tempo di ci- clo (t CYC ) è l’aspetto più importante: la scheda tecnica di ciascun dispositivo e master riporta sempre il t CYC . Il master dà inizio a tutti gli scambi di dati di processo e il dispositivo risponde. Il tempo t CYC è il tempo che intercorre fra due messaggi provenienti dal master. A seconda della velocità dati, il tempo di ciclo più ra- pido è 400 µs (COM3), 6,4 ms (COM2) oppure 32 ms Implementazione di un master IO-Link con temporizzazione deterministica Questo articolo affronterà l’argomento dell’implementazione di master IO-Link ad alte prestazioni in sistemi industriali per ottenere tempi di ciclo precisi e latenza deterministica Graff Steffen Texas Instruments HARDWARE | IO-LINK Fig. 1 – Jitter di comunicazione IO-Link e receive interrupt