IO-Linkは、センサーとアクチュエーターを産業用制御システムに接続するために設計された、国際的に標準化された（IEC 61131-9）ポイントツーポイントシリアル通信プロトコルです。インダストリー4.0の主要なイネーブラーとして、従来のバイナリまたはアナログセンサーを、双方向データ交換が可能なインテリジェントデバイスに変革します。従来のフィールドバスシステムとは異なり、IO-Linkは標準の非シールド3線ケーブル（最大20メートル）で動作し、ユビキタスなM8/M12コネクタを使用しているため、多様なオートメーションアーキテクチャとの互換性が確保されています。最大230.4 kbaudのデータレートをサポートすることで、プロセス値、デバイスパラメータ、診断情報のリアルタイム伝送を容易にし、フィールドレベルデバイスとPLCやクラウドプラットフォームなどの上位レベル制御システム間のギャップを埋めます。
IO-Linkシステムは、IO-Linkマスター、IO-Linkデバイス（センサー/アクチュエーター）、および標準化されたケーブルの3つの主要コンポーネントで構成されています。マスターは、制御システム（例：PLC）と接続されたデバイス間のゲートウェイとして機能し、Mシーケンスと呼ばれる周期的データ交換を通じて通信を管理します。データは以下のように分類されます。
プロセスデータ: 周期的送信値（例：温度測定値、スイッチステータス）。
サービスデータ: 非周期的パラメータ（例：デバイス識別、設定）。
イベントデータ: 診断アラート（例：過負荷警告、接続エラー）。
このプロトコルは、3つのボーレート（COM1：4.8 kbaud、COM2：38.4 kbaud、COM3：230.4 kbaud）をサポートし、ウェイクアップメカニズムを使用して通信速度を自動ネゴシエーションします。各デバイスは、IOデバイス記述（IODD）ファイルによって記述され、プラグアンドプレイ統合とシームレスなセンサー交換のためのパラメータ保存を可能にします。
予知保全: IO-Linkを備えた振動センサー（例：PCBモデル674A91）は、産業用ファンを監視し、ピーク加速度、RMS速度、温度に関するリアルタイムデータを送信して、ベアリングの故障やミスアライメントを予測し、ダウンタイムを最大30％削減します。
製造におけるプロセス最適化: ビール製造では、IO-Link温度および圧力センサー（例：Sentinelシリーズ）により、発酵タンクとCIPシステムの遠隔校正が可能になり、洗浄サイクルと原料フローの正確な制御が保証されます。
柔軟な生産ライン: IO-Linkインターフェースを備えたRFIDリーダー（例：Pepperl+Fuchs IUT-F191）は、バッチサイズ1の生産のための動的パラメータ設定を可能にし、センサー設定は手動介入なしにさまざまなパッケージング形式に適応します。
安全性と診断: IO-Link Safety拡張機能は、IEC 61784-3規格に準拠しながら、詳細な障害監視（例：短絡検出）を重要なシステムに提供し、統一されたケーブルによる配線を簡素化します。
IO-Linkは、ソースでデータをデジタル化することにより、アナログ信号の劣化を排除し、電磁干渉にもかかわらず精度を確保します。その双方向機能により、ソフトウェアツール（例：Sensor Studio）を介したリモート設定が可能になり、試運転時間を手動セットアップと比較して50％削減します。さらに、この技術は、複数のアナログケーブルをデバイスごとに1本のケーブルに置き換えることで、配線の複雑さを軽減し、設置コストを15〜20％削減します。IO-Linkマスターを介したクラウドプラットフォームとの統合により、予知的な洞察のためのIIoT対応データ分析も可能になります。
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