引言

真空发生器作为产生负压的小型真空元器件，在过去的产品中，只能通过控制电磁阀的逻辑，来改变真空发生器的状态，从而实现自动化运行，但是随着预防维修的深化，对数据也提出了新的要求，如何能采集到真空发生器更多的内部数据，提供预防分析的依据，成了大家迫切的需求。

德国施迈茨真空发生器的结构和原理

施迈茨真空发生器的结构

图1 施迈茨真空发生器结构图

①显示屏

②电气控制部分

③M12电气连接头

④可拆卸消音器

⑤主体

⑥带真空和压缩空气连接的水平安装板

⑦可选配快换适配器

施迈茨真空发生器的技术参数

图2 施迈茨真空发生器的技术参数

喷嘴直径:25mm电气连接:8针M12公插头

通讯:IO-Link(ClassA)最大抽吸速率:1850l/min

耗气量(吸气):2900l/min工作压力范围:3.0～6.0bar

最大真空度:850mbar噪音等级空载:670dB(A)

防护等级IP:IP65

施迈茨真空发生器的控制原理

下图为NO型号的真空发生器的原理图，当静态时，真空发生器就是一直处在吸气的状态，当出现吸气信号，真空发生器将退出吸气模式，就是不吹也不吸，当吹气信号出现上升沿时，吹气模式将被激活，但是吸气模式同时被取消。

图3 真空发生器控制时序图

IO-Link 的介绍以及IODD 数据的采集

什么是IO-Link

IO-Link(IEC61131-9)是一个开放的标准串行通信协议，允许从传感器和设备中双向交换数据，这些传感器和设备支持IO-Link并连接到主机上。IO-Link主机可以通过各种网络、现场总线或后台总线传输这些数据，使数据可以通过工业信息系统(PLC、HMI等)进行即时操作或长期分析。每个IO-Link传感器都有一个IODD(IO设备描述)文件，用于描述设备及其IO-Link功能。

IO-Link不是另一个现场总线，而是兼容的IO系统和现场设备之间的点对点通信协议。由于IO-Link是一个开放的标准，设备可以集成在几乎任何现场总线或自动化系统中。

传统的信号采集设计

如下图，传感器信号和一些执行器的状态通过一些IO模块的收集，将信号（高电平1或低电平0）传输回PLC控制系统，再通过工业以太网或Profinet网络将信号传输回监控的HMI，这种场景只能将传感器的信号状态反馈至PLC控制系统，在智能维护的场景里，获取更多的过程数据和服务数据，将直接决定预防维修的成果，因此我们不仅仅需要状态信号，而且要获取到更多的传感器或执行器的内部数据。

图4 传统信号采集设计

IO-Link新型信号采集设计

利用IO-Link进行信号采集，每一个支持IO-Link协议的传感器或执行器都将变成IO-Link的从站，将传统的IO模块替换成IO-Link的主站，通过IO-Link协议实现主站于从站之间的数据采集，每一个IO-Link从站在自己的控制器中都集成了IODD文件，这个文件中配置了过程数据和服务数据，因此通过解包IODD,就可以获取内部集成的全部数据，IO-Link主站将通过总线协议将信号传输回plc控制系统，在控制系统中，就可以对这些数据进行定向定量的分析，从而实现准确的预防维护。

图5IO-Link 信号采集设计

如何通过IO-Link实读取施迈茨真空发生器的过程数据

硬件要求

①：传感器或执行器要支持IO-Link协议

②:需要一个IO-LinkMaster的主站模块

硬件的搭建如下图

图6 读取施迈茨真空发生器过程数据硬件搭建

软件要求

①：IO-LinkMaster可以组态到PLC控制系统

②：根据PLC厂商专用的IO-link读取程序块，进行IODD文件的解包

软件搭建如下图:

第一步:将IO-LinkMaster组态到PLC网络中，并配置好通信数据地址和区域

第二步：根据标准的IO-Link读取功能块，实现过程数据和服务数据采集回PLC控制系统

第三步：将采集回的数据信息，集成在自己设计的HMI上，实现数据的可视化

通过以上IO-Link的采集方法，就可以将真空发生器的实时真空压力，真空建立时间，阀体动作次数，漏气量等IODD中提供的过程数据和服务数据全部读取出来，并根据数据的趋势进行预防性的分析维护，不仅如此，通过IO-Link的Write功能块，还可以实现根据不同的生产零件，实现不同的监控参数的远程设定，从而更加柔性的实现真空功能，实现更顺畅的生产。

结束语

通过IO-Link功能，实现了对传感器或执行元件的更深入的技术维护，而且伴随着不断的升级，每个传感器或执行器的IODD文件包也不断的升级，这就意味着我们可以获取更多的过程数据和服务数据，从而更精确的实现预防性维修。