Zur
Unterstützung bei der Entwicklung von IO-Link Produkten, für deren
Betrieb und für das Aufspüren von eventuellen Problemen haben wir einige
Werkzeuge entwickelt.
Unsere Werkzeuge helfen bei
Als Bedingung für die Nutzung der Wort- und Bildmarke IO-Link verlangt die IO-Link Gemeinschaft, dass jeder Hersteller, der ein IO-Link Gerät auf den Markt bringt, eine Herstellererklärung abgibt, in der er die erfolgreiche Durchführung der vorgeschriebenen Konformitätstests bestätigt.
Insbesondere die Protokolltests sind sehr aufwändig und können praktisch nicht ohne ein entsprechendes Testgerät durchgeführt werden.
Der TEConcept Device Tester ist von der IO-Link Arbeitsgruppe Qualität begutachtet und empfohlen worden. Das Testsystem führt weitgehend automatisch alle Protokolltests durch. Neben der Device IODD sind nur noch wenige manuelle Einstellungen für die Durchführung des Protokolltests erforderlich, der im wesentlichen selbständig abläuft.
Versorgt wird der Device Tester mit 24V Gleichspannung und das Device wird über einen M12 Stecker angeschlossen. Die Ansteuerung erfolgt mit Hilfe einer PC Software.
Die Tests selbst werden durch mitgelieferte XML-Dateien festgelegt. Anwender können eigene Tests, wie Bereichschecks für Parameter hinzufügen.
Voraussetzung für das Erstellen einer Herstellererklärung (manufacturer’s declaration of conformance) durch den Hersteller eines IO-Link Masters ist die erfolgreiche Durchführung der in der aktuellen IO-Link Testspezifikation V1.1.3 (Januar 2021) vorgegebenen Konformitätstests.
In IO-Link V1.1.3 wurde eine standardisierte Masterschnittstelle (standardized master interface „SMI“) eingeführt, die Methoden zur Kommunikation mit einem IO-Link Master auf abstrakte Weise spezifiziert.
Die IO-Link Testspezifikation für den Master-Test wurde weitgehend überarbeitet.
Der Master-Tester kommuniziert über SMI-Services mit dem vom Master-Hersteller bereitzustellenden SMI Test Communication Server „STCS“, der SMI-Services auf einen konkreten Master abbildet.
Der Master Tester V1.1.3 wurde komplett neu entwickelt. Er basiert auf einer Master-Tester-Application „MTA“, die unter Windows 7 und neuer läuft, und einer Master-Tester- Unit „MTU“, wie in der IO-Link-Test-Spezifikation angegeben.
Der IO-Link Master-Tester besteht aus einem Test Device (Golden Device) und einem PC Programm. Das Test System ermöglicht die Durchführung der komplexen Protokolltests für IO-Link Master gemäß der aktuellen IO-Link Testspezifikation.
Für die Nutzung der IO-Link Wort- und Bildmarke muß eine Herstellerklärung abgegeben werden, in die erfolgreich durchgeführten Konformitätstests bestätigt werden. Die hierfür erforderlichen Protokolltests können mit Hilfe dieses Master Testsystems durchgeführt werden.
Dabei wird das Testsystem mit Hilfe eines PCs und einer über den PC gesteuerten Feldbus oder Backplane-Schnittstelle mit dem zu testenden Master kommunizieren. Der Master kommuniziert seinerseits mit dem "Golden Device". Dieses verfügt über eine USB Schnittstelle, die Informationen über die Kommunikation mit dem Master an den Steuer-PC zurücksendet.
Zur Zeit wird als Feldbusschnittstelle PROFIBUS DP unterstützt. Zusätzlich kann die Kommunikation zwischen PC und dem zu testenden Master auch über eine serielle Schnittstelle erfolgen. Dazu muss der Master das serielle Testinferface, wie in der aktuellen Testspezifikation beschrieben, implementieren.
Der IO-Link Master unterstützt alle geforderten Testfälle. Eine Erweiterung ist vergleichsweise einfach möglich. Das Testsystem kann entwicklungsbegleitend, für die Erstellung der Herstellererklärung oder im laufenden Produktionsprozess eingesetzt werden.
Jeder Hersteller von IO-Link Safety Mastern muss die in der aktuellen IO-Link Safety Test Spezifikation V1.1.3 spezifizierten Tests als Voraussetzung für die Bewertung durch eine benannte Stelle (z.B. TÜV) erfolgreich durchführen. Voraussetzung für die Sicherheitstests sind die Standard IO-Link Master Tests, die von einem anderen Tool ausgeführt werden.
Die IO-Link Testspezifikation beschreibt Tests des Safety Communication Layers "SCL" auf der Basis von Testvektoren, die automatisch generiert und von einer benannten Stelle genehmigt wurden (IFAK-Tests).
Um die Sicherheitstests durchzuführen, muss der Master-Hersteller einen Upper Tester (UT) und einen SMI Test Communication Server implementieren.
Die IFAK-Testvektoren werden von der Safety Master Tester Unit an den Master Under Test übermittelt. Einige zusätzliche Testfälle, wie z. B. der Splitter/Composer-Test, werden über das STCS ausgelöst.
Die IO-Link-Spezifikation definiert Verfahren zum Testen der EMV-Robustheit von IO-Link-Geräten. Unter anderem wird die Empfindlichkeit der IO-Link-Kommunikation von IO-Link-Geräten unter EMV-Bedingungen überprüft. Dies erfordert einen robusten Master, der gegenüber EMV-Rauschen weit weniger empfindlich ist als das zu testende Gerät. Dies wird durch die Trennung des IO-Link-Masters in zwei Teile erreicht: Teil 1 enthält die sensible digitale Logik (µC-Box), Teil 2 den IO-Link-Transceiver (PHY-Box).
Beide Teile sind durch eine optische Verbindung mit einer Länge von bis zu 10 m getrennt.
Die IO-Link Interface Spezifikation V1.1.3 erfordert für den EMV Test ein bestimmtes Test-Device (siehe Anhang H.2.2: Test of a Master), welches bei der Durchführung des EMV Tests an den Master angeschlossen werden soll.
Für den Test erzeugt das Test-Device 8-Bit Zufallszahlen, die als Prozessdaten vom Master gelesen und im nächsten Zyklus an das Test-Device zurückgeschrieben werden sollen.
Das Device überprüft dann, ob die vom Master zurückgesandten Prozessdaten mit den im vorhergehenden Zyklus gesendeten Daten übereinstimmen und erhöht einen internen Feherzähler, falls dies nicht der Fall sein sollte. Der Fehlerzähler wird auch erhöht, wenn ein Checksummenfehler oder ein Paritätsfehler detektiert wurde oder wenn ein Masterzyklus komplett ausbleibt.
Der Zustand des Fehlerzählers wird auf einer Siebensegmentanzeige wiedergegeben. Zusätzlich kann der Master nach Beendigung des Tests den Fehlerzähler über IO-Link Parameter auslesen. Die IO-Link Schnittstelle erlaubt es auch, die Fehlerstände der einzelnen Fehlerarten auszulesen.
Um bei Problemen diese besser identifizieren zu können gibt es einen optischen Triggerausgang, der über einen Lichtwellenleiter mit einer Triggerbox verbunden werden kann. Die Triggerbox wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal um, das dann beispielsweise mit dem Triggereingang eines Speicheroszilloskops verbunden werden kann.
Das EMV-Test Device ist konfigurierbar. So kann zum Beispiel die Baudrate über DIP-Schalter eingestellt werden.
Das Diagnosetool ist ein IO-Link Analysator (Analyzer), der das IO-Link Signal sowohl elektrisch als auch logisch untersucht. Es ist ein unverzichtbares Werkzeug für Ingenieure und Anwender der IO-Link-Technologie, um jegliche Art von Problemen in der IO-Link-Verbindung zu identifizieren.
Das Diagnosetool basiert auf einem Hochgeschwindigkeits-Mehrkanal-A/D-Wandler, der Spannungen und Ströme sowohl auf der C/Q- als auch auf der L+-Leitung misst. Die erfassten Daten werden über USB an die mitgelieferte Diagnosis-Tool PC-Anwendung übertragen und ausgewertet. Die PC-Software läuft auf Windows 7 und neuer.
Die IO-Link-Kommunikation kann auf Byte-Ebene, auf M-Sequenz-Ebene, auf Protokollebene und sogar auf Anwendungsebene analysiert werden. In letzterem Fall ist die IO-Link-Kommunikation im Klartext sichtbar. Filter- und Suchfunktionen vereinfachen die Identifizierung von Fehlern.
Dies ermöglicht ein visuelles Monitoring in Wellenformen und Augendiagrammen für Master- und Gerätesignale.
In der Regel wird das IO-Link Diagnosis Tool zwischen Master und Gerät eingefügt. Ein integrierter Master erlaubt es jedoch, Geräte ohne externen Master zu überprüfen. Die gesamte Kommunikation wird direkt auf einem PC gespeichert.
IO-Link-Geräte müssen durch IO-Link-Device-Descriptions, kurz "IODD", beschrieben werden. Diese IODDs sind komplex strukturierte XML-Dateien mit zahlreichen Einschränkungen und Abhängigkeiten. Die Bearbeitung einer IODD kann zu einer mühsamen und langwierigen Aufgabe werden und es ist schwierig, die Integrität zwischen Gerät und IODD im Falle von Änderungen aufrecht zu erhalten.
TEConcept hat ein IODD Studio entwickelt, das die Bearbeitung von IODDs erheblich vereinfacht.
Das IODD Studio ist ein flexibles Werkzeug, mit dem der Benutzer die gewünschte IODD erstellen kann und das nur Rückmeldungen über Fehler gibt, die von den benutzerdefinierten Validatoren gefunden wurden. Aus diesem Grund wird dieses Tool für Benutzer empfohlen, die bereits Erfahrung im Umgang mit IODD-Dateien haben. Das IODD-Studio unterstützt die Erstellung neuer IODDs von Grund auf sowie den Import und die Änderung bestehender IODDs. Der Benutzer kann auch die Validierungsregeln anpassen, die für die erstellte IODD gelten.
Erstellte/geänderte IODDs können mit dem "offiziellen" IODD-Checker von der IO-Link-Webseite überprüft und "gestempelt" werden.
TEConcept hat einen Physical Layer Tester „PLT“ für Devices zur Durchführung der Physical Layer Tests gemäß der IO-Link Test Spezifikation entwickelt. Der Physical Layer Tester wird über ein externes 48V-Netzteil versorgt, über einen USB-Port gesteuert und bietet einen Standard-M12-Stecker zum Anschluss der zu testenden Geräte. Ein PC-Software-Anwendung fragt die IODD des Prüflings ab und passt die meisten Parameter des Testverfahrens automatisch an die Fähigkeiten des Prüflings an. Die Testfälle werden durch XML-Dateien definiert, auf die der Benutzer Zugriff hat.
Der PLT basiert auf einem Hochgeschwindigkeits-Mehrkanal-A/D-Wandler, der Spannungen und Ströme sowohl auf der C/Q- als auch auf der L+-Leitung misst. Für jeden Testfall werden spezifische Schnappschüsse von Signalen aufgenommen und gespeichert. Um diese Signale zu erzeugen, enthält der PLT alle notwendigen Elemente, wie z.B. einen IO-Link Master, einstellbare Spannungs- und Stromquellen, Leitungssimulationen usw.
Diese Snapshots werden von der PC-Anwendung in einer oszilloskopähnlichen Ansicht visualisiert. Sie müssen halbautomatisch analysiert werden, indem Messungen durch das Bewegen von grafischen Cursorn, die mit Spannungs-, Strom- und Zeitwerten verknüpft sind, vorgenommen werden. Die gemessenen Daten werden in vordefinierte Felder eingegeben/kopiert und für einen automatisch generierten Prüfbericht verwendet.
Die IO-Link Profile BLOB Transfer & Firmware Update Specification Version 1.1 September 2019 spezifiziert ein Update-Verfahren für IO-Link Devices. Das Update-Verfahren muss von einer Software-Anwendung implementiert werden, die die Kontrolle über einen IO-Link Master hat. Es wurden Testverfahren für diese Softwareanwendung spezifiziert.
Um diese Testprozeduren durchzuführen, wurde ein spezielles Gerät, der FWUP App Tester, spezifiziert.
TEConcept hat ein konformes Testgerät entwickelt, das alle erforderlichen Testdateien enthält.
Visuelle Anzeige der aktuellen Firmware-Variante über eine 7-Segment-Anzeige
Der TEConcept Serial Transport Layer „TSTL“ verbindet einen separaten IO-Link Stack Controller mit einem Host-System, das auf einem Anwendungsmikroprozessor läuft.
Wir haben ein Softwaremodul für die latenzarme Übertragung von IO-Link Standard Master Interface Services (SMI) mehrerer IO-Link Ports über eine serielle Kommunikationsleitung in einer fehlerrobusten Weise entwickelt.
Der TEConcept SMI Communication Client „SCC“ bietet Zugang und Kontrolle zu jedem V1.1.3-kompatiblen IO-Link Master über den SMI Test Communication Server (STCS) wie in der IO-Link V1.1.3 Testspezifikation spezifiziert. Der SCC läuft auf jedem System, das Python 3 unterstützt (Windows, Linux, etc.).
SCC kann zur einfachen Interaktion mit IO-Link-Mastern über SMI verwendet werden. Nützlich für Debugging und Testautomatisierung. Bietet eine Kommandozeilenschnittstelle für den interaktiven Betrieb. Die Befehle werden seriell im Request-Response Stil ausgeführt. SMI-Bibliotheken stehen auch für skriptgesteuerte Operationen zur Verfügung, so dass benutzerdefinierte Steuerlogik leicht implementiert werden kann.
Das TEConcept Control Tool 4.0 unterstützt die Konfiguration von IO-Link Devices auf Basis von IO-Link Device Description (IODD) Dateien, den elektronischen Datenblättern der IO-Link Welt.
Parametrierung von IO-Link Devices über IO-Link Master, unter Verwendung der TEConcept IO-Link Master Stacks oder einer unterstützten Kommunikationsschnittstelle. Für Windows 7 und neuere PCs.
