IO-Linkセンサが工業用プロセスのデジタル化を支援

IO-Linkは生産およびテスト技術の未来です。精度、信頼性、効率を向上させるスマート機能とデジタルセンサは自動化およびテストアプリケーションに最適です。

Connecting digital sensors and actuators in the field-level to control level systems - main visual

IO-Linkの仕組みは?

IO-LinkセンサはIO-Linkマスターに接続され、既存の産業用フィールドバス環境に統合できます。この柔軟性と堅牢なIO-Linkトポロジーにより、IO-Linkシステムはスケーラブルでさまざまな制御システムアーキテクチャに適応できます。

IO-Linkデバイスの電源供給とデータ転送の両方に1本の標準シールドなし3線式ケーブルが使用され、ケーブル配線の複雑さとコストを削減します。

IO-Linkテクノロジーは機械アプリケーションにおけるセンサの新時代を築き、精度、信頼性、効率を向上させ、同時にビジネスコストを削減します。

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IO-Linkの商用メリット
IO-Linkテクニカルインサイト

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IO-Linkスマートセンサがコスト削減、効率向上、ビジネス目標達成にどのように役立つかをご紹介します。

IO-Linkテクノロジーへの投資は、単に時代の流れに追随するだけでなく、製造プロセスの近代化に向けた戦略的な飛躍でもあります。IO-Linkとは?スマートセンサの仕組みは?それらはどのようにして即座にコスト削減を実現し、貴社に競争優位をもたらすのでしょうか？

IO-Linkと当社のIO-Linkセンサ製品群が、どのようにして効率的で信頼性が高く、将来にも対応できる製造環境を実現するかをご確認ください。

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IO-Link solutions II white-paper - mockup

ホワイトペーパー： IO-Linkインターフェースによるひずみゲージベースのスマートセンサで効率を向上

HBKの主要な専門家によるホワイトペーパーで、IO-Linkインターフェースを備えたひずみゲージベースのスマートセンサの全潜在能力をご確認ください。

今すぐダウンロードして、業務の効率と精度向上に役立つ貴重なインサイトを入手しましょう。

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プロセス制御用の測定データを前処理することで、お客様のアプリケーションを簡素化し、コストを削減できます。統合されたセンサヘルスモニタリングにより、安全な操作が保証され、機械のダウンタイムが最小限に抑えられます。

制御レベルとフィールドレベル間の通信ギャップを埋めることで、リモートの問題分析、トラブルシューティングが容易になり、ダウンタイムが最小限に抑えられます。

IEC 61131-9に基づくIO-Linkは、さまざまなフィールドレベル信号を統合し、機械システムの設計を簡素化します。フィールドバスに依存しないため、すべての一般的なPLCアーキテクチャに簡単に統合できます。

既存のインフラに簡単かつコスト効率の高い統合可能

Infographic with typical setup of an IO-Link system in combination with force, load cell and torqu transducer.

デジタルIO-Linkセンサの利点

アンプが内蔵されているため、IO-Linkセンサは外部測定アンプが必要ありません。分散型IO-Linkマスターへの直接接続により、キャビネットスペースを節約できます。また、標準化されたケーブル配線により、複雑さとコストも大幅に削減されます。

IO-Linkは、トレーニングのニーズとメンテナンスタスクを簡素化し、コストを削減します。デバイスとマスタに標準化された M12 コネクタを使用し、標準化されたデバイス統合プロセスを使用することで、システムの複雑さが最小限に抑えられ、従業員のトレーニング要件が軽減されます。

データの過負荷を排除し、分散化オプションとエラー分析機能を増やし、センサとITシステム間のシームレスな通信をお楽しみください。IO-Linkセンサが提供する柔軟性により、システムの複雑さが軽減され、さまざまなPLCアーキテクチャへの適応が容易になり、最終的に運用効率が向上します。

HBK IO-Linkセンサは、業界の重要な課題に対処します。温度や負荷制限などのセンサの健康状態要因を監視し、コストのかかる機械の故障を防ぎます。力とトルクセンサのトレーサブル校正サービスは ISO 17025認定基準を満たしており、正確なアンプと高度なスケーリングオプションを備えています。当社のセンサは多様な測定ニーズに対応し、校正データと組み合わせることで精度向上を実現します。

Illustration of an infographic showing smart functions and features with smart sensors in isometric perspective

測定チェーンの簡素化

力、負荷、トルク全体にわたるスマートなドメイン固有特徴のメリット

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力
荷重
トルク

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Overview of smart force sensors with IO-Link

利用可能なセンサ：実績のあるパッシブ引張、引張および圧縮力センサのデジタル化しIO-Linkで利用可能。ポートフォリオを恒久的に拡大。
センサヘルスモニタリング：力センサ固有の静的・動的な機械的および熱的限界のモニタリング、過負荷時の警告イベントのトリガー
アナログプロセス制御：1つのデジタル出力(IO-Linkデータ伝送が無効な場合は追加のデジタル出力が利用可能)
ドメイン固有の機能：40 kHzの内部サンプリングレートによる高いダイナミックセンシングと前処理、線形化(テーブル、多項式)
ドメイン固有のアルゴリズム：ピーク値検出、スパン検出、リミットスイッチ、2つのフィルタステージ(Bessel、Butterworth)
国際規格に準拠した校正サービスHBKサービス:センサの直線化に使用する校正、施設到着時に入力済みのデータ

HBK IO-Link力センサ製品：

Overview of smart loadcells with IO-Link

利用可能なセンサ：実績のあるパッシブ型シングルポイントロードセル14種類をIO-Linkでデジタル化
センサヘルスモニタリング：力センサ固有の静的・動的な機械的および熱的限界のモニタリング、過負荷時の警告イベントのトリガー
アナログプロセス制御：1つのデジタル出力(IO-Linkデータ伝送が無効な場合は追加のデジタル出力が利用可能)
ドメイン固有の機能：計量技術フィルター(最大5段階のフィルターカスケード)
ドメイン固有アルゴリズム：フィラーおよびチェック計量アルゴリズム
工場出荷時にスケーリングを実施、校正分銅を使用したマウントセル校正のためのティーチインアシスタントを追加

HBK IO-Linkロードセル製品:

ロードセル測定チェーン(LCMC)

tor_T210-Group-0,5NM-10NM-50NM-IO-Link-01

近日公開予定

0.5 Nmから200 Nm、最大 30,000 RPMの測定に実績のあるT210シャフトトルクトランスデューサーがIO-Linkで利用可能に
センサーのヘルスモニタリング：静的および動的な機械的および熱的限界のセンサー固有の監視、これらの限界を超えた場合の警告イベントのトリガー
アナログプロセス制御：1つのデジタル出力(IO-Linkデータ伝送が無効な場合は追加のデジタル出力が利用可能)
ドメイン固有の特徴：補助情報(回転速度、角度、温度(ローター/ステーター)、線形化(テーブル、多項式)
ドメイン固有のアルゴリズム：電力計算、ピーク値検出、スパン検出、リミットスイッチ、2つのフィルタステージ(ベッセル、バターワース)
国際規格に準拠した校正サービスが可能です。 HBKサービスはセンサを線形化するためのキャリブレーションを提供し、データは製品到着時に入力済みです。

見積り依頼

デジタル技術として、IO-Linkは今後数年間にわたり現場レベルのセンサ向けの主要なインターフェースとなり、顧客に将来性のあるソリューションを提供します。当社の広範なIO-Link対応センサポートフォリオには、複数の分野をカバーするIO-Link対応センサが含まれており、この持続的なテクノロジーへの取り組みを示しています。業界がよりスマートな製造へと進化する中、当社のセンサソリューションにおける豊富な経験は、製品ライフサイクル全体にわたる仮想テスト、物理テスト、およびインプロセステストを通じて、製品のイノベーションを推進します。

ウェビナー：デジタルセンサが未来である理由 - IO-Linkによる力、トルク、負荷

このウェビナープレゼンテーションをダウンロードして、最先端のデジタルセンサとその利点について学びましょう。従来のHBKドメイン向けの実績のあるIO-Linkテクノロジーが、自動化およびテストアプリケーションにとって理想的なインターフェースである理由をご覧いただけます。(このウェビナーは英語版になります。）

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よくある質問｜HBK IO-Linkセンサーに関する質問と回答

新しい内蔵アンプモジュールは、力測定の品質を大幅に向上させる数多くの特徴を提供します：

線形化関数
二つのリミット値スイッチ
自由に調整可能なローパスフィルター（ベッセルとバターワース）
単一の固定デジタル出力(DO)。標準入力/出力(SIO)モードでは追加のデジタル出力はオプション
センサの状態監視：重大な動作状態が発生した場合に警告します。（静的および動的過負荷、仕様外の温度）
統計機能（最小/最大メモリ、平均値、測定点数など）

線形化関数

補間点または3次線形化関数を使用して線形化できます。プログラミングは、標準化された校正証明書（ISO 376、DKDR3-3）の結果を非常に簡単に入力できるように行われています。もちろん、独自の参照測定を使用して線形化を実行することもできます。この目的のために参照点を扱うことが可能です。

自由に調整可能なローパスフィルター（ベッセルとバターワース）

フィルタのカットオフ周波数は、ソフトにカットオフ周波数を数値入力するだけで簡単に入力できます。6次デジタルフィルターです。

二つのリミット値スイッチ

リミット値スイッチは、IO-Linkスマートセンサプロファイルの仕様に従ってプログラムされています。しきい値に加えて、プロセスでこれが必要な場合はヒステリシスを定義できます。いわゆる「ウィンドモード」も利用できます。ここでリミット値スイッチは、例えば1kNから1.8kNの間で、測定値が自分で定義した範囲内にあるときに作動します。

両方のスイッチを無効にできます。

固定デジタルスイッチング出力×1、スイッチング出力×1

1つのIO-Linkデジタル出力を常に使用できるため、デジタルスイッチング出力で迅速に結果を得ることができます。しきい値を超えると最大0.35ミリ秒で出力が切り替わり、しきい値を下回ると低くなります。IO-Link通信の送信を無効にし、2つ目のデジタル出力として利用可能になった回線を使用することができます（SIOモード）。その後、フォーストランスデューサは2つのスイッチングポイントを持つフォーススイッチになります。

センサの状態監視：重大な動作状態（静的および動的過負荷、仕様外の温度）が発生した場合に警告

生産時には、すべての必須センサ特性がアンプに保存されます。

最高動作温度/最低動作温度
限界温度エレクトロニクス
プロセッサの限界温度
最大呼び力/最小呼び力
最大作動力/最小作動力
最高公称温度/最低公称温度
最大ピーク–ピーク値(振幅)

電子機器は、常に力や温度の値を限界値と比較し、オーバーランがあれば報告するので、適切な処置を行うことができます。

統計関数（最小/最大メモリ、平均値、測定点数）

すべての統計関数は、40 kS/sの測定レートで決定されます。これは、最小値/最大値の場合に特に便利です。

当社のIO-Linkセンサは高い測定レートで動作し、高速なIO-Link COM3規格に対応しています。

HBKはCOM3の伝送速度を利用するため、IO-Linkの世界最速のデータレートを実現します。アンプモジュールは内部的には40kS/sで動作するため、非常に動的な信号もピーク値メモリに正しく保存されます。

この問いには二つの側面がある。

まず、HBKエレクトロニクスの信号ランタイムは最大350µsです。これは、アンプの入力での物理イベント（信号変化）がアンプモジュールの出力で使用できるようになるまで0.35ミリ秒かかることを意味します。

最大信号伝搬時間を決定するには、マスターが指定するサイクル時間が重要なパラメータです。マスターが2ミリ秒のサイクルタイムで動作すると仮定した場合、IO-Linkマスターで信号を処理できるようになるまでの最大レイテンシ時間は2.35ミリ秒になります。

デジタルスイッチング出力での出力は、アンプモジュールのレイテンシによってのみ決定されます。ここでは、ランタイムは0.35ミリ秒です。フィルタは信号実行時間を延長しますのでご注意ください。

次に、測定チェーンの帯域幅は、センサーの剛性、インストール条件（結合質量、力入力の剛性）、および測定値/時間単位の数に依存します。アンプモジュールは1ms以下のサイクルタイムを実現しています。これは、1 kS/s を送信できることを意味します。経験則では、測定の帯域幅は測定レートの約1/10に相当するため、100Hzの帯域幅が実現可能です。サイクルタイムはIO-Linkマスタで指定される。

最大値と最小値のメモリで決定的となる帯域幅は、大幅に大きくなっています。モジュールの内部サンプリングレートは40kHz。4kHzの内部帯域幅に相当する。

IO-Linkインターフェースは、すべての一般的なフィールドバスアーキテクチャに統合でき、試運転が非常に簡単になります！

IO-Linkマスタは、個々のIO-Linkセンサがポイントツーポイント接続で接続されているノードとして機能します。IO-Linkマスタは、自動操作レベルに統合するためのゲートウェイモジュールとして機能します。IO-Linkマスタは、すべてのフィールドバスおよび工業用Ethernetプロトコルで使用できます。つまり、HBKフォーストランスデューサ、ロードセル、トルクトランスデューサ、および他の多くのセンサまたはアクチュエータも、IO-Linkインターフェースを使用してお客様の制御システムアーキテクチャに簡単かつ効率的に接続できるようになりました。

IO-Linkは、低価格でシールドのないケーブルを使用して、信頼性が高く干渉のないデータ伝送（24V時）と電源を保証します。この非常に柔軟なケーブルは、非常に小さな負荷が関係する場合でも、測定に機械的影響を与えません。シールドがないため、HBK IO-LinkセンサとIO-Linkマスタのハウジングは互いにガルバニックに絶縁されています。

はい。認定HBKラボの新世代デジタルIO-Linkフォースセンサおよびトルクセンサについても、アナログセンサーと同じサービスをご利用いただけます。ISO 9001で要求される測定機器のトレーサビリティが保証されています。

HBKにはISO 17025に準拠した校正機関があります。HBKでの校正はISO 9001を含む関連する品質規格の要件を満たしています。デジタルセンサはアナログセンサと同じ機器で校正されます。つまり、I/O-Linkをインターフェースとして選択したお客様は、HBK力とトルク校正機の非常に高い精度からメリットを享受できます。

校正手順が若干異なります。

初期段階では、センサに記憶された線形化データを読み出して保存します。これは、入力されている可能性のある補間点だけでなく、補償関数の格納された係数にも適用されます。

その後、線形化係数または補間点がすべて削除され、線形化機能がオフになります。アンプがリニアに動作するようになりました。

最後に、センサは力またはトルク系列に通し、線形化係数が決定されセンサに入力されます。

校正は規格に従い、お客様の要求に従い、力については ISO 376またはDKDR3-3、トルクについてはDIN 51309およびVDI/VDE 2646に準拠して行われます。工場校校正証明書もご用意しています。

センサは線形化された測定チェーンとして提供されます。校正証明書は、システム全体の測定不確かさを指定します。オリジナルの特性曲線は、センサの全履歴を利用できるよう、保存された係数から計算されます。

コスト削減、シンプルなセットアップ、屋外レベルまでの通信。運用上の信頼性の向上 – IO-Linkの利点は明らかです。

コスト面でのメリットも最大のメリットの一つです。IO-Linkテクノロジーは、制御キャビネット内のアンプが不要となり、コスト削減を実現します。さらに、IO-Linkケーブルを標準搭載しているため、ケーブルコストを大幅に削減できます。さらに、従来の測定チェーンをパラメータ化する時間のかかるプロセスが不要になります。IO-Linkセンサでは、時間のかかるパラメータ設定を必要とせず、適切な物理単位（N、kg、Nmなど）で測定値を直接出力します。

IO-Linkのさらなる利点は、動作の信頼性の向上にあります。デジタル信号伝送は以前のアナログ技術よりも感度が低く、センサは印加された負荷と温度を継続的に監視し、損傷が発生する前に警告を発します。

もちろん、制御レベルからインターフェース、プロセス、つまりセンサまで通信できるのは非常に助かります。

IO-Linkインターフェースを備えたHBK IO-Linkセンサーは、工業用として非常に高い精度を実現しています。

センサは統合された線形化機能を備えているため、特性曲線の誤差を減らすことができ、したがって小さくなります。例えばIO-Link力センサでは、張力・圧縮特性値の差を補正できるため、より高い精度が得られます。

IO-Linkアンプモジュールは信号/騒音比が低く、デジタル信号伝送によりケーブルへの影響も少ない。全体として、これらのスマート工業用センサは、標準的な工業用アプリケーションでゲイン精度

いいえ。IO-Linkインターフェースを活用することで、HBKはインテリジェントなプロセスアルゴリズムを力、荷重、トルクセンサなどの機械量測定センサーに統合することができます。これにより、お客様の標準化された試運転が可能になり、容易さと効率性が確保されます。

IO-Link技術は屋外のスイッチングセンサに起源を持ち、ここ数年でデジタルセンサの業界標準としての地位を確立しています。さらに近年では、測定センサやアクチュエータなどの制御要素にもIO-Linkテクノロジを搭載するケースが増えています。高性能マイクロエレクトロニクスをベースに、HBKのドメイン固有アルゴリズムをセンサエレクトロニクスに直接組み込むことが可能になりました：

フィルタ（ベッセル、バターワース、多段フィルタカスケード）
線形化関数（テーブル、多項式）
補償アルゴリズム
センサヘルスモニタリング（センサー上の機械的影響変数を追跡）
プロセスアルゴリズム（フィラー、チェックウェイト、最小/最大、リミットスイッチ、トルクセンサの電力計算、さらに

これにより、広範な測定データの前処理機能とプロセス制御機能でセンサを動作させることができます。IO-Linkインターフェースは、これらの事前計算結果、情報（アラーム、イベント）の付加価値、測定値データを、費用対効果が高く、普遍的に適用可能なインターフェース技術で送信するための通信インターフェースとして機能するようになりました。IO-Linkは、力、重量、トルクなどの物理的および機械的量の屋外におけるスマートセンサに最適な通信インターフェースです。

新しいアンプモジュールは、計量アプリケーションの効率と性能を大幅に向上させる数多くの特徴と機能を提供します。

2点スケーリングまたはインプロセス調整(校正プロセス/ティーチイン)
二つのリミット値スイッチ
最大5つのフィルタステージをカスケード接続可能：FIRフィルタ、IIRフィルタ、移動平均のようなコンビネーションフィルタ
プロセスアルゴリズム：フィラーとチェック計量のアルゴリズムを内蔵
固定デジタルスイッチング出力×1、オプションスイッチング出力×1
センサの状態監視：重大な動作状態（静的および動的過負荷、仕様外の温度）が発生した場合に警告
統計関数（最大値、最小値、ピークツーピーク）

2点スケーリングおよび校正アシスタント

手動で入力することにより、2点スケールを保存できます。校正/ティーチインアシスタントもあり、参照分銅による校正が可能です。

計量用途のフィルタ

フィルタカスケードでは最大5つのフィルタを使用できます。過渡応答と安定した測定信号を得るために、初期段階では遠赤外線とIIRフィルタを設定できます。不要な周期干渉周波数をフィルタリングするために、最大4段階のコムフィルタや移動平均フィルタを追加することもできます。

二つのリミット値スイッチ

リミット値スイッチは、IO-Linkスマートセンサプロファイルの仕様に従ってプログラムされています。しきい値に加えて、プロセスでこれが必要な場合はヒステリシスを定義できます。いわゆる「ウィンドモード」も利用できます。ここでリミットスイッチは、例えば1kgから1.8kgの間など、測定値が自分で定義した範囲内にあるときに作動します。

両方のスイッチを無効にできます。

アプリケーション固有のプロセスアルゴリズム

HBK IO-Linkロードセルは、統合されたチェックウェイトと充填アルゴリズムを提供します。

充填アルゴリズムにより、単純で複雑な充填プロセスのプロセス制御が可能です。アルゴリズムは、粗流と細流のタイミング、細流ロックアウト時間と残留流時間を最適化し、制御します。このアルゴリズムにより、IO-Linkロードセルは分散プロセスコントローラとして機能し、効率的で高度に最適化された充填アプリケーションを実現します。

チェック計量アルゴリズムにより、すべての一般的な工業用チェック計量アプリケーションを最適化して高速に測定できます。プリトリガリングとポストトリガリングを設定し、IO-Linkを介してロードセルに外部通信することができます。最適化されたフィルタ設定と組み合わせることで、高速で高精度な測定が可能です。

固定デジタルスイッチング出力×1、設定可能なスイッチング出力×1

デジタルスイッチング出力で結果を迅速に得ることができるように、単一のデジタル出力を常に使用できます。

IO-Link通信の送信を無効にし、SIOモードを起動することができます。フリーになった回線が第2のデジタル出力として機能するようになりました。分散型入力力システム（DIO）はどちらも、統合フィラーおよびチェックウェイトアルゴリズムとリミットスイッチのプロセス制御に使用できます。

センサの状態監視：重大な動作状態（静的および動的過負荷、仕様外の温度）が発生した場合に警告

生産時には、すべての必須センサー特性がアンプモジュールに保存されます。

最高動作温度/最低動作温度
限界温度エレクトロニクス
プロセッサーの限界温度
最高定格負荷/最低定格負荷
最大動作負荷/最小動作負荷
最高定格温度/最低定格温度
最大ピーク-ピーク値(振幅)

電子機器は常に負荷値と限界値を比較し、オーバーランがあれば報告するため、適切な処置を取ることができます。

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IO-Linkセンサが工業用プロセスのデジタル化を支援

IO-Linkの仕組みは?

IO-Linkテクノロジーは機械アプリケーションにおけるセンサの新時代を築き、精度、信頼性、効率を向上させ、同時にビジネスコストを削減します。

IO-Linkスマートセンサがコスト削減、効率向上、ビジネス目標達成にどのように役立つかをご紹介します。

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