Sensorik Industrie 4.0 profitiert von Sensoren mit IO-Link

Über die Vorteile der Schnittstelle IO-Link für Konstrukteure sprach konstruktionspraxis mit Simon Muckenhirn, Produktmanager Sensorik bei Sensopart Industriesensorik.

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SensoPart Industriesensorik GmbH Werk Gottenheim

Was verbirgt sich hinter der Schnittstelle IO-Link?

IO-Link ist ein standardisierter, herstellerübergreifender, digitaler Kommunikationsstandard. Sensoren lassen sich damit einfach in Maschinen und Anlagen integrieren, sodass nun eine bidirektionale Kommunikation, auch mit den Komponenten auf der untersten Feldebene, möglich ist.

IO-Link ist darüber hinaus eine rege Community, die permanent an praxisrelevanten Erweiterungen des Standards arbeitet. Welche Bedeutung IO-Link im Markt mittlerweile hat, lässt sich an der stetig steigenden Anzahl an Mitgliedern erkennen: so hat die IO-Link Community im Juni das 200. Mitglied begrüßen dürfen. Erfreulich ist hierbei, dass IO-Link auch viele Mitglieder in Nordamerika und Asien hinzugewinnen konnte. Der Erfolg von IO-Link zeigt sich darüber hinaus an der stetig wachsenden Zahl an installierten Knoten. Ende 2017 waren bereits mehr als 8 Mio. Knoten installiert, was einem Zuwachs von 52 % zum Vorjahr entspricht.

Welche Vorteile bringt diese Schnittstelle für den Maschinenbau?

Bei konventionellen Sensoren war die Kommunikation bislang rein binär bzw. analog, was für viele Applikationen in der Vergangenheit ausreichend war. Im Zuge von Industrie 4.0 ist IO-Link jedoch fundamental bedeutsam. Durch die bidirektionale Kommunikation können die Feldgeräte neben den reinen Prozessdaten wie z.B. Abstandswert oder Schaltzustände auch Gerätedaten und Statusinformationen „on demand“ liefern. So lässt sich eine vorauschauende Wartung einfach realisieren. Zudem besteht die Möglichkeit einer Fernparametrierung mittels Funktionsbausteinen, sodass bei einem Chargenwechel nicht jeder Sensor in der Maschine manuell eingelernt werden muss, was aufgrund der baulichen Situation zudem häufig nur schwer möglich ist.

Bei messenden Sensoren bietet IO-Link zudem den Vorteil, dass die digitale Datenübertragung nicht störungsanfällig ist. Während analoge Signale durch Umgebungsbedingungen verrauscht werden können, bleibt das digitale Signal stabil. So lässt sich die Performance der Sensoren perfekt ausnutzen!

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um IO-Link einsetzen zu können?

Das Schöne bei IO-Link ist, dass die Technologie in nahezu jeder Anlage implementiert werden kann – unabhängig ob neu oder bestehend. Zusätzlich zu den IO-Link Sensoren wird noch ein IO-Link Master für den entsprechenden Feldbus benötigt, z.B. für Profinet. Der IO-Link Master wird anschließend wie ein gewöhnliches Device integriert. Dann kann über den IO-Link Master bereits auf die Prozessdaten zugegriffen werden.

Falls der Anwender sich zuerst langsam an die Thematik IO-Link herantasten möchte, kann er mit Hilfe eines USB-IO-Link Masters den Sensor an einem PC via IO-Link parametrieren und wie gewohnt, sprich im SIO-Modus, betreiben. So lassen sich die umfangreichen Zusatzfunktionen wie z.B. Ein- oder Ausschaltverzögerungen oder erweiterte spezifische Funktionalitäten komfortabel einstellen und auch visualisieren. Wichtig hierbei: Alle IO-Link Sensoren von Sensopart können auch weiterhin wie konventionelle Sensoren betrieben werden!

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Welche Kosten entstehen daraus? Was kann ich einsparen?

Um IO-Link zu implementieren werden natürlich die entsprechenden IO-Link-Sensoren sowie IO-Link-Master benötigt. Falls messende Sensoren eingesetzt werden, ersetzen IO-Link-Master die Analogkarten. Darüber hinaus können IO-Link-Sensoren mit ungeschirmten Kabeln betrieben werden, sodass sich hier ein nennenswerter Kostenvorteil gegenüber geschirmten Kabeln bei Analogsensoren ergibt. Mittlerweile hat sich IO-Link als Standard etabliert, daher werden IO-Link-Sensoren bei Sensopart preisneutral zu konventionellen Sensoren angeboten.

Neben dem bereits erwähnten Kostenvorteil ungeschirmter Leitungen hat IO-Link noch weitere Vorteile. So erlaubt der integrierte Betriebsstundenzähler von Sensopart IO-Link-Sensoren eine Überwachung der Sensoren, sodass z.B. Geräte an kritischen Prozessschritten vorauseilend ausgetauscht werden können. Falls es doch zu einem Ausfall kommt, z.B. wegen eines Drahtbruchs, wird der Kommunikationsausfall sofort erkannt und eine Fehlermeldung ausgegeben. Somit ermöglicht IO-Link eine signifikante Reduktion der Ausfallzeiten.

Um Sensoren auszutauschen kann die „Data Storage“-Funktion von IO-Link verwendet werden. Hierbei werden die Parameter automatisch auf dem Master gespeichert. Wird ein neues Device angeschlossen, erkennt der Master dies und lädt die gespeicherten Parameter automatisch auf das neue Device. Der Anwender kann somit in kürzester Zeit Sensoren ersetzen.

Wie geht es weiter mit IO-Link in Zukunft?

Die herstellerübergreifende IO-Link-Community arbeitet permanent daran, den IO-Link-Standard in relevanten Bereichen praxisgerecht weiterzuentwickeln. Beispielsweise wird aktuell intensiv an der Interoperabilität der IO-Link-Geräteebene mit höheren Systemen gearbeitet. So erarbeitet derzeit eine Arbeitsgruppe einen Standard um eine „Sensor-to-Cloud“-Funktionalität via OPC UA realisieren zu können. Damit lassen sich eine Vielzahl an Daten aggregieren, wodurch auch neue datenbasierte Geschäftsmodelle denkbar sind. IO-Link ist somit nicht nur eine Sensorschnittstelle, sondern wird zunehmend ein relevanter Wertschöpfungsfaktor.

Vielen Dank Herr Muckenhirn

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