Sensorik

Sensordaten in Zeiten von Industrie 4.0 bedarfsgerecht bereitstellen

| Redakteur: Jan Vollmuth

Mit dem Dual Channel Prinzip können Daten getrennt verfügbar gemacht werden: Über Kanal 1 werden Daten mit Echtzeitanforderung, über Kanal 2 Daten zur Prozessbeobachtung und Parametrierung gesendet.
Mit dem Dual Channel Prinzip können Daten getrennt verfügbar gemacht werden: Über Kanal 1 werden Daten mit Echtzeitanforderung, über Kanal 2 Daten zur Prozessbeobachtung und Parametrierung gesendet. (Bilder: Leuze Electronic)

Industrie-4.0-Anwendungen nutzen andere Sensordaten als typische Automatisierungslösungen. Sensoren mit dem neuen Dual-Channel-Prinzip bedienen beide gleichzeitig.

Industrie 4.0 ändert vieles: Während Sensoren in Automatisierungslösungen primär Prozessgrößen erfassen und diese etwa in Echtzeit an eine SPS übermitteln, ermöglicht Industrie 4.0 neue Funktionen wie Rezepturwechsel, Formatumstellung oder vorausschauende Wartung. Die hierfür erforderlichen Sensordaten werden meist nicht für die eigentlichen Automatisierungsaufgaben benötigt und seltener aktualisiert – sind dafür jedoch umfangreicher. Da sie häufig mit Daten aus anderen Quellen etwa in einer Cloud zentral zusammengeführt werden, sollten sie weltweit und in einem standardisierten Format vorliegen.

Ein Prinzip für jede Datenkommunikation

Ein Sensor, der das Dual-Channel-Prinzip einsetzt, stellt Daten für Steuerung und Monitoring parallel bereit.
Ein Sensor, der das Dual-Channel-Prinzip einsetzt, stellt Daten für Steuerung und Monitoring parallel bereit. (Bild: Leuze Electronic)

Wie sind aktuelle Sensoren auf diese Anforderungen vorbereitet? Jeder Sensortyp stellt unterschiedliche Datenmengen bereit, die Schnittstellen sind der jeweiligen Komplexität der Datenübertragung angepasst: einfache binär schaltende Sensoren geben Prozesswerte, Status- und Diagnosemeldungen über IO-Link weiter. Komplexere Sensoren mit höherer Funktionalität sind häufig in echtzeitfähige Feldbus-Netzwerke integriert. Sie stellen Prozess- und Alarmwerte sowie Status- und Diagnosemeldungen bereit und können über die Steuerung vollständig parametriert werden. Diese kurze Zusammenfassung zeigt: Aktuelle Sensoren werden den speziellen Anforderungen von Industrie-4.0-Anwendungen an die Datenkommunikation nicht gerecht.

Diese Problematik behebt Leuze Electronic mit einer neuen Erfindung: Mit dem sogenannten Dual-Channel-Prinzip können erstmals Daten getrennt und je nach Kundenforderungen verfügbar gemacht werden. Während über den ersten Sensorkanal die Daten zur Prozesssteuerung in Echtzeit übertragen werden, laufen über den zweiten die Informationen für das Monitoring und die Analyse der Maschine.

Ein Sensor, zwei Kanäle

Dual Channel mit Anbindung an eine SPS.
Dual Channel mit Anbindung an eine SPS. (Bild: Leuze Electronic)

Wie funktioniert Dual Channel in der Praxis? Bei einem binär schaltenden Sensor mit Anbindung an eine SPS etwa so: Wird z.B. der Kontrasttaster KRT18B in einer schnell laufenden Verpackungsmaschine eingesetzt, um eine exakte Schnittmarkenposition zu ermitteln, hängt von der Echtzeitfähigkeit des Schaltausgangs die Packqualität der Maschine ab. Daher wird der Schaltausgang des Kontrasttasters besser direkt an einen Aktor angeschlossen. Um ein Monitoring und die Analyse der Maschine zu ermöglichen, verfügt der Taster zusätzlich über eine IO-Link-Schnittstelle. Darüber können Prozesswerte beobachtet, Funktionsreserven bestimmt und Parametrierungen vorgenommen werden – oder Rezepturwechsel und Formatumstellungen. Mit einer klassischen IO-Link-Schnittstelle im SIO Mode (Standard IO Mode), der entweder das Schaltsignal oder auf Anforderung die Punkt-zu-Punkt Kommunikation mit dem Sensor erlaubt, ginge das nicht – erst das Dual-Channel-Prinzip ermöglicht die beschriebene Anwendung.

Gleiche Maschine mit Industrie-4.0-Funktionalität: Sollen die Daten z.B. für das Monitoring und zur Parametrierung anderen Automatisierungsteilnehmern in einer Cloud zur Verfügung stehen, ist nun statt der IO-Link-Verbindung zur SPS wie oben beschrieben eine Verbindung zu einem IO-Link-Koppelmodul mit Ethernet-Schnittstelle und OPC-UA-Kommunikationsprotokoll nötig. Die Cloud-Anbindung erfolgt etwa über ein IoT Edge Gateway.

Ergänzendes zum Thema
 
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Auch komplexe Sensoren werden unterstützt

Dual Channel und Industrie 4.0 / IIoT bei einem Sensor mit Feldbusschnittstelle.
Dual Channel und Industrie 4.0 / IIoT bei einem Sensor mit Feldbusschnittstelle. (Bild: Leuze Electronic)

Auch für komplexe Sensoren mit integrierter Feldbusschnittstelle bietet Leuze Electronic eine Dual-Channel-Lösung. Der Barcodescanner BCL 348i etwa bietet u.a. eine Profinet-Feldbusschnittstelle, über die prinzipiell Prozess- und Alarmwerte, Status- und Diagnosemeldungen und die Geräteparametrierung aus der Steuerung heraus vorgenommen werden. Für Cloud-Anwendungen stellt der Sensor Daten über seine Industrial-Ethernet-Schnittstelle mit dem OPC-UA-Kommunikationsprotokoll an. (jv)

Hannover Messe 2019: Halle 9, Stand F68

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