Sensorik Sensoren und Aktoren voll vernetzt

Anbieter zum Thema

Lenord, Bauer & Co. GmbH

ipf electronic gmbh

microsonic GmbH

Gefran Deutschland GmbH

Im Zeitalter vernetzter industrieller Maschinen und Abläufe spielt das Kommunikationsprotokoll IO-Link eine entscheidende Rolle – ein wichtiger Grund für Gefran, seine Sensoren und Aktoren damit auszustatten.

Das Internet of Things (IoT) lebt von intelligenten Produktionsprozessen und einer schnellen Kommunikation. Dazu müssen steigende Datenmengen mithilfe von hochgenauen Sensoren erfasst, mit Aktoren geregelt und mit Feldbussen übertragen werden. Allerdings sind Feldbus-Systeme wie Ethercat, Profinet, Profibus, Canopen und Co. herstellerabhängig und nicht frei verfügbar. Zudem unterscheiden sie sich hinsichtlich integrierbarer Teilnehmerzahl, übertragener Datenmenge und -geschwindigkeit sowie ihrem Aufbau, der erforderlichen Infrastruktur und überbrückbaren Entfernungen.

Übersetzer zwischen den Welten

Hier spielt IO-Link seine Stärken aus: Das Protokoll ist der Übersetzer zwischen Sensoren bzw. Aktoren und den unterschiedlichen Feldbus-Systemen, die in der industriellen Fertigung genutzt werden. Darüber hinaus bietet IO-Link die Möglichkeit, neben den eigentlichen Mess- oder Regelwerten weitere Prozessparameter zu erfassen und zu diagnostizieren. Insbesondere diese Fähigkeit nutzt Gefran, um mit seinen IO-Link-Lösungen zu einer höheren Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit durch vorbeugende Wartung- und Instandhaltung beizutragen.

Messgrößen erfassen, regeln und übertragen

Gefran steht mit seinen Sensoren und Aktoren an der Basis der Datengenerierung. Das Unternehmen integrierte als erster Hersteller IO-Link in Sensoren für die unterschiedlichsten industriellen Branchen und Anwendungen. Die Geräte mit digitaler IO-Link-1.1-Schnittstelle erfassen, regeln und übertragen nicht nur die eigentlichen Messgrößen, sondern filtern diese auch und setzen sie in Relation zueinander. Sie sind damit in der Lage, den nachfolgenden Systemen neben den reinen Daten auch deren Auswertung und eine Fülle zusätzlicher Informationen zur Verfügung zu stellen. Dazu zählen typischerweise:

• Betriebsstundenanzahl

• maximaler Druck

• maximale Temperatur

• das Auslösen von Alarmevents

Abhängig vom jeweiligen Sensor oder Aktor werden auch Größen ausgelesen wie:

• Energieverbrauch

• Beschleunigung

• Geschwindigkeit

• Neigung

Diese Fähigkeit ist eine Gefran-Spezialität und geht weit über den Standard herkömmlicher IO-Link-Sensoren hinaus.

Besonders schnelle Kommunikation

IO-Link ermöglicht mit bis zu 230,4 kBaud eine besonders schnelle Kommunikation zwischen Sensor bzw. Aktor und den nachfolgenden Systemen – in beide Richtungen. Über einen IO-Link Master können dabei bis zu acht Aktoren / Sensoren individuell konfiguriert und verwaltet werden. Standardisierte, ungeschirmte Verbindungskabel garantieren zudem eine vereinfachte Installation. Damit ist das Kommunikationsprotokoll vor allem für mittelgroße Anlagen mit vielen Sensoren die effizienteste Lösung.

Zu den Mess- und Regelprodukten mit IO-Link im Portfolio von Gefran gehören:

• Schmelzedrucksensoren für hohe Temperaturen

• lineare Positionsaufnehmer

• Drucksensoren

• magnetostriktive Wegsensoren

• Leistungssteller

• Halbleiterrelais

Bei all diesen Sensoren und Aktoren gestattet das IO-Link Protokoll aufgrund der Vielzahl an erfassten Messgrößen und Daten die Selbstdiagnostik und lässt Rückschlüsse auf den Betriebszustand der Anlage zu.

Die Vorteile der IO-Link-Geräte:

• Sie leisten einen entscheidenden Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung

• Sie tragen wesentlich zur Effizienzsteigerung des gesamten Prozesses bei.

• Sie erleichtern die Identifikation von Fehlerursachen im Reparaturfall.

Mess- und Regelprodukte von Gefran im Überblick

• Massedrucksensoren – Die Massedrucksensoren der Baureihe IL sind sämtlich PLd- und SIL2-zertifiziert. Gefran bietet sie sowohl mit den Füllmedien NaK (ILK), Öl (ILW) und Quecksilber (ILM) als auch in der füllmedienfreien IMPACT-Version (ILI) für Drücke bis zu 2000 bar und Temperaturen bis 538 °C an. Ausgestattet mit IO-Link werden die Massedrucksensoren kalibrier- und skalierbar und stellen ein Temperatursignal in der Messspitze als zweiten Prozessparameter bereit. Gleichzeitig zählt der Sensor mit IO-Link seine Betriebsstunden und erfasst und speichert die Maximalwerte von Druck- und Temperatur.

• Magnetostriktive Wegsensoren – Die kontaktlose magnetostriktiven Positionsaufnehmer Hyperwave WPL (Hyper Wave Profil IO-Link) mit IO-Link für Messlängen bis 4000 im Programm sind sehr messgenau und resistent gegen EMV-Störungen und Vibrationen. Sie erfassen Informationen azyklisch und zusätzlich z.B. die gesamte gemessene Länge, Bewegungszeit, Höchstgeschwindigkeit und -beschleunigung. Zusätzlich speichern die Sensoren die Maximalwerte von Temperatur, Beschleunigung und Geschwindigkeit und können zudem als einzige Wegaufnehmer auf dem Markt jederzeit Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit liefern. In der Version mit zwei SSC-Ausgängen (Switching Signal Channel) lassen sich außerdem Steuer- und Alarmgrenzwerte einstellen.

• Druckmessumformer – Die kompakten, robusten und kalibrierbaren Druckmessumformer der Baureihe KS-I für Hydraulik- und Pneumatikanwendungen mit IO-Link-1.1-Ausgang erfassen Druck und Temperatur mit einer Abtastfrequenz von 1.000 S/s. Die Speicherung der Höchstwerte von Druck und Temperatur sowie der erreichten Druckspitzenwerte und der Anzahl der Arbeitsstunden sind dabei für die vorausschauende Wartung im Rahmen von Industrie 4.0 unerlässlich. Im Hinblick auf die zyklischen Daten sind die beiden detailliert parametrierbaren Schaltlogik-Signalkanäle SSC und zwei physikalische SIO-Ausgänge von besonderer Bedeutung. Die Sensoren sind für Messbereiche von 4 bar bis 1000 bar in einem Prozesstemperaturbereich von -40 °C bis 125 °C verfügbar, die Genauigkeit liegt unter ±0,5 % FS.

• Multifunktionale Wegsensoren – Das jüngste „IO-Link-Produkt“ von Gefran im Bereich Sensorik ist die Baureihe der multifunktionalen TWIIST-Sensoren zur kontaktlosen und verschleißfreien Positionserfassung. Die intelligenten Wegaufnehmer erfassen neben der Position auch andere Prozessgrößen wie Neigung, Drehung, Beschleunigung und Vibrationen in Echtzeit. Zudem messen sie die Temperatur, zählen die Betriebsstunden und lösen bei vorgegebenen Werten Alarmevents aus; außerdem erkennen sie Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf. Alle multivariablen Versionen des TWIIST-Sensors verwenden ein patentiertes 3-dimensionales auf dem Hall-Effekt basierendes Messsystem und sind kundenspezifisch anpassbar. Die langlebigen Positionsaufnehmer basieren auf dem magnetischen Messprinzip und verfügen neben dem IO-Link-1.1-Ausgang auch über CANopen-Digitalausgänge.

• Halbleiterrelais mit IO-Link – Die einphasigen Halbleiterrelais der Serie GRP-H sind die ersten Solid State Relais (SSR) mit einer auf IO-Link-Standards basierenden Architektur. Sie zeichnen sich durch ein robustes, ultrakompaktes Design, eine hohe Modularität und einen weiten Strombereich von 15 A bis 120 A aus. Die Ausstattung umfasst alle Betriebsarten inkl. Phasenanschnitt, Sanftanlauf und Teillastbrucherkennung für bis zu acht parallel angeordnete Heizelemente. Dank IO-Link erfassen und übertragen die SSR auch Betriebsstunden, Energieverbrauch und Strom- bzw. Temperaturspitzen. Für die schnelle, unkomplizierte Konfiguration der GRP-H-Relais – selbst im Feld – entwickelte Gefran die NFC App (Android + iOS).

• Miniatur-Leistungssteller – Der jüngstes Aktor mit IO-Link ist der konfigurierbare Power Controller GRM-H. Der vollständig ausgestattete, einphasige Leistungssteller im Miniaturformat ist für einen Strombereich von 15 A bis 120 A und Lastspannungen bis 600 Vac ausgelegt. Er regelt lineare und nicht lineare elektrische Heizwiderstände inklusive NIR-Lampen (NIR=Nah-Infrarot) und Transformatoren – ist also für alle Ohm’schen Widerstände geeignet. Dazu verfügt der kleine Leistungssteller neben der nulldurchgangsschaltenden Impulspaketsteuerung in Voll- oder Halbwelle auch über die Möglichkeit, den Laststrom über den Phasenanschnittwinkel einzustellen. Zusätzlich bietet er verschiedene Feedbackfunktionen für Strom, Spannung und Leistung sowie einen einstellbaren Sanftanlauf, eine Strombegrenzung und einen Relais-Ausgang.
  Die Steuerung des Miniaturleistungstellers erfolgt wahlweise analog, digital oder über eine IO-Link-Schnittstelle.

Ausgestattet mit IO-Link ermöglichen Sensoren und Aktoren den Datenaustausch zwischen verschiedenen Automatisierungssystemen. Dank ihrer Fähigkeit zur Diagnose der maßgeblichen Prozessparameter liefern sie eine entscheidende Grundlage für das Condition Monitoring und die vorausschauende Wartung und Instandhaltung. Damit beugen sie ungeplanten Maschinenausfällen vor. Darüber hinaus tragen die Geräte, die sämtliche gesetzlichen Sicherheitsanforderungen erfüllen, per se zur Optimierung der Produktqualität bei und steigern die Prozesssicherheit.

(ID:49231128)