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„Mit IO-Link auf der ganzen Welt zu Hause“

Text: Text & Fotos: Simone Käfer, A&D
Wie kommen Messdaten aus dem Sensor am einfachsten in die Steuerung? Albert Feinäugle zieht einen Vergleich zum Straßenverkehr und ist überzeugt, eine Autobahn bis vor die Haustür ist übertrieben. Welche Alternativen es gibt, darüber spricht der Balluff-Manager mit A&D im Interview.

A&D: Herr Feinäugle, eignet sich Industrial Ethernet für die Kommunikation bis in den Sensor hinein?

Albert Feinäugle: Bindet man jeden Sensor über Ethernet an, ist das so, als würde man auf einer Autobahn bis vor die Haustür fahren: Anforderung und Aufwand passen nicht zusammen. Ein Ethernet-Anschluss kostet viel und ist mechanisch im Nachteil, weil ein abgeschirmtes Kabel, mehrere Steckverbinder und sogar eine separate Spannungsversorgung benötigt werden. IO-Link hingegen deckt sämtliche Anforderungen komplexer Sensoren oder Aktoren ab und ist gleichzeitig die denkbar einfachste Lösung. Hier ist das Kosten-Nutzen-Verhältnis im Gleichgewicht.

Bietet Ethernet an dieser Stelle gar keine Vorteile?

Das ist schwer vorstellbar. Höchstens bei einem wirklich komplexen Sensor, der die Datenmenge sprengt, die IO-Link übertragen kann, wäre Ethernet eine Option. Aber das Gros an Sensoren und Aktoren arbeitet nicht mit diesen Datenmengen.

Wie beurteilen Sie die Kommunikation auf dem letzten Meter von der Steuerung zu Sensor oder Aktor?

Die Kommunikation über IO-Link ist absolut notwendig und schon lange überfällig. Denn aktuelle Normen decken nur Sensoren geringer Komplexität ab. Für messende Sensoren oder Sensoren mit mehreren Funktionen findet man reichlich Steckverbinder und spezifische Verdrahtungen am Markt. Hier fehlt eine Norm. Diese Lücke schließt IO-Link, denn damit ist es egal, wie komplex ein Sensor ist. Er wird immer mit einem standardisierten M12-Steckverbinder angeschlossen und stellt dabei sämtliche Funktionen bereit.

Welche Besonderheiten weist IO-Link als Kommunikationsstandard auf?

IO-Link ist neutral, der Sensorhersteller muss sich nicht für einen Feldbus entscheiden. Zudem gibt es inzwischen bei jedem marktüblichen Busssystem IO-Link-Ports. Mit IO-Link ist man also auf der ganzen Welt zu Hause. Das Protokoll zeichnet sich hauptsächlich durch drei Säulen aus: vereinfachte Installation, Parametrierung und Diagnose. Die wichtigste Idee in den Anfängen von IO-Link war es aber, auf ein vorhandenes Standardkabel zu setzen.

Wo liegen die Vorteile gegenüber analogen Schnittstellen?

Bei messenden Sensoren mit analogem Interface, gibt es immer Probleme in der Signalqualität. Zuerst wird sehr viel Aufwand betrieben, um einen Messwert aufzubereiten: Er wird erfasst, verstärkt, linearisiert und temperaturkompensiert. Um den Wert zur Steuerung zu übertragen, kann man ohne IO-Link nur einen Feldbus anschließen. Dieser ist aber eigentlich viel zu aufwendig. Also wird eine analoge Sensor-Schnittstelle gewählt, um den Messwert übertragen. Dabei geht aber ein großer Teil der Signalqualität verloren. Das liegt an der Störanfälligkeit der analogen Signalübertragung. Je stärker die Antriebstechnik einer Maschine ausgelegt ist, um so größer sind auch die entsprechenden Ströme und möglichen Störungen. IO-Link dagegen hat ein störfestes Signal. So bleibt die im Sensor gewonnene Signalqualität erhalten.

Wie steht es um parallel zu verdrahtende Geräte?

In diesen Fällen wird ein dickes, mehradriges Parallelkabel über große Strecken in der Maschine bis zum nächsten Schaltschrank gelegt, um dort Litze für Litze angeschlossen zu werden. Mit IO-Link werden alle parallelen Signale auf eine serielle Kommunikation geführt. Man benötigt nur einen M12-Stecker. Somit vereinfacht sich nicht nur die Installa-tion, auch Fehlerquellen werden reduziert. Kunden, die ihre Maschinen bereits auf IO-Link umgestellt haben, bestätigen uns den Gewinn wertvoller Zeit vor der End-abnahme.

Viele Sensoren sind inzwischen parame-trierbar. Wird das mit IO-Link auch einfacher?

Sicher. Zum Parametrieren brauchte man bisher eine Bedieneinheit, die direkt an den Sensor angeschlossen ist. Dafür muss dieser natürlich auch zugänglich sein. Es gibt Werkzeugmaschinen, bei denen parametrierbare Sensoren ganz oben angebracht sind. Damit man diese erreichen kann, müssen extra Treppen montiert werden. Mit IO-Link entfallen solche Kletterpartien, denn die Sensoren parametriert man von zentraler Stelle aus und kann dabei sogar Prozess- und Diagnosedaten abrufen. Die IODD-Datei, die mit jedem IO-Link-Device mitgeliefert wird, spielt dabei eine zentrale Rolle. Sie unterstützt die Integration ins Engineering der Steuerung. Außerdem geschieht die Parametrierung nicht mehr zwingend manuell, der Sensor kann auch aus dem Anwenderprogramm heraus mit Funktionsblöcken vollautomatisch eingestellt werden. So ist die Maschine in Sekundenschnelle fertig parametriert. Zusätzlich haben Anwender die Möglichkeit, auch bei einem Format- oder Rezepturwechsel die jeweiligen Einstellungen automatisch aus dem Anwendungsprogramm vorzunehmen. Dadurch sparen sie viel Zeit.

Was ist, wenn der Sensor ausgetauscht werden muss?

IO-Link bietet eine Datenhaltungsfunktion, der Master speichert den Parametersatz jedes Sensors als Kopie. Muss ein Exemplar getauscht werden, erhält das neue Gerät die passenden Parameter einfach vom Master. Außerdem kann jedes Gerät per Device-ID identifiziert werden. Dadurch kann der Master feststellen, ob im Fehlerfall ein korrektes Ersatzgerät eingebaut wurde.

Sehen Sie als Vertreter des IO-Link-Konsortiums noch Verbesserungsmöglichkeiten und Platz für Weiterentwicklungen?

Ja, das Konsortium von IO-Link treibt die Entwicklung permanent voran. So haben wir zum Beispiel erreicht, dass IO-Link zum internationalen Standard wird. Zurzeit arbeiten sämtliche Arbeitsgruppen im Konsortium intensiv an einer Safety-Erweiterung.

Sehen Sie Alternativen zu IO-Link?

Nein. Ich kann mir auch wirklich keine vorstellen, da IO-Link alle Anforderungen der Kommunikation bei Sensoren und Aktoren abdeckt.

Was ist mit AS-Interface?

Wir sind weder angetreten, um AS-i vom Markt zu fegen, noch wollen wir mit diesem Standard in den direkten Wettbewerb treten. Man sollte sich die jeweilige Applikation und Topologie einer Anlage genau anschauen und dementsprechend seine Entscheidung treffen. Die beiden Systeme sind auch durchaus vereinbar, das zeigen bereits auf dem Markt angebotene Konzepte. Es gibt Schnittstellen, Symbiosen und unterschiedliche Stärken: Zum Beispiel bei Safety hat AS-Interface momentan die Nase noch vorn.

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