Wie IO-Link Ihre Automatisierungsumgebung intelligenter macht

Viele Anlagen nutzen diese Daten zu Nachverfolgungszwecken, aber sie können für noch so viel mehr genutzt werden:

• Zur Verbesserung des Betriebs
• Ausweitung der Markteinführungsstrategien
• Optimierung der Wartung
• Steigerung der Betriebszeit und der Erträge

Der Mehrwert besteht darin, eine Möglichkeit zu finden, um diese Daten zu erfassen, zu analysieren und anzuzeigen.

Smarte Plug-and-Play-Sensoren mit IO-Link können Ihnen dabei helfen, die von Ihrer Anlage erzeugten Daten voll auszuschöpfen.

Worauf beruht IO-Link?

In den letzten zehn Jahren hat die Branche einige große Veränderungen durchlebt:

1. Um in der Robotik oder an schwer zugänglichen Geräten eingesetzt werden zu können, mussten Sensoren kleiner werden, da auch die mechanischen Komponenten schrumpften. Aufgrund dieser neuen Größenbeschränkungen war es schwierig, Feldbusschnittstellen in Sensoren zu integrieren.
2. Die Fertigungs- und Automatisierungsausrüstung wurde komplexer, was die Erfassung und Steuerung von Daten über grundlegende „Ein/Aus“- Funktionen hinaus erforderlich machte.
3. Es wurde immer schwieriger, mit den verschiedenen Kabeltypen für digitale und analoge Sensoren Schritt zu halten. Jeder Sensor erforderte eine andere Installationskonfiguration und musste bevorratet werden, um bei Leistungsproblemen Ersatz auf Lager zu haben.

Diese Faktoren haben die Entwicklung der weltweiten IO-Link-Technologie vorangetrieben. Als standardisierte Schnittstelle kann es in den kleinsten Geräten aller Hersteller auf der ganzen Welt eingesetzt werden. Darüber hinaus können IO-Link-Geräte einfach über einen IO-Link-Master in verschiedene Feldbus-Umgebungen oder Automatisierungssysteme integriert werden. (Weitere Informationen finden Sie unten.)

Was ist IO-Link?

IO-Link ist ein einfaches Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll, das beispielsweise in Fabrik- und Logistikautomatisierungsumgebungen verwendet wird, um Sensoren und Aktoren mit dem Feldbus oder industriellem Ethernet zu verbinden.

Dieses Protokoll macht Sensoren „intelligent“. Normalerweise können einfache Sensoren nur einen einzigen Parameter kommunizieren: Ein/Aus, Objekt nicht vorhanden/Objekt vorhanden, hoch/niedrig usw. Mit IO-Link können sogar kleine Sensoren viel mehr Daten übertragen und in tatsächliche Werte übersetzen. Anstatt beispielsweise nur mitzuteilen, ob ein Temperaturpegel „hoch“ oder „niedrig“ ist, können intelligente Sensoren mit IO-Link genaue Temperaturmesswerte übertragen.

IO-Link lässt sich mit dem USB-Standard vergleichen – einem bekannten Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll, das in der Unternehmenswelt weit verbreitet ist. Er verbindet Computerzubehör, wie z. B. Monitor, Maus und Tastatur, mit Ihrem Computer.

Für eine einfache Installation führt ein einzelnes Kabel von einem IO-Link-Gerät (z. B. einem Sensor oder Stellglied) zu einem IO-Link-Master, der die Kommunikation mit Geräten steuert und Verbindungen zu Netzwerken wie EtherNet IP oder Profinet herstellt, um Informationen an das Steuerungssystem weiterzugeben. Daten werden vom IO-Link-Master über ein allgemeines Feldbus-Kommunikationsprotokoll an eine SPS oder einen Computer übertragen. (Im Unternehmensbeispiel oben wären Maus oder Tastatur das IO-Link-Gerät und der Computer der IO-Link-Master.)

Der Wert von IO-Link

Neben der schnellen und kostengünstigen Kommunikation zwischen Geräten zur Reduzierung von Ausfallzeiten bietet IO-Link noch weitere Vorteile.

Datenspeicherung

IO-Link-Master können bis zu 2 KB an Parametern speichern, die sich auf die Funktionsweise eines Sensors oder Aktors auswirken. Wenn ein Gerät eine Verbindung zum IO-Link-Master herstellt, werden automatisch die richtigen Parameter hochgeladen. Dies macht beispielsweise den Austausch von Sensoren schnell und einfach möglich, ohne dass nach der Installation des Geräts ein manueller Eingriff erforderlich ist.

Remote-Konfiguration und -Überwachung

Geräte- und Sensorparameter können bei Bedarf einfach per Fernzugriff geändert werden, was wertvolle Zeit im Fertigungsprozess einspart, beispielsweise beim Produktwechsel (z. B. Wechsel von kleinen Flaschen zu großen Flaschen in einer Produktionslinie). Dies erleichtert auch die Neukonfiguration von Geräten an schwer zugänglichen Stellen.

Sensorausgaben und Statuswarnungen können remote in Echtzeit überwacht werden, um Probleme schnell zu erkennen und zu beheben, bevor sie zu Ausfallzeiten führen. 

Diagnosefunktionen

Intelligente Sensoren mit IO-Link können ihren eigenen Status über den IO-Link-Master an die SPS kommunizieren. Noch bevor die Prozesse zum Stillstand kommen, wissen Sie sofort, ob ein Sensor ersetzt werden muss, gewartet werden muss oder fehlerhaft ist.

So können Sie Ihre Maschinenwartungspläne optimieren und Probleme mit einem bestimmten Sensor diagnostizieren, ohne die gesamte Produktionslinie oder ein bestimmtes Gerät herunterfahren zu müssen.

3 Einschränkungen der IO-Link-Technologie

Obwohl IO-Link die Möglichkeit bietet, Fertigungsprozesse zu optimieren und wertvolle Zeit zu sparen, hat die Technologie auch einige Einschränkungen:

1. Das Kabel, das zwischen dem IO-Link-Gerät und dem IO-Link-Master verläuft, darf maximal 20 m lang sein.
2. IO-Link-Geräte können bis zu 32 Byte pro Zyklus übertragen, d. h. keine Megabytes an Daten.
3. IO-Link wurde für integrierte Automatisierungsanwendungen entwickelt. Wenn Sie einfache, eigenständige Anwendungen verwalten, bietet IO-Link Ihnen möglicherweise keine großen Vorteile.

Zusammenarbeit mit einem IO-Link-Experten: Belden

Die Erweiterung des  LioN-Power IO-Link-Systems von Belden um IO-Link-Hubs verbessert die Konnektivität von Sensoren und Aktoren.

LioN-Power IO-Link-Hubs verbinden bis zu 16  digitale E/A-Signale an einem Ende und übertragen diese über IO-Link an den IO-Link Master. In Kombination mit LioN-Power IO-Link-Mastern können digitale E/A-Signale somit kostengünstig in eine Entfernung von bis zu 20 m zu den IO-Link-Mastern und von dort bis zur SPS übertragen werden.

Das System von Belden bietet außerdem verschiedene branchenweit einzigartige Funktionen, mit denen es sich in Bezug auf die Verbesserung der Betriebszeit und Schonung von Personalressourcen von der Konkurrenz abhebt:

• Entwicklung des weltweit ersten IO-Link-Masters mit Multi-Protokoll zur Unterstützung von PROFINET und EtherNet/IP in einem einzigen Gerät im Jahr 2015
• M12-Hybrid-Steckverbinder und Kabel, die Daten und Stromversorgung kombinieren, um die Geräteanforderungen zu vereinfachen und Kosten zu senken
• Die Fähigkeit, bis zu 16 A pro Modul (anstelle von 4 A) mit dem ersten IO-Link-System zu übertragen, das M12-L-Codierung verwendet ( unterstützt Daisy-Chaining)
• IP65-, IP67- und IP69K-Gehäusenennwerte für überlegene Beständigkeit gegen mechanische Belastung, Stöße, Vibrationen, Staub und Wasser

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie eine Zusammenarbeit mit Belden zur Implementierung der IO-Link-Technologie Ihnen dabei helfen kann, Ihren Betrieb in Fabrik- und Logistikautomatisierungsumgebungen zu verbessern? Kontaktieren Sie uns jederzeit.