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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2020

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2020

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Transparenz bis auf Feldebene Neue Generation Smart-Sensor-Profile vereinfachen die Integration von IO-Link-Geräten IO-Link-Geräte liefern deutlich mehr Informationen als herkömmliche Geräte. Um diese standardisiert und herstellerübergreifend verarbeiten zu können, sind klare Definitionen für die Datenübertragung und -abbildung notwendig. Mit der Edition 2 der Smart-Sensor-Profile geht IO-Link einen Schritt weiter in Richtung Standardisierung. Dr. Elmar Büchler ist Industriemanager bei Balluff in Neuhausen a.d.F. Schon heute ist die Anbindung eines IO- Link-Gerätes für Anlagenplaner und Konstrukteure nur eine Routineaufgabe. Die Spezifikation sorgt für einen einfachen Anschluss. Die Gerätebeschreibung IODD (IO Device Description) liefert neben den elektrischen und mechanischen Ausprägungen auch detaillierte Informationen zu Hersteller, Seriennummer Artikelnummer, Betriebszuständen und vieles mehr. Die Integration in die Steuerung jedoch ist bislang mit einem erhöhten Progammierungsaufwand verbunden. Der Grund: Prozessdaten, Parameter und Funktionen bei Sensoren, die eigentlich gleich sein könnten, sind kaum vereinheitlicht. Selbst so einfache Aufgaben wie das Teachen eines Sensors – also das Einstellen von Schaltpunkten – erfolgt in der Regel noch herstellerspezifisch. Noch größer ist die Herausforderung, betrachtet man z. B. Drucksensoren. Sie erzeugen je nach Hersteller oder auch Sensorausführung unterschiedliche Rohwerte für identische Drücke. Um festzustellen und zu prüfen wie die Rohwerte interpretiert bzw. umgewandelt werden müssen, um den Wert in der erforderlichen Einheit zu erhalten, ist immer noch ein Blick in das Handbuch nötig. Abhilfe schaffen zukünftig Smart-Sensor-Profile. Sie schreiben die in der IOOD angefangene Standardisierung fort und erleichtern die Integration als auch das Handling der Sensoren ganz erheblich. Herstellerübergreifende Standardisierung Mit dem sogenannten Common Profile wurde schon vor vielen Jahren ein Anfang gemacht. Für die Parametrierung und Diagnose wurden verschiedene Parameter festgeschrieben. Diese Parameter waren aber nur optional und nicht bindend. Einen deutlichen Schritt weiter gehen jetzt die kürzlich verabschiedeten geräteunabhängigen Smart- Sensor-Profile (SSP) der Edition 2. Mit den Profilen wird die Daten-Semantik des IO-Link-Informationsmodells herstellerübergreifend noch detaillierter und einheitlicher definiert. Jetzt haben Einstellwerte für die Parametrierung die gleiche Bedeutung und Prozesswerte lassen sich einheitlich interpretieren, was wiederum die Verarbeitung von Daten deutlich vereinfacht und die Datenqualität erhöht. Diese Vereinheitlichung hilft den Integrationsaufwand spürbar zu minimieren. Es lassen sich Profil-Funktionsblöcke statt vieler einzelner Funktionsbausteine für die Integration nutzen, was den Aufwand drastisch minimiert. Dies vereinfacht auch die herstellerübergreifende Austauschbarkeit von Komponenten, was wiederum sowohl die Flexibilität, Verfügbarkeit und Effizienz von Anlagen und Maschinen erhöht. 01 Das neue Magnetfeld-Positionsmesssystem BMP (li.) und das absolute magnetcodierte Wegmesssystem BML SL1 (re.) wurden gemäß dem Smart Sensor Profil entwickelt 18 INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2020 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK Diversität reduzieren durch Gemeinsamkeiten Geholfen hat dabei, dass es trotz der großen Anzahl und Vielfalt an IO-Link Sensoren dennoch zahlreiche Gemeinsamkeiten an Funktionalitäten, etwa bei Identifikation, Diagnose, Teach-in, Prozessdatenvariablen und Schaltsignalkanal, gibt. Mit den Sensor-Profilen wird diese Diversität besser beherrschbar. Voraussetzungen dafür sind aus Steuerungssicht eine gleichbleibende Prozessdatenschnittstelle sowie eine standardisierte Nutzung weiterer Funktionen wie Diagnose oder Identifikation. Das Smart- Sensor-Profil, das direkt auf die IO-Link- Kommunikation aufsetzt, erfüllt diese Anforderungen und liefert alle Informationen wie die Prozessdatenschnittstelle und Funktionen zu implementieren sind. Festlegung der Sensorausprägungen Die erste Version von 2012 legte mit Identifikation, Diagnostik und Prozessdaten die obligatorischen Funktionsklassen wie in einem Werkzugkasten fest, während die aktuelle Version von 2019 auch die Kombination von Werkzeugen und ihre Ausprägung definierte. Dabei hat sich die IO-Link- Community auf folgende technologieübergreifende Klassifizierung von Geräteklassen geeinigt: n Binäre Sensoren mit festem Schaltpunkt n Binäre Sensoren mit einstellbarem Schaltpunkt n Digitale messende Sensoren Wichtigster Fortschritt: Es gibt jetzt ein herstellerunabhängiges Prozessdatenformat sowohl für Schalt- als auch Messgeräte. Damit folgen alle Messgrößen eines Sensors der gleichen Struktur und können so durch standardisierte Funktionsbausteine angesprochen werden. Auch wenn unterschiedliche Sensoren mit unterschiedlicher Auflösung genutzt werden, resultiert daraus eine identische Darstellung aller Prozesswerte in der Steuerung. Schnellerer Sensortausch und Sensorprinzipwechsel Damit ist die Austauschbarkeit der Geräte ohne Engineering-Aufwand gewährleistet. Außerdem sind die verschiedenen Profilklassen auch durch einen festen Funktionsumfang gekennzeichnet, was einen Wechsel zu einem anderen Sensorprinzip innerhalb einer Applikation jetzt sehr einfach macht. Es verursacht keinen zusätzlichen Projektierungsaufwand. Das Smart-Sensor-Profil liefert alle Informationen, wie die Prozessdatenschnittstelle und Funktionen zu implementieren sind. Dies führt zu mehr Flexibilität. So kann beispielsweise ohne Veränderungen am Steuerungsprogramm ein Näherungsschalter gegen einen Füllstandssensor oder ein optischer Distanzsensor gegen einen Ultraschallsensor getauscht werden. Das neue Magnetfeld-Positionsmesssystem BMP und das absolute magnetcodierte Wegmesssystem BML SL1 von Balluff beispielsweise mit IO-Link-Schnittstelle wurden gemäß dem Smart Sensor Profil entwickelt. Sie weisen eine äußerst einheitliche Datenstruktur auf und lassen sich so problemlos in vorhandene Systeme integrieren. Darüber hinaus bieten sie verschiedene vordefinierte Funktionen zur Verbesserung der präventiven oder vorbeugenden Wartungsstrategien. 02 Das Magnetfeld-Positionsmesssystem (BMP) im Einsatz beim Ultraschallschweißen Sonderfunktionen auf einfache Art und Weise realisieren Auch Sonderfunktionen wie etwa eine „Out of Range – Fehlermeldung lassen sich auf einfachste Weise mit wenig Aufwand realisieren. Dies gilt ebenso für Informationen wie Status, Überlauf und Unterlauf etc., die ein Gerät generiert. Hat man erst einmal etwas Zeit in die Programmierung eines Funktionsbausteins investiert, kann man diesen auch bei anderen Sensoren des gleichen Profils verwenden. Die oben beschriebenen Profile sind erst ein Anfang. Derzeit sind bei der IO-Link Community die Kombination von schaltenden und messenden Sensoren sowie Multiprozesswert-Sensoren in der Diskussion. Auch eine Standardisierung der Aktuatoren ist in Planung. Bilder: Balluff www.balluff.de

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