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Industrielle Automation 4/2017

Industrielle Automation 4/2017

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Richtungsweisend IO-Link ebnet den Weg in die digitale Zukunft der Sensorik Die Verknüpfung einer automatisierten Fertigung mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien ist ein wesentliches Merkmal der digitalen Transformation. Realisieren lässt sich dies allerdings nur mit intelligenten Schnittstellen. Im Bereich der Sensorik geht daher zukünftig kaum ein Weg an Technologien wie IO-Link vorbei. IO-Link ist mittlerweile ein Standard für ein Kommunikationssystem, das Sensoren und Aktoren an ein Automationssystem anbindet. Bei der sicheren, herstellerunabhängigen Punkt-zu-Punkt-Verbindung werden, abgesehen von der IO-Link-Schnittstelle, keinerlei Veränderungen an den Sensoren selbst vorgenommen, sodass sie sich wie gewohnt einsetzen lassen, mit einem entscheidenden Unterschied: Die IO-Link-Schnittstelle macht die Geräte intelligent, da sie nun mit einer übergeordneten Steuerung (SPS) kommunizieren können, um beispielsweise Prozess-, Diagnose- und Gerätedaten für die Fertigungsautomation zu liefern. Warum Sensoren mit IO-Link? Die wachsende Digitalisierung automatisierter Produktionsprozesse ist nicht mehr aufzuhalten. Schon alleine deshalb nicht, weil bereits viele Firmen enorme Anstrengungen und hohe Investitionen tätigen, um Industrie 4.0 in die Tat umzusetzen. Sie versprechen sich dadurch ein Plus an Produktivität und Kosteneffizienz, z. B. durch geringere bzw. kürzere Maschinenausfallzeiten, die mit steigender Flexibilität sowie Fertigungsqualität und somit höherer Wirtschaftlichkeit einhergehen. Vor diesem Hintergrund bieten Sensorlösungen mit IO- Link-Schnittstelle, abgesehen von einer problemlosen Verdrahtung, eine Reihe handfester Vorteile. Dazu zählen eine kosteneffiziente Standardisierung der Sensorik mit Geräten, die sich per Plug & Play austauschen lassen sowie eine reibungslose Kommunikation mit automatisierten Anlagen über ein einziges herstellerunabhängiges Christian Fiebach ist Geschäftsführer bei der ipf electronic gmbh in Lüdenscheid System. Zudem liefern sie zusätzliche Diagnoseinformationen und Parametriermöglichkeiten im laufenden Betrieb. Wie erfolgt der Datenaustausch in einer IO-Link-Architektur? In einer IO-Link-Systemarchitektur bildet der IO-Link-Master (integriert entweder in einer SPS-Baugruppe oder einem Feldbusverteiler) die zentrale Schnittstelle zu einer übergeordneten Steuerung und mehreren IO-Link-Geräten (IO-Link-Devices). Ein IO-Link-Master verfügt über einen oder mehrere Ports, wobei sich an jeden Port über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Parallelverdrahtung) immer nur ein IO-Link- Device mit einer ungeschirmten 3-adrigen Standardleitung anschließen lässt. Das Device selbst besitzt z. B. eine Seriennummer oder Parameterdaten (Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen etc.), die über das IO-Link-Protokoll lesbar respektive schreibbar sind. Zwischen IO-Link-Master und IO-Link-Device werden drei Arten von Daten ausgetauscht: zyklische Prozessdaten, azyklische Gerätedaten (IO-Link-Device), z. B. Parameter und Diagnosefunktionen, und azyklische Daten, also Ereignisse wie etwa Fehlermeldungen und Warnungen. Hierbei übermittelt ein IO-Link-Device seine Daten immer nur nach Aufforderung des IO- Link-Masters. 01 Umfassendes Sensor-Portfolio mit IO-Link: Optosensoren (links) induktive Sensoren (Kunststoff oder Edelstahl (mittig), Vakuum- und Drucksensoren (rechts oben) sowie Strömungssensoren (rechts) Konfiguration und IODD Zur Parametrierung des IO-Link-Masters und der daran angeschlossenen IO-Link- Devices bzw. IO-Link-fähigen Sensoren wird das sogenannte IO-Link-Konfigurationstool benötigt. Diese Software ermöglicht die transparente Darstellung (Visualisierung) der jeweiligen IO-Link-Systemarchitektur. IO-Link-Sensoren von IPF Electronic bieten über das IO-Link-Protokoll den Zugriff auf Prozessdaten und Variablen. Alle Eigenschaften der Sensoren sind in der IODD (IO Device Description) beschrieben, wobei der Aufbau der IODD für alle IO-Link-fähigen Geräte aller Hersteller identisch ist. Die IODD besteht aus Bilddaten im png-Format sowie einer oder mehrerer XML-Dateien, die den IO-Link-fähigen Sensor beschreiben. Sie enthält somit Informationen zu den Kommunikationseigenschaften sowie Geräteparametern eines Sensors, Identifikations-, Prozess- und Diagnosedaten, eine Abbildung des Sensors, das Hersteller- Logo sowie in der Regel eine PDF mit allen relevanten Informationen für den Geräteanwender. IO-Link-fähige Sensoren für viele Anwendungen IPF Electronic offeriert eine Reihe an Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle für unter- 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2017

SENSORIK UND MESSTECHNIK schiedliche Einsatzbereiche. Darunter sind induktive Sensoren für Standardanwendungen mit aktiver Fläche aus Kunststoff und Lösungen aus Edelstahl für extreme Umgebungsbedingungen. Zukunftsweisend für pneumatische Anwendungen sind die IO- Link-fähigen Vakuum- und Drucksensoren mit Erfassungsbereichen von - 1 bis + 10 bar. Die kompakten Sensoren im robusten Kunststoffgehäuse verfügen über eine Ansprechzeit von < 2,5 ms sowie eine Schaltfrequenz von 200 Hz und ermöglichen somit einen variablen und damit vielseitigen Einsatz in allen erdenklichen Bereichen von Handlings- und Automationssystemen. Dies können Aufgaben der Drucküberwachung, der Vakuumkontrolle bei Unterdrucktraversen oder in der Ansteuerung von Kompressoren sein. Zu den jüngsten Geräten von IPF Electronic mit IO-Link gehören Strömungssensoren, die die Luftströmungsgeschwindigkeit sowie Lufttemperatur in einer integrierten Messstrecke erfassen und hierbei aus der Durchflussgeschwindigkeit die Durchflussmenge und den Luftverbrauch bezogen auf einen Normzustand berechnen. Diese Sensoren können beispielsweise Kühl- und Ventilationssysteme sowie den Trockenlauf von Pumpen überwachen oder zur Anwesenheitskontrolle von Flüssigkeits- oder Gasströmungen eingesetzt werden. Noch in diesem Jahr wird IPF Electronic außerdem seine optischen Sensoren der Reihe ON43, OT43, ON33, OT33 sowie ON45 und OT45 mit IO-Link-Schnittstelle anbieten. Das Lösungsspektrum umfasst hierbei Einweglichtschranken, Tast-Reflexlichtschranken und Lichttaster. Der Einstieg in die Zukunft der Produktion mit IO-Link ist mit überschaubarem Aufwand verbunden. Wie so oft, liefert vor allem die Praxis die besten Argumente, wie folgendes Beispiel zeigt. In einer Produktionsanlage muss für jede verbaute und austauschbare Komponente im Sinne einer hohen Anlagenverfügbarkeit bei einem Defekt oder einer Störung möglichst schnell ein Ersatzteil zur Verfügung stehen. Eine Notwendigkeit, die mitunter im Bereich der Sensorik zu einer erheblichen Lagerhaltung führt. Ein Unternehmen ersetzte daher an einem Werkzeug konventionelle Sensoren durch IO-Link-fähige Geräte. Das Ergebnis: Separate Öffner- und Schließergeräte müssen nun nicht mehr als Ersatzteile vorge halten werden. Die Lagerkosten sanken. Darüber hinaus lassen sich die IO-Link-Sensoren per integrierter Ein- und Ausschaltverzögerung entprellen. Eine Funktion, die bisher eine SPS übernehmen musste. Die vorhandenen Anschlusskabel konnten beibehalten werden, da die Schnittstellenkommunikation über den „gewöhnlichen“ Signalausgang verläuft. Entsprechend ließ sich der Umbau des Werkzeuges mit minimalem Aufwand realisieren. Fotos: Aufmacher Fotolia, sonstige ipf electronic www.ipf.de Überzeugend: IO-Link in der Praxis 02 Beispielhafte IO-Link-Systemarchitektur: Der Anschluss eines IO-Link-Device an den IO-Link-Master erfolgt über eine ungeschirmte 3-adrige Standardleitung (max. 20 m); die Kommunikation des IO-Link-Device erfolgt über den IO-Link-Master, der entweder in einer SPS-Baugruppe oder einem Feldbusverteiler integriert ist Bestellen Sie bequem in unserem Online-Shop: www.fuehlersysteme.de Jetzt kostenlose Eintrittskarte anfordern! ( +49 911 37322-0 Messeneuheiten 2017 Entdecken Sie unsere Produktinnovationen auf der 28.11 - 30.11.2017 Halle 4A, Stand 425 in Nürnberg Sensorik für die Industrieautomation robustes Aluminium Druckgussgehäuse EMV-Schutz beheizte Systeme mit wechselbarer Sensorik Analogausgang 0-10 V, 4-20 mA TCP/IP basierte BUS-Systeme (drahtgebunden / drahtlos) Modbus ® , KNX ® , BACnet ® FuehlerSysteme eNET International GmbH | Röthensteig 11 | 90408 Nürnberg | Tel +49 911 37322-0 | Fax +49 911 37322-111 NEU! FuehlerSysteme.indd 1 24.08.2017 13:37:54 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2017 17

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