Ohne nicht denkbar

Schweiz innovativ

Sensoren – Mit IO-Link übertragen und sammeln Sensoren Daten und kommunizieren bis ins letzte Glied der Fabrik. Darum ist IO-Link eine wichtige Voraussetzung für Industrie 4.0.

22. Juli 2014

Die Branche ist sich sicher: Mit der Entwicklung und Implementierung der weltweit standardisierten Kommunikationsschnittstelle IO-Link in die Sensortechnik ist ein entscheidender Schritt hin zur Industrie 4.0 gelungen. IO-Link integriert die Sensorik vollständig in das gesamte Kommunikationssystem und erlaubt die Kommunikation mit Sensoren und Aktoren. Geräte werden erkannt, parametrisiert und diagnostiziert. Dazu zählt auch die Abfrage des zyklischen Gerätestatus mit Hilfe der Prozessdaten. Informationen wie die Seriennummer oder Parameterdaten wie Empfindlichkeiten sowie Schaltverzögerungen oder Kennlinien sind über das IO-Link-Protokoll les- und schreibbar.

Damit ist es möglich, diese Prozessparameter über die SPS noch im laufenden Betrieb anzupassen. Doch IO-Link ist kein Feldbus. Die Technologie ist vielmehr analog zu einer USB-Schnittstelle eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einem Master und einem Gerät. Der IO-Link-Master ist in Kombination mit der SPS das Gateway zu Feldbussen wie Profibus, Profinet oder Ethercat. Die IO-Link-Technologie ersetzt Parallelverdrahtung und analoge Signalführung. Sie ermöglicht die Abfrage von Temperatur, Spannungsversorgung, Funktionszustand und Schaltzyklen des Sensors – auch per Ferndiagnose. Zudem kann per IO-Link die Ausgangsfunktion des Schalters als Schließer oder Öffner gesteuert werden.

Sinnvolle Technik

Der Schweizer Sensorspezialist Contrinex ist von Industrie 4.0 und IO-Link überzeugt. Er rüstet daher sämtliche neuen Sensoren mit IO-Link aus – vorausgesetzt, sie verfügen über einen PNP-Ausgang sowie über einen Contrinex-ASIC- oder Mikrocontroller. Dies trifft auf die Induktivsensoren der Classics-Familie (Serie 600) zu. »Sie verfügen bereits heute alle über IO-Link. Damit besitzen unsere induktiven Näherungsschalter ein robustes und intelligentes Point-to-Point-Kommunikationssystem zur eindeutigen Übermittlung von Geräte- und Parameterdaten an einen IO-Master«, erklärt der zuständige Produktmanager Pierre-Yves Dénervaud.

Mit Hilfe des IO-Link lässt sich der Schaltzustand bei der Serie 600 kontinuierlich überwachen. Hierbei wird jedoch nicht nur das eigentliche Signal, sondern auch der Status bei 80 Prozent des Schaltabstands übermittelt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Schalter nicht im Grenzbereich seiner technischen Möglichkeiten arbeitet. Ebenfalls überprüfbar ist der Arbeitszustand des Näherungsschalters. Bei Drahtbruch, Unterspannung, LC-Oszillator-Pause oder wenn ein falscher Sensor installiert wurde, leitet IO-Link die Informationen an die Steuerung weiter. So lässt sich eine Reparatur-, Wartungs- oder Ersatzmaßnahme schnell einleiten.

Dank IO-Link kann ein einziger Sensortyp je nach Applikation wahlweise als Schließer (NO) oder Öffner (NC) konfiguriert werden, die Schaltungsart lässt sich also auswählen. Damit halbiert sich die zu bevorratende Menge der Schalter. Ebenfalls anwendungsabhängig programmiert werden kann eine Einschalt- oder Ausschaltverzögerung. Mit diesem Schaltzeit-Timer wird das Sensorsignal je nach Bedarf verzögert oder verlängert. Dabei bleiben alle Konfigurationen auch für den Standardbetrieb der Sensoren ohne IO-Link-Master bestehen.

Der Detektionszähler der Classics-Sensoren zählt die erfassten Schaltereignisse und gestattet damit die Berechnung der Teilezahl oder ihrer Geschwindigkeit. Eine einmalige IO-Link-Mitteilung setzt den Zähler zurück. Darüber hinaus lässt sich per IO-Link die Innentemperatur des Sensors an die Steuerung übermitteln, was Schlüsse zulässt auf die Umgebungstemperatur. Die maximale Temperatur wird für eine verbesserte Maschinendiagnose und -wartung gespeichert.

Neben den Sensoren der Serie 600 stattete Contrinex bereits den photoelektrischen Kontrastsensor KTx-4155 sowie den Lichtleitersensor LFx-3066 mit IO-Link aus.

»Als nächste Maßnahme planen wir, alle induktiven Ganzmetallnäherungsschalter der Serien Full Inox Basic und Full Inox Extreme mit IO-Link zu versehen«, kündigt Pierre-Yves Dénervaud an.

Die Anwendungen für Sensoren mit IO-Link sind vielfältig. Bei Installation und Inbetriebnahme von Melkmaschinen etwa wird manuell überprüft, ob sich der richtige Induktivsensor an der korrekten Position befindet. »Da Sensor für Sensor nacheinander gecheckt werden muss, benötigt dieser Vorgang viel Zeit. Zudem sind Fehler aufgrund des Faktors Mensch nicht auszuschließen«, weiß Dénervaud. Eine IO-Link-Lösung würde nicht nur Zeit einsparen, sondern auch zuverlässiger arbeiten, da sie das automatische Auslesen der Sensor-ID und die Diagnose eines jeden Sensors ermöglicht.

Bei der Verpackung von Kaugummi zum Beispiel überprüfen zehn Lichtleitersensoren mit speziell fokussierten Reflexionslichttastern die Gegenwart jedes einzelnen Kaustreifens. Da sich die Kaugummis in der Farbe unterscheiden, müssen die Sensoren jedes Mal justiert werden.

Ein Lichtleitersensor mit IO-Link wie etwa der LFS-3066-403 von Contrinex macht diese manuelle Job-für-Job-Konfiguration überflüssig. Es genügt ein Download, um jeden Sensor an die neue Aufgabe anzupassen. IO-Link bringt hier also mehr Zeiteinsparung und Prozesssicherheit. mk

Auf einen Blick

IO-Link-Sensoren

- Kontinuierliche Überwachung der Prozessdaten

- Kontinuierliche Diagnostik des Sensorstatus

- Zentrale Datenhaltung

- Einfache Überprüfung der Sensor-ID

- Parametersätze werden automatisch geladen

- Plug-&-Play-tauglicher Sensoraustausch

- Reduzierte Ausfallzeiten bei Maschinenumrüstung

Erschienen in Ausgabe: 05/2014