IO-Link und seine Bedeutung für die Industrie 4.0

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In den Fabriken von heute steigt die Nachfrage nach Automatisierung, Flexibilität und fortschrittlichen Technologien. Eine effiziente Produktion hängt von intelligenten Geräten ab, die eine Echtzeit-Konnektivität ermöglichen und herkömmliche Sensoren und Aktoren in intelligente Komponenten verwandeln.

Letzten Monat haben wir einen Artikel über die Rolle von Schaltern in der Industrie 4.0 veröffentlicht. Darin haben wir erklärt, wie ein elektronischer Schalter mit einer IO-Link-Schnittstelle Maschinen und Prozesslinien digital mit dem IoT verbinden kann. In diesem Artikel werden wir uns ganz auf das IO-Link und seine Anwendungen konzentrieren. Ausserdem stellen wir mehrere IO-Link fähige Produkte von führenden Industrieanbietern vor, um die Bedeutung der IO-Link-Kommunikationstechnologie aufzuzeigen. Erfahren Sie, wie der Übergang zur Industrie 4.0 mit IO-Link gelingt.

Mit der zunehmenden Integration von Big Data, Robotik und virtueller Realität wird die Fertigung immer stärker digitalisiert und mechanisiert. So werden aus der traditionellen Produktion intelligenten Fabriken, in denen alles vernetzt ist. Herkömmliche Sensoren werden mit IO-Link “intelligent” und können parametriert werden. 

Anstatt nur ein niedriges oder hohes Signal zu melden, kann ein Sensor, der das IO-Link-Protokoll verwendet, die tatsächliche Temperaturmessung in Echtzeit übertragen. Zuvor war die einzige Information, die aus den Sensoren extrahiert werden konnte, der Ein/Aus-Status. IO-Link bietet eine Datenstruktur, die sowohl übersichtlich als auch maschinenlesbar ist. „IO-Link ist der Schlüssel zur digitalen Zukunft”, so Helmut Börjes, Produktmanager bei WAGO.

IO-Link setzt sich nicht nur in immer mehr Anwendungen durch – die herstellerunabhängige Kommunikationstechnologie ist auch ein Enabler für innovative Sensorlösungen und unterstützt die für Industrie 4.0 notwendige globale Verfügbarkeit von Daten und Informationen. 

CBN, IO-Link: Industrie 4.0 für alle

IO-Link ist das erste standardisierte, leistungsfähige 2-Wege Punkt-zu-Punkt Kommunikationssystem. Mit anderen Worten: IO-Link ist eine Felddatenerfassungsschnittstelle mit großer Flexibilität. Der offene Kommunikationsstandard ermöglicht einen durchgängigen Datenfluss vom Sensor oder Aktor bis zur Leitebene. Dank seiner Kompatibilität mit gängigen Industriearchitekturen wie Feldbus und Industrial Ethernet kann er einfach und ohne zusätzliche Verkabelung über Standardstecker an bestehende SPS oder HMIs angeschlossen werden.

Besonders wichtig ist, dass die offene Informationstechnologie – oder Schnittstellentechnologie – zwischen Sensor/Aktor und E/A-Klemme dem internationalen IO-Link-Standard IEC 61131-9 entspricht. IO-Link minimiert die Ausfallzeiten in der Fabrik, maximiert den Durchsatz und ermöglicht eine effiziente Transparenz sowohl im Schaltschrank als auch im Feld. 

Eine einfache, durchgängige und kostengünstige Punkt-zu-Punkt-Verbindung, die Sensoren und Aktoren mit der Leitebene verbindet, systematische Diagnosekonzepte und ein effizientes Handling von Parameterdaten auf allen Ebenen des Automatisierungssystems gehören zu den Hauptvorteilen von IO-Link, doch es gibt noch viele weitere.

Anschluss an eine Produktionsstätte dank IO-Link-Geräten wie IO-Link-Sensor und IO-Link-Master.
Abbildung 1 – IO-Link-Geräte wie IO-Link-Sensoren und IO-Link-Master ermöglichen die Verbindung mit Steuerungen und einer Datenbankanwendung in einer Fertigungsstätte. Quelle: Omron

Je nach Branche hat IO-Link viele Vorteile, wie z. B.:

  • Einfache Integration von komplexen Sensoren
  • Kostengünstige und effiziente Installation
  • Sicher und effizient
  • Reduzierte Schaltschrankgröße
  • Erhöhte Verfügbarkeit
  • Weniger Verdrahtungs- und Montageaufwand
  • Erkennung einer Störung
  • Optimierter Anlagenbetrieb
  • Effizientes Engineering und Diagnose
  • Schnelle Diagnose und Überwachung von Relais und Antrieben

Die Einsatzbereiche von IO-Link-Geräten sind sehr vielseitig. So können sie z. B. in der Landwirtschaft, der Lebensmittelproduktion, dem Maschinenbau, der Fertigung und in fortschrittlichen Technologien wie Schaltanlagen eingesetzt weden. Im Folgenden stellen wir die Visionen der Branchenführer zur IO-Link-Technologie vor, unterstützt durch empfohlene Produkte.

OMRON

Mithilfe von IO-Link und der Industrie 4.0 können Ingenieure und Wartungstechniker mehr Daten in der Fabrikhalle sammeln und vorhersehen, wie lange die Sensoren in einer bestimmten Umgebung eingesetzt werden und wo Prozessverbesserungen erforderlich sind, um die Lebensdauer der Sensoren zu verlängern. Außerdem können Produktionsdaten gesammelt und über einen längeren Zeitraum verfolgt werden. 

Neben der Erfassung von Gesamtlaufzeitdaten und sogar Temperaturinformationen können Benutzer IO-Link nutzen, um den Hersteller, den Produktnamen und die Hardwareversion zu identifizieren. Mit den E2E-Näherungssensoren von Omron können Anwender den Zustand vieler Sensoren in Echtzeit erkennen und so den Ort und die Ursache von Fehlern im Voraus bestimmen. Lesen Sie hier mehr über die technischen Daten von Näherungssensoren.

Des Weiteren bietet Omron in seinem Sortiment eine Auswahl an IO-Link-fähigen photoelektrischen Sensoren(siehe Abbildung 2) und Lichtschranken.

 

Abbildung 2 – Photoelektrischer Sensor 4m PNP, Omron Industrial Automation

Siemens

Als offene Schnittstelle kann IO-Link in alle gängigen Feldbus- und Automatisierungssysteme integriert werden: Das IO-Link-Konsortium unterstützt das Konzept in sämtlichen Bereichen der Steuerungstechnik, Sensorik und Aktorik. Zum Beispiel ist der IO-Link-Kommunikationsstandard von Siemens vollständig in das Automatisierungskonzept Totally Integrated Automation (TIA) integriert. 

Die konsequente Interoperabilität sorgt für hohe Investitionssicherheit – auch im Rahmen von bestehenden Maschinenkonzepten für die weitere Nutzung von Sensoren, die keine IO-Link-Schnittstelle haben. Zudem haben Sie durch die Interoperabilität eine freie Produktwahl und können von einer sichergestellten Weiterentwicklung profitieren. Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie IO-Link-Module im TIA Selection Tool von Siemens konfigurieren können.

Siemens SIMATIC S7-1200 Controller sind kompakte CPUs mit integrierten I/Os und industriellen Kommunikationsmodulen, die eine intuitive Alternative für kompakte Automatisierungslösungen mit erweiterten Kommunikationsmöglichkeiten und zahlreichen Vernetzungsfunktionen bieten.

Abbildung 3 – SPS-Beispiel aus der Serie SIMATIC S70-1200, Siemens

Die dezentralen I/O-Systeme ET 200 AL von Siemens verfügen über IO-Link-Module, die den einfachen Anschluss von Standardsensoren an beliebige SPS- oder Steuerungsmodule oder Automatisierungsnetzwerke ermöglichen. Damit sind sie das ideale Datenerfassungs-, Überwachungs- und Steuerungssystem für TIA.

Abbildung 4 – Erweiterungsmodule, ET 200 AL, SIMATIC, Siemens

WAGO

WAGOs Top-Automatisierungslösungen basieren auf IO-Link. Der offene Kommunikationsstandard ermöglicht einen nahtlosen Datenfluss von der Sensor- bis in die Steuerungsebene. 

Die IO-Link-Modulevon Wago verfügen über einen 4-Kanal-IO-Link-Master zur Kopplung von Sensoren und Aktoren, um Daten als Bits, Bytes oder Datenblöcke für Eingangs- und Ausgangszwecke an Steuerungssysteme zu übertragen.

Abbildung 5 – WAGO 750 Kommunikationsmodule

750-657 4-Kanal IO-Link-Master kann auch azyklische Daten an Sensoren und Aktoren mit bis zu 230,4 kBaud zur Identifikation, Konfiguration, Parametrierung und Diagnose senden. Nie war es so einfach, ein Projekt zu entwerfen, zu installieren und zu betreiben!

WERMA

Wenn Sie auf der Suche nach einem IO-Link-Modul für Signalsäulen sind, ist die Signalsäule eSIGN von Werma genau das richtige für Sie. Der Hersteller bietet zukunftssichere Signaltechnik mit elektrischer Anpassungsfähigkeit, Kompatibilität und einem industriellen Design, das Nützlichkeit mit Ästhetik und Robustheit verbindet.

Bild 6 – eSIGN IO-Link Signalsäulen mit mehreren Farben, WERMA

Das IO-Link-Modul der eSIGN Signalsäulen stellt die Zukunft der IOT-Signalisierung dar, indem es einen konsistenten Datenaustausch von Ihren hochmodernen hellen LED-Signalsäulen zu Ihren Steuerungen mit einer ungestörten Punkt-zu-Punkt-Kommunikation bietet.

FESTO

Festo ist Mitglied in allen weltweit relevanten Feldbus-/EthernetOrganisationen, bei AS-Interface und bei IO-Link.

FESTO CMMO-ST IO-Link Motorcontroller sind offene und geschlossene Schrittmotorregler, die einfach über IO-Link oder I-Port angeschlossen werden können. Sie ermöglichen die Überwachung und Definition beliebiger Positions- und Drehmomentbereiche innerhalb der Produktionslinienspezifikation eines jeden Automatisierungssystems. IO-Link ermöglicht die nahtlose Punkt-zu-Punkt-Kommunikation von elektrischen Zylindern/Achsen oder Drehantrieben mit Sensoren und Aktoren, um wirklich vernetzte Geräte und eine perfekte Lösung für jedes Pneumatikprojekt zu schaffen.

Abbildung 7 – CMMO-ST-C5-1-DIOP – Schrittmotortreiber, Festo

Für den letzten Schliff des Projekts bietet FESTO aus dem Zubehörprogramm auch IO-Link-kompatible Kabel an. Entdecken Sie die NEBU Anschlusskabel von FESTO.

BeiDistrelec können Sie auch von den einzigartigen Paketpreisen aus Anschlusskabel und Näherungssensoren von FESTO profitieren, die zusätzliche Einsparungen ermöglichen.

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