Anlässlich unseres 100-jährigen Bestehens präsentieren wir – elektrotechnik AUTOMATISIERUNG – die Pioniere der industriellen Automation. In einer exklusiven Berichtserie zeigen wir deren Errungenschaften. Mit den Wegbereitern der Automation lassen wir Technologien und Entwicklungen Revue passieren, betrachten die Gegenwart und wagen einen Blick in die Zukunft!

I/O-Modul

Einfache Vernetzung bei voller Transparenz durch IO-Link

| Autor / Redakteur: Dr. Konrad Kern* / Ines Stotz

Multiprotokoll Ethernet-IO-Module von Pepperl+Fuchs mit integriertem 8-fach IO-Link Master und leistungsstarkem L-codierten M12-Power-Anschluss bis 16 A
Multiprotokoll Ethernet-IO-Module von Pepperl+Fuchs mit integriertem 8-fach IO-Link Master und leistungsstarkem L-codierten M12-Power-Anschluss bis 16 A (Bild: Pepperl+Fuchs)

Insbesondere mit Blick auf Industrie 4.0-Anwendungen steht IO-Link für durchgängige Diagnose und volle Transparenz ganz oben in der Wunschliste der Anwender. Feldbusmodule von Pepperl+Fuchs bieten diesen Mehrwert für moderne Anlagenkonzepte.

Die universellen Ethernet-IO-Module sprechen Profinet, Ethernet-IP und Ethercat mit den gängigen Steuerungen und IO-Link auf allen acht Sensor-/Aktor-Ports. Das robuste, vollvergossene Metallgehäuse entspricht der Schutzart IP65/67/69. Die integrierte Elektronik ist zusätzlich gegen Vibration und Schockbelastung geschützt. Diese Lösung ist gezielt auf Langlebigkeit und hohe Standzeit ausgelegt.

Gegenüber anderen Feldmodulen hat die neue ICE1-Baureihe eine kurze Bauform: 200 mm lang und 18 mm hoch. Damit lassen sie sich auch dort einbauen, wo andere Lösungen keinen Platz finden.

70 Prozent mehr Strombelastbarkeit

Das Power-Konzept mit L-codiertem M12-Anschlussstecker bietet eine Anbindung und Versorgung mit bis zu 16 A. Dies reduziert die Parallelverdrahtung und die Nachführung der Versorgung. Bisherige Lösungen mit 7/8“ Steckern konnten maximal 9 A leisten. Damit bietet die neue Lösung 70 Prozent mehr Strombelastbarkeit. Musste bisher eine parallele Versorgungsleitung zur Einspeisung verlegt werden, kann dies nun in der Regel entfallen. So sind stärkere Netzgeräte verwendbar und die Absicherung der Leitung kann auf 16 A erhöht werden. Der M12-Power-Stecker ist fünfadrig aufgebaut, so dass er zwei galvanisch getrennte Versorgungsleitungen für die Sensorversorgung und die AUX-Versorgung der Aktorik umfasst. Ferner kann die zusätzliche hellgraue Ader als Potentialausgleich und als Funktionserde genutzt werden. Dies trägt zu einer schnelleren und kostensparenden Installation der Feldbusmodule bei.

Kosten einsparen durch Flexibilität und Standardisierung

Die meisten Maschinen- und Anlagenbauer bieten ihre Produkte weltweiten an und müssen daher alle marktüblichen Ethernet-Protokolle wie Profinet, Ethernet-IP und Ethercat der gängigen Steuerungshersteller unterstützen. Bisher war dies ein Problem für die Standardisierung der Maschine. Jetzt erlauben die Ethernet IO-Module von Pepperl+Fuchs durch die Multiprotokoll-Funktion eine ebenso elegante wie kostengünstige Lösung mit einem einheitlichen Standard für die Maschine. Wo bisher verschiedene Modul-Typen benötigt wurden, reicht jetzt eine einzige Komponente.

Über einen einfach bedienbaren Drehwahlschalter lässt sich das gewünschte Protokoll einstellen. Bei der ersten Kommunikation mit dem HOST wird dieses intern abgespeichert, so dass bei laufender Anlage nicht versehentlich eine ungewünschte Protokollumstellung möglich ist. Dennoch gibt es eine Option die Geräte wieder in den gesicherten Werkszustand zurückzuversetzen. Perfekt für die sichere Anwendung und einfach zu standardisieren für den Maschinen- und Anlagenbauer.

Die Adressierung der Module kann sowohl per manuellen Drehwahlschalter als auch über die automatische IP-Adressvergabe geschehen. Der integrierte Webserver erlaubt neben der Adressierung auch die vollständige Parametrierung sowie den Abruf von Status- und Diagnoseinformation. Alle Module beinhalten einen Switch mit Isocron Real Time Funktion (IRT) für schnelle Kommunikation und unterstützten die Ringtopologie zur Realisierung einer erhöhten Verfügbarkeit.

Der integrierte 8-fach IO-Link Master bietet volle Transparenz

Insbesondere mit Blick auf I4.0 Anwendungen stehen IO-Link Sensoren und Aktoren mit Zusatzfunktionen ganz oben in der Wunschliste der Anwender. Mit dieser Schnittstelle für den „letzten Meter“ zum Sensor können Parameter gesetzt, Mess- und Schaltsignale übertragen, Diagnosefunktionen realisiert und mehr Transparenz geschaffen werden. So lassen sich die Vorausfallanzeige, die vorbeugende Wartung, ein einfacher Wiederanlauf nach Sensortausch und der gute Überblick über die Gesamtanlage realisieren. Alles was dazu noch nötig ist, ist ein passender Anschluss auf den Feldbus. Diese Lücke schließen die Ethernet-IO-Module mit integriertem 8-fach IO-Link Master nach IEC 61131-9 in der neuesten Spezifikation V1.1. Dieser IO-Link Master unterstützt damit die automatische Parametrierung im Austauschfall durch die Parameter-Serverfunktion und bietet pro Port bidirektional bis zu 32 Byte Prozessdatenbreite. So lassen sich alle IO-Link-Endgeräte einfach anbinden. Die ICE1-Feldbusmodule bieten sowohl IO-Link Ports mit Class A und Class B für Sensoren und Aktoren an einem Gerät. Sie bieten eine Strombelastbarkeit bis 2 A pro Port und zudem eine galvanische Trennung zwischen Sensorversorgung und AUX Versorgung für die Ausgänge.

Ergänzendes zum Thema
 
Dr. Konrad Kern, Produktmanager, Pepperl+Fuchs: „Entscheidend besser“

Die Parametrierung geschieht einfach über den integrierten Webserver. Die sogenannten IODDs (Gerätebeschreibungsdateien für IO-Link) beschreiben die Funktionalität der IO-Link Geräte sowie die Benutzeroberfläche und ermöglichen eine vollständige, einfache Parametrierung und Funktion. Über das Parametriertool lässt sich die Konfiguration und die Funktion von IO-Link Endgeräten festlegen. Der Zugriff auf Status-, Diagnose- und Parameterdaten ist jederzeit gegeben und alternativ auch über Web-Server abrufbar.

Zudem lassen sich die Class B Ausgangsports alternativ ohne besondere Parametrierung auch für IO-Link Sensoren nutzen. Dazu muss der IO-Link Sensor einfach über eine 3-adrige Verbindungsleitung angesteckt werden.

Zusätzlich sind weitere digitale Standard-Sensoren anschließbar. Dank der Doppelbelegung sogar zwei pro Class A Port. Dadurch erhält man die volle Flexibilität beim Sensor-/Aktoranschluss und die maximale Transparenz über die gesamte Anlage.

Einfache Konfiguration, applikationsspezifische Parametrierung und umfassende Diagnose sind die wesentlichen Vorteile dieser Feldbusmodule mit integriertem IO-Link Master neben dem einfachen Sensortausch durch die redundante Parameterdatenhaltung. Die dezentrale Intelligenz erlaubt autarke Lösungen und die Umsetzung des I4.0 Gedankens mit einer Reaktionszeit im µsec-Bereich. Das schafft zusätzliche Produktivität.

SPS IPC Drives: Halle 3, Stand 510

* Dr. Konrad Kern, Produktmanager bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim

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