Industrielle Kommunikation IO-Link macht Schalldämpferproduktion flexibel

Autor: Dipl. -Ing. Ines Stotz

IO-Link wird für immer mehr Anwender interessant. Sorgt der Kommunikationsstandard doch für transparenten Durchgriff von der Steuerung bis zum Sensor. Hier sind sich Automatisierungshersteller und Anwender einig. Denn im Unterschied zur Zukunftsvision Industrie 4.0 werden dessen Vorteile heute schon wirksam – wie eine neue Produktionslinie in der Türkei zeigt.

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IO-Link-Nutzer profitieren unter anderem von reduzierten Maschinenkosten, einfachem Engineering und vorausschauender Wartung.
IO-Link-Nutzer profitieren unter anderem von reduzierten Maschinenkosten, einfachem Engineering und vorausschauender Wartung.
(Bild: Turck)

Auf dem großen Schreibtisch ist jede Menge Papier ausgebreitet. Konzentriert darüber gebeugt stecken Sinan Çakmakçı und Selim Çağatay die Köpfe zusammen. Die Ärmel hochgerollt wollen sie sich einen Überblick verschaffen, ob alles Wichtige bei der Konzeption des Projektes berücksichtigt ist. Draußen ist es heiß, die Sommerhitze hat die Türkei fest im Griff. Çağatay arbeitet für den türkischen Systemintegrator Teknodrom Robotik ve Otomasyon. Der zuständige Steuerungstechniker plant und realisiert hier den Neubau einer Produktionslinie in der Türkei für einen der führenden Hersteller von Auspuffanlagen. Mit ins Boot geholt hat er Çakmakçı, der als Business Development Manager für Turck in der Türkei tätig ist.

Çağatay macht noch einmal deutlich, dass er die Forderung umzusetzen hat, eine flexible Produktionslinie für Schalldämpfer zu schaffen. Eine große Herausforderung für den Automatisierer: Zum einen ist der raue Einsatzbereich inklusive Schweißfunken und EMV-Umgebung zu berücksichtigen, zum anderen müssen in der Produktion unterschiedliche Einzelprodukte am Ende harmonisch in einer Gesamtlösung zusammengeführt werden. Çakmakçı hat ihm das modulare Turck I/O-System BL20 vorgestellt und mit der flexiblen I/O-Lösung schnell überzeugt.

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Neue Fertigungslinie – neue Technologien

Die komplett neue Fabrik, in der große Schalldämpfer für Lastwagen und Busse entstehen, wurde schließlich mit Turcks Multiprotokoll-Gateways, die in Profinet-, Ethernet/IP- und Modbus TCP-Netzen arbeiten können, ausgestattet. „Mit 50 Jahren Erfahrung in Sensorik, Feldbus- und Anschlusstechnik für raue Industrienanlagen konnten wir nicht nur Applikations-Know-how einbringen, sondern auch Produktlösungen, die dem Kunden zahlreiche Vorteile bringen, so beispielsweise neue Technologien wie Multiprotokoll, Fast-Startup und IO-Link”, freut sich Sinan Çakmakçı.

Eine Besonderheit der neuen Produktionslinie ist, dass Feldbussysteme mit unterschiedlichen Steuerungen kommunizieren müssen – ein perfekter Einsatz für das IP20-I/O-System BL20. „Der Endkunde schätzt daran vor allem die Einfacheit des modularen Systems und die einfache Wartung und Diagnose, die damit möglich wird”, gibt der Turck-Spezialist weiter.

So profitiert dieser Anwender von IO-Link

Bei der geforderten Flexibilität dieser Anlage profitiert der Anwender enorm von den Vorzügen, die IO-Link bietet. Çağatay ist begeistert, dass er in diesem Projekt aus dem vollen IO-Link-Portfolio von Turck schöpfen und seinem Kunden eine maßgeschneiderte IO-Link-Lösung zusammenstellen konnte. Turcks BL20-4IOL-Gateways mit IO-Link-Master-Modulen und die IO-Link-fähigen IP67-TBIL-I/O-Hubs bringen über eine einfache Vierdraht-Leitung bis zu 16 Schaltsignale aus dem Feld zum Schaltschrank. Der TBIL fungiert als IO-Link-Slave, der 16 binäre Signale zum IO-Link-Master am BL20-Gateway bringt. Das minimiert nicht nur den Verdrahtungsaufwand enorm, sondern reduziert auch die Möglichkeiten für Verdrahtungsfehler.

Einen weiteren Vorteil zeigt IO-Link in der Produktionslinie beim Wechsel der verschiedenen Werzeuge: „Die Spannvorrichtungen für die Produkte müssen in der Anlage oft gewechselt werden. Die IO-Link-Module zeigen sich sehr flexibel. Wir können während der Installation ganz einfach das BL20-Sytsem anpassen und um weitere Signale erweitern oder verringern. Bei jeder weiteren Erweiterung oder Überholung der Anlage profitieren wir von dieser Flexibiität“, verdeutlicht der Steuerungstechniker.

Neben den Einganssignalen, die über IO-Link zum BL20 übertragen werden, müssen auch die Aktorsignale an die Ventilinseln darüber laufen. Ein einziges Interface sammelt also sowohl alle IP20-I/Os, die IP67-Sensor-Signale aus dem Feld und die IP67-Aktorsignale an die Verntilinseln ein. Der Teknodrom-Ingenieur lobt ausdrücklich auch diesen Punkt: „Die Fähigkeit, viele unterschiedliche Module, nämlich Ventilinseln und Block-I/O-Module, von einem einzigen Punkt aus anzubinden, ist ein großer Vorteil der Turck-I/O-Lösung.“

Effizienz durch dezentrale IP67-I/Os

Produktionslinien zum MIG-Schweißen verlangen unter anderem aufgrund der hohen EMV-Belastung nach extrem robuster Anschluss- und Sensortechnik. „Angesichts der Tatsache, dass Fehler in der Verbindungstechnik am wirkungsvollsten durch die Verringerung der Anschlussleitungen vermieden werden, ist eine smarte IO-Link-Lösung wie in diesem Beispiel nicht nur bedeutend einfacher, schneller und wirtschaftlicher zu realisieren als Multipolkabel-Systeme, sie trägt auch ein großes Stück zur Qualitätssicherung bei”, erklärt Selim Çağatay.

Alle Signale werden über Turcks IP67-IO-Hubs TBIL gesammelt und dann über eine einfache Vier-Draht-Leitung zum BL20-System geleitet. IO-Link-Master und Multiprotokoll-Gateway übernehmen die weitere Kommunikation per Ethernet mit den Steuerungen. Dank der digitalen IO-Link-Übertragung spart sich der Anwender aufwändig geschirmte Kabel und andere EMV-Schutzmaßnahmen. Die Turck-Lösung spare auch an dieser Stelle erhebliche Installationskosten und sei zudem in der Wartung einfacher handzuhaben. „Wir denken, dass wir mit dieser kompakten und flexiblen Lösung und dem guten Preis-Leistungsverhältnis die beste Lösung für den Kunden gefunden haben“, erklärt Selim Çağatay die Entscheidung für BL20 mit IO-Link als Standard in der neuen Schalldämpfer-Produktion.

Von IO-Link kann längst jeder profitieren

IO-Link ist also keine Zukunftsmusik mehr: Der Kommunikationsstandard bringt heute, wie in diesem Beispiel beschrieben, in vielen Applikationen bereits handfeste Produktionsvorteile und Effizienzgewinne:

Geringere Lagerhaltung: IO-Link öffnet den Weg zu etlichen All-in-One-Lösungen. Verschiedene Ausgangsvarianten von Sensoren lassen sich durch ein einziges IO-Link-Gerät abbilden. Diese sind nur selten teurer als Standard-Sensoren.

Reduzierte Maschinenkosten: Mit IO-Link mindern Anwender außerdem die Kosten für die Anschlusstechnik. Statt teure mehrpolige oder speziell geschirmte Leitungen für analoge Signale einzusetzen, sind durchgehend einfache Standard-Dreidrahtleitungen verwendbar.

Einfaches Engineering: Aufwand und Kosten sparen Maschinenbauer auch im Engineering und bei der Montage. Mithilfe von IO-Link lässt sich jeder Sensor oder Aktor – analog wie digital – über eine Standardleitung anbinden. Das vereinfacht Dokumentation und E-Planung.

Vorausschauende Wartung: Die erweiterten Informationen durch IO-Link erlauben auch vorausschauende Wartung und Asset Management. Durch den Zugriff auf bislang interne Daten von Sensoren, beispielsweise Temperaturdaten von Linear- oder Ultraschallsensoren, kündigen sich Sensorausfälle oder auch Kabelbrüche frühzeitig an. Der Austausch von Komponenten kann so geplant erfolgen.

Parametrierung und Wartung im Produktionsprozess: Durch die Möglichkeit, mit Sensoren zu kommunizieren, lassen sich beispielsweise Verschmutzungen optischer Sensoren im laufenden Produktionsprozess kompensieren. Muss ein Sensor oder anderes Gerät aufgrund eines Defekts doch ausgetauscht werden, ist auch das erheblich leichter, insbesondere bei parametrierbaren Geräten.

Erhöhte Produktionssicherheit: Neben der automatischen Änderung der Sensorparameter beim Werkzeugwechsel lassen sich die Wechselwerkzeuge auch identifizieren, was die zusätzliche Installation einer RFID- oder Barcode-Lösung erübrigen kann.

Dafür bietet Turck eines der umfangreichsten IO-Link-Portfolios weltweit. Sinan Çakmakçı: „Wir können als einer der wenigen Hersteller komplette IO-Link-Systeme vom Master bis zum Sensor aus einer Hand liefern – und das durchgängig auch in Schutzart IP67.“ Selim Çağatay war es damit wichtig, eine flexible Struktur zu installieren. „Ich denke, das haben wir mit der Turck-Lösung geschafft."

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Über den Autor

Dipl. -Ing. Ines Stotz

Dipl. -Ing. Ines Stotz

Fachredakteurin Automatisierung, Maschinenbau-Ingenieurin, Fachjournalistin seit 2001; Vogel Communications Group