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Feldgeräte IO-Link vereinfacht Sensor- und Aktuator-Anbindung

| Redakteur: Ines Stotz

Da Sensoren und Aktuatoren oft noch über eine rein binäre Schnittstelle an die Feldbusebene angeschlossen sind, setzt das ihren Kommunikations-Möglichkeiten enge Grenzen. Um dies zu ändern, treibt Balluff im Verbund mit Herstellern von Aktuatoren und Sensoren den neuen Kommunikationsstandard IO-Link weiter voran.

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IO-Link-Master für Profibus und ProfiNet. Außer vier IO-Link-Ports bieten die Geräte im robusten Zinkdruckgehäuse (IP67) 4 doppelt belegte Ports für Standardsensoren.
IO-Link-Master für Profibus und ProfiNet. Außer vier IO-Link-Ports bieten die Geräte im robusten Zinkdruckgehäuse (IP67) 4 doppelt belegte Ports für Standardsensoren.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die binäre Schnittstelle wird immer dann zum Engpass, wenn ein Sensor oder Aktuator zusätzlich zum reinen Prozess-Signal eine weitere Information liefert, beispielsweise eine Diagnosefunktion. Ein konkretes Beispiel dafür sind Lichttaster mit integrierter Verschmutzungskontrolle. Die Übertragung dieser Information erfordert bis jetzt zusätzlichen Verdrahtungsaufwand und belegt in der Steuerung einen eigenen Eingangspunkt. Beides ist mit Kosten verbunden, sodass mancher Anwender lieber darauf verzichtet. Bei Inbetriebnahme, einem Sensoraustausch oder auch beim Umrüsten sind immer manuelle Eingriffe zur Parametrierung des Sensors/Aktuators notwendig. „Das Automatisierungs-Konzept ist damit niemals durchgängig“, erklärt Albert Feinäugle, Leiter Marketing Services bei Balluff.

Kommunikationsfähig: Punkt-zu-Punkt-Verbindung

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Mit IO-Link soll sich das ändern. Führende Hersteller aus der Automatisierungstechnik haben sich zusammengeschlossen, um die Voraussetzungen für eine wirklich durchgängige Kommunikation bis in die untere Feldebene zu schaffen. IO-Link wurde als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Sensor/Aktuator (IO-Link-Device) und der E/A-Baugruppe (IO-Link-Master) definiert, die die heutige binäre Standard-Schnittstelle kommunikationsfähig macht.

„Dabei bleibt die Kompatibilität zur bestehenden Topologie und den üblichen Standards gewahrt. Das heißt, binäre IO-Link-Sensoren lassen sich jederzeit an bestehende E/A-Baugruppen anschließen. Umgekehrt kann aber auch ein Sensor, der noch nicht IO-Link ‚spricht’ an einer IO-Link-EA-Baugruppe arbeiten“, beschreibt der Marketingleiter. Sie erkennt kommunikationsfähige Devices automatisch und nimmt die Kommunikation auf; andernfalls wechselt sie in den Standard-Schaltmodus. Auch hinsichtlich der Verkabelung ist IO-Link kompatibel zu bisherigen Standards. Die üblichen, preisgünstigen ungeschirmten Standard-3-Draht-Leitungen lassen sich für alle Sensoren, unabhängig von ihrer Komplexität verwenden. Geschirmte oder mehradrige Leitungen sind nicht mehr notwendig. Das gilt auch für analoge Sensoren, denn bei IO-Link lassen sich digitalisierte Signale übertragen, wie sie in vielen Sensoren bereits heute vorliegen. Störeinstreuungen können somit keine Probleme verursachen.

30 Minuten Zeit einsparen

Bild 1 zeigt am Beispiel eines Laserdistanz-Sensors, wie sehr sich dadurch die Installation vereinfacht. Der Sensor hat einen Analogausgang für das Messsignal, zwei digitale Ausgänge für Schaltsignale sowie einen digitalen Eingang, der den Laser ein- und ausschaltet. Um alle Funktionen zu nutzen, benötigt man bei konventioneller Verdrahtung ein geschirmtes Multipol- und Analogkabel sowie drei Standardkabel; zusätzlich eine Klemme und an der Feldbusanschaltung werden drei Ports für Digital- und ein Port für Analog-I/O belegt. Beim gleichen Sensor in IO-Link-Ausführung sind dagegen nur noch ein Standardkabel und ein IO-Link-Port am Master notwendig. Bemerkenswert: „Gegenüber etwa 30 Minuten Arbeitszeit bei konventioneller Verdrahtung reduziert sich bei IO-Link der Zeitbedarf auf etwa eine halbe Minute“, wie Feinäugle feststellt.

Vorteile bei Parametrierung und Diagnose

Auf diese Weise kann der Sensor über die gleiche Verbindung – die einfache, ungeschirmte 3-Draht-Leitung – Diagnoseinformationen senden. Sinnvolle Zusatzfunktionen, lassen sich so ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand nutzen. Gleichzeitig lässt sich eine komfortable Parameter-Einstellung und -haltung realisieren. Manuelle Eingriffe auf Prozessebene sind damit nicht mehr notwendig. Bei Inbetriebnahme, nach einem Sensortausch oder beim Umrüsten einer Maschine und Anlage für ein anderes Produkt können die in der Steuerung hinterlegten Konfigurationsdaten, Einstellungen usw. direkt an den Sensor weiter gegeben werden. Rüstzeiten verkürzen sich; die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage steigt, die Kosten sinken.

Auf dem Weg zum neuen Industriestandard

„Kein Wunder also, dass die Zeichen für einen Durchbruch von IO-Link zur international akzeptierten Industrienorm gut stehen, zumal ein vergleichbarer von Herstellern und Anwendern gleichermaßen akzeptierter Standard nicht in Sicht ist“, schätzt Albert Feinäugle ein. Ein Normungsantrag wurde von der Deutschen Kommission Elektrotechnik (DKE) bei der IEC gestellt. Im Verbund mit den weiteren Herstellern von Aktuatoren und Sensoren treibt Balluff den neuen Kommunikationsstandard weiter voran und vieles, so Feinäugle weiter, „deutet darauf hin, dass IO-Link in naher Zukunft fester Bestandteil ganzheitlicher Steuerungs- und Automatisierungskonzepte sein wird.“

Die ersten Pilotprojekte laufen und serienreife IO-Link-Produkte sind dieses Jahr auf der Hannovermesse zu sehen. Balluff beispielsweise stellt neben IO-Link-Mastern für Profibus und Profinet auch eine ganze Reihe Sensoren mit IO-Link vor: zum Beispiel einen optischen Distanzsensor, einen magneto-induktiven Wegsensor, ein RFID-System sowie einen vierfach Reihenpositionsschalter.

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