Sensor-Aktor-Kommunikation Pilotinstallation von IO-Link in einer CNC-Werkzeugmaschine

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Vor rund zwei Jahren trat IO-Link mit dem Ziel ans Licht der Öffentlichkeit, den letzten Meter zum Prozess transparenter und kommunikativer zu gestalten. Mit zunehmender Publizität wuchsen die Erwartungen an die vielseitige Verbindung zwischen E/A- und Prozessebene. In einer CNC-Werkzeugmaschine stellt die innovative Schnittstelle jetzt ihre Serienreife unter Beweis.

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Parametrierbare und diagnosefähige IO-Link-Sensoren können allein über eine dreiadrige Standardleitung angebunden werden. Das macht mehrpolige Verbindungsleitungen und Sonderkabel überflüssig.
Parametrierbare und diagnosefähige IO-Link-Sensoren können allein über eine dreiadrige Standardleitung angebunden werden. Das macht mehrpolige Verbindungsleitungen und Sonderkabel überflüssig.
( Archiv: Vogel Business Media )

Seit langem erweist sich die Punkt-zu-Punkt–Verbindung zwischen E/A- und Prozessebene als Problemzone. Dennoch überwog in der Frühphase von IO-Link Zurückhaltung oder gar Skepsis: Ein Kommunikations-Standard der vorgibt, komplizierte und teure Verkabelung überflüssig zu machen und als Lösung ein simples dreiadriges Standard-Sensorkabel für sämtliche Verbindungsfragen anbietet? Eine innovative Schnittstelle, die den engen 1-Bit–Pfad in eine leistungsfähige Kommunikations-Verbindung verwandeln, den Blick auf den Ort des Geschehens freimachen und neuartige Parametrierungs- und Diagnosekonzepte ermöglichen will? Darüber hinaus herstellerübergreifend, jederzeit adaptierbar und ohne Berührungsängste zur vorhandenen Maschinenarchitektur?

Sensor- und Aktorhersteller etablieren neuen Industriestandard

Das Angebot an IO-Link-Systemkomponenten wächst stetig. (Archiv: Vogel Business Media)

„Nein, IO-Link ist weder ein neues Bussystem noch eine Neuauflage von AS-Interface“, stellt Rainer Traub, Teamleiter Produktmanagement bei Balluff, zunächst fest — nicht zuletzt um Missverständnissen vorzubeugen. „Um IO-Link ins richtige Licht zu rücken, standen zunächst vertrauensbildende Maßnahmen im Vordergrund.“

So machte sich ein beeindruckendes Konsortium kleiner und großer Hersteller von Sensoren und Aktoren auf den Weg, IO-Link als branchen- und unternehmensübergreifenden Standard — sowie festen Bestandteil ganzheitlicher Steuerungs- und Automatisierungskonzepte zu etablieren. Rainer Traub: „Welchen faktischen Nutzen IO-Link über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage stiftet, welche Vorteile es sowohl Maschinenbetreibern als auch Herstellern an die Hand gibt, dokumentiert unter anderem der Sensorhersteller und Connectivity-Spezialist Balluff mit seinem IO-Link-Leistungsportfolio und ersten Referenzinstallationen im Maschinenbau.

Index-Gruppe setzt auf IO-Link

Die Serie Speedline C100 von Index bietet dank der schnellen Revolverschaltung auch bei kleinen Losgrößen kurze Rüst- und Spanzeiten. (Archiv: Vogel Business Media)
Innenansicht der Index-Maschine (Archiv: Vogel Business Media)

Auch innerhalb der Index-Gruppe hat man die Bedeutung integrierter IO-Link–Konzepte frühzeitig erkannt. „IO-Link kann einen Beitrag dazu leisten, unsere Maschinen schnell verfügbar zu machen und dient damit gleichermaßen auch dem Ziel der Produktivitätssteigerung“, sagt Eberhard Beck, Leiter Steuerungstechnik beim Esslinger Drehmaschinen-Hersteller. Als eines der ersten Unternehmen hat Index in seiner aktuellen Serie SpeedLine C100 und C200 IO-Link als festen Bestandteil des Steuerungs- und Automatisierungskonzeptes integriert.

Dabei kooperieren in den Hochleistungs-Drehautomaten an Balluff-IO-Link–Masterbaugruppen IO-Link–Sensoren unterschiedlicher Hersteller reibungslos miteinander. „Ein Sachverhalt, der den herstellerübergreifenden und offenen Status von IO-Link eindrucksvoll unterstreicht“, folgert Rainer Traub.

Mit IO-Link sind beliebige variable Schaltpunkte setzbar

IO-Link erlaubt es, beliebige variable Schaltpunkte zu setzen und die erforderlichen Parameter auf einfachste Weise automatisiert in den Sensor zu laden. Einstellungen vor Ort sind damit nicht mehr zwingend notwendig, Fehlbedienungen ausgeschlossen. In der Summe bedeutet dies reduzierter Inbetriebnahme- und Kostenaufwand.

Einfach per Sensorkabel verbunden

Als zentrales Element von IO-Link macht der Balluff IO-Link-Master die in Sensoren und Aktoren integrierte Intelligenz für die Steuerungsebene verfügbar. (Archiv: Vogel Business Media)

„Ganz IO-Link–like, nämlich schnell und völlig unkompliziert, sind die Sensoren, gleich von welchem Hersteller, über einfach steckbare dreiadrige Standard Sensorkabel via Balluff IO-Link–Master an die Steuerungsebene der Index-Maschinen angebunden“, beschreibt der Experte von Balluff. Egal welche Art von Prozess- oder Servicedaten zu übertragen sind, ob digital oder analog: IO-Link begnügt sich mit einem einzigen Kabel- und Boxentyp. Weitere Sonder-, Zusatzkabel, Anschlussboxen oder Klemmen sind damit hinfällig. Selbst einfach schaltende Standard-Sensoren können mittels Balluff IO-Link-Sensorhubs eingesammelt werden und stehen so der Steuerungsebene zur Verfügung.

Schneller, zuverlässiger, sparsamer

Drastisch reduzierter Installationsaufwand aufgrund von Standardisierung und Digitalisierung, dadurch geringe Teilevielfalt sowie die Realisierbarkeit zentraler Parametrierungs- und Diagnosekonzepte sind die herausragenden Systemvorteile von IO-Link. „Besonders deutlich werden die Vorteile durch IO-Link, wenn auf Steuerungs- und Bedienebene analoge Druck-, Temperatur- und Füllstandsmesswerte eingebunden werden“, betont Rainer Traub. In konventioneller Installationstechnik ist dies nämlich stets mit hohem Aufwand in Montage und Verkabelung verbunden. Dagegen sind IO-Link Sensoren so einfach anschließbar wie ein einfacher Standardsensor.

„Im Rahmen der Installation und Inbetriebnahme lässt sich der Unterschied in der Verkablung durchaus in Zeit und Kosten ausdrücken, was aber viel mehr zählt ist die verbesserte Parametrierfähigkeit“, bringt Eberhard Beck die besonderen Vorzüge von IO-Link auf den Punkt.

IO-Link wirkt über den gesamten Lebenszyklus

Weil IO-Link die Verhältnisse auf dem letzten Meter zum Prozess grundlegend neu gestaltet, herstellerübergreifend konzipiert und gegenüber Erweiterungen offen ist, lassen sich die Vorteile von IO-Link über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine darstellen: „So beginnt das Denken in IO-Link bereits mit der Konzeption von Maschinen und Anlagen“, sagt Rainer Traub. Die drastische Installationsvereinfachung und Reduzierung der Schnittstellenvielfalt führen in der Planungs- und Konstruktionsphase dazu, dass am Ende kompaktere Modelle entstehen.

Ein herausragendes Plus ist auch, zentrale Parametrierungskonzepte einfach realisieren zu können: Mittels einfachem Up- und Download von Datensätzen sowie übersichtlicher Parameterdatenverwaltung sind Sensoren und Aktoren rasch startklar und auf neue Aufgaben umgestellt. Nachvollziehbar, dass sich damit die Fertigungs- und Inbetriebnahmephase von Maschinen und Anlagen verkürzen lassen.

Progressive Wartungs- und Diagnosekonzepte

Dass IO-Link das Tor zur Prozessebene öffnet und ein klares Bild vom Stand der Dinge am Ort des Geschehens vermittelt, ist neu und war in dieser Form bislang nur sehr bedingt und unter vergleichsweise immensem Zeit-, Material- und Kostenaufwand machbar. Damit ebnet IO-Link den Weg für progressive Wartungs- und Diagnosekonzepte.

„Mit IO-Link wird Fernwartung durchgängig bis auf die Sensorebene“, hebt Eberhard Beck hervor. Im Ernstfall zeigt die Bedieneroberfläche Ort und Ursache von Störungen an. Das betroffene IO-Link–Gerät wird einfach ab-, ein Ersatzgerät aufgesteckt. Automatisiert erhält es den passenden Datensatz und steht der Produktion wieder uneingeschränkt zur Verfügung.