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DER KONSTRUKTEUR 5/2016

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SENSORTECHNIK I SPECIAL

SENSORTECHNIK I SPECIAL Welche Rolle spielt IO-Link im Zusammenhang mit Industrie 4.0? IO-Link wird als Enabler von Industrie 4.0 betrachtet. Ohne intelligente Sensoren sind ein Großteil der neuen Industrie-4.0- Technologien und -Geschäftsmodelle wie Machine Cloud, vernetzte Maschinen, Internet der Dinge, Datenanalyse etc. nicht denkbar. Sie sind Voraussetzung, um die Wettbewerbsfähigkeit durch Flexibilität, Time-to- Market und Effizienz zu steigern. Dies bestätigt auch eine Vielzahl internationaler Studien und Kundenanfragen zu Industrie 4.0. Für uns als Sensorhersteller und Industrial-Networking-Anbieter bietet IO-Link die Möglichkeit, nicht nur die Prozessdaten, sondern auch die im smarten Sensor vorhandene Intelligenz auf einfache Weise dem Anwender zur Verfügung zu stellen. Eine standardisierte Alternative, die genauso leistungsfähig und wirtschaftlich ist, gibt es nicht. Nutzer schätzen nicht nur die große Zahl von Anbietern, sondern auch die Produktvielfalt. Über 120 Gerätehersteller mit einem Portfolio von weit über 3000 verschiedenen IO-Link-Produkten haben sich dem neuen Kommunikationsstandard verschrieben. Einzigartig im Vergleich zu vielen anderen Systemen ist auch, dass IO-Link nicht auf bestimmte Märkte oder Länder beschränkt ist. IO-Link kann in alle gängigen Steuerungs- und IT-Systeme weltweit integriert werden. Diese große Flexibilität ist nicht nur Vorteil sondern Grundvoraussetzung für Industrie 4.0. IO-Link bietet neben den Prozessinformationen und einer vereinfachten Parametrierung auch die Realisierung vielfältiger Diagnosemöglichkeiten, z. B. für Condition Monitoring, Predictive Analytics, Asset Management. Darüber hinaus ermöglicht es die einfache Anbindung an MES- und ERP-Systeme. Das macht IO-Link so wertvoll für jede Industrie-4.0-Applikation. Dr. Elmar Büchler, Industriemanager strategisches Marketing, Balluff, Neuhausen a.d.F. www.balluff.com Damit Fabriken smart werden können, müssen die einzelnen Komponenten mitspielen. Um Sensoren – und auch Aktoren – intelligent zu machen, muss die Kommunikation stimmen. Welche Rolle spielt in diesem Zusammenhang IO-Link? IO-Link ist ein Interface, das im Vergleich zur herkömmlichen digitalen Signalverarbeitung eine erhöhte Funktionalität bietet: Mit dieser standardisierten Schnittstelle können größere Datenmengen digital übertragen werden. Damit unterstützt IO-Link den Trend nach modularen Maschinenkonzepten. Zusätzlich sorgt IO-Link dafür, dass Sensoren konfigurierbar werden, weil die Parametereinstellungen zentral über das Interface eingestellt werden. So sind beispielsweise Schaltschwellen bei Druckschaltern den aktuellen Prozessanforderungen entsprechend anpassbar. Verglichen mit etablierten Bus- und den modernen Ethernet-Protokollen ist IO-Link relativ einfach aufgebaut und bietet dadurch einfache Installation, Inbetriebnahme, Instandsetzung und somit in Summe Kostenvorteile. IO-Link ermöglicht dem Anwender, Konfigurationsänderungen im laufenden Betrieb vorzunehmen. So können Maschinen und Prozesse während des Betriebs auf neue Produkte, Varianten und dergleichen adaptiert werden. Eine der Anforderungen, die Industrie 4.0 stellt, um Umrüstzeiten zu verkürzen und auch kleine Losgrößen kostengünstig zu realisieren. Aber auch die Übertragung von Condition Monitoring Daten – Stichwort: Cloud Data – zu übergeordneten Auswertestrukturen, wie sie aktuell im Rahmen der Umsetzung von Industrie 4.0 diskutiert werden, unterstützt IO-Link. Eine mögliche Alternative zu IO-Link ist die TCP/IP-Schnittstelle, über die z. B. unter Verwendung des standardisierten OPC-UA-Protokolls kommuniziert werden kann. Dr. Thomas Brückner, Chief Operating Officer, AVENTICS, Laatzen www.aventics.com 44 Der Konstrukteur 5/2016

SPECIAL I SENSORTECHNIK Grundlage für Industrie 4.0 ist der Austausch digitalisierter Informationen auf allen Automatisierungsebenen. IO-Link ist kein Feldbus, aber die einfachste Möglichkeit eine 2-Wege Kommunikation auf der untersten Feldebene zu realisieren. Damit ist IO-Link eine Einstiegstechnologie für Industrie 4.0, dort wo höherwertige Schnittstellen nicht wirtschaftlich integrierbar sind. Für den Anwender bedeutet dies, dass zusätzliche Daten wie Parameter, Diagnosedaten oder ein Monitoring der Sensorfunktion mit der übergeordneten Steuereinheit ausgetauscht werden können. Ein Baumer-IO-Link-Sensor kann z. B. durch die Parametrierung unterschiedlicher Schaltschwellen und Ein- oder Ausschaltverzögerungen deutlich besser und flexibel an die Applikation angepasst werden. Auch Informationen über den Sensorstatus wie z. B. die Verschmutzung einer Lichtschranke sind verfügbar und ermöglichen die zustandsorientierte Instandhaltung. Baumer implementiert die aktuelle IO-Link-Spezifikation 1.1 und darüber hinaus noch sensorspezifische Parameter. Industrial Ethernet und darauf aufbauend OPC UA sind die Alternativen für leistungsfähigere höherwertigere Lösungen. Dr. Volker Engels, Leiter Produktmanagement Baumer Sensor-Solutions, Baumer Electric AG, Frauenfeld Wir von Schmalz haben uns bereits mit intelligenter Prozesskommunikation beschäftigt, noch lange bevor die vielzitierte Industrie 4.0 in aller Munde war. Schon 2008 brachten wir die weltweit ersten Vakuum- Erzeuger mit IO-Link-Schnittstelle auf den Markt. Vakuum-Erzeuger mit IO-Link liefern wichtige Prozessinformationen zum Zustand eines Greifsystems in den Feldbus und bis zur Leitebene. Heute bieten wir eine ganze Reihe intelligenter Vakuum-Komponenten an, sogenannte Smart Field Devices. Sie sammeln relevante Prozessdaten, interpretieren sie und stellen sie im Netzwerk bereit. Dank intelligenter Diagnose- und Prognosefunktionen können beispielsweise Verschleiß oder drohende Ausfälle frühzeitig erkannt werden. Bei unseren neuen Vakuumund Druckschaltern VSi eröffnen wir nun einen weiteren Datenkanal: Über NFC (Near Field Communication) übertragen die Schalter wichtige Daten aus dem Prozessor des Geräts direkt auf ein mobiles Endgerät. Das eröffnet in der Prozesskommunikation völlig neue Möglichkeiten. Wir unterstützen unsere Kunden damit auf deren Weg zur Industrie 4.0. Walter Dunkmann, Leiter Geschäftsentwicklung Vakuum- Komponenten bei der J. Schmalz GmbH, Glatten www.schmalz.com www.baumer.com IO-Link hat sich als Kommunikationsstandard für die unterste Feldebene, die Sensor/Aktor-Ebene, etabliert. Zur Realisierung von Industrie 4.0 werden zukünftig viel mehr Sensor-Signale benötigt, um dem ERP und anderen Systemen detaillierte Informationen aus der Fertigung zur Verfügung zu stellen. Damit ist auch eine wirtschaftliche Kommunikationslösung für die Sensor-Ebene erforderlich. Das Internet der Dinge treibt Industrie 4.0 voran, das heißt, viele intelligente Geräte werden mit Kommunikationsschnittstellen nach Internet Standard (IP Protokoll) versehen. Hierbei spielt das Ethernet als weltweiter Standard eine zunehmend dominante Rolle. Insbesondere als durchgängiger Kommunikationsstandard im Unternehmen wird sich Ethernet weiter durchsetzen. Für einfache Sensorik, welche lediglich einen einzelnen binären oder analogen Wert bereitstellt, bietet allerdings IO-Link heute eine wirtschaftlichere Alternative, weil das IO-Link-Protokoll durch kleine kostengünstige Mikrocontroller erzeugt werden kann. Außerdem reichen einfache ungeschirmte Kabel und Standard-M8- oder M12-Stecker aus. Das Ethernet ist Stand heute für diese Sensorik überdimensioniert: Datenraten von 100 Mbit/s oder gar Gigabit/s benötigen leistungsfähige Mikroprozessoren und aufwändig geschirmte Kabel und Stecker, wodurch hohe Kosten entstehen. Beide Lösungen können sich sinnvoll ergänzen. Die Integration der IO-Link-Signale in Ethernet, und damit in die Industrie-4.0-Welt, erfolgt durch Remote IO-Boxen, wo mehrere IO-Link-Sensoren angeschlossen werden. Dadurch entsteht eine wirtschaftliche Kommunikationsstruktur für einfache Sensorik. Insofern hat IO Link auch bei Industrie 4.0 eine gute Chance, sich als ergänzende Lösung zu Ethernet durchzusetzen. Ralf Moebus, Leiter Product Management Automation, U.I. Lapp GmbH, Stuttgart-Vaihingen www.lappkabel.de Der Konstrukteur 5/2016 45

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