DER KONSTRUKTEUR 03/2025

SPECIAL CONNECTIVITYMIT

SPECIAL CONNECTIVITYMIT IO-LINK UNGENUTZTEPOTENZIALE NUTZENDer offene Kommunikationsstandard IO-Link ist weiterhin auf Wachstumskurs.Er bietet volle Datentransparenz von Sensoren und Aktoren bis hin zurAutomatisierungsebene und eröffnet Herstellern wie Anwendern neueApplikationsfelder. Welche Vorteile IO-Link bietet und wie sich diese in Handling-Prozessen sowie im Umfeld von Fertigungsaufgaben nutzen lassen, lesen Sie hier.SPECIALIO-Link erreicht heute Geschwindigkeiten auf dem Niveau konventionellerSignale. Durch Zusatzdaten, vereinfachte Verdrahtungund leichte Integration bietet IO-Link entscheidendeVorteile für Automatisierungsprozesse. Doch mit diesenVorzügen ist das Potenzial der digitalen Schnittstelle noch langenicht ausgereizt. Erst das intelligente Zusammenspiel von Sensoren,leistungsstarken Mastern und einem herstellerunabhängigenKonfigurationstool hievt die Maschinenperformance auf einneues Level: durch höhere Geschwindigkeit und Genauigkeit.Konkret gesagt: Die Genauigkeit – beispielsweise beim Positionieren– erhöht sich, wenn die Kommunikation zwischen denPositionssensoren und der Steuerung schneller abläuft. Außerdemgibt es bei der digitalen Schnittstelle IO-Link generell keineSignalverluste wie bei Analogsignalen wie 4...20mA. Zwei Praxisbeispielesollen das veranschaulichen:BEISPIEL ROBOTIK: EXAKTE ÜBERWACHUNGVON POSITION UND NACHSCHWINGENEin Unternehmen verfolgte die Idee, mit modernen Antriebenseine eigenen Handling-Systeme und Roboter zu bauen unddirekt von der Maschinensteuerung zu kontrollieren. Hierzumussten die Entwickler allerdings die Positioniergenauigkeit unddas Nachschwingen in den Griff bekommen. Sie suchten ein einfachzu nutzendes System, das den Roboter im Idealfall optischin verschiedenen Positionen hochgenau überwachen kann unddabei auch das Nachschwingen bis 40 Hz zuverlässig erfasst.Nach kurzer Analyse stand fest. Die ideale Kombination sindzwei Baumer Laserdistanzsensoren OM30, die mit dem neuenIO-Link Master CM50I direkt in die EtherCAT Steuerung integriertwerden. Die Vorteile dieses Aufbaus: Erstens konnten so die52 DER KONSTRUKTEUR 2025/03 www.derkonstrukteur.de

SPECIAL CONNECTIVITY01 Wenn das Zusammenspiel von Sensoren, Mastern und einemherstellerunabhängigen Konfigurationstool stimmt, ist eine deutlichgesteigerte Maschinenperformance möglich02 Die neuste Generation IO-Link Master ermöglicht schnelleZykluszeiten von bis zu 400 µs und Echtzeitfähigkeit, um auch dasPotenzial schneller IO-Link Sensoren voll auszuschöpfen01vollen 1 kHz Messfrequenz des Sensors voll ausgeschöpft werden,was für die Frequenzanalyse sogar noch zusätzlichen Puffer mitbrachte.Zweitens ließen sich so die gemessenen Istwerte und dieüber die Antriebe gesteuerten Sollwerte direkt und zeitsynchronübereinanderlegen, was zusätzliche Einblicke in das komplexeZusammenspiel der Antriebe mit der Mechanik brachte. DritterVorteil: Die Sensoren konnten sowohl für die Entwicklung alsauch für die Serienmaschine ohne weitere Änderungen genutztwerden, da auch der Roboter direkt anhand der seriennahen Maschineentwickelt wurde. Ein aufwändiger Prototyp mit Laborequipment,der dann nochmals aufwändig zu einer Serienmaschineweiterentwickelt werden musste, entfiel so komplett.BEISPIEL EINPRESSVORGANG: INTELLIGENTEÜBERWACHUNG DER SERIENFERTIGUNGEine Standardaufgabe in Fertigungsprozessen ist das Einpressenvon Komponenten. Vor allem bei hohem Durchsatz kommt esdarauf an, die maximale Fertigungsgeschwindigkeit zu ermitteln,bei der die geforderte Qualität noch gewährleistet ist. Hier bringtder schnelle Austausch von Sensordaten, die das Baumer IO-LinkGesamtpaket aus smarten Sensoren, Mastern und Kabeln bietet,messbaren Mehrwert. Kraftsensoren messen den Einpressdruck,hochpräzise Laserdistanzsensoren überwachen die Position deseinzupressenden Teils. Aus der Kombination der beiden ergibtsich ein Kraft-Weg-Diagramm mit markanten Kraftpunkten währenddes Einpressens. Hier kann man dann gut erkennen, ob dieIO-LINK-MASTER ERMÖGLICHENDIE KOMFORTABLE ANBINDUNGVON SENSOREN UND AKTORENAN DIE STEUERUNGentstandenen Kräfte innerhalb der Toleranz sind oder zu großwerden. Auch lässt sich später in der Serie erkennen, wenn einTeil beim Einpressen verkantet, da dann die Kräfte sprunghaftansteigen – vor allem an Weg-Positionen, bei denen kaum Kraftentstehen sollte.Durch die Datenübertragung in nahezu Echtzeit können sichdie Entwickler sehr einfach und schnell an die optimalen Maschineneinstellungenherantasten. Für den einfachen Überblicküber alle Sensordaten sorgt die Software Baumer Sensor Suite.Sie zeigt mit ihrer intuitiven Oberfläche an, was der Sensor sieht,und erlaubt die einfache Parametrierung der angeschlossenenSensoren und Aktoren. Der eigentliche Clou des schnellen IO-Link Gesamtpakets von Baumer liegt auch bei diesem Beispiel inder Zeitersparnis zwischen Testen und Implementierung in dieSerienfertigung. Der Entwicklungsaufbau entspricht dem Serienaufbau.Und weil die abgespeicherten Sensor- und Aktoreneinstellungenaus dem Testaufbau eins zu eins in die Produktionübernommen werden können, verliert das Unternehmen keineweitere Zeit.MIT HOHER PERFORMANCE VORAUSEin Kernelement des Baumer IO-Link-Gesamtpakets für ungeahnteGeschwindigkeiten ist der IO-Link Master. Die neuste Master-Generationermöglicht schnellste Zykluszeiten, auch mitechtzeitfähigen Feldbus-Systemen wie Profinet IRT und Ether­CAT. Bisher haben viele IO-Link Master zur Steuerung nur eineZykluszeit von 10 ms erreicht. Das macht Baumer Laserdistanzsensorenwie den OM30 oder Messverstärker zur Kraftmessungwie den DAB10 mit je 1 ms Zykluszeit um Faktor 10 langsamer.Der neue Master kann IO-Link seitig sogar bis 400 µs Zykluszeiterreichen, und selbst via Profinet auf Siemens-Steuerungen werden1 ms Zykluszeit erreicht. Hier lassen sich die oben genanntenIO-Link Sensoren also mit voller Performance nutzen. Damit gelingenPräzise Kraft-Weg Kurven, Positionieraufgaben laufen erheblichgenauer oder schneller ab, und im oberen Beispiel kannzum Beispiel ein Abschalten bei Verkanten sehr schnell unddirekt via IO-Link erfolgen und so zum Beispiel das Werkstückund die Maschine vor Beschädigung schützen.FAZITIO-Link ist ein wichtiger Baustein für die Smart Factory. Durchhohe Übertragungsgeschwindigkeiten, Zusatzdaten, vereinfachteVerdrahtung und leichte Integration bietet IO-Link entscheidendeVorteile für Automatisierungsprozesse. Mit dem neuen IO-LinkMaster CM50I können schnelle IO-Link-Sensoren und Aktorenihr Potenzial voll ausschöpfen – für schnelle und hochgenauePositionieraufgaben.Bilder: Baumerwww.baumer.com02www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2025/03 53