Die Industrie wird zunehmend digital. Dabei sticht IO-Link als einfach zu implementierende und kostengünstige Lösung hervor.
Von Mile Milovanovic, Senior Engineer, SMC German Technical Centre
DEZEMBER 2021
Als IO-Link 2005 auf den Markt kam, war es eine völlig neuartige standardisierte IO-Link Technologie, welche die Branche so noch nicht kannte. IO-Link ist kein Feldbus, sondern ein Verbündeter des Feldbusses und verbindet IO-Automatisierungsgeräte auf eine Art und Weise, die andere Lösungen nicht bieten können. Es handelt sich um eine einfache, serielle, bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung zur Signalübertragung und Energieversorgung unter beliebigen Netzwerken, Feldbussen oder Rückwandbussen, die die Anbindung von Sensoren und Aktoren an den Feldbus oder das industrielle Ethernet ermöglicht. Als standardisierte Schnittstelle (IEC 61131-9) auf Basis eines digitalen Protokolls funktioniert IO-Link selbst in den kleinsten Geräten aller Hersteller weltweit. IO-Link wurde für den Einsatz auf Sensorebene entwickelt und basiert typischerweise auf Standard-M12- oder M8-Anschlüssen und dreiadrigen Kabeln. Auf diese Weise werden Sensoren zu intelligenten Sensoren. Es übermittelt Prozessdaten einschließlich einer begrenzten Anzahl von Parametern (zum Beispiel Temperatur, Feuchtigkeit, Farbe usw.) und übersetzt diese in Ist-Werte. Intelligente Sensoren, die IO-Link verwenden, können aktuelle und genaue Temperaturmesswerte ohne das Risiko einer analogen Datenkonvertierung übertragen.
Ein IO-Link System besteht aus einem IO-Link Device (Sensor oder Aktor) und einem IO-Link Master. Jeder IO-Link Device ist an einem physikalischen Port des IO-Link Masters angeschlossen. Der IO-Link Master fungiert als Wandler oder Gateway, der die IO-Link Nachricht in eine Feldbus-Nachricht übersetzt, um Informationen mit dem Steuerungssystem auszutauschen.
IO-Link Haupteinheit von SMC
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass IO-Link nicht jeden Sensor- oder Aktortyp unterstützt. Das Protokoll kann bis zu 32 Byte Prozessdaten pro Zyklus übertragen und eignet sich daher nicht für die Übertragung großer Datenmengen, die von Geräten wie beispielweise Kameras erzeugt werden. Für typische 2-Byte-Prozessdaten und mit einer typischen Zykluszeit von etwa 2,3 ms (bei COM2 oder 38,4 kbit/s Datenrate) und etwa 0,7 ms (bei COM3 oder 230,4 kbit/s) ist es schnell genug für die meisten Fabrikautomatisierungsanwendungen (10 ms oder mehr). Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist es jedoch nicht geeignet. Beachten Sie zudem, dass Kabel Entfernungsbeschränkungen haben: Um die nötigen Übertragungsraten zu gewährleisten, darf die Kabellänge zwischen IO Link Device und IO-Link Master maximal 20 m betragen (wenn der max. Strom des IO-Link Device höchstens 200 mA beträgt und der Aderquerschnitt 0,35 mm2 ist). Bei höheren Stromwerten sind spezielle Berechnungen für die maximale Kabellänge erforderlich.
Welchen Mehrwert bietet IO-Link?
Wenn Ihre Produktion häufige Umrüstungen erfordert oder Ihr Betrieb durch Ausfälle empfindlich gestört wird, kann Ihnen IO-Link entscheidende Vorteile bieten:
- Einfache Fernkonfiguration und -überwachung: Parameter können bei Bedarf einfach aus der Ferne geändert werden, was wertvolle Zeit beim Herstellungsprozess spart. Sensorausgänge und Statusmeldungen können in Echtzeit aus der Ferne überwacht werden, damit Sie Probleme schnell erkennen und beheben können, bevor diese zu Ausfallzeiten führen. Mit der „Data Storage“ Funktion kann der Sensor in diesem Fall ausgetauscht werden, ohne ihn neu zu konfigurieren.
- Sichtbarkeit aller Komponenten: Mit IO-Link ausgestattete intelligente Sensoren können ihren eigenen Status über den IO-Link Master an die SPS übermitteln.
- Kosteneinsparungen: Neben der Zeitersparnis reduziert IO-Link auch die Gesamtsystemkosten. Die Sensoren basieren ausschließlich auf der wesentlich kostengünstigeren Kommunikationsschnittstelle von IO-Link. IO-Link erfordert keine spezielle oder komplizierte Verdrahtung (ein weiterer Vorteil: Die vorhandenen Kabel können für klassische Sensoren ohne IO-Link weiterverwendet werden). IO-Link macht zudem analoge Karten überflüssig, was auch für die Miniaturisierung wichtig ist und zusätzlich Kosten spart.
- Herstellerunabhängigkeit: IO-Link ist eine herstellerunabhängige Technologie.
- Flexibel: Der Einsatz von IO-Link muss keinem Alles-oder-Nichts-Ansatz folgen. Es kann schrittweise aufgebaut werden – je nach Zeit und Budget.
Da IO-Link in praktisch jedes Feldbus- oder Automatisierungssystem integriert werden kann, in dem Sensoren und/oder Aktoren zum Einsatz kommen, ist es ideal für Anwendungen der Produktions- und Logistikautomatisierung (z. B. Fließbandautomatisierung) geeignet, um Maschinenprozesse zu validieren – für vereinfachte Produktwechsel und schnelle Installation oder zum Verpacken.
Mit IO-Link Produkten von SMC verbessern Sie Ihre Produktivität und senken Kosten, indem sie dynamische Produktionsprozesse gewährleisten und zur intelligenten Flexibilität beitragen, die die Branche benötigt. Außerdem ermöglichen die Produkte die kontinuierliche Verbesserung der industriellen Instandhaltungsstrategie Ihres Unternehmens.
