Industrie aktuell

Sensorik f√ľr die automatisierte Fertigung

pepperl10312Fachartikel

Hannover Messe Halle 9, Stand D06

Immer mehr Sensoren bieten heute intelligente Funktionen zur Fern-Parametrierung und Diagnose, die die Handhabung und den Betrieb vereinfachen und die Total Cost of Ownership (TCO) senken. Die Produktgruppe dieser Sensoren mittlerer Komplexit√§t gewinnt zunehmend an Bedeutung, ist jedoch auf eine leistungsf√§hige effiziente Schnittstelle angewiesen. Pepperl+Fuchs zeigt in diesem Beitrag, wie hier IO-Link ins Spiel kommt. Es √ľbertr√§gt nicht nur s√§mtliche Daten √ľber dieselbe dreiadrige Leitung, sondern wird auch k√ľnftig die bestehende Schnittstellenvielfalt auf wenige Standards reduzieren.

 



Bild oben: Sensorschnittstelle heute

pepperl20312F√ľr die Anbindung von Sensoren an Steuerungen gibt es zahlreiche historisch gewachsene Standards, die vielfach noch in Gebrauch sind, aber der gestiegenen Funktionalit√§t moderner Ger√§te nicht mehr gerecht werden. In vielen Anwendungen ist daher ein Mix aus diversen Schnittstellen parallel im Einsatz. Dazu geh√∂ren auf der analogen Seite die 4...20-mA-Stromschnittstelle und die 0...10-V-Spannungsschnittstelle w√§hrend zur digitalen Kommunikation im einfachsten Fall ein Schaltausgang ausreicht und ansonsten serielle Punkt-zu-Punkt-Schnittstellen wie RS232 und RS422 dienen. Eine Ebene dar√ľber angesiedelt sind Bussysteme wie Profibus, CAN und das Aktuator-Sensor-Interface (AS-i) sowie die auf Industrial-Ethernet basierenden L√∂sungen.

Mehrere Schnittstellen f√ľr denselben Sensor

Die typische Konstellation im Bereich von Sensoren mit mittlerem Kommunikationsbedarf sieht heute folgenderma√üen aus: Um den Zugriff auf die erweiterten Funktionen intelligenter Sensoren zu erm√∂glichen, findet man dort neben ein oder mehreren analogen Ausg√§ngen oder Schaltausg√§ngen f√ľr die eigentlichen Sensorsignale zum Beispiel zus√§tzlich eine serielle RS232-Schnittstelle. Ein und derselbe Sensor ben√∂tigt somit gleich mehrere Schnittstellen unterschiedlicher Auspr√§gungen. Solche Doppelt- und Mehrfach-Verbindungen verursachen unn√∂tige Kosten, die nicht nur im Sensor und der Steuerung sondern auch in Form von Steckverbindern, Busanschaltungen und teils aufw√§ndigen geschirmten Verkabelungen liegen.

Hier ist aus technischer und wirtschaftlicher Sicht eine Konsolidierung l√§ngst √ľberf√§llig, insbesondere vor dem Hintergrund aktueller Innovationen wie dem Trend zum ‚ÄěMessen statt Tasten‚Äú. Unter Letzterem versteht man eine neuartige Kategorie von Sensoren, die au√üer dem herk√∂mmlichen Schaltsignal den genauen Abstand zum erfassten Zielobjekt zur Verf√ľgung stellen und dem Anwender so mehr Schutz vor Fehlschaltungen und eine h√∂here Prozesssicherheit bieten. Aus den genannten Gr√ľnden f√ľhrt daher in Zukunft kein Weg an IO-Link vorbei. Als serielle digitale Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist das System auf solche Anforderungsszenarios ausgerichtet. Es eignet sich nicht nur zur √úbertragung der analogen und digitalen Sensorsignale, sondern fungiert gleichzeitig als Parametrier- und Diagnoseschnittstelle oder sonstige Funktionen. IO-Link ist konsequent im unteren Bereich positioniert und bedient quasi die letzte Meile vom Sensor zur Busanschaltung oder gegebenenfalls direkt zur Steuerung.

IO-Link: herstellerunabh√§ngig, kosteng√ľnstig und flexibel

In keinem Fall darf man IO-Link als weiteres Bussystem verstehen. Die Ausrichtung und die St√§rken des Systems sind bei den ersten Vorstellungen vor wenigen Jahren nicht klar genug kommuniziert worden, so dass diesbez√ľglich missverst√§ndliche Interpretationen in Umlauf waren. Inzwischen hat sich hier eine klare Sicht durchgesetzt und zahlreiche Produkte von verschiedenen Herstellern sind aktuell mit IO-Link verf√ľgbar. Auch steuerungsseitig bieten nahezu alle Anbieter entsprechende Ein-/Ausgabe-Baugruppen an. Der Preis eines IO-Link-Eingangskanals liegt interessanterweise bereits knapp unterhalb desjenigen f√ľr einen Analogkanal.

IO-Link ist international standardisiert in der Norm IEC 61131-9, wodurch herstellerunabh√§ngig Kompatibilit√§t und Investitionsschutz sichergestellt sind. Die Schnittstelle unterst√ľtzt auf Basis des 24-Volt-Pegels und einer preiswerten ungeschirmten Dreileiterverkabelung bis 20 m L√§nge √úbertragungsraten von 4,8 KBaud, 38,4 KBaud und 230,4 KBaud. Ein klarer Vorteil gegen√ľber herk√∂mmlichen analogen Schnittstellen liegt au√üerdem in der unverf√§lschbaren Daten√ľbertragung, da analoge Messwerte bereits im Sensor digitalisiert werden. IO-Link bietet auch f√ľr zeitkritische Aufgaben gen√ľgend Reserven, die Zykluszeiten bei der √úbertragung von 16-Bit-Werten mit der mittleren Geschwindigkeit von 38,4 KBaud liegen bei 2 ms. Wichtig f√ľr eine sanfte Migration ist die volle Abw√§rtskompatibilit√§t zum PNP-Schaltausgang.

Einfacher Zugriff √ľber Standard-Werkzeuge

Mit diesen Eckdaten ist IO-Link perfekt auf das Anforderungsprofil von Sensoren mittlerer Komplexit√§t zugeschnitten und erlaubt vielschichtige Rationalisierungen. Neben der einfachen √úbertragung aller denkbaren Datenformate vom Sensor zur Steuerung und umgekehrt, tun sich etliche M√∂glichkeiten bei der Organisation und Verwaltung auf. Jeder IO-Link-Sensor verf√ľgt √ľber eine standardisierte Ger√§tebeschreibung IODD (IO Device Description), auf die die Anwender mittels geeigneter Software-Werkzeugen einfach zugreifen k√∂nnen. Konfigurationsdaten von Ger√§ten lassen sich zentral in Steuerungen bzw. Datenbanken ablegen und nach Produktumstellungen oder einem Austausch verz√∂gerungsfrei wieder in den Sensor laden. Auch das Klonen von Parameters√§tzen ist eine Kleinigkeit.

Nicht unerw√§hnt bleiben sollen auch die Grenzen von IO-Link. So bleibt das gro√üe Feld der bin√§ren Sensoren mit einfachem 24-V-Schaltausgang weitgehend unber√ľhrt von IO-Link. Es macht in der Regel zahlenm√§√üig den gr√∂√üten Anteil der Sensorik im Bereich der Fabrikautomation aus, zu dem unter anderem die vielen induktiven und optischen Positionsschalter geh√∂ren. Als Quasistandard hat sich hier weltweit der Transistorausgang gem√§√ü PNP-Schaltlogik etabliert, wenn man einige Anwendungen in den USA und Japan au√üer Acht l√§sst, die noch die NPN-Variante verwenden. Der Einsatz von IO-Link auf dieser untersten Sensorebene w√ľrde kaum nennenswerte Vorteile bieten, sondern die Anschaltung eher verteuern. Oberhalb des Einsatzbereiches von IO-Link liegt die Gruppe anspruchsvoller Sensoren zu denen beispielsweise Vision-Sensoren geh√∂ren. Sobald gro√üe Datenvolumina im Mittelpunkt stehen, etwa f√ľr die √úbertragung von Live-Bildern, sind Ethernet-basierte Schnittstellen als Kommunikationsstandard die richtige Wahl.

Das Ergebnis: Sensoren mit intelligenten Funktionen

IO-Link ist die standardisierte, innovative und kosteng√ľnstige Sensorschnittstelle f√ľr Sensoren mit intelligenten Funktionen. Das serielle digitale System eignet sich zur √úbertragung s√§mtlicher Kommunikationsdaten eines Ger√§tes, egal ob es sich um Analogwerte, digitale Schaltsignale, oder Konfigurations- und Diagnosedaten handelt. So spielt IO-Link eine zentrale Rolle bei der Reduzierung der un√ľberschaubaren Schnittstellenvielfalt auf die drei Standards 24-V-Schaltausgang, IO-Link und Ethernet. Da IO-Link volle Abw√§rtskompatibilit√§t zu bin√§ren Schaltausg√§ngen bietet, k√∂nnen Anwender IO-Link praktisch ohne Risiko einf√ľhren: IO-Link-Sensoren arbeiten problemlos an einem herk√∂mmlichen digitalen Steuerungseingang, ebenso wie ein vorhandener Sensor mit PNP-Schaltausgang an einen IO-Link-Eingang anschlie√übar ist.


weiterer Beitrag des Herstellers          Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots gesch√ľtzt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

 

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