Alle reden von Digitalisierung. Und alle wissen: ohne intelligente Sensoren und Aktuatoren, die neben Prozess- auch Diagnosedaten erfassen und kommunizieren können, geht es nicht. Der Datenkanal, den solche smarten Geräte auf der Feldebene nutzen, heißt immer öfter IO-Link. Die Integration dieser Punkt-zu-Punkt-Verbindung in die gängigen Feldbus­umgebungen ist aber häufig eng verbunden mit eingeschränkten Leitungslängen, hohem Verdrahtungsaufwand und teuren Ethernet-Feldbusmodulen. Eine laut Technologieanbieter wirtschaftliche Alternative ist ASi-5.

Intelligenz und Kommunikationsfähigkeit von Sensoren und Aktuatoren sind entscheidende Voraussetzungen für die Digitalisierung. Diese sammeln zyklische Daten für die Prozesssteuerung, azyklische Daten für Diagnosezwecke, erkennen Funktionsfehler und können aus einer höheren Automatisierungsebene heraus parametriert werden. Die Vorteile, die sich hieraus beispielsweise für die Flexibilität, Qualität und Verfügbarkeit von der Anlagenplanung über deren Nutzung bis hin zur Wartung ergeben, machen sie für nahezu jede Branche interessant. Hinzu kommt, dass sie Informationen für das IIoT bereitstellen können, die die Basis neuer Service-, Geschäfts- und Optimierungsmodelle sein können. Intelligente Feldgeräte – insbesondere mit IO-Link – liegen daher im Trend. Anwender, die sich intensiv mit IO-Link beschäftigen, kommen aber spätestens bei der konkreten Umsetzung an der Frage einer technisch und wirtschaftlich effizienten Integration der IO-Link Devices in das Automatisierungsumfeld nicht vorbei. Aktuell dominieren hier Strukturen, in denen intelligente Sensoren und Aktuatoren mit IO-Link-Mastern in Feldbusmodulen verbunden werden, die wiederum einzeln oder über Switches mit Hilfe eines Ethernet-basierten Feldbusses an die Steuerung angeschlossen werden müssen. Diese Lösung ist jedoch nicht immer die Ultima Ratio. Ein weiterer Nachteil entsteht bei der Anbindung einzelner, verteilter Sensoren. Hier müssen, obwohl vielleicht nur ein IO-Link-Master-Port gebraucht wird, in der Regel Ethernet-Module mit vier bzw. acht IO-Link-Master-Ports eingesetzt werden – was die Einzelanbindung erheblich verteuert.
Mit ASi-5 ist das Einsammeln von IO-Link-Signalen dagegen deutlich effizienter realisierbar: Zum einen bleiben die bewährten Vorteile von AS-Interface – der im Vergleich zu Feldbuslösungen reduzierte Verdrahtungsaufwand, der einfache Anschluss per Durchdringungstechnik an das gelbe ASi Kabel, die freie Wahl der Topologie, die Flexibilität bei der Anbindung an alle gängigen Steuerungen und die kostengünstige Inte­gration von Safety auf derselben Infrastruktur, die ASi Anwender schon kennen – auch mit ASi-5 erhalten. Zum anderen spielte die Möglichkeit, die Daten intelligenter Geräte mit IO-Link noch effizienter im Feld abzuholen und auch bei großer Datenbreite in High Speed zu übertragen, bereits bei der Konzeption von ASi-5 eine entscheidende Rolle. Mit bis zu 32 Byte pro Slave und einer Zykluszeit von 1,27 Millisekunden gilt ASi-5 aktuell als der perfekte – weil flexibelste und komfortabelste – IO-Link-Zubringer für die Digital Factory. Die Notwendigkeit, Ethernet aufwendig bis in die Maschine verlegen zu müssen, entfällt damit. Und mit der 1-Port-IO-Link-Master-Variante als aktiver Verteiler bietet Bihl+Wiedemann zudem eine kostengünstige Alternative für das Einsammeln von wenigen intelligenten Devices.
ASi-5 und IO-Link passen also ideal zusammen – sie konkurrieren nicht, sondern ergänzen sich. Und mit dem OPC-UA-Server im ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateway ist auch die passende Industrie-4.0-Schnittstelle gleich mit an Bord. Diese ermöglicht als interoperable Kommunikationsarchitektur beispielsweise die direkte Bereitstellung von Sensordaten, Messwerten oder Regelgrößen für übergeordnete Systeme und Cloud-Computing – ohne Umwege parallel zum Feldbus.

IO-Link-Integration: ASi-5 statt Ethernet

ASi als Verdrahtungssystem für die unterste Feldebene war von Beginn an für die einfache, kostengünstige und zuverlässige Integration von Sensoren ausgelegt und wurde später in Richtung komplexerer Module und Sicherheitstechnik erweitert. Mit ASi-5 können jetzt auch leistungsstarke IO-Link-Devices mit höherer Datenbreite ohne Einschränkungen angebunden werden. War für den Anschluss von IO-Link-Geräten bislang jeweils ein 4- bzw. 8-Port-Master mit Ethernet-Anschluss erforderlich, erfolgt die Ethernet-Anbindung aller an das ASi Netzwerk angeschlossenen Teilnehmer an die Steuerung nur über eine einzige Ethernet-Schnittstelle im ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateway von Bihl+Wiedemann. Dadurch kann der Anwender pro ASi Kreis auf einer maximalen Leitungslänge von 200 m zahlreiche IO-Link-Master anbinden. Hierzu werden ASi-5 Slaves mit integrierten IO-Link-Master-Ports einfach dort, wo sie gebraucht werden, per Durchdringungstechnik an das ASi Kabel geklemmt und so mit dem Gateway verbunden. Die Anbindung von IO-Link-Devices an den jeweiligen Master-Port erfolgt über Kabel mit M12-Stecker und einer maximalen Leitungslänge von 20 m. Dieses einfache Prinzip ist ideal, um viele Sensorsignale mit minimalem Verdrahtungs- und IP-Verwaltungsaufwand einzusammeln.

Anbindung in „Losgröße 1“: Integration von IO-Link-Devices in feinstmöglicher Granularität

Die Kosteneffizienz von ASi-5 beim Einsammeln von Device-Daten in der Fläche ist bereits im Minimalfall der Losgröße 1 gegeben, wenn nur ein einziges IO-Link-Gerät angebunden werden soll. Im Gegensatz zu Ethernet-basierten Feldbuslösungen mit ihren 4- bzw. 8-Port-Lösungen umfasst das Portfolio an IO-Link-Mastern von Bihl+Wiedemann 1-Port-, 2-Port-, 4-Port und zukünftig auch 8-Port-Varianten – und ist aktuell das laut Anbieter wohl feingranularste und damit flexibelste am Markt. Gerade die aktiven Verteiler mit ein und zwei IO-Link-Ports bieten wirtschaftliche Integrationsmöglichkeiten für IO-Link-Geräte. Gleichzeitig eröffnet der 1-Port-IO-Link-Master die Option, mit der Applikation zu wachsen und bedarfsgerecht intelligente Sensoren oder Aktuatoren einzubinden.
ASi-5 mit Produkten von Bihl+Wiedemann bedeutet somit Flexibilität und Wirtschaftlichkeit durch Granularität – nicht nur in kleineren, sondern auch in großen Projekten. Am Markt verfügbare Ethernet-Knoten stellen in der Regel vier bzw. acht Anschlussmöglichkeiten für IO-Link-Devices zur Verfügung. Bei einer großen Maschine mit vielen intelligenten Sensoren und Aktuatoren bedeutet dies eine aufwendige Verkabelung über Switches sowie hohen Aufwand in der IT und bei der IP-Verwaltung. Mit ASi-5 können dagegen theoretisch an einem Ethernet-Knoten pro ASi Kreis bis zu 96 ASi-5 Slave/IO-Link Master Module mit ihrerseits jeweils bis zu acht IO-Link-Ports angeschlossen werden. Bei einem ASi-5 Gateway für zwei ASi Kreise wären das 2 x 96 x 8 – also 1.536 IO-Link-Eingänge. Es ist unmittelbar nachvollziehbar, dass der „Integrationsfaktor“ der ASi-5 Lösung von nahezu 200 den Aufwand auf der IP-Ebene deutlich reduziert.

Günstigere Hardware und weniger Verdrahtung

Unabhängig vom Umfang einer ASi-5 Installation lässt sich sagen, dass die Module dieses Verdrahtungssystems im Allgemeinen deutlich günstiger sind als vergleichbare IO-Link-Ethernet-Module. Ist ASi-5 bereits in der Maschine verlegt, amortisiert sich ein ASi-5 Slave/IO Link Master von Bihl+Wiedemann für das Einsammeln der Daten von IO-Link-Geräten schon ab dem ersten IO-Link-Device. Ist die Infrastruktur noch nicht in der Maschine vorhanden, fährt der Anwender etwa ab dem dritten ASi-5 Slave/IO Link Master mit vier Ports mit ASi-5 günstiger als mit IO-Link-Ethernet-Modulen. Bei einzelnen IO-Link-Devices kann sich ASi-5 durch den 1-Port IO-Link-Master sogar schon früher rechnen. Zudem spart sich der Anwender den höheren Verdrahtungsaufwand, Switches und die Konfektionierung von Ethernet-Kabeln.

ASi-5: Herstellerunabhängige Anbindung auf Sensor- und Steuerungsseite

Intelligente Sensoren und Aktuatoren werden von zahlreichen Herstellern am Markt angeboten. Für welches Sensorfabrikat sich der Anwender auch entscheidet – ASi-5 passt immer, denn IO-Link ist für alle Anbieter identisch spezifiziert. Daher ist auch der Einsatz von IO-Link-Devices unterschiedlicher Anbieter im gleichen ASi-Kreis kein Problem. Mit Blick auf die hohe Bandbreite und die kurzen Zykluszeiten, die mit ASi-5 jetzt erreichbar sind, werden einige Applikationen mit IO-Link-Geräten mit diesem Installationssystem erstmals umsetzbar, während andere zukünftig von mehr Performance hinsichtlich Prozessgeschwindigkeit und Genauigkeit profitieren können. Herstellerunabhängigkeit und Interoperabilität sind auch auf der Seite der übergeordneten Steuerungen mit ihren unterschiedlichen Feldbusanbindungen gewährleistet: die ASi-5/ASi-3 Feldbus-Gateways von Bihl+Wiedemann stehen aktuell als Varianten für Profinet, Ethercat, EtherNet/IP, Modbus TCP, Powerlink und Sercos zur Verfügung – weitere sind in Vorbereitung. Sie unterstützen nicht nur Standard-Binärsensorik und IO-Link-Geräte, sondern optional auch ASi Safety at Work.
Mit Asimon360 und ASi Control Tools360 – letztere für Applikationen ohne Sicherheitstechnik – bietet Bihl+Wiedemann zwei intuitiv bedienbare Softwareprogramme an, die das Planen, Konfigurieren und Parametrieren von ASi Netzwerken sicher und schnell gestalten. In die Tools wurde die Möglichkeit integriert, auch IO-Link-Devices so einfach wie ganz normale ASi Slaves in das AS-Interface-Netz einzubinden. IO-Link-Anwender können aber ihre bisherigen, eigenen Parametriertools auch weiterhin nutzen – der ASi-5 Slave/IO Link Master zieht sich dann die Konfiguration des IO-Link-Moduls und speichert sie ab.
Asimon360 und ASi Control Tools360 gehen jedoch weiter: Sie ermöglichen es durch den integrierten IODD-Interpreter, die IO-Link-Devices wie alle anderen ASi Teilnehmer in einer Software übersichtlich einzustellen und ihre Konfiguration zusätzlich auf dem Rechner zu speichern. Eine Funktion in beiden Software-Tools, die vor allem IO-Link-Anwender zu schätzen wissen, ist die Online Businformation. Damit lassen sich ASi Slaves und IO-Link-Devices einfach in Betrieb nehmen sowie Ein- und Ausgänge live parametrieren und überwachen. Fehler im ASi Kreis werden so auf einen Blick sichtbar, die Hinweise zur Fehlerbehebung sind eindeutig und zielführend, alle ASi Slaves und IO-Link-Devices lassen sich einzeln auswählen und ansprechen, Eingänge können diagnostiziert, Ausgänge gesetzt und Parameter live geändert werden. Insbesondere der letzte Punkt kommt der IO-Link-Integration zu Gute: Der Anwender erkennt unmittelbar, welche konkreten Auswirkungen die aktualisierten Einstellungen beispielsweise eines IO-Link-Sensors haben und kann die Konfiguration gegebenenfalls sofort optimieren, beispielsweise durch Verändern eines Grenzwertes oder durch Drehen der Inhalte des Device-Displays entsprechend der Einbausituation. Zudem vereinfacht die Software Suite – bisherige ASi-3 Nutzer können nach einem kostenlosen Update per Download auch alle ASi-5 Anwendungen konfigurieren – die Integration der Daten in die Steuerung und liefert wertvolle Unterstützung bei der Diagnose und Fehlerbehebung.