Mit IO-Link ausgestattete Sensoren bilden laut Experten die Basis für die 4. industrielle Revolution. Zustände können überprüft, Daten gesammelt und an die Prozesssteuerung bis hinunter ins letzte Glied der Fabrik übertragen werden. IO-Link integriert die Sensorik vollständig in das gesamte Kommunikationssystem und erlaubt die Verständigung mit Sensoren und Aktoren.

Industrie 4.0 wird auch auf der Hannover Messe 2015 wieder im Fokus stehen. Denn ohne industrielle Automatisierungstechnik und einer stark flexibilisierten Massenproduktion ist eine wirtschaftliche Fertigung der zunehmend individualisierten Produkte unter wirtschaftlichen Bedingungen nicht möglich. Hinzu kommen moderne Fertigungstechnologien sowie eine enge Vernetzung aller am Produktionsprozess Beteiligten als Grundvoraussetzung. Diese Vernetzung bedarf allerdings weltweit einheitlicher standardisierter Kommunikationsschnittstellen. IO-Link (nach IEC 61131-9) ist eine solche Schnittstelle. Mit seiner Implementierung in die Sensortechnik wurde ein Schritt hin zu Industrie 4.0 getan.

Mit IO-Link Geräte erkennen, parametrieren und diagnostizieren
IO-Link erlaubt die Kommunikation mit Sensoren und Aktoren. Geräte werden erkannt, parametriert und diagnostiziert. Dazu zählt auch die Abfrage des zyklischen Gerätestatus mithilfe der Prozessdaten. Informationen wie die Seriennummer oder Parameterdaten wie Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien sind über das IO-Link-Protokoll les- und schreibbar. Damit können diese Prozessparameter über die SPS noch im laufenden Betrieb angepasst werden. Doch IO-Link ist kein Feldbus. Die Technologie ist vielmehr analog zu einer USB-Schnittstelle eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einem Master und einem Gerät. Der IO-Link-Master ist in der Regel in Kombination mit der SPS das Gateway zu Feldbussen wie Profibus, Profinet, Ethercat usw. Die IO-Link-Technologie ersetzt Parallelverdrahtung und analoge Signalführung. Sie ermöglicht die Abfrage von Temperatur, Spannungsversorgung, Funktionszustand und Schaltzyklen des Sensors – auch per Ferndiagnose. Zudem kann per IO-Link die Ausgangsfunktion des Schalters als Schließer oder Öffner gesteuert werden.

Von der Zukunft von Industrie 4.0 und der Bedeutung von IO-Link überzeugt ist auch Contrinex. Alle neuen Sensoren des Schweizer Unternehmens sind daher mit IO-Link ausgestattet. Vorausgesetzt, sie verfügen über einen PNP-Ausgang sowie über einen Contrinex-ASIC- oder Mikrocontroller. Dies trifft auch auf die Induktivsensoren der Classics-Familie (Serie 600) zu. Sie verfügen alle über das robuste und intelligente Point-to-Point-Kommunikationssystem zur eindeutigen Übermittlung von Geräte- und Parameterdaten an einen IO-Master. Zudem rüstet Contrinex auch alle neuen Standardbaureihen mit der IO-Link-Schnittstelle aus. Damit bleibt es dem Anwender überlassen, ob er die Vorteile des IO-Links nutzt oder den Standardausgang verwendet.

Induktivsensoren mit IO-Link-Funktion
Mithilfe von IO-Link lässt sich der Schaltzustand des Induktivsensors kontinuierlich überwachen. Hierbei wird jedoch nicht nur das eigentliche Signal, sondern auch der Status bei 80 Prozent des Schaltabstands übermittelt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Schalter nicht im Grenzbereich seiner technischen Möglichkeiten arbeitet. Ebenfalls überprüfbar ist der Arbeitszustand des Näherungsschalters. Im Falle eines Defekts wie beispielsweise bei Drahtbruch, Unterspannung, LC-Oszillator-Pause oder im Fall der Installation eines falschen Sensors werden entsprechende Informationen über IO-Link an die Steuerung weitergeleitet. Damit können erforderliche Reparatur-, Wartungs- und Ersatzmaßnahmen schnellst möglich eingeleitet werden.

Eine weitere vor allem im Hinblick auf die Lagerhaltung interessante Funktion der Sensoren mit IO-Link ist die Auswahlmöglichkeit der Schaltungsart. Durch die neue Kommunikationstechnologie kann ein einziger Sensortyp je nach den Erfordernissen der jeweiligen Applikation wahlweise als Schließer (NO) oder Öffner (NC) konfiguriert werden. Damit halbiert sich die zu bevorratende Menge der Schalter. Ebenfalls anwendungsabhängig programmiert werden kann eine Einschalt- (Delay) oder Ausschaltverzögerung (Stretch). Mit diesem Schaltzeit-Timer wird das Sensorsignal je nach Bedarf verzögert oder verlängert. Dabei bleiben alle Konfigurationen auch für den Standardbetrieb der Sensoren ohne IO-Link-Master bestehen.

Eine weitere IO-Link-Funktion der Sensoren der Classics-Serie ist der Detektionszähler. Er zählt die Anzahl der erfassten Schaltereignisse und gestattet damit die Berechnung der Teilezahl oder ihrer Geschwindigkeit. Eine einmalige IO-Link-Mitteilung setzt den Zähler zurück. Zudem kann per IO-Link die Innentemperatur des Sensors an die Steuerung übermittelt werden. Diese Information lässt Schlüsse auf die Umgebungstemperatur in der Anwendung zu. Des Weiteren wird die maximale Temperatur gespeichert und unterstützt damit die Maschinendiagnose und -wartung.

Neben den Sensoren der Serie 600 stattete Contrinex eine Reihe weiterer Sensoren mit IO-Link aus – darunter den photoelektrischen Kontrastsensor KTx-4155, den Lichtleitersensor LFx-3066 sowie alle induktiven Ganzmetallnäherungsschalter der Serien Full Inox Basic und Full Inox Extreme.

Applikationen so vielfältig wie die Industrie
Die Anwendungen für Sensoren mit IO-Link sind so vielfältig wie die Industrie insgesamt – egal, ob Melkmaschine oder Verpackungsanlage. So wird beispielsweise bislang bei der Installation und Inbetriebnahme von Melkmaschinen manuell überprüft, ob sich auch überall der richtige Induktivsensor an der korrekten Position befindet. Dazu muss jeder Sensor nacheinander gecheckt werden. Ein solches Vorgehen erfordert Zeit. Zudem sind hierbei Fehler durch den Faktor Mensch nicht auszuschließen. Eine IO-Link-Lösung würde hier nicht nur für Zeitersparnis, sondern auch für eine höhere Zuverlässigkeit sorgen, da sie das automatische Auslesen der Sensor-ID und die Diagnose eines jeden Sensors ermöglicht.

Bei der Verpackung von Kaugummi – jeweils zehn Kaustreifen pro Päckchen – überprüfen aktuell zehn Lichtleitersensoren vom Typ LFS-3031-303 mit speziell fokussierten Reflexionslichttastern (Typ LFP 1006) das Vorhandensein jedes einzelnen Kaustreifens. Da sich die Kaugummis je nach Sorte in der Farbe unterscheiden, müssen die Sensoren für jede neue Sorte bzw. Farbe justiert werden. Würde in diesem Fall ein Lichtleitersensor mit IO-Link verwendet werden, entfiele die manuelle Job-für-Job-Konfiguration. Im Falle eines Sorten- beziehungsweise Farbwechsels genüge stattdessen ein einfacher Download, um jeden Sensor an die neue Aufgabe anzupassen. Auch in diesem Fall wären eine deutliche Zeiteinsparung und eine höhere Prozesssicherheit das Ergebnis der Umstellung auf IO-Link.

IO-Link weiter auf Vormarsch
Contrinex rechnet mit einer zunehmenden Standardisierung der Datenorganisation und der Sensorprofile. Das hätte für den IO-Link-Anwender den Vorteil, dass er bestimmte Daten immer unter der gleichen definierten Adresse findet – unabhängig von dem jeweiligen Sensorhersteller. Daher wird Contrinex künftig jedes neue Produkt und jede neue Sensorserie mit IO-Link ausrüsten. Das gilt speziell für die photoelektrischen Sensoren, bei denen IO-Link die Einstellung des Erfassungsabstands per Fernbedienung ermöglicht. Damit entfällt die Justierung direkt am Sensor via Potentiometer oder „Teach-in“-Knopf.