Heute schon an Morgen denken
– mit den richtigen Komponenten

Heute schon an Morgen denken – mit den richtigen Komponenten
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Archiv | 15.09.2020 | „Sensor Nr. 3412, Endlage X-Achse, hat eine stetig näherkommende Achse erkannt. Bitte prüfen Sie den Anschlagpuffer!“ So oder so ähnlich könnten zukünftig Meldungen aus den Maschinen an die Wartungscrews aussehen. Das Geniale daran: Die Komponenten erkennen sich verändernde Zustände und melden diese automatisch – ohne zusätzlichen Programmieraufwand – an die Steuerung und auch an übergeordnete Ebenen.

Einfach IIoT! Die Voraussetzung dafür sind offene Standards und Plattformen, an deren Entwicklung sich die Balluff GmbH aktiv engagiert. Die Anforderungen an Maschinen und Anlagen steigen kontinuierlich. Eine höhere Verfügbarkeit, mehr Flexibilität, kürzere Anlaufzeiten und eine steigende Anzahl an Maschinen pro Bediener sind dabei nur einige Stichworte.


Die intelligente Komponente


Ein wichtiger Baustein dazu sind intelligente Komponenten. Aber was bedeutet in diesem Kontext „intelligent“? Intelligente Sensoren beispielsweise sammeln in Echtzeit Statusinformationen direkt vor Ort aus der Maschine, um ein virtuelles Abbild der physischen Welt zu schaffen. Sie ermöglichen es über die eigentlichen Primärdaten hinaus auch noch Servicedaten als Sekundärdaten zum eigenen Zustand oder ihrer Umgebung zu liefern. Anhand von Messwerten zur Lichtremission lassen sich beispielsweise bei intelligenten optoelektronischen Sensoren zunehmende Verschmutzung, Sensor-Dejustage oder anderer Unregelmäßigkeiten frühzeitig erkennen. Außerdem tragen intelligente Komponenten häufig auch dazu bei, die übergeordnete Steuerung zu entlasten und gleichzeitig den Datenverkehr auf dem Feldbus zu reduzieren, indem sie die anfallenden Daten vorverarbeiten.

 

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Kommunikation ist der Schlüssel

 

Daten und Informationen von A nach B zu transportieren ist seit der Einführung des Internets leichter und heute quasi Alltag geworden. Basis dafür ist der Ethernet Standard sowie die Kommunikation mittels des TCP/IP-Protokollstacks. Auch in der Automatisierungstechnik hat dies Einzug gehalten. Profinet, EtherNet/IP oder auch EtherCAT basieren auf den gleichen Mechanismen, sind aber meist komplexeren und teureren Systemkomponenten vorbehalten geblieben. Bei einfachen Sensoren und Aktoren sind durch Single Pair Ethernet erste Tendenzen in diese Richtung festzustellen.

Als wichtige Alternative dazu hat sich IO-Link als Protokoll etabliert. Dies ist nicht verwunderlich, schließlich bietet die standardisierte, digitale Punkt-zu-Punkt-Verbindung Anlagenherstellern und -betreibern vielfältige Vorteile. Sie basiert auf dem Master-Slave-Prinzip und sorgt unterhalb der Feldebene für einen unkomplizierten, bidirektionalen Signal- und Datenaustausch. Außerdem vereinfacht sie als ein nach IEC 61 131-9 international zertifizierter Standard Installations- und Verkabelungsprozesse deutlich, denn in Verbindung mit einem IO-Link-Master genügt für alle Kommunikationsaufgaben eine gewöhnliche, ungeschirmte, dreiadrige Standardleitung.

 

Besonders interessant: IO-Link beseitigt auch den Datenengpass zwischen Bus- und Feldebene, der immer dann auftritt, wenn man neben dem eigentlichen Prozesssignal schaltender bzw. analoger Sensoren auch Parameter-, Diagnose- und Statusdaten übertragen möchte. Prozessdaten - z.B. Schaltsignale, Abstandswerte und Ansteuerdaten für Aktoren - werden zyklisch über IO-Link mit der Steuerung ausgetauscht, während Servicedaten und Events azyklisch über den Master abgefragt werden.

 

Zukunftssicher dank Servicedaten

 

Letztere dienen auch dazu intelligente Diagnose- und Parametrierkonzepte bis auf Feldebene zu realisieren wie sie das Konzept von Industrie 4.0 vorsieht. So lassen sich Schaltpunkte aus der SPS heraus verändern oder Konfigurationen anpassen. Azyklisch übertragene Servicedaten, liefern außerdem wichtige Informationen zur Lebensdauer, Betriebsstunden und Funktionsreserve. Belastungssituationen wie eine zunehmende Verschmutzung oder auch Einstellungsfehler lassen sich so frühzeitig, beispielsweise durch eine frühzeitige Überwachung der Lichtremissionswerte - als Güte des Sensorsignals  - überwachen. Genauso kann die Herkunft der Daten zweifelsfrei anhand der Geräteidentitäten ermittelt werden. Die Komponenten sind also nun in der Lage zu sprechen  und über sich selbst Auskunft zu geben.

 

All diese potenziellen Anwendungsfälle sind im Moment der Auslieferung einer Maschine vielleicht gar nicht notwendig. Im Laufe der Betriebszeit verändern sich jedoch die Anforderungen: Umbauten, der Wechsel von Produktprogrammen und Modellpflegen stellen die Maschinen vor neue oder andere Herausforderungen. Genau dann sind bereits vorhandene oder im Zug eines Retrofits neu hinzugekommene intelligente IO-Link-Komponenten ein Schlüsselelement, um neuen Herausforderungen begegnen zu können.

 

Einheitliche Standards für den Mehrwert des Kunden

 

Als einer der führenden Anbieter industrieller Sensor-, Identifikations-, Netzwerk- und Softwarelösungen setzt Balluff auf Offenheit. Proprietäre Insellösungen sind langfristig zum Scheitern verurteilt, sollte doch der Mehrwert für den Kunden immer im Fokus stehen. Balluff engagiert sich deshalb von Beginn an engagiert in Konsortien und Verbänden und treibt die Entwicklung im IO-Link Konsortium voran.


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