IO-Link ist ein Katalysator für produktive Industrie 4.0-Konzepte. Die bidirektionale Schnittstelle unterhalb der Busebene entfaltet ihr kreatives Potenzial nicht nur für die digitale Sensorik und Aktorik: Der Balluff IO-Link-Hub integriert auch analoge Signale und stellt diese über einen IO-Link-Master der Steuerungsebene in digitalisierter Form zur Verfügung. IO-Link ermöglicht kompakte Anlagenkonzepte und bietet vielfältige Vorzüge bei Installation, Parametrierung und Diagnose. Die IO-Link-typische Standardisierung und Einfachheit spart Zeit und Geld – für Anlagenhersteller und Nutzer gleichermaßen.
Die nach IEC 61131-9 zertifizierte, vielseitige Punkt-zu-Punkt stößt im Maschinen- und Anlagenbau inzwischen auf große Akzeptanz. Sie macht nicht nur den Weg frei für den unkomplizierten Datenaustausch zwischen Prozess- und Bus- bzw. Steuerungsebene. Sie sorgt gleichzeitig für Transparenz und einen in dieser Form nie dagewesenen Erkenntnisgewinn. Mit IO-Link sind kontinuierliche Überwachung, Erfassung und Visualisierung aktueller Maschinenzustände, individuelle Warnwerte, Qualitätssicherung und vieles mehr unkompliziert realisier- und dokumentierbar.
Wo Aktorik und Sensorik bereits am Ort des Geschehens digitale Signale zur Verfügung stellen, hat sich IO-Link in weiten Teilen des Maschinenbaus und der Automatisierungstechnik nachhaltig etabliert. Verunsicherung herrscht mitunter dort, wo zusätzlich analoge Signale in Steuerungskonzepte eingebunden werden müssen. Diese machen in zahlreichen Maschinen und Anlagen im Schnitt rund zehn Prozent des vorhandenen Datenaufkommens aus. Der Anschluss analoger Eingangssignale auf konventionelle Art und Weise verursacht wegen der erforderlichen geschirmten Leitungen und besonderen Steckkarten in der Regel unverhältnismäßig hohe Kosten. Mitunter sind gar zusätzliche, an der Maschine zu montierende Netzwerkblöcke notwendig, um eine ausreichende Anzahl analoger Ports bereitzustellen. Neben einer Vielzahl analoger Signaltypen (z. B. Spannung, Strom, Druck, Temperatur etc.) kommt hinzu, dass die Signale im Zuge der Übertragung nicht immer die gewünschte Stabilität aufweisen.
Doch auch für analoge Signale bietet die digitale Schnittstelle IO-Link einfache und zuverlässige Lösungen. Geräte mit analogen Signalen werden per Normstecker einfach auf einen der acht analogen Eingänge des neuen Balluff IO-Link-Hubs gesteckt. Der wandelt die analogen Eingangswerte in digitale Signale um und leitet diese an den IO-Link-Master weiter. Das Modul gewährleistet dabei die maximale Signalvarianz, auch die Mischung unterschiedlicher Strom-/Spannungsschnittstellen auf einer Baugruppe ist möglich.
Die britische Riverside Medical Packaging Ltd. bietet seit mehr als vierzig Jahren vielfältige Verpackungslösungen für die Pharma-, Medizin- und Gesundheitsbranche. Die Aufgabe, Produkte in diversen Formen, Größen und Aggregatzuständen zu verpacken, ist auf ganz unterschiedliche Art und Weise lösbar. Mit der innovativen Shawpak Form- und Siegelmaschine Sp-32-30 stellt das Unternehmen mit Sitz in Derby eine Maschinengeneration vor, die in dieser Form einzigartig ist. Die kompakte Shawpak ist in der Lage, eine Vielzahl unterschiedlichster Arzneimittel, Medizin-, Pflege-, Kosmetikprodukte etc. effizient zu verpacken.
Einbausituation: Der Analoghub (Links) leitet die analogen Eingangssignale als digitales Signal an den IO-Link-Master (rechts) weiter
Zentrales Element der Maschine ist eine achteckige Trommel, die von einem Servomotor angetrieben wird. Die jeweils erforderlichen Aufnahmeblister sind rund um die Trommeloberfläche angeordnet. Automatisiert oder von Hand gelangt das jeweilige Packgut von oben in die Blisterform, parallel zur Rotation der Trommel wird die Verschlussfolie ein- und aufgezogen. Daran anschließend folgen die Siegel- und Schneidestationen. Da das Produkt in eine formgebende Matrize eingelegt wird, entstehen keine Blisterkanten an den Siegelflächen. Am Ende des Prozesses laufen fertig verpackte Blister über ein Auslaufband ab.
Die der Shawpak zugrunde liegende konstruktive Idee war, Verpackungen über eine einzige Bahn mit Durchlaufzeiten von weniger als zwei Sekunden herstellen zu können. Das macht den Betrieb der Maschine einfach und ermöglicht eine präzise Steuerung der Formungs- und Versiegelungsparameter. Vorteile dieser Vorgehensweise sind eine hohe Reproduzierbarkeit sowie umfassende Aufzeichnungs- und Datenprotokollierungsmöglichkeiten. Die besondere Konzeption macht die Shawpak flexibel, energieeffizient, einfach im Raum umstellbar und am Ende preisgünstig. Klassische mechanische Elemente wie beispielsweise Greiferketten entfallen, das senkt sowohl den Wartungsaufwand als auch die Stillstandszeiten der Maschine.
Der Wunsch nach einer kompakten Maschine geht stets eng einher mit einem schlanken, Platz sparenden Verkabelungskonzept. Ein Anspruch, den IO-Link in vielerlei Hinsicht erfüllt. Bei der Shawpak waren auch eine Reihe analoger Signale intelligent und effizient in das Steuerungssystem zu integrieren. Das ist häufig weit aufwändiger und kostspieliger als geplant - zumindest dann, wenn man in herkömmlichen Anschlusskategorien denkt.
„Sehr wahrscheinlich hätte sich Riverside Medical Packaging noch vor kurzem für teure, controllerspezifische Eingangskarten mit A/D-Wandlern und zwei bzw. vier Kanälen oder für ein netzwerkspezifisches Remote-Analogmodul entschieden. Zum Glück konnten wir das Unternehmen davon überzeugen, dass sie mit dem neuen Balluff IO-Link-Hub sämtliche Nachteile der klassischen Varianten komplett über Bord werfen“, betont Jack Hints, Vertriebsleiter Industrie für die Verpackungs-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie bei Balluff in Großbritannien. „Balluff legt den Schwerpunkt auf die Vereinfachung der Steuerung und die unkomplizierte Integration einer Vielzahl von Sensoren und Geräten. Deshalb bieten wir mit IO-Link eine einheitliche Schnittstelle für die Konnektivität auf Geräteebene an.“
Der IO-Link-Hub gewährleistet maximale Signalvarianz. So ist die Mischung unterschiedlicher Strom-/Spannungsschnittstellen auf einer Baugruppe möglich
Die Installation des neuen Balluff IO-Link-Hub in der Shawpak Thermoform-Verpackungsmaschine macht das Handling analoger Signale zu einem reinen Plug-and-Play - Vorgang. Der analoge Mess-Hub befindet sich neben den Sensor-Hubs für die Standardsignale. Beide nutzen IO-Link, um sämtliche Mess- und E/A-Daten über eine IO-Link-Masterbaugruppe nahtlos über das vorhandene Industrial Network an die Steuerung zu übertragen.
Die Shawpak Thermoform-Verpackungsmaschine demonstriert gleichzeitig, dass sich die bestehende Maschinenarchitektur dank IO-Link flexibel erweitern lässt. So lassen sich individuelle Kundenwünsche auf einfache Weise umsetzen, ohne dass der Verkabelungsaufwand zunimmt. Nicht zuletzt hat IO-Link die Grundlage für leistungsfähige Parametrierungs- und vorausschauende Diagnosekonzepte gelegt. Der IO-Link typische Ansatz „Stecken anstatt Verdrahten“ hat den Gesamtaufbau der Maschine um zwei Tage verkürzt. „Der neue Balluff IO-Link Hub ist definitiv ein Tool, das den Bau kompakter Anlagen, modular aufgebaute, integrierte Steuerungsarchitekturen und intelligente Industrie 4.0 Lösungen unterstützt.“, fasst Jack Hints zusammen.