Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 sind verschiedene Konzepte zusammengefasst, die alle die Digitalisierung industrieller Abläufe zum Ziel haben. Vorbild ist die Digitalisierung des alltäglichen Lebens auf der Basis des Internets. Die wichtigste Grundvoraussetzung aller Industrie-4.0-Konzepte ist eine nahtlose Kommunikation, beispielsweise von den Sensoren einer Produktionsanlage ins ERP des Unternehmens und weiter bis in Cloud-Lösungen hinein. Entsprechend braucht es eine gemeinsame Kommunikationsstrategie für eine äußerst heterogene Systemlandschaft.
Ausgangspunkt Sensorebene
In Betrieben der fertigenden Industrie fallen die meisten Daten auf der Sensorebene der Maschinen und Anlagen an. Sensoren sind gewissermaßen die Sinnesorgane einer Maschine. Sie erfassen zahlreiche physikalische Werte wie Druck, Temperatur, Abstand oder Füllstand. Dabei liefern moderne Sensoren deutlich mehr Daten, als von der übergeordneten SPS tatsächlich benötigt werden, um die betreffende Maschine zu steuern. Beispielsweise erfassen Drucksensoren praktisch nebenbei auch die Temperatur. Um eine möglichst effiziente Nutzung der Daten zu gewährleisten, ist eine digitale Schnittstelle auf Sensorebene Pflicht. Darum stattet der Sensorspezialist IFM alle neuen Sensoren mit IO-Link-Schnittstellen aus.
Schon bei der Kommunikation zwischen dem Sensor und der Steuerung bietet die digitale Kommunikation zahlreiche Vorteile. So können Messwerte im Vergleich zur analogen Übertragung nicht durch Störungen auf der Messleitung verfälscht werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Messleitung speziell abzuschirmen. Da IO-Link eine bidirektionale Kommunikation zwischen Sensor und Steuerung erlaubt, lassen sich Konfigurationen oder Parametrierungen ganz einfach vom IO-Link-Master auf die verschiedenen Sensoren übertragen. Muss ein Sensor einmal ausgetauscht werden, ist kein umständliches Parametrieren direkt am Sensor nötig. Stattdessen wird einfach die gespeicherte Parametrierung des alten Sensors auf den neuen Sensor übertragen. Nach einer kurzen Unterbrechung kann die Produktion sofort wieder anlaufen. Diese Vorgehensweise erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn bei einer Anwendung der Sensor nur schwer zugänglich ist. Auch Diagnosedaten der Sensoren können per IO-Link übertragen werden. So lassen sich mögliche Störungen des Sensors leicht entdecken und beheben. Ein Drahtbruch oder ein Kurzschluss werden sofort erkannt und an den IO-Link-Master gemeldet. Dadurch verringert sich der Wartungs- und Reparaturaufwand in vielen Fällen erheblich.
IO-Link im Kleinen
Aufwändige Planung, anfängliche Produktionsausfälle, hoher Schulungsbedarf – viele Anwender sehen einer Umstellung auf digitale Kommunikation mit Sorge entgegen. Aber um die Vorteile von IO-Link zu testen, müssen Sie nicht gleich alle Sensoren eines kompletten Industrieprojekts mit IO-Link-Kommunikation ausstatten. Mit dem Starterkit IO-Link-Master bietet ifm nämlich eine ideale Testumgebung an, um alle Funktionalitäten der digitalen Kommunikation im Kleinen auf dem heimischen Schreibtisch zu testen. Das Starterkit besteht aus einem IO-Link-Master-Modul mit vier Kanälen und Profinet-Schnittstelle, einem optischen Abstandssensor mit IO-Link-Schnittstelle, einem USB-Stick mit der IO-Link-Parametriersoftware, einem Steckernetzteil und allen benötigten Kabeln.
Durch die IO-Link-Anbindung wird aus dem optischen Abstandssensor, der sonst häufig nur ein binäres Ein/Aus-Signal liefert, ein intelligenter Sensor, der sogar den Abstand zum Objekt angibt. Mit Hilfe der intuitiv zu bedienenden IO-Link-Parametriersoftware lassen sich alle Einstellungen des Sensors und des IO-Link-Masters mit wenigen Mausklicks vornehmen. Auch die aktuellen Messwerte des Sensors lassen sich mit der Software visualisieren. Der IO-Link-Master dient als Gateway zu Steuerungssystemen, die auf Profinet basieren. Auch diese Anbindung lässt sich mit dem Starterkit einfach ausprobieren.
Schritt um Schritt zu Industrie 4.0
Mit der IO-Link-Verbindung zwischen Sensor und IO-Link-Master ist der erste Schritt zur durchgängigen Kommunikation getan. Um die Kommunikation bis zu den ERP-Systemen und in die Cloud hinein zu erweitern, bietet ifm ebenfalls Lösungen an. Mit Hilfe des Software-Frameworks Linerecorder gelangen Sensordaten auf dem sogenannten Y-Weg an der Automatisierungsarchitektur vorbei direkt zum ERP-System. Über Linerecorder lassen sich IO-Link-Geräte verschiedener Hersteller konfigurieren beziehungsweise parametrieren, Prozesswerte visualisieren und Daten unabhängig von der Steuerung der Maschine zur Verfügung stellen, etwa für Cloud-Anwendungen. Auch diese Möglichkeiten lassen sich allesamt mit dem Starterkit IO-Link-Master ausprobieren. Auf diese Weise kann sich der Anwender Schritt um Schritt von der IO-Link-Kommunikation bis hin zur vollständigen Industrie-4.0-Anwendung vortasten.
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