In der Logistik skalieren die zu überwachenden Systeme von passiven Rollen einer Förderstrecke über einen schnellen Antrieb für ein Hochregallager bis zu einem Hubsystem für Überseecontainer: also von Objekten von wenigen Gramm bis zu vielen Tonnen. Auch die Größen der Sensoren skalieren von wenigen Millimetern, zum Beispiel eines induktiven Sensors, bis zum lichtgitterbasierten Erfassen von Stückgut mit Baugrößen von bis zu mehreren Metern. Dabei reichen die Sensorinformationen von einer binären Zustandsinformation, zum Beispiel „Objekt vorhanden“, bis zu einer dreidimensionalen Raumerfassung eines Lidars (Light Detection and Ranging), einer dem Radar verwandten Methode zur optischen Abstandsmessung. Zeitlich werden Sensorinformationen innerhalb von Sekunden bis zu wenigen Mikrosekunden, von geringen Aktualisierungsraten bis zu hochfrequenten Raten erfasst.
Bei der Positionssensorik geht es in der Logistik ebenso wie in der Industrie darum, Zustände, Positionen und Bewegungen eindeutig zu ermitteln. Sie dient damit der Steuerung, Überwachung und zusätzlich der Schadens- und Unfallvermeidung. Zu leisten ist dies sowohl von mobilen als auch von fest installierten Sensor-Systemen, bestehend aus einem Sensor, einer Übertragungsstrecke und einem Empfänger. Protokollfähige Sensoren bieten sich hier an, da sie Kommunikationsmöglichkeiten wie Identifikation, Konfigurationsaustausch und erweiterte Informationen ermöglichen, das heißt, sie haben einen erweiterten Funktionsumfang im Vergleich zu früheren, einfachen analogen oder digitalen Sensoren. Digitale Sensorsignalübertragungen sind zudem von Vorteil, da sie robuster gegen Störungen sind.
Digitalisierung der Sensorik
Mit der Digitalisierung sollte daher nicht nur der Übergang vom analogen Signal zum Digitalen sondern auch die Protokollfähigkeit verstanden werden. Diese Volldigitalisierung – Stichwort Industrie 4.0 – mit zusätzlichen Mehrwert-Funktionen wie Identifikation, Status- und Wartungsinformationen bringt Vorteile. Ein „Mehr“ an verfügbaren Informationen kann die individuelle Installation vereinfachen und optimieren. Im Betrieb dienen diese Informationen für das Monitoring des Gesamtsystems und helfen somit, die Effizienz zu erhöhen. Ein messbarer Verschleiß macht eine Wartung planbar und effizient. Über Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) werden ungeplante Stillstandzeiten minimiert und die Verfügbarkeit der Maschinen maximiert.
„Big Data“ eröffnet zudem vielfältige Analysemöglichkeiten und Optimierungschancen, sowohl für den Anwender als auch für die Gerätehersteller. Bei Wartung und Austausch von Komponenten können etwa frühere, passende Parameter elektronisch rekonstruiert werden, ohne dass eine manuelle Einrichtung am Gerät erforderlich ist. Die Komplexität der Sensoren und ihrer Infrastruktur ist durch die Vernetzung und damit der Möglichkeit des selektiven Zugriffs, als Vorteil zu werten: Eine Zuordnung von Sensorereignissen erfolgt über logische Definitionen statt über elektrische Klemmen.
Offene Schnittstelle
Für den herstellerunabhängigen Einsatz von Sensoren sind offene Standardschnittstellen wichtig. Die einfache, serielle, digitale Sensorschnittstelle SSI wurde aufgrund gestiegener Anforderungen von der BiSS-Schnittstelle abgelöst. Dem nun über 35 Jahre existierenden SSI-Standard fehlten diverse standardisierte Funktionen wie höhere Übertragungsraten, größere Sensorauflösungen, Statusinformationen, Prüfsummenabsicherung, funktionale Sicherheit, bidirektionale Kommunikation, Identifikationsmerkmale, elektronisches Datenblatt und Kalibrierung. Alle Merkmale wurden mit der BiSS-Schnittstelle umgesetzt, deren Physical Layer (PHY) SSI-kompatibel ist. Letzteres führte zu einer schnellen, internationalen Etablierung des Standards. BiSS- und SSI- Schnittstellen kommen primär in der Antriebstechnik, in Winkelpositionserfassungen und linearen Positions-Messsystemen zum Einsatz. Sensoren mit BiSS-Schnittstelle werden häufig an höhere Kommunikationsprotokolle über Umrichter, Antriebssystem oder PLC angebunden.
Der Positionssensorik-Markt entwickelt sich hin zu digitalen, protokollbasierten Sensorsystemen mit flexiblen, zukunftsfähigen, erweiterbaren Funktionen. Analoge und einfache digitale Formate werden vermehrt durch protokollbasierte Sensorsysteme mit erweitertem Funktionsumfang ersetzt. Durch die protokollbasierte Digitalisierung der Sensoren sind zu den bekannten Mehrwert-Funktionen auch „Functional Safety“ und „Big Data“ von wachsender Bedeutung.
