Kommunikationsstandards in der Prozessautomatisierung Voll eingebunden mit IO-Link

Lückenlose Kommunikation ist der Schlüssel zu durchgehend automatisierten Prozessen. Der Kommunikationsstandard IO-Link ermöglicht die Einbindung von intelligenten Sensoren und Aktoren unterhalb der Feldbusebene. Mit über fünf Millionen installierten Geräten ist IO-Link in der Fertigungsautomatisierung bereits ein etablierter Standard. Nun setzt sich IO-Link auch mehr und mehr in der Prozessindustrie durch. Die zunehmende Digitalisierung und durchgehende Vernetzung moderner Industrieanlagen verstärken diesen Trend.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Dank ihrer flexiblen Parametrierung und der umfangreichen Diagnosedaten lassen sich intelligente IO-Link-Sensoren und -Aktoren sehr vielfältig einsetzen. Ihr Einsatz trägt zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit und zur Senkung der Inbetriebnahme- beziehungsweise Wartungskosten bei, wodurch sich hohe Einsparpotentiale ergeben. Aufgrund der hohen Marktdurchdringung in der Fertigungsautomatisierung und der damit einhergehenden Modellvielfalt sind die Geräte vergleichsweise günstig in der Anschaffung. Ein wesentlicher Vorteil von IO-Link gegenüber anderen Sensorbus-Systemen besteht darin, dass die Daten über ein ungeschirmtes 3-Leiter-Kabel übertragen werden, wie es auch für Sensoren ohne Busanschluss verwendet wird. So lassen sich in einer bestehenden Anlage Geräte durch IO-Link-Sensoren ersetzen, ohne dass die Verkabelung verändert werden muss. Beim Austausch eines defekten Sensors ist kein Parametrierungstool nötig, da man alle Geräteparametrierungen zentral im IO-Link-Mastermodul abspeichern kann.

Sobald der ausgetauschte Sensor anläuft, wird er automatisch vom IO-Link-Master konfiguriert. Die vielfältigen Parametrier- und Diagnosedaten werden bei IO-Link über azyklische Feldbus-Telegramme übertragen. So lassen sich Parameteränderungen auch im laufenden Betrieb über die SPS vornehmen. Diese Funktionalität ist beispielsweise bei Füllstandssensoren nützlich, wenn sich Parameter während des Betriebs verändern. Die entsprechenden Werte können vom Wartungspersonal über das Leitsystem aktualisiert werden. Sogar eine automatisierte Anpassung bestimmter Parameter durch die SPS ist möglich, beispielsweise wenn eine Anlage für verschiedene Produkte genutzt werden soll. Auch die Gerätediagnosen lassen sich im laufenden Betrieb azyklisch über das Anwenderprogramm auslesen. So kann zum Beispiel der Verschmutzungsgrad eines Sensors überprüft und gegebenenfalls automatisch eine Reinigung beziehungsweise Nachjustierung initiiert werden.

Nahtlose Integration

Um eine neue Technologie wie IO-Link in Prozessleitsystemen zu etablieren, sind jedoch eine nahtlose Integration und ein effektives Engineering unerlässlich. Am Beispiel des Prozessleitsystems Simatic PCS 7 von Siemens lässt sich gut sehen, wie das funktioniert. Dort gibt es für I/O-Signale ein durchgängiges Hard- und Softwareengineering, das die im Anwenderprogramm verwendeten Signale automatisch der entsprechenden I/O-Baugruppe zuordnet und Diagnose- beziehungsweise Fehlerdaten in den Begleitwert des Signals integriert. Auch Grenzwerte und die dazugehörigen Meldungen lassen sich an den mitgelieferten Kanalbausteinen parametrieren. Somit kann der Anwender im technologischen Prozessteil des SPS-Programms jederzeit die Qualität eines Signales prüfen und gegebenenfalls eingreifen.

Um solch ein durchgängiges Engineering auch für Geräte mit IO-Link zu ermöglichen, hat die Firma Codewerk aus Karlsruhe nun eine Bibliothek als offizielles PCS-7-Add-on freigegeben, mit deren Hilfe sich IO-Link-Geräte bequem einbinden lassen. Als eine der ersten Referenzen nutzt das renommierte Pharmaunternehmen CSL Behring die Bibliothek für eine große Neuanlage am Produktionsstandort Marburg. Hier sind unter anderem etwa 5.000 Gemü-Ventilrückmelder über IO-Link eingebunden. Das Engineering erfolgt automatisiert über sogenannte CMTs (Control Module Types), aus denen alle Komponenten der Anlage abgeleitet beziehungsweise instanziiert werden. Die Bausteine der IO-Link-Bibliothek fließen direkt in die CMTs ein und lassen sich ohne Einschränkung für das Massen-Engineering per PCS 7 nutzen.

Ständig ergänzt

Abhängig von den spezifischen Kunden- oder Projektanforderungen wird die Bibliothek ständig erweitert. Für das eben erwähnte Projekt bei CSL Behring wurde beispielsweise ein IO-Link-Master von Pepperl+Fuchs integriert und ein gerätespezifischer Baustein mit Visualisierung implementiert. Da solche Erweiterungen direkt in die nächste Version der Bibliothek einfließen, profitieren auch zukünftige Kunden von allen bisher gemachten Erfahrungen.