Expert Talk: IO-Link im Fokus

Die IO-Link-Schnittstelle hat mittlerweile breit Einzug in die Portfolios der Sensor-Aktor-Hersteller gehalten. Bei welchen Produktgruppen ist die ­IO-Link-Kommunikation am sinnvollsten, welche Bedeutung hat sie im Zeitalter von Industrie 4.0 und welche Wege beschreiten Hersteller, um die ­IO-Link-Daten in die Cloud zu geben. Experten von Balluff, Baumer und Sick geben Antworten und präsentieren darüber hinaus Innovationen zur SPS IPC Drives 2016.

 

 

Die Intelligenz und Kommunikationsfähigkeit der Smart Sensor Solutions eröffnet vielfältige Potenziale für mehr Maschinenproduktivität (Bild: Sick)

 

Die Zahl der Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle hat in den vergangenen Jahren deutlich zugelegt. Wie groß ist nun der Anteil der Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle innerhalb des Portfolios der einzelnen Hersteller?

„Baumer bietet für unterschiedlichste Sensortechnologien IO-Link-Varianten an“, informiert Alex Gerstner (Bild links, Quelle: Baumer), Produkt Marketing Manager Sensor Solution bei Baumer, allgemein. So könnten IO-Link-Konzepte in der Objekterkennung und Distanzmessung mit optischen, Ul­traschall und induktiven Sensoren umgesetzt werden. Und auch für die Prozesssensorik oder für Drehgeber sei IO-Link eine Variante. Konkret fügt er an: „In einigen Produktbereichen, wie bei den O300/O500-Optosensoren, machen ­IO-Link-Varianten zwei Drittel des Portfolios aus. Grundsätzlich gilt: Bei jeder Sensorplattform, welche die nötigen technischen Voraussetzungen erfüllt, können wir ­IO-Link-Varianten anbieten.“ Auch bei Sick sind alle relevanten ­Baureihen aus dem Standardportfolio mit IO-Link-Schnittstelle ausgestattet. „Dies gilt für Lichtschranken, Gabel-Lichtschranken, Lichtgitter, induktive Sensoren, Abstandsensoren sowie ­Füllstands- und Drucksensoren“, gibt Thomas Bluemcke, Management Presence Detection bei der Sick AG, eine Einordnung. Und Dr. ­Elmar Büchler, Industriemanager Strategisches  Marketing bei Balluff, fügt an: „Auch wir bieten die unterschiedlichsten Sensoren, Wirkprinzipien usw. innerhalb unseres Portfolios inzwischen in einer ­IO-Link-Variante an. Wir sind derzeit wohl mit dem breitesten ­IO-Link-Portfolio auf dem Markt vertreten.“

Wo passt IO-Link, wo nicht?

Nach diesen Aussagen könnte der Eindruck entstehen, IO-Link sei mittlerweile eine Universalschnittstelle. Trügt der Schein, oder gibt es doch Sensortypen, bei denen  es keinen Sinn macht, sie mit ­IO-Link-Schnittstelle auszustatten?

Dr. E. Büchler (Bild rechts, Quelle: Balluff): „Bis vor ca. zwei Jahren machten einfachste und günstigste Sensoren, wie induktive Sensoren ohne Parametriermöglichkeiten, mit IO-Link wenig Sinn. Dies hat sich aufgrund von Kundenanforderungen, unter anderem im Zusammenhang mit Industrie 4.0 (Diagnose, Asset Management usw.) grundlegend geändert. Deshalb bietet Balluff inzwischen auch diese Sen­sorklasse mit einer  ­IO-Link-Schnitt- stelle an.“ T. Bluemcke ergänzt: „IO-Link als Punkt-Punkt-Verbindung ist bei den Sensoren sinnvoll, die bislang nur binäre Schaltausgänge oder analoge Ausgänge hatten. Mit diesen Systemen sind Effizienzgewinne möglich, da jetzt Einstellungen, vorbeugende Wartung und neue smarte Funktionen möglich werden.“ „IO-Link eignet sich aufgrund seiner relativ kleinen Footprints generell zur Implementierung in fast allen Sensortypen“, nennt A. Gerstner seine Sicht. Grundsätzlich sollte der Sensor jedoch über die nötige Intelligenz, zum Beispiel einen Microcontroller, verfügen. „Dieser ist bei Baumer bei allen Neuentwicklungen implementiert. Zudem ist IO-Link per Definition des IO-Link-Konsortiums nur für bestimmte Ausgangsschaltungen verfügbar“, erklärt er weiter. Dr. E. Büchler verweist zudem auf sehr komplexe Sensoren bzw. Sensor-Aktor-Systeme, wie Greifer, Positionierantriebe usw., die in der Regel mit Feldbus-Schnittstellen ausgestattet sind. „Da Feldbusse üblicherweise in den verschiedenen Märkten, Branchen und Ländern unterschiedlich stark verbreitet sind, müssen entsprechende Sensor-Aktor-Systeme bislang mit einer Vielzahl an Feldbus-Schnittstellen angeboten werden. Hier bietet IO-Link eine deutliche Vereinfachung und Reduzierung auf nur eine einzige Schnittstelle“, gibt er an. Ferner sei der Kommunikationsstandard unabhängig von Ländern, Märkten und Branchen und könne darüber hinaus auch einfach in die verschiedenen Systeme, Steuerungen usw. inte­griert werden.

Keinen Sinn macht IO-Link aus Sicht von T. Bluemcke dann, „wenn sehr große Datenmengen zu transferieren sind, wie bei Vision-Sensoren, oder wenn erhöhte Anforderungen an das Echtzeitverhalten gestellt werden, zum Beispiel Abstandssensoren in Lageregelkreisen“. Dem pflichtet A. Gerstner bei: „Für Sensoren mit hohen Datenraten, sehr schnellen Reaktionszeiten ist IO-Link nicht geeignet.“ Deshalb seien bei Baumer beispielsweise für 2D/3D-Sensoren, Vision Systeme, und Encoder Feldbus- oder Indus­trial-Ethernet-Schnittstellen Standard.

Die Bedeutung von IO-Link in der Industrie 4.0

Das Thema Industrie 4.0 dominiert derzeit die Branche wie kein zweites. Auch dem Kommunika­tions­standard IO-Link scheint das Hype­thema Auftrieb zu verleihen. Einige Sensoranbieter bezeichnen IO-Link als Enabler für Industrie 4.0!?

„Diese Aussage wird unter anderem von uns geprägt“, sagt Dr. E. Büchler von Balluff. Er begründet: „Alle Industrie-4.0-Anwendungen, -Lösungen, -Use-Cases usw. beruhen auf der intelligenten Verarbeitung und Analyse von Daten – Big Data. Woher kommen denn diese Daten? Wer generiert Daten? Sensoren! Es sind vor allem intelligente Sensoren, die über entsprechende leistungsfähige Schnittstellen wie IO-Link verfügen, um dem gesteigerten Informationsbedarf Rechnung zu tragen.“

„Für Industrie 4.0 gibt es viele Enabler, IO-Link ist sicher einer davon“, nennt T. Bluemcke (Bild links, Quelle: Sick) die Sick-Sicht. Er pflichtet bei, dass IO-Link kostengünstig eine Vielzahl intelligenter Sensoren erschließe. Dabei beziehe sich „Vielzahl“ zum einen auf die unterschiedlichen Technologien der Sensoren, zum anderen auf die Vielzahl der Einsatzorte in einer Maschine. „Intelligente Sensoren stellen, neben der klassischen Detektionsinformation, in Kommunikation weitere Messgrößen zur Verfügung, die Informationen zu Maschinenzuständen und Veränderungen an den Maschinen geben“, sagt er weiter.

„IO-link alleine ist sicherlich noch keine Lösung für das Industrial Internet of Things (IIoT)“, meint A. Gerstner. Dies begründe sich schon allein aus der Tatsache he­raus, dass es sich bei IO-link um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung handle. „IO-Link ermöglicht aber, dass auch einfache Sensoren – die schon heute eine Vielzahl an Zusatzinformationen liefern können – sich wirtschaftlich an IIoT-Lösungen anbinden lassen. So können beispielsweise Lichtschranken ihren Verschmutzungsgrad melden und damit zustandsorientiere Wartungskonzepte ermöglichen“, sagt A. Gerstner und zieht als Fazit: „Damit ist IO-Link ein Element einer Industrie-4.0-Architektur.“

Sensordaten in die Cloud

Bei dem Thema Industrie 4.0 spielt neben der Gewinnung der Sensordaten natürlich auch deren Weiterverarbeitung eine wichtige Rolle. Welche Wege beschreiten die einzelnen Unternehmen, um die relevanten Sensordaten dem ERP-System bzw. einer Cloud-Lösung zur Verfügung zu stellen?
Aus Sicht von Dr. E. Büchler gibt es inzwischen eine Vielzahl an Möglichkeiten, um Sensordaten verschiedenen IT-Systemen, wie ERP, MES und Cloud-Lösungen, bereitzustellen. „Hier kann der Weg über übliche Steuerungen, die direkte Anbindung von Sensoren mit entsprechenden IT-Schnittstellen oder mithilfe von Gateway-Lösungen führen“, sagt der Balluff-Experte. „Der Weg beginnt mit der Verdichtung der Daten zu Informationen im Sensor, danach findet in Anschalteinheiten und Gateways eine weitere Verdichtung der Informationen statt. In diesen Systemen werden die Informationen dann beispielsweise über OPC-UA-Server zur Verfügung gestellt“, sagt T. Bluemcke. Für Baumer ist es wichtig, auf offene Standards zu setzen, um beides die klassische OT/Steuerungswelt und die IT/Cloud mit den jeweils relevanten Daten zu versorgen. „IO-Link ist eine wichtige Brückentechnologie hierfür. Zusätzlich sind aber standardisierte und für die industrielle Automatisierung angepasste ­IT-Technologien, wie Industrial Ethernet und OPC UA nötig“, sagt A. Gerstner. Als weitere Möglichkeit nennt Dr. E. Büchler: „Darüber hi­naus arbeiten wir auch innerhalb des IO-Link-Konsortiums an einer Erweiterung des IO-Link-Informa­tionsmodells IODD, um den gestiegenen Informa­tionsanforderungen gerecht zu werden.“

Die O300/O500-Sensoren mit ­­IO-Link von Baumer liefern beispielsweise qualifizierte Prozess- und Diagnosedaten für optimale und kostensparende Wartungsprozesse (Bild: Baumer)

 

Ausblick auf die SPS IPC Drives

Nach diesem Exkurs in die Indus­trie 4.0 interessieren natürlich auch die aktuellen Entwicklungen. Konkret: die Innovationen zur diesjährigen SPS IPC Drives.

„Wir werden unser Portfolio der messenden Zylindersensoren in der Pneumatik um eine miniaturisierte Version mit IO-Link erweitern“, sagt T. Bluemcke. Zudem führe Sick mit Smart Tasks neue Funktionen auf Standardsensoren ein, die beispielsweise die Vollständigkeit von Trays in der Verpackungsindustrie überprüfen. „Mit den Smart Tasks erhält der Anwender die Informationen, die direkt für die Folgebearbeitung in den Maschinen erforderlich sind“, informiert der Experte dazu.

„Mit dem IO-Link-Memory-Modul stellen wir auf der Messe einen kompakten, bidirektionalen Datenspeicher für knappe Einbauräume vor“, sagt Dr. E. Büchler.  Das kompakte Speichermodul in Schutzart IP67 lässt sich an Wechseleinheiten, wie Fräsköpfen von Portal-Bearbeitungszentren, als Datenspeicher einsetzen. „Darüber hinaus zeigen wir neue IO-Link-Sensoren mit verschiedensten Wirkprinzipien und neue IO-Link-Master- und  neue IO-Link-Hub-Varianten“, gibt er weiter einen Einblick in den Balluff-Messestand.
Baumer zeigt an einer Live-Demo, wie Sensorinformationen durchgängig von der Sensorebene bis in die Cloud zur Verfügung gestellt werden können. „Dabei spielen auch verschiedene IO-Link-Sensoren eine wichtige Rolle“, sagt A. Gerstner. „Darüber hinaus gibt es natürlich wieder weitere neue IO-Link-Typen in unserem Portfolio zu bestaunen. Weitere Details erfahren Interessenten auf unserem Messestand in Nürnberg.“

Balluff stellt in Nürnberg das IO-Link-Memory-Modul vor, einen kompakten, bidirektionalen Datenspeicher für knappe Einbauräume (Bild: Balluff)


www.balluff.de

SPS IPC Drives: Halle 7A, Stand 303
 
www.baumer.com

SPS IPC Drives: Halle 4A, Stand 335

www.sick.com

SPS IPC Drives: Halle 7A, Stand 340

 

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