Mit intelligenter Sensorik Kosten sparen, Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten optimieren und Maschinenstillstände vermeiden. Die IO-Link-Technologie als Kommunikationsschnittstelle macht’s möglich.

Anlagenproduktivität im Fokus

Wenn sich über 150 der namhaftesten Hersteller von Sensorik, Aktuatorik und Steuerungstechnik zusammensetzen, um gemeinsam eine Technologie zu entwickeln, dann muss es einen ernsthaften Grund geben. Wir agieren in einer Industrie, in der sich die Komplexität von Maschinen & Anlagen stetig erhöht. Um diese Anlagen jedoch produktiv betreiben zu können, ist ein durchgängiger Informationsaustausch über alle Ebenen notwendig. Das Ziel ist eine möglichst transparente Kommunikation, von der obersten Leitebene bis in die Feldebene. Hier kommt IO-Link ins Spiel: Im Gegensatz zu herkömmlichen Standard-Schnittstellen ist die IO-Link-Technologie in der Lage, parallel zu den Prozessdaten auch Parameterdaten und Diagnosedaten auszutauschen.

Was ist IO-Link?

Hinter dem Markennamen „IO-Link“ steckt eine Herstellergemeinschaft aus der Automatisierungstechnik, die sich der (Weiter-)Entwicklung und Vermarktung der IO-Link-Technologie verschrieben hat.

IO-Link-Technologie:

„IO-Link ist die weltweit erste, standardisierte IO-Technologie (IEC 61131-9) um mit Sensoren und auch Aktoren zu kommunizieren.“

Use IO-Link: PROFIBUS Nutzerorganisation e.v. (2022)

Über die Kommunikationsschnittstelle IO-Link gelingt schließlich die Anbindung von Sensoren und Aktoren an ein Automatisierungssystem, um einen Datenaustausch zwischen den Devices zu realisieren. Das Akronym „Use“-IO-Link ergibt die Nutzendimensionen Universal, Smart und Easy:

Quelle: PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
  • Universal: IO-Link lässt sich weltweit in sämtliche Feldbusse integrieren.
  • Smart: IO-Link ist intelligent und ermöglicht somit erweiterte Analysen.
  • Easy: IO-Link ist ein auf Simplifizierung ausgelegtes System.

Funktionsweise von IO-Link

Ein IO-Link-System besteht aus dem IO-Link-Master und den IO-Link-fähigen Feldgeräten/Devices (z.B. Sensoren, Aktoren). Der IO-Link-Master als Schnittstelle dirigiert die Kommunikation. Das jeweilige Feldgerät wird nun über den Master direkt per Punkt-zu-Punkt-Verbindung an die übergeordnete Steuerung (SPS) angebunden. Innerhalb dieser Verbindung ist schließlich eine bidirektionale Kommunikation (in beide Richtungen) möglich, wobei verschiedene Datentypen parallel übertragen werden. Bis zu zehn Devices können an einen IO-Link-Master angeschlossen werden. Dieses System bringt einige Vorteile mit sich.

Vorteile von IO-Link

IO-Link zahlt sich aus. So berichten Hersteller von deutlichen Kosteneinsparungen (15-35%) und Effizienzsteigerung (20-60%) seitens der Nutzer. Begründet liegt dies in folgenden Vorteilen der Technologie:

Schnelle, sichere und fehlerfreie Datenübertragung

Die Datenübertragung über das IO-Link-System erfolgt über direkte, besonders schnelle Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Die Daten werden in rein digitaler Form übertragen. Da sie während des Übertragungsprozesses nicht gewandelt werden müssen, sind sie vollkommen verlustfrei. Die SPS erhält somit präzise Messwerte.

Reduzierte Anlagenkosten

IO-Link-Sensorik ist in der Lage, verschiedene Messwerte zu ermitteln und zu übertragen. Das führt dazu, dass in Summe weniger Sensoren benötigt werden. Außerdem basiert die Kommunikation auf der klassischen 3-Leiter-Anschlusstechnik für Sensoren und Aktoren, sodass kostengünstige Standardkabel verwendet werden können.

Vollständige Kompatibilität

IO-Link ist eine Herstellergemeinschaft. Entsprechend steht der universelle Gedanke der Technologie im Vordergrund. Durch das standardisierte Verfahren lassen sich diverse Hersteller kombiniert in das System integrieren. IO-Link ist kompatibel mit allen gängigen Feldbus-Systemen.

Reduzierung von Stillstandzeiten und Servicekosten

Da der IO-Link-Master alle notwendigen Informationen der angebundenen Devices speichert, gestaltet sich der Austausch einzelner Devices besonders zeiteffizient. So muss ein ausgetauschter Sensor im Anschluss nicht aufwändig neu parametriert werden. Die Parametrierung erfolgt automatisch auf Basis der gespeicherten Informationen. Das reduziert Stillstandzeiten. Außerdem ist für den Tausch kein teures Fachpersonal von Nöten.

Fernzugriff

Über entsprechende Software lassen sich die Parameter der Feldgeräte unkompliziert und ortsunabhängig verändern. Es ist demnach kein komplizierter Montageeinsatz direkt am Sensor mehr notwendig, um Anpassungen vorzunehmen.

Vorausschauende Wartung

Über das IO-Link-System können Daten in Echtzeit, im laufenden Prozess abgerufen und verarbeitet werden. Über den simplen Schaltpunkt hinaus ist vor allem die Messung diverser Messwerte und Wertfenster möglich. Diese Daten ermöglichen schließlich die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) von Anlagen und erhöhen die Anlagenverfügbarkeit.

Praxisanwendung: Intelligente Klebeanlage

Die 465-Klebeanlage von LMZ realisiert die teilautomatische, prozesssichere Montage von zwei Kunststoffbauteilen. Der integrierte KUKA-Roboter greift ein Bauteil vom Rundtakttisch, und bewegt es entlang einer Klebedüse, sodass das Bauteil mit seinem Gegenstück zusammengesetzt und verpresst werden kann.

CAD-Modell 465 Intelligente Klebeanlage LMZ Kundenprojekt
CAD-Modell: #465 Intelligente Klebeanlage von LMZ

Der Fokus der Anlage liegt auf Qualität und Flexibilität von Bauteil und Prozess. Dies ist vor allem deshalb relevant, weil die Anlage zwei verschiedene Baugruppen verarbeitet, wobei sich eine Baugruppe in drei unterschiedliche Varianten unterteilt.

Die IO-Link-Sensorik ist in diesem Fall im Einlegebereich der Anlage untergebracht. Hier führt der Werker die Bauteile dem Prozess zu. IO-Link sorgt dafür, dass die Anlage unabhängig der Variante auf 2 Millimeter genau erkennt, ob ein Bauteil korrekt eingelegt wurde.

Simultan gibt die Sensorik während des Prozesses ein präzises Abbild des Wartungszustandes der Anlage, was der Fertigung die Möglichkeit gibt, Wartungen vorausschauend zu planen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen.

Da sich die Sensoren jedoch im Kern der Anlage befinden, ist der Fernzugriff von entscheidender Bedeutung. Ob über das integrierte Dashboard direkt an der Anlage, oder ortsunabhängig per Fernwartungsmodul – die manuelle Einstellung von Parametern muss nicht umständlich, direkt am Sensor vorgenommen werden.

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Die Funktionsweise der 465-Klebeanlage im Video erklärt.

Möchten Sie mehr über das Praxisprojekt 465-Klebeanlage erfahren? Im Video zeigen wir die Abläufe in der Automatisierung und erklären die Funktionsweise der Anlage im Detail. Gern können Sie sich auch den zugehörigen Praxisbericht durchlesen: Hier geht es zum Kundenprojekt.

Weiterführende Links:

🔗 Kundenprojekt: #465 Intelligente Klebeanlage.

🔗 Übersicht: Automatisierungslösungen von LMZ Lenkering.

Dennis Lenkering (B.Sc.)
Maschinenbauingenieur und Geschäftsführer von LMZ Lenkering mit einer tiefen Leidenschaft für digitalisierte, intelligente und automatisierte Produktionsketten.
Torben Fangmann
B2B Marketing Manager mit Inhaltsfokus auf industrielle Themen und branchenspezifische Entwicklungen aus Automatisierung und Industrie 4.0.