IO-Link für mehr Sicherheit in der Automatisierung

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist IO-Link?
2. Wie ist ein IO-Link-System aufgebaut?
3. Wie funktioniert ein IO-Link-System?
4. IO-Link-System für intelligente Anlagenkonzepte: Sicherheit für Industrieanlagen der nächsten Generation

IO-Link-Anwendungen machen Maschinen effektiver, sicherer, flexibler und wirtschaftlicher. Durch standardisierte M8-Industriesteckverbinder und M12-Industriesteckverbinder können Anlagen und Geräte schnell in Betrieb genommen werden. Zudem entfällt die händische Programmierung der Sensoren und Aktoren. Die Parameterdaten für die Komponenten entstammen der Steuerung, wodurch das System schneller einsatzbereit ist. Durch das frühzeitige Erkennen und die Übermittlung der Daten aus dem System werden Wartungsarbeiten und Service effizienter. Schäden können rechtzeitig identifiziert und gegebenenfalls neue Wartungskonzepte konzipiert werden.

Was ist IO-Link?

IO-Link ist ein automatisiertes Kommunikationssystem. Integriert werden in dieses System Sensoren und Aktoren zur Übersetzung elektrischer Signale in mechanische Bewegungen. Das IO-Link-System basiert auf einem standardisierten Kommunikations- beziehungsweise Automatisierungssystem, in der Norm IEC61131-9.

Wie ist ein IO-Link-System aufgebaut?

In seiner einfachsten Aufbauform besteht ein Input-Output-Link-Netzwerk (IO-System) aus einem IO-Link-Master und einem oder mehreren IO-Link-Geräte. Also – wie oben genannt – aus Sensoren oder Aktoren. Zudem verfügt ein IO-Link-System über einen oder mehrere IO-Link-Ports, die an einen HUB angeschlossen sind.

• Sensoren: sind vergleichbar mit den Sinnesorganen eines Menschen. Sie sind die Augen, Ohren und Tastorgane des jeweiligen Bauteils oder eines Elektrogeräts. Sie sind wesentliche Bestandteile elektronischer Systeme und dienen dem Erfassen physikalischer oder chemischer Größen. Nachdem die Informationen aufgenommen wurden, wandeln Sensoren die Daten in elektrische Signale um. Für den sensorseitigen Einsatz eignen sich alle Arten von Steckverbindern – empfohlen wird die Einhaltung des Mindestquerschnitts. Faustregel: Für 20 Meter Leitungslänge ist zumindest ein Querschnitt von 0,34 Millimetern einzuhalten. Es können ungeschirmte Kabel eingesetzt werden.
• Aktoren: werden auch als antriebstechnische Baueinheiten beschrieben. Die Aufgabe eines Aktors ist es, ein empfangenes elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umzuwandeln. Weitere Funktion: die Veränderung physikalischer Größen (zum Beispiel Druck oder Temperatur) umzusetzen. Damit greifen Aktoren aktiv in den gesteuerten Prozess ein.
• HUB: bezeichnet einen Knotenpunkt, an dem mehrere Komponenten eines Systems zusammenlaufen. HUBs sind beispielsweise in Ethernet-Netzwerken integriert. Durch den Einsatz eines HUB wird die Ausfallssicherheit eines Systems erhöht: Sollte eine Verkabelung defekt sein, ist nicht das gesamte System betroffen, sondern lediglich der beschädigte Teil des Netzes.

Wie funktioniert ein IO-Link-System?

In einem Input-Output-Link-System werden Kommunikationssignale elektronischer Systeme verarbeitet und gesteuert. Der Link-Master nimmt die Signale der Sensoren und die mechanischen Bewegungen des Aktors auf. Er verarbeitet die erhaltenen Informationen und übermittelt anschließend weiterführende Befehle an das System. Die Prozessdaten werden zyklisch übertragen. Die Kommunikation innerhalb des Schaltkreises basiert (häufig) auf der 3-Leiter-Schaltung.

3-Leiter-Schaltung – eine Extrarunde für ein sauberes Messergebnis

Um Messfehler zu minimieren, wird ein dritter Leiter an den Messwiderstand und das Messgerät angeschlossen. Denn: In klassischen 2-Leiter-Schaltungen kommt es häufig zu Verzerrungen, da der Zuleitungswiderstand ins Messergebnis einfließt.

Dies ist vor allem bei Geräten oder Schaltkreisen ein Problem, die größeren Temperaturschwankungen ausgesetzt sind (zum Beispiel in Industrieanlagen). Um Systemausfälle oder Messfehler zu reduzieren, ist eine „Umleitung“ im System integriert. Über diese wird das bereinigte Messergebnis ermittelt.

5 Vorteile eines IO-Link-Systems

1. Ermöglicht werden Schaltungen über große Entfernungen – IO-Links sind deshalb oft in industriellen Anlagen integriert.
2. Standardisierte Verfahren erhöhen die Kompatibilität mit anderen Systemen; Sensoren und Aktoren sind schnell und zahlreich verfügbar. Dadurch sinken die Kosten und Einbauzeiten, falls Bauteile auszuwechseln sind.
3. Intelligente IO-Master dienen nicht nur der Befehlsübermittlung, sie können auch Daten, anders ausgedrückt, kommunizierte Informationen auswerten (beispielsweise bei frühzeitiger oder abgestufter Signalmeldung).
4. Kurze Reaktionszeiten: Schäden oder Störungen werden schnell erkannt, und das System kann entsprechend rechtzeitig entgegenwirken, um weitere Beschädigungen zu unterbinden.
5. Einfache Integration (Nachrüstung) in bestehende Systeme: IO-Link sind meist unterhalb eines Netzwerkes als Sicherungssystem eingebunden.

IO-Link-System für intelligente Anlagenkonzepte: Sicherheit für Industrieanlagen der nächsten Generation

IO-Link-Systeme sind ein wichtiger Faktor in der Sicherung und Optimierung der Produktionsprozesse in industriellen Anlagen. Genutzt wird das IO-Link-System vorzugsweise im Umfeld der Fertigungsautomatisierung, um Sensoren und Aktoren an das System anzubinden. Durch IO-Link sind Sensoren und Aktoren kommunikationsfähig, Geräte können zentral parametriert und Diagnoseinformationen vom Gerät zur Steuerung übermittelt werden.

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