Mehr Speed mit IO-Link: 5 Praxistipps

Mit IO-Link haben Maschinenkonstrukteure und Anlagenführer den Schlüssel zur digitalen Fabrik in der Hand. Aber nicht alle kennen und nutzen das gesamte Potenzial, das in der smarten Technologie steckt. Denn IO-Link bietet mehr als einfache Parametrierung und schnellen Sensortausch. Dieser Beitrag zeigt mit fünf Beispielen aus der täglichen Praxis von Maschinenbauern und Anlagenbetreibern, wie Anwender mit IO-Link das Engineering beschleunigen und Wartungsintervalle optimieren. Kernelement dabei: Ein schnelles IO-Link-Gesamtpaket, das vom Sensor bis zur SPS Datenübertragung in Höchstgeschwindigkeit erlaubt.

Beispiel 1: Endlich IO-Link im Packaging
IO-Link war bei Anwendungen, die sehr kurze Reaktionszeiten erfordern, bislang aussen vor. Ein Beispiel für sehr dynamische Anwendungen sind Verpackungsmaschinen, die sehr hohe Übertragungsgeschwindigkeiten erfordern. Verpackungsmaschinen sind auf Highspeed ausgelegt, weil im Packaging der Grundsatz «time is money» noch schwerer wiegt als in anderen Automatisierungsfeldern. Je schneller die Bänder hier störungsfrei laufen, desto kostengünstiger für den Anlagenbetreiber. Die Betonung liegt auf «störungsfrei», denn im Packaging herrschen höchste Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit. Steht das Band, während zum Beispiel vorverarbeiteter frischer Fisch verpackt wird, muss häufig der komplette Batch entsorgt und die Verpackungsanlage gereinigt werden. Dieses teure Szenario gilt es zu vermeiden. Anlagenführer träumen daher davon, über Wochen im Voraus Maschinenausfälle vorhersehen zu können. Denn mit diesem Wissen liessen sich Wartungsaufgaben perfekt getimed – das heisst nicht unnötig oft, aber rechtzeitig vor einem Stillstand – auf die Wartungsschicht am Sonntag vorausplanen.
Bislang reichte die Geschwindigkeit des IO-Link-Gesamtsystems nicht aus, um den Wunsch nach bedarfsgerechter Wartung zu erfüllen. Schnelle IO-Link-Sensoren könnten zwar theoretisch die hierzu benötigten Zusatzdaten liefern. Doch dann kämen die Primärdaten für den Anlagenbetrieb nicht schnell genug bis zur Steuerung. Das Bottleneck ist der IO-Link-Master. Er war bislang für die schnelle Übertragung der Primärdaten zu langsam. Denn Zykluszeiten der Steuerungen in Verpackungsmaschinen liegen bei 4ms oder weit darunter. Klassische Eingänge (analog und schaltend) werden dafür schnell genug verarbeitet, aber IO-Link war bislang mit oft >10 ms deutlich langsamer.
Baumer beseitigt diesen Flaschenhals mit seinem neuen Highspeed IO-Link-Gesamtpaket. Das Unternehmen liefert Sensoren mit <1 ms Zykluszeit und IO-Link-Master, die dies auch unterstützen. Damit lassen sich nun auch in einem der schnellsten Maschinentypen im Markt – den Verpackungsmaschinen – sämtliche Vorteile von IO-Link nutzen. In der Geschwindigkeit steht das IO-Link-Netzwerk der klassischen Verdrahtung in nichts mehr nach. Aber obendrauf gibt es Zusatzdaten: Sensoren kennen ihre Verschmutzung, melden selbstständig Probleme in der Ausrichtung und erkennen Übertemperaturen frühzeitig. Mit seiner IO-Link-Komplettlösung verwirklicht Baumer den Traum der Predictive Maintenance im Packaging.

Beispiel 2: Zustandsüberwachung für bedarfsgerechte Wartung
Wie die Zustandsüberwachung funktioniert, die Baumer erstmals auch für Verpackungsmaschinen ermöglicht, zeigt das Beispiel der Belichtungsreserve. Optische Sensoren von Baumer melden über Zusatzdaten, ob das reflektierte Licht noch ausreicht, um korrekt zu schalten oder zu messen. Der Sensor sieht also, wenn seine Scheibe verschmutzt oder wenn er nicht mehr korrekt ausgerichtet ist.
Weitere für die bedarfsgerechte Wartung nützliche Sensordaten können Temperatur, Vibration, Überlast (Kraft und Druck), Stromverbrauch oder die Nutzungsdauer sein.

Beispiel 3: Schnelleres Engineering
IO-Link-Sensoren sind der Schlüssel zum effizienten Sensor-Engineering, und Baumer bietet mit der kostenfreien Baumer Sensor Suite (BSS) eine nützliche Software hierzu. Nach dem Motto «The smartest way to use IO-Link devices» vereinfacht dieses intuitive Tool das Evaluieren, Parametrieren und Nutzen von IO-Link-Sensoren und Aktoren. Anwender sehen dabei am Computer, was der Sensor sieht. Durch die selbsterklärende Darstellung können Ingenieure und Anlagenbetreiber IO-Link-Geräte effizienter, präziser und schneller parametrieren. Ein Beispiel ist die Einstellung von SSCs (Switching Signal Channel) bei messenden Sensoren oder die Schallkeule bei Ultraschallsensoren. Das macht die BSS zu einem zentralen und beliebten Werkzeug im Maschinenbau, da sie mit allen verfügbaren IO-Link-Geräten über IO-Link-Master – auch von Drittherstellern – kommuniziert. Zusätzlich bietet Baumer einen handlichen USB-C IO-Link-Master. Ohne extra Spannungsversorgung ist er die ideale Schnittstelle zwischen Sensor und Computer: am Schreibtisch, bei der Maschineninbetriebnahme oder beim Service. Die Zeitersparnis durch die konsequente Nutzung von IO-Link in Verbindung mit der Baumer Sensor Suite macht sich bezahlt, wie die Erfahrung von mittlerweile über 13’000 Nutzern zeigt.

Beispiel 4: IO-Link funktioniert mit Standardverkabelung
Ein nicht zu vernachlässigender Vorteil von IO-Link ist die einfachere Verkabelung der Geräte. Das reduziert Kosten, Fehlerquellen und Installationszeiten. Wie das funktioniert? Zum Ersten verhindert die einheitliche und einfache Verdrahtung Verdrahtungsfehler und beschleunigt die Inbetriebnahme. Zusätzlich senkt IO-Link die Materialkosten für die Verkabelung. Im Gegensatz zu Bussystemen können nämlich zur Übertragung der Daten kostengünstige, ungeschirmte Standardkabel verwendet werden (Kabellänge maximal 20 m). Zudem spart man sich die analoge Eingangskarte, da stattdessen der IO-Link-Master im Feld zwischengeschaltet wird. Auch das reduziert die Kabellänge, da man nur noch bis auf den IO-Link-Master verdrahten muss und nicht mehr bis zum Schaltschrank. Dank M12- Steckern ist so ein Master in wenigen Minuten bestückt, während die Schaltschrankverdrahtung Stunden verschlingt. Baumer hat das für eine Beispielmaschine ausgerechnet und kam zu einem interessanten Ergebnis: Der IO-Link-Master macht sich finanziell bereits bezahlt, wenn er lediglich mit zwei bis drei messenden Sensoren bestückt ist. Schon allein aufgrund dieser Wettbewerbsvorteile durch einfachere Verdrahtung lautet die Prognose von Fachleuten: Wer nicht auf IO-Link setzt, verliert in den kommenden Jahren den Anschluss.

In Spielfilmlänge zum IO-Link-Experten
Die oben genannten Vorteile haben allerdings einen Preis. Und der heisst: höhere Komplexität. Denn im Vergleich zu klassischen Schalt- und Analogsignalen ist IO-Link mit all seinen Möglichkeiten vielschichtiger. Doch auch dafür hat Baumer eine smarte Lösung, die den Einstieg in die Technologie erleichtert. Ein Baustein dieser Lösung ist die weit verbreitete Parametrier-Software Baumer Sensor Suite (Beispiel 3). Zusätzlich hilft Baumer als Online-Trainer bei der Integration in die SPS. Hierfür hat Baumer eine How-to-Videoserie entwickelt, die in lediglich 80 min. Gesamtspielzeit Schritt für Schritt die Integration in die SPS erklärt: von der Einrichtung des IO-Link-Masters bis zur Integration zyklischer und azyklischer Daten. Mit dieser Starthilfe kann sich jeder selbst per Youtube zum IO-Link-Experten machen – und das in knapper Spielfilmlänge.
Ergänzend dazu bietet Baumer persönliche IO-Link-Trainings, die ein vertieftes Verständnis der Technologie und ihrer praktischen Anwendung vermitteln. Die Workshops decken zentrale Themen ab wie Verkabelung, Anwendungsbeispiele und die Parametrierung von Sensoren, zugeschnitten auf konkrete Anwendungsfelder.

Fazit
IO-Link bietet viele, teilweise noch wenig bekannte Möglichkeiten für die smarte Automatisierung. Das Baumer IO-Link-Gesamtpaket für Highspeed-Anwendungen ermöglicht es Nutzern, dieses Potenzial voll auszuschöpfen und sich so Wettbewerbsvorteile zu sichern. Vom Sensor über den IO-Link-Master bis zur Steuerung und den übergeordneten IT-Systemen – mit passender Verkabelung spielt hier alles perfekt ineinander. Das sorgt für einfaches Engineering und Datengeschwindigkeiten, die nun sogar den Einsatz von IO-Link in sehr schnell laufenden Verpackungsanlagen möglich machen. Damit erfüllt Baumer den Wunsch vieler Anlagenführer und Instandhaltungstechniker nach bedarfsgerechter Wartung im Packaging. Der Einstieg in die praktische Anwendung von IO-Link ist dank Schritt-für-Schritt-Videotutorials mit weniger als 80 min. Gesamtlänge ausgesprochen einfach und zeitsparend.

INFOS | KONTAKT
Baumer Electric AG
Hummelstrasse 17
CH-8501 Frauenfeld
T +41 (0)52 728 11 22
www.baumer.com
sales.ch@baumer.com