IO-Link erklärt mit Beispiel am Drucksensor

IO-Link ist ein Markenname, unter dem man eine Kommunikationsschnittstelle versteht, zwischen intelligenten Sensoren bzw. Aktoren und Automatisierungssystemen. Diese Schnittstelle wurde spezifiziert bei einem Treffen der Top-Anbieter der Automatisierungstechnik. Es wurde eine Standardisierung geschaffen nach Norm IEC 6113-9.

Der Nutzen eines IO-Link Systems besteht in der Einsparung von Materialien und Arbeitszeit, sowie einfacherer Verdrahtung, simpleren Austausch von Geräten, als auch Vorteile bei der Parametrierung, Ferndiagnose und der Fehleridentifikation.  

Funktion

Bislang wurde, um von einem Sensor ein Signal zu bekommen, an den Schaltschrank eine SPS montiert und eine Analogboardgruppe gesetzt, welche mit dem Sensor verkabelt wurde. Problematisch wurde es, wenn man mehrere Sensoren setzen musste und der Schaltschrank zudem noch weit entfernt war. Ein IO-Link System soll dies lösen.

Der Aufbau eines IO-Link Systems besteht aus: CPU, IO-Link Master, IO-Link Device (Sensoren beispielsweise).

Die Kommunikation zwischen CPU und IO-Link Master kann über unterschiedliche Schnittstellen erfolgen, wie etwas Profibus und Profinet. Der IO-Link Master benötigt eine externe Spannungsversorgung (24 V DC). Die Sensoren werden verbunden mit dem Master über IO-Link. Dies ist demnach kein Feldbus, sondern eine Punkt-zu-Punkt Kommunikation.

Direkt im Feld lässt sich ein IO-Link Master verbauen. Durch die erhöhte Schutzart benötigt man keinen Schaltkasten mehr. Es kann auf viele Arten mit der CPU kommuniziert werden. Kabellos ggf. per 3 Leiter-Anschluss kann man die Sensoren nun mit dem IO-Link Master verbinden. Durch bidirektionale Kommunikation wird eine effiziente Parametrierung ermöglicht, als auch eine erweiterte Diagnose. Die Geschwindigkeit lässt sich erklären durch die drei Kommunikationsgeschwindigkeiten (4.8kBaud, 38.4kBaud, 230.4kBaud).

Nun können über ein serielles Protokoll Informationen ausgetauscht werden. Unter anderem besteht das Protokoll aus Messwerten, Diagnosedaten und Konfigurationsparametern.  Speziell ist, dass es die Möglichkeit eines Frühwarnsystems gibt. Veränderungen im Prozess werden wahrgenommen und kommuniziert. So lässt sich eine Anpassung im Vorfeld vornehmen, statt wie bisher nach einem Defekt.

Beispiel Drucksensor A-1200

Als gutes Beispiel kann man den A-1200 Drucksensor von Wika nehmen. Dieser ist über IO-Link flexibel programmierbar und kann zur Drucküberwachung eingesetzt werden, sowie bei der Prozesssteuerung. Er verfügt über eine integrierte Diagnosefunktion zur Überwachung, diese präzisen Messergebnisse sicherstellen soll. Da mit einem digitalen Signal gearbeitet wird, lässt sich der A-1200 auch extern konfigurieren.

Das Protokoll wird tabellarisch dargestellt, mit sehr eindeutiger Fehlerauskunft.

|| Sensor ist defekt – Überdruck – Unterdruck – Übertemperatur – Untertemperatur

So wird man sehr direkt aufmerksam gemacht auf Prozessveränderungen. Prozessausfälle die bei einem Defekt auftreten würden, kann man nun umgehen durch eine rechtzeitige Warnung. Ebenso verhält es sich mit Temperaturmessung in der Sensorelektronik, die Abweichungen der Messwerte verhindern soll durch Temperaturveränderungen.

Weitere Informationen, die der A-1200 aufnimmt, sind Minimal- und Maximalwerte von Druck und Temperatur. Diese Daten werden aufgezeichnet seit der Inbetriebnahme des Gerätes. Zudem gibt es auch noch einen Betriebsstundenzähler.

All diese Aufzeichnungen erfolgen durchgehend.

Bei einem Reset des Gerätes werden alle Parameter überschrieben.