IO-Link: 8 Vorteile einfach erklärt
Als Kommunikationsprotokoll ist IO-Link mittlerweile in praktisch allen Industriebranchen ein anerkannter Standard. Die eingesetzten Mikrocontroller machen die Sensoren noch intelligenter und können zusätzliche Informationen über den Gerätestatus oder die Signalqualität liefern sowie Parametereinstellungen speichern. Dadurch wird der Austausch defekter Sensoren sehr einfach, da neue Sensoren die gespeicherten Einstellungen automatisch während des Betriebs übernehmen können. Darüber hinaus kann IO-Link unabhängig vom Feldbus in jedes Netzwerk über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung und 3-Draht-Standardverkabelung integriert werden. Auch der Mischbetrieb von IO-Link und konventionellen Schaltsignalen mit identischer Verdrahtung ist über einen IO-Link-Master möglich. Ein weiterer Vorteil – IO-Link Sensoren können auch an herkömmliche digitale Eingänge angeschlossen werden. Lesen Sie in unserem Blogbeitrag mehr über diese und weitere Vorteile von IO-Link …
1. IO-Link-System
IO-Link ist ein Kommunikationsstandard für intelligente Sensoren und Aktoren zur Anbindung an ein Automatisierungssystem. Ein IO-Link System besteht aus einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen einem IO-Link-Device und einem IO-Link-Master. Der IO-Link-Master stellt dabei die Verbindung zwischen den IO-Link-Devices und dem Automatisierungssystem her.
Für den Anwender ergeben sich Vorteile wie: Datenspeicherung, Fernparametrierung, erweiterte Diagnose und reduzierte Verkabelung.
2. Data Storage/ Parameterserver
Ein Parameterspeicher innerhalb des IO-Link-Masters ermöglicht die automatische Konfiguration eines IO-Link-Gerätes. Hierdurch kann ein schneller und einfacher Austausch von ausgefallenen oder beschädigten Sensoren vorgenommen werden (ab IO-Link 1.1), wodurch Stillstandszeiten und Wartungskosten reduziert werden.
Beispiel: In einem Unternehmen sind IO-Link-1.1-Sensoren installiert und die Datenspeicherung an den zugehörigen Master-Ports wurde bei der Installation des Systems aktiviert. Wenn ein IO-Link-Gerät ausgetauscht werden muss, kann ein Gerät desselben Typs angeschlossen werden, welches dann automatisch vom Master-Port mit den entsprechenden Parametern konfiguriert wird.
3. Konfiguration und Parametrierung
Um ein IO-Link-System zu konfigurieren, werden Konfigurationstools benötigt. Die IO-Link-Konfigurationstools der Master-Hersteller sind in der Lage, IODDs einzulesen. Zu den wichtigsten Aufgaben des IO-Link-Konfigurationstools gehören:
- Zuordnung der Devices zu den Ports des Masters
- Adresszuordnung (E/A-Adressen der Prozessdaten) der Ports innerhalb des Adressbereichs des Masters
- Parametrierung der IO-Link-Devices
Darüber hinaus sind die angeschlossenen Devices diagnostizierbar. Das IO-Link-Konfigurationstool erlaubt damit eine transparente Darstellung des IO-Link-Systems bis in die Feldebene.
4. Verschiedene Datentypen
Mit IO-Link sind drei Arten von Daten verfügbar: Prozessdaten, Servicedaten und Ereignisdaten.
- Prozessdaten/zyklische Daten
Prozessdaten sind Informationen (bspw. Temperatur, Entfernung etc.), die ein Gerät liefern oder messen soll. - Servicedaten
Servicedaten sind Daten, die nicht in Bezug zu den Prozessdaten stehen und auch als azyklische Daten (Hersteller, Modelnummer, etc.) bezeichnet werden. - Ereignisdaten
Ereignisdaten sind Benachrichtigungen oder Kennzeichen, die erstellt werden, wenn ein kritisches Ereignis eintritt. Beispiele für Ereignisdaten sind ein falsch angeschlossener Sensor, Kommunikationsfehler oder ein offener Stromkreis.
5. IODD: IO Device Description
Die IODD-Datei (IO Device Description) steht als Gerätebeschreibung für jedes Device zur Verfügung. Diese Datei kann entweder auf der Herstellerseite oder auf IODD gefunden werden.
Die IODD hält für die Systemintegration vielfältige Informationen bereit: Kommunikationseigenschaften, Geräteparameter mit Wertebereich und Default-Wert, Identifikation-, Prozess- und Diagnosedaten, Gerätedaten, Textbeschreibung, Bild des Devices, Logo des Herstellers. Von den IO-Link-Konfigurationstools der Master-Hersteller wird der Aufbau der IODD immer auf die gleiche Art und Weise dargestellt.
6. Reduzierte/vereinfachte Verkabelung
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie IO-Link eine reduzierte oder vereinfachte Verkabelung bietet:
- Durch die Verwendung von ungeschirmten 3- bzw. 5-Leiter-Standardleitungen.
- Durch die Verwendung von IP67-Masters wird weniger Platz in Schaltschränken benötigt und der Verkabelungsaufwand reduziert.
- Durch digitale und analoge Datensammler, sogenannte I/O-Hubs, kann der Verkabelungsaufwand innerhalb und außerhalb des Schaltschrankes reduziert werden.
7. Gerätevalidierung
Die Gerätevalidierung ermöglicht es dem Benutzer auszuwählen, ob ein Port des IO-Link-Masters mit einem beliebigen Sensor oder einem bestimmten Sensortyp arbeitet. Die Validierung kann bis auf die Ebene der Seriennummer eingestellt werden.
Anwendungsfall: Wenn ein Anlagenprogrammierer möchte, dass der Distanzsensor 1 nur an Port 1 funktioniert, kann dies durch die Gerätevalidierung erreicht werden. Dadurch werden mögliche Fehler oder Kommunikationsprobleme bei regelmäßiger Wartung vermieden. Falls ein Gerät falsch angeschlossen wird, leuchtet eine rote LED am Master auf und der Master wird keine dauerhafte Kommunikation zum Device aufbauen.
8. ISDU: Index Service Data Unit
Prozessdaten vom oder zum IO-Link-Device werden zyklisch über den Feldbus transportiert. Die Parameterdaten hingegen müssen von der SPS explizit angefragt oder gesendet werden. Zu diesem Zweck wurde in der IO-Link-Spezifikation die ISDU (indexed service data unit) definiert. Es gibt mehrere Möglichkeiten, ISDUs über Schnittstellen und Clients wie eine SPS zu lesen/schreiben. Jede Nachricht kann einen einzelnen Befehl, mehrere Befehle mit der gleichen Datenbereichsgröße oder Befehle mit unterschiedlichen Datenbereichsgrößen enthalten.
Anwendernutzen: Erleichtert die Programmierung und bietet gleichzeitig mehr Möglichkeiten zur Konfiguration von Geräten im laufenden Betrieb.
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