links: Allgemeine Informationen zu den IO-Link-Geräten. Das Bild zeigt beispielhaft die Geräteinformationen der Balluff SmartLight.
rechts: Gesamtübersicht der im Netzwerk enthaltenen Master und deren jeweilige Portbelegungen. (Bild: Balluff)
Industrie 4.0 umschreibt nicht nur die intelligente Vernetzung von Prozessgeräten, sondern auch die Verknüpfung der Fertigungs- mit der IT- und Unternehmensleitebene. Die nahtlose Kommunikation vom Sensor bis ins Internet ist eine wesentliche Voraussetzung dafür. Bereits seit einigen Jahren lassen sich mit IO-Link auf einfache Weise Prozessgeräte in ganzheitliche Anlagenkonzepte integrieren.
Die feldbusunabhängige Punkt-zu-Punkt-Verbindung überträgt Signale und Daten jedweder Art über ein simples Dreidrahtkabel in beiden Richtungen. Der neue Device Manager von Balluff ist Werkzeug und Bestandteil der Industrie 4.0: Das auf IO-Link basierende, neu entwickelte Softwaretool stellt die gesamte Geräteperipherie dar und erlaubt den direkten Zugriff auf Parameter-, Konfigurations- und Diagnoseinformationen der Sensorik und Aktorik. Über das Tool lassen sich Konfigurationseinstellungen ändern, neu parametrieren, oder produktionsrelevante Daten abrufen. Von zentraler Stelle kann der Anwender beispielsweise das komplette Farbspektrum einer Balluff-IO-Link-Smartlight für unterschiedliche Betriebs-, Temperatur- oder Füllzustände einstellen. Komplexe Laserdistanzsensoren lassen sich mit allen zu setzenden Abständen und Schaltpunkten zentral parametrieren und testen.
IO-Link-Topologie: Aktuell stellen Netzwerkmanagement-Systeme nur jene Bestandteile der Anlage dar, die eine eigene IP-Adresse haben. In Zukunft sollen sich auch nicht IP-fähige IO-Link-Geräte integriert werden.
Musste bislang zu jedem einzelnen Prozessgerät eine separate Hardwareverbindung via USB-Box aufgebaut werden, greift der Device Manager via UDP (User Datagram Protocol) auf die IO-Link-Devices zu. Der zentrale Zugriff auf die Geräteperipherie über eine einheitliche Software, die per Device Manager durchführbaren Funktionalitätstests (Sprechen alle Feldgeräte wie gewünscht an? Stecken die Sensoren im richtigen Slot? Kommen die Signale zuverlässig an?) steigern die Anlagenproduktivität. Diese Form der integrierten Kommunikation stellt hohe Ansprüche an die Geräte- und Übertragungstechnologie: Es braucht einerseits Devices, die in der Lage sind, komplexe Daten zu generieren und in übertragungsfähiger Form zur Verfügung zu stellen. Andererseits ist eine Übertragungsinfrastruktur nötig, die leistungsfähig genug ist, selbst große Datenmengen über sämtliche Ebenen hinweg zu transportieren. Die Vernetzung muss durchgängig, die Kommunikation nahtlos und Ebenen übergreifend sein. An dieser Stelle werden bereits vorhandene Mechanismen der auf Ethernet basierenden Feldbussysteme in Verbindung mit der intelligenten Schnittstelle IO-Link genutzt.
Kommunikationsschnittstelle als Enabler
Den Zielsetzungen und Ansprüchen von Industrie 4.0 entsprechend erweist sich die bidirektionale Kommunikationsschnittstelle IO-Link als Enabler-Technologie. IO-Link-fähige Feldgeräte stellen vielfältig nutzbare Daten in digitalisierter Form zur Verfügung. Handhabung und Übertragung selbst hoher Datenaufkommen sind für die kommunikative Schnittstelle kein Problem.
IO-Link ist ein herstellerübergreifender, feldbusunabhängiger und nach IEC 61131-9 international zertifizierter Standard und eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung unterhalb der Bussysteme. Die serielle digitale I/O-Schnittstelle verbindet IO-Link-Sensoren und -Aktoren per Dreidrahtkabel und Steckverbinder und überträgt Analog- wie Binärsignale über einen IO-Link-Master.
links: Allgemeine Informationen zu den IO-Link-Geräten. Das Bild zeigt beispielhaft die Geräteinformationen der Balluff SmartLight.
rechts: Gesamtübersicht der im Netzwerk enthaltenen Master und deren jeweilige Portbelegungen. Bilder: Balluff
Installationslösungen mit IO-Link ermöglichen einen einfachen, ungehinderten Signal- und Datenaustausch. Über entsprechende Sensorhubs lassen sich auch einfach schaltende Sensoren in IO-Link-Konzepte integrieren. Zahlreiche Hersteller bieten inzwischen IO-Link-fähiger Prozessgeräte an. Weil sich Stand heute bereits mehr als 85 Geräte-, System- und Chiphersteller im IO-Link-Konsortium zusammengeschlossenen haben, darf man mit Sicherheit von der Zukunftsfähigkeit der Schnittstelle ausgehen.
In naher Zukunft wird der Device Manager integrierter Bestandteil von Netzwerkmanagement-Systemen innerhalb der Automatisierungspyramide sein. Noch stellen Netzwerkmanagement-Systeme nur jene Anlagenbestandteile dar, die über eine eigene IP-Adresse verfügen. In der Regel ist dies bis auf Master-Ebene der Fall, nicht jedoch für die vielfältige Gerätelandschaft auf der untersten Feldebene. Das soll sich bald ändern, denn künftig lassen sich auch nicht IP-fähige IO-Link-Geräte in Netzwerkmanagement-Systeme integrieren.
Neben IO-Link dient das Simple Network Management Protocol (SNMP) dem Informationstransport und der Datenhaltung (MIB) für das Netzwerkmanagement mit IP-fähigen Endgeräten. Link Layer Discovery Protocol (LLDP) steht für den Datenaustausch zwischen Endgeräten und Netzwerkknoten und kann als Proxy-Agent auch nicht-IP-fähige Endgeräte abbilden.
links: Visualisierung der Prozessdaten am Beispiel der 3 Zonen SmartLight von Balluff.
rechts: Über die Software ist das IO-Link-Device einfach zu parametrieren. Bilder: Balluff
Die vierte industrielle Revolution organisieren
Vielfach wird die aktuelle Entwicklung als die vierte industrielle Revolution bezeichnet: Produkte einer Fertigungslinie führen Barcodes oder RFID-Chips mit sich, intelligente Sensoren lesen die Daten aus, Leitrechner teilen der Anlage mit, was sie wo und wann zu tun hat: Welche Montageschritte erfordert ein Bauteil, welche Produkte kommen in welche Kiste, welcher Karton verlangt welchen Aufkleber? Industrie 4.0 stellt somit ganz neue Anforderungen an Produktionssysteme und Anlagen. Die vernetzte Fabrik verändert nicht nur den eigentlichen Produktionsprozess, sondern gleichzeitig die Lager- und Vertriebslogistik, die Betriebsmittelwahl, das Marketing, den Service – kurzum die gesamte Wertschöpfungskette. In diesem Zusammenhang ist der Device Manager ein Werkzeug, um diesen Prozess einfach, transparent und effizient zu organisieren. do