Selbst Fachkundige prophezeiten schon unmittelbar nach der Gründung des IO-Link-Konsortiums dem Thema das baldige Ableben. Nach anfänglichen Startschwierigkeiten kam es dann doch ganz anders. Wer von Anfang an auf den IO-Link-Zug gesetzt hat, war ifm Electronic. Höchste Zeit, einmal Zwischenbilanz zu ziehen.
Dem Volksmund zufolge leben Totgesagte länger. Beispiele gefällig? Mountainbikes wurde immer wieder mal ein sanftes Hinscheiden prophezeit. Wie wir heute wissen, ist die Branche quicklebendig. Gleichstrommotoren wurde schon vor Jahren das Ableben vorausgesagt, es gibt diese Antriebstechnik nach wie vor. Was das alles mit IO-Link zu tun hat? Die folgende Geschichte beantwortet die Frage. Aber der Reihe nach.
Ganz zu Anfang ist es sicherlich hilfreich, wenn diese Frage beantwortet wird: Was ist eigentlich IO-Link? Nun ist das ein ganz eigenes Thema und erzählt sich am besten aus Sicht von Michael Schimanowski, Produktmanager Drucksensoren bei der ifm Electronic gmbh. Zur Erklärung an der Stelle: Mehr als 480 Beschäftigte entwickeln und produzieren in Tettnag am Bodensee Prozesssensoren wie Druck-, Strömungs-, Temperatur- und Füllstandsensoren.
Drucksensoren mit IO-Link von ifm Electronic.
Schimanowski betont es ganz ausdrücklich: „IO-Link ist kein Bussystem. Es handelt sich hier um eine herstellerübergreifende Punkt-zu-Punkt-Verbindung für Sensoren und Aktuatoren. Mit ihrer Hilfe können Sensoren automatisch parametriert, Anlagenzustände diagnostiziert und Messwerte verlustfrei übertragen werden.“ Damit es noch etwas transparenter wird: Ein IO-Link-System besteht aus einem IO-Link-Master, IO-Link-Devices (meist Sensoren, Aktuatoren oder Kombinationen daraus) und einem Standard-3-Leiter-Sensor-/Aktuatorkabel. Im Gegensatz zu klassischen Feldbussystemen findet keine Busverdrahtung, sondern eine Parallelverdrahtung statt. Sie ist für die Verbindung des letzten Meters zum Sensor hin gedacht. IO-Link eignet sich sowohl für binäre als auch für analoge Sensoren. Die Besonderheit von IO-Link-Sensoren ist der kombinierte Schaltzustands- und Datenkanal. Dieser liegt auf dem gleichen Anschluss wie der Schaltausgang bei konventionellen Sensoren (Pin 4 bei M12-Stecker). Der Signalpegel liegt bei standardisierten 24 V DC. Somit können alle bisherigen Anschlussleitungen für IO-Link-Geräte weiterverwendet werden. So gesehen lassen die Vorteile von IO-Link im Wesentlichen auf drei Attribute zusammenfassen:
- Einfache Installation: Reduzierung und Standardisierung der Verkabelung; ungeschirmte M12-Verbindungstechnik genügt.
- Automatische Parametrierung: zentralisierte Erstellung, Speicherung und Wiederherstellung von Geräteparametern – auch im laufenden Betrieb möglich.
- Erweiterte Diagnose: qualitative System- und Prozessdiagnose von der Sensor-/Aktuator- bis hin zur Leitebene – verlustfreie Analogwertübertragung bis zu 20 m.
Nicht zwingend Philosophiewechsel erforderlich
Der IO-Link Memory Plug speichert Parameter und lädt diese im Serviecefall automatisch in ein Austauschgerät.
Nun könnte man meinen, dass damit über IO-Link schon alles Wichtige gesagt ist – mitnichten! Vor allen Dingen ist ja noch nicht plausibel erklärt, warum IO-Link trotz des von mehreren Seiten prognostizierten „Ablebens“ heute lebendiger denn je ist. Und da liegt Diplomingenieur Michael Schimanowski eine Botschaft ganz besonders am Herzen: „Der Anwender muss verstehen, dass er sich mit IO-Link zwar auf eine neue Technologie festlegt, dass er aber trotzdem mit den heute bereits im Einsatz befindlichen Komponenten weiter arbeiten kann. IO-Link bietet natürlich gewisse Vorteile. Aber es ist nicht zwingend ein Philosophiewechsel in der Sensor- beziehungsweise Steuerungsebene erforderlich. So gesehen ist die Botschaft einfach: Der Anwender kann auch auf seiner bestehenden Plattform weitermachen und trotzdem IO-Link einfließen lassen.“
Angefangen hat im Grunde genommen alles mit der Gründung des IO-Link-Konsortiums vor etwa sieben Jahren. Triebfeder der „Geburt“ waren seinerzeit mehrere Fragen, die auch heute noch im Internet auf der Homepage des Gremiums nachzulesen sind: „Sind Sie und Ihre Firma hartem, internationalem Wettbewerb ausgesetzt? Gibt es bei Ihnen die Notwendigkeit, Kosten zu senken und die Produktivität zu steigern? Sind Sie auf der Suche nach neuen technischen Lösungen, die Sie einfacher in Betrieb nehmen können und die helfen, Stillstandszeiten zu verringern?“
„Unser Memory Plug ist wirklich ein einzigartiges Produkt im Bereich der IO-Link-Produktpalette.“
Michael Schimanowski, ifm Electronic
Auf der Basis dieser Überlegungen wurde das IO-Link-Konzept geboren und ein Konsortium ins Leben gerufen, das aus führenden Anbietern von Automatisierungsprodukten besteht. Der Zusammenschluss unterstützt das Konzept in allen Bereichen der Sensorik, Aktuatorik und Steuerungstechnik. Schimanowski ergänzt: „Anwender haben hier die Auswahl zwischen verschiedenen Lösungen von unterschiedlichen Anbietern. Gemeinsam wird dieses zukunftsgerichtete System weiterentwickelt, um eine Vielzahl von Vorteilen zu bieten – unabhängig davon, welches Verbindungskonzept oder welcher Feldbus heute eingesetzt wird. Und die IO-Link-Spezifikation ist so definiert worden, dass übergreifende Komponenten unterschiedlicher Hersteller auch zusammenarbeiten können.“
Holpriger Start
Durchgehende Kommunikation: das IO-Link-Modul.
Bei all den vielen und nachvollziehbaren Vorzügen verlief die Markteinführung von IO-Link dennoch etwas holprig, so dass immer wieder kritische Stimmen aufkamen, die das Ende des Ganzen kommen sahen. Michael Schimanowski erinnert sich: „Das IO-Link-Konsortium ist relativ früh mit der Thematik an den Markt gegangen. Dies war auch wichtig, um den Markt zu sensibilisieren, dass da eine neue Technologie kommt, die mit vielen Vorteilen verbunden ist. Das hat andererseits aber auch zu einer Erwartungshaltung im Markt geführt, der man dann nicht in einem ansprechenden Zeitrahmen gerecht werden konnte. Das würden sicherlich heute die meisten Anbieter auch einräumen. Darunter hat so ein bisschen auch IO-Link als System gelitten.“ Dass die Nachfrage im Markt aber vorhanden ist, ist für den ifm-Mitarbeiter keine Frage: „Wenn wir uns auf Messen mit Kunden unterhalten, stellen wir fest, dass die Nachfrage tatsächlich da ist. Und mittlerweile setzen auch namhafte Hersteller in Serienmaschinen IO-Link ein, weil sie die Vorteile erkannt haben.“
Nun muss man wissen, dass IO-Link primär von Automatisierungstechnik-Herstellern voran getrieben wurde, die primär in der Fabrikautomation beheimatet sind. Dementsprechend bilden sich auch die Anwendungsfelder ab. „Wenn ich so überlege, welche Unternehmen bei uns sehr stark nach IO-Link nachfragen“, sagt Schimanowski, „dann gelange ich zu der Erkenntnis, dass das primär die Werkzeugmaschinenbranche ist. Da gibt es namhafte Hersteller, die sich für das Thema sehr stark gemacht haben.“
Mit Drucksensoren begonnen
Und weil das Interesse für das Thema IO-Link in den vergangenen Jahren bei potenziellen Anwendern erkennbar zugenommen hat, legt sich vor allem ifm mächtig ins Zeug. Der Produktmanager konkretisiert: „Wir als ifm haben entschieden, dass wir unsere Produktpalette sukzessive und konsequent mit IO-Link ausstatten wollen. Aber tatsächlich sind wir zunächst mit den komplexeren Produkten ins Rennen gegangen. Was auch einen internen Grund hat: Wir nutzen IO-Link nicht nur in der vom Konsortium präferierten Idee, mit der übergeordneten Steuerung zu kommunizieren, sondern wir nutzen die IO-Link-Physik auch, um unsere Geräte zu parametrieren.“
Nun aber der Reihe nach die Aktivitäten der ifm in Sachen IO-Link: Begonnen hat das Essener Unternehmen seinerzeit mit Drucksensoren. „Primär eigentlich deshalb, um unsere Drucksensoren zu parametrieren. Und das schon zu einer Zeit, als IO-Link in der Spezifikation noch gar nicht so weit war, dass man es als System am Markt anbieten konnte. Wir bieten einen Drucksensor an ohne Display, der trotzdem parametriert werden kann. Das war die erste Komponente“, erläutert Michael Schimanowski. Schließlich wurde auf der letzten Hannover Messe das Brot-und-Butter-Gerät unter den ifm-Drucksensoren – die Bauform PN – mit einer 10-Segment-Anzeige auch als IO-Link-Device nach Spezifikation 1.1 in den Markt eingeführt. Die Drucksensoren von ifm sind reine Relativdruck-messende Systeme. Abgedeckt wird ein Druckbereich von 100 mbar bis 600 bar. Dabei setzt ifm auf verschiedene Messprinzipen: keramisch-kapazitiv, Metall-Dickschicht, piezo-resistiv. Aber auch die Strömungssensoren hat der familiengeführte Mittelstandskonzern auf den IO-Link-Pfad ausgerichtet. Der Produktmanager erklärt: „Wir haben einen Durchflusssensor für Gase, den efector metris, der vom Menü her relativ komplex ist. Auch den gibt es mittlerweile mit IO-Link. Wir bieten IO-Link aber auch in verschiedenen Temperatursensoren an. Wir haben eine Temperatursensor-Serie im Produktportfolio, die von der Bauform her sehr ähnlich unserer Standard-Drucksensor-Familie ist. Diese Ausrichtung ist aufgrund von Kundenwünschen entstanden, die von dem Konzept unserer Drucksensoren begeistert waren. Daraufhin sind damals zwei Temperatursensor-Familien entstanden.“
Zum einen ist dies eine kompakte Sensor-Familie, bei der der Temperaturfühler direkt im Gerät implementiert ist. Das ist die Bauform TN mit IO-Link. Die zweite Bauform nennt sich TR. Hierbei handelt es sich um eine Auswerteeinheit, die eine standardisierte elektromechanische Schnittstelle an der Unterkante des Gerätes besitzt. Dort lässt sich entweder direkt ein Sensor anbringen oder aber eine Verbindungsleitung und der Temperatursensor wird irgendwo entfernt montiert. Damit liegt im Grunde genommen ein modulares System vor.
Schließlich hat ifm mittlerweile auch im Produktbereich der Füllstandsensoren einige Geräte mit IO-Link ausgestattet. Konkret sind dies die Bauformen LR und LMT, welche die Features von IO-Link nutzen.
In der Fabrik- und Prozessautomation unterwegs
Mittels FDT-Container und IO-Link-Interface wird der Memory Plug beschrieben.
Was die Ausrichtung von ifm-Produkten mit IO-Link-Fähigkeiten angeht, liegt dem Diplomingenieur noch etwas Grundsätzliches am Herzen und das erzählt Schimanowski auch mit viel Begeisterung: „Wir haben Produkte, die in den Bereich Prozessautomation gehen. Die Firmen, die sich seinerzeit zum IO-Link-Konsortium zusammengeschlossen haben, sind eigentlich typischerweise Hersteller, die aus dem Bereich der Fabrikautomation kommen. Wir als ifm sind in beiden Bereichen unterwegs. Das ist eine Stärke, die unseren Kunden eine gewisse Sicherheit gibt. Um es so auf den Punkt zu bringen: IO-Link ist in der Fabrikautomation schon relativ weit verbreitet, aber auf leisen Sohlen wird das Thema auch in der Prozessautomation Einzug halten.“
Etwas Besonderes ist auch das, was ifm unter der Bezeichnung Memory Plug anbietet. Michael Schimanowski: „Das ist wirklich ein einzigartiges Produkt im Bereich der IO-Link-Produktpalette. So etwas haben Wettbewerber heute noch nicht.“ Der Memory Plug ist ein Speicherstecker. In Verbindung mit IO-Link-Sensoren eingesetzt, liest er Daten beziehungsweise Parameter aus und speichert sie. Er lässt sich außerhalb des kritischen Bereichs montieren, so dass bei Zerstörung des Sensors die Parameter trotzdem gesichert und schnell abrufbar sind. Das Gerät ist insbesondere für Anlagenbetreiber, die noch keinen IO-Link-Master nutzen, eine einfache, zeitsparende und kostengünstige Möglichkeit der Datenhaltung.
Nach Aussage von Schimanowski ist aber auch noch ein anderes Produkt einzigartig: ein Gerät mit IO-Link-Masterfunktionalität. Der Produktmanager erklärt: „Hier haben wir uns nicht für ein klassisches Feldbussystem ausgesprochen. Da ifm als einer der führenden Anbieter im Markt von AS-Interface-Komponenten unterwegs ist, haben wir uns entschieden, ein AS-i-Modul auf den Markt zu bringen, das gleichzeitig IO-Link-Masterfunktionalität besitzt.“
Technisch bedeutet dies: Das AS-i-Modul ist am AS-Interface ein Slave, gleichzeitig aber auch IO-Link-Master und kann somit mit dem angeschlossenen Gerät wieder über IO-Link kommunizieren. Das reicht soweit, dass man über den Controller und das IO-Link-Modul bis zum Sensor hin kommunizieren und dann verschiedene Hierarchieebenen der klassischen Automatisierungsebenen überwinden kann.
Weitere Produkte in der Planung
Auch wenn ifm mittlerweile eine ganze Menge erreicht hat, das Unternehmen wird die IO-Link-Aktivitäten weiter vorantreiben. Schimanowski konkretisiert: „Wir werden zukünftig weitere Produkte auf den Markt bringen. Wir planen einen kapazitiven Sensor mit IO-Link und einen optischen Sensor mit IO-Link. Das sind typischerweise Sensoren, die eigentlich entweder nur ein binäres oder ein analoges Signal zur Verfügung stellen. Aber auch hier bringt IO-Link natürlich gewisse Vorteile.“
Ein Ansporn für diese Aktivitäten ist sicherlich auch die Tatsache, dass im Frühjahr 2011 durch das IO-Link-Konsortium die Spezifikation des hersteller- und feldbusunabhängigen Systems unter der IEC 61131-9 als Committee Draft Version in den Normenausschuss eingebracht wurde. Michael Schimanowski prognostiziert: „Wir sind als ifm Electronic Mitglied in dem Konsortium und waren maßgeblich an der Spezifikation beteiligt. Ich bin mir sicher, dass IO-Link genauso ein Standard werden wird, wie es der Profibus heute schon ist.“
Fazit: Es gibt zahlreiche spezifische Vorteile bei der Verwendung von IO-Link-Modulen – und das ist auch der wesentliche Grund dafür, dass das Thema IO-Link so lebendig wie nie zuvor ist.
Autor: Franz Graf, Chefredakteur