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Punkt-zu-Punkt-Kommunikation IO-Link Safety für eine flexible Konnektivität 

Von Matthias Wolfer 4 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Pilz GmbH & Co. KG
Althen GmbH Mess- und Sensortechnik
MPDV Mikrolab GmbH

IO-Link Safety ermöglicht eine sichere Punkt-zu-Punkt-Datenübertragung bis zum letzten Sensor. Die Technologie schafft die Basis für durchgängige Selbstdiagnose und Datenauswertung auf Feldebene, und damit für höhere Maschinenverfügbarkeit sowie eine flexiblere Automatisierung.

Das IO-Link Safety-Paket aus Master, Sensoren sowie Feldgeräten und passendem Zubehör von Pilz unterstützt mit Blick auf das Internet der Dinge IIOT vernetzte Maschinen und Anlagen herstellerungebunden bis auf die Sensor- bzw. Feldebene.(Bild: Pilz)
Das IO-Link Safety-Paket aus Master, Sensoren sowie Feldgeräten und passendem Zubehör von Pilz unterstützt mit Blick auf das Internet der Dinge IIOT vernetzte Maschinen und Anlagen herstellerungebunden bis auf die Sensor- bzw. Feldebene.
(Bild: Pilz)

Ein entscheidender Punkt für ein sicheres IIOT: Diese Kommunikationstechnologie optimiert den sicheren Datenaustausch vernetzter Maschinen und Anlagen. Aktuell stehen für die sichere Kommunikation ins Feld erste IO-Link-Safety-Geräte bereit: Der Sicherheitsexperte Pilz zum Beispiel bietet eine Komplettlösung IOLS mit Master, Sensoren, Feldgeräten sowie passenden Konfigurationstools. Solche Komplettpakete aus einer Hand bedeuten für den Anwender, dass er die IO-Link-Safety-Technologie bzw. deren Geräte oder Sensoren einfacher in seine Anlage integrieren kann. Passende Konfigurationstools unterstützen den Anwender. Wenn erforderlich, können Anwender IO-Link-Geräte sowie marktübliche Sicherheitssensoren integrieren. Wie mit dem IO-Link Safety Master PDP67 zum Beispiel, dem Stand heute einzigen zertifizierten Master mit dieser Technologie. Wenn Anwender ihn einsetzen, können sie flexibel entscheiden, was sie anschließen möchten: Werden Eingänge oder Ausgänge benötigt? Oder zusätzliche Geräte wie Lichtgitter, Not-Halt-Geräte oder Standardgeräte? Denn der IO-Link Safety Master PDP67 kann sowohl IO-Link Safety-Signale, FailSafe- als auch IO-Link- und Standardsignale verarbeiten. Zudem lassen sich klassische Sicherheitssensoren – beispielsweise mit OSSD-Ausgängen – oder auch Aktoren im Feld anschließen.

Einfach und platzsparend integrieren

In Echtzeit übermittelt die Bedieneinheit PITgatebox IOLS von Pilz Diagnosedaten über den IO-Link Safety Master direkt an die Anlagensteuerung – etwa zum Türstatus und Betriebszustand von Schutztürsystemen,(Bild: Pilz)
In Echtzeit übermittelt die Bedieneinheit PITgatebox IOLS von Pilz Diagnosedaten über den IO-Link Safety Master direkt an die Anlagensteuerung – etwa zum Türstatus und Betriebszustand von Schutztürsystemen,
(Bild: Pilz)

Die Kommunikation über IO-Link Safety läuft grundsätzlich über ungeschirmte Kabel, da nur eine kurze Distanz von bis zu 20 Metern überbrückt werden muss. Dabei kommen industrieübliche Anschlüsse zum Einsatz. Die Verdrahtung wird durch die Verwendung von IP67-Geräten mit M12-Rundsteckverbindern erleichtert und ist besonders effizient. Denn statt komplexer Verkabelungen verbinden Anwender über eine einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Es reicht also aus, den Port am Master korrekt zu konfigurieren. Weiterer Pluspunkt: Beim IOLS-Master zum Beispiel ersetzt der Anschluss eines Sensors an IP67 I/O über genormte M12-Steckverbindungen die gesamte Eingangsverdrahtung zum Schaltschrank (Einkabellösung). Dazu lässt sich die Applikation über das Softwaretool PASconfig einfach konfigurieren und in Betrieb nehmen. Das verkürzt die Integration und minimiert andererseits zukünftige Ausfallzeiten im Feld.

Null-Fehler durch optimiertes Datenmanagement

Da die M12-Stecker beim IO-Link-Safety-Protokoll grundsätzlich kodiert sind, reduziert sich das Risiko eines falschen Anschlusses. Zwar ist es mechanisch möglich, einen Sensor an den falschen Port anzuschließen, doch das Programm würde einen Fehler sofort melden. Und da es sich um Sicherheitssensoren handelt, läuft die Maschine gar nicht erst an – so gibt es bei einem Fehler keine gefährlichen Zustände. Daher: Nicht nur das Verdrahten, sondern auch die Fehlersuche ist mit dieser Technologie weitestgehend automatisiert und gestaltet sich unkompliziert – IO-Link Safety liefert die Daten für die Diagnose gleich mit.

Ein weiterer Vorteil: Alle Geräte in der verketteten Anlage lassen sich eigenständig identifizieren und parametrieren. Auch sind bei einem Geräteausfall bzw. -tausch alle Parameter automatisch auf das neue Gerät übertragbar. Zusätzlich können Anwender sie entweder in der Steuerung oder wie hier auf einer SD-Karte im Master speichern. Damit reduziert dieses sichere Kommunikationsprotokoll die sonst benötigten Zeiten für Installation, Inbetriebnahme und Wartung deutlich.

„Gewusst was“ für vorausschauende Produktion

Die Technologie kann Anwender auch mit Blick auf die Produktivität unterstützen: In diesem Fall verfügen die Geräte im IOLS über eine Funktion zur Selbstdiagnose, wobei die IOLS-Sensoren Information über den Ist-Zustand bereitstellen: beispielsweise wie häufig die Wartungstür geöffnet, der Not-Halt betätigt oder in Lichtgitter eingegriffen wurde. Diese Informationen werden dann in der übergeordneten Steuerung erfasst und lassen sich zur Erstellung passender Konzepte zur Fehlerbehebung nutzen.

Master für die Feldebene

Beim IO-Link Safety Master PDP67 stehen vier Ports (Class A) und zusätzlich vier Ports mit jeweils zwei konfigurierbaren sicheren digitalen Ein- oder Ausgängen zur Verfügung. Je nach individuellen Anforderung können entweder Sensoren oder Aktoren angeschlossen werden. Designs lassen sich so flexibler gestalten und erweitern sowie modulare Anlagenkonzepte umsetzen. 

Diese erweiterte Diagnosefähigkeit der IOLS-Sensoren hat gerade auch beim Einsatz von Lichtgittern dezidierte Vorteile. Ein Beispiel: Die Signalqualität eines Lichtgitters kann durch eine fehlerhafte Ausrichtung oder durch Verschmutzung über die Zeit abnehmen. Mit IOLS ausgestattete Lichtgitter können solche Informationen automatisch an die übergeordnete Steuerung oder das Bedienpanel übermitteln. Dies ermöglicht eine vorausschauende wie vorbeugende Wartung, weil potenzielle Fehler frühzeitig erkannt und gemeldet werden, ohne dass der Maschinenbediener dies manuell überprüfen müssen.

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Diagnose für optimierten Materialtransport

Im Food and Beverage ein relevanter Faktor: Die erweiterte Diagnosefähigkeit der IOLS-Sensoren hat beim Einsatz von Lichtgittern dezidierte Vorteile: eine vorausschauende wie vorbeugende Wartung.(Bild: Pilz)
Im Food and Beverage ein relevanter Faktor: Die erweiterte Diagnosefähigkeit der IOLS-Sensoren hat beim Einsatz von Lichtgittern dezidierte Vorteile: eine vorausschauende wie vorbeugende Wartung.
(Bild: Pilz)

Generell kann IOLS des Anbieters bei Sicherheitslichtgittern die Sicherheit durch neue Features erheblich optimieren: Durch die sogenannte Einzelstrahlauswertung kann jeder Lichtstrahl ausgewertet und in der übergeordneten Steuerung verarbeitet werden. Dadurch lässt sich zusätzlich die Objektgrößenerkennung während des Materialtransports überwachen. Sind beispielsweise im Prozess Paletten mit der Größe von einem Meter zulässig, übermittelt die Einzelstrahlauswertung diesen Zustand an die Steuerung. Sie erkennt dann, ob es sich um die korrekten oder größere Paletten handelt. Mit diesen Informationen kann die übergeordnete Steuerung eine entsprechende Aktion einleiten.

Schutztüren „live“ überwachen

Wenn auch Bedieneinheiten wie PITgatebox IOLS in einem IO-Link-Safety-System zur Verfügung stehen, können sicherheitsrelevante Daten und Diagnosedaten übermittelt werden, beispielsweise zum Betriebszustand der Bedieneinheit und zum Türstatus von Sicherheitszuhaltungen. Wobei der Master diese Daten direkt an die Anlagensteuerung übermittelt. Sichere Schutztürsysteme lassen sich so einfach, sicher und flexibel realisieren. Für den Einsatz dieser Technologie gilt: Der Verkabelungsaufwand ist standardisiert und reduziert, die Punkt-zu-Punkt-Verbindung vereinfacht die Verdrahtung. Die Betreiber von Anlagen erhalten komprimierte Daten – digitalisiert und an einer Stelle in ihr System. Dieses ermöglicht eine transparente Zustandsüberwachung.

Fazit: IO-Link Safety verwendet eine effiziente Punkt-zu-Punkt-Technologie statt eines komplexen Feldbusses, was die Installation vereinfacht. Und bietet dennoch umfassende Diagnosemöglichkeiten für Feldgeräte inklusive einer vereinfachten Fehleranalyse.

Matthias Wolfer ist  Produktmanager Controllers bei Pilz.

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