09.06.2020

Expertenkreis IO-Link (Teil 2)

"Transportmedium für smarte Features"

Im ersten Teil der Expertenrunde zu IO-Link im SPS-MAGAZIN 5/2020 ging es um die bisherige Roadmap des Standards und die Akzeptanz im Markt. Im folgenden zweiten Teil wird die Zukunftsfähigkeit diskutiert sowie die Frage, in wie weit IO-Link den Trend zur Digitalisierung in der Fabrik begleiten oder sogar treiben kann.


"IO-Link bietet einen perfekten Weg, um smarte Komponenten verteilt in die Anlage einzubinden." Elmar Büchler, Balluff
Bild: TeDo Verlag GmbH

Im Zuge der Digitalisierung in der Fabrik wird Automatisierungskomponenten immer mehr Leistung und Funktionalität abverlangt. Kann IO-Link dabei mithalten und die speziellen Anforderungen auf der Feldebene erfüllen?

Marcel Pfeiffer: Aufs Ganze gesehen, ist die Funktionalität von IO-Link ziemlich umfassend. Deswegen sind die Eigenschaften des Standards für 95 Prozent der Anwendungen auf der Sensor/Aktior-Ebene vollkommen ausreichend.

Sai Seidel-Sridhavan: In fast jeder Anwendung gibt es einzelne Komponenten und Systeme, die außergewöhnliche Anforderungen an Übertragungsgeschwindigkeit oder Datenmenge haben. Auch wenn IO-Link in solchen Fällen nicht die richtige Lösung ist, wäre es fatal, daraus auf den Rest der Applikation zu schließen. Denn dort bietet der Standard eine ausgezeichnete Basis.

Elmar Büchler: Gerade in Zeiten in denen an übergeordneter Stelle nicht mehr so viel Rechenleistung benötigt wird. Stattdessen ist in Maschinen und Anlagen zunehmend dezentrale Intelligenz gefordert. IO-Link bietet einen perfekten Weg, um smarte Komponenten verteilt in die Anlage einzubinden. Mehr noch: Die Eigenschaften von IO-Link bieten heute alle Möglichkeiten, um die Digitalisierung auf Sensor/Aktor-Ebene effizient voranzutreiben - aus technischen Gesichtspunkten genauso wie aus wirtschaftlichen.

Pfeiffer: So zahlt auch der technologische Wandel bei der Antriebstechnik in den Erfolg von IO-Link ein. Viele unserer Kunden überlegen schon länger, eine elektromechanische Lösung statt eines pneumatischen End-of-Arm Tools einzusetzen. Die smarten Features bei IO-Link-Aktoren führen dem Anwender dabei anschaulich vor Augen: Jetzt ist es an der Zeit, auf elektrische Antriebe zu wechseln. Jetzt ist es an der Zeit, sich zur Digitalisierung mit all ihren Vorteilen zu bekennen. Entsprechend sehe ich IO-Link als Technologiebotschafter für die digitale Fabrik.

Büchler: Die Trends der Digitalisierung lassen sich auch an den jüngsten Mitgliedern der IO-Link-Gemeinschaft ablesen. Viele von denen kommen ursprünglich nicht aus der Automatisierung oder Elektomechanik, sondern aus der IT. Sie sehen in IO-Link einen Türöffner zum industriellen Markt. Denn Apps und Co. bilden bei neuen Technologien immer stärker die Basis für deren Anwendbarkeit.

Womit wir beim Thema Usability wären. Wie hoch ist sie bei Ihnen in der Gemeinschaft aufgehängt?

Sebastian Höpfl: Die Usablity erhält immer mehr Gewicht. Sie zählt in vielen Fällen bereits mehr als der reine Leistungs- oder Funktionsaspekt.

Paul Werge: Wie bei Smartphones und modernen Computersystemen bietet IO-Link eine hervorragende Möglichkeit, Komplexität zu verbergen und die einfache Bedienung und Anwendung in den Vordergrund zu stellen. Ausschlaggebend sind hier intuitive und stets verfügbare Tools.

Seidel-Sridhavan: Der Mehrwert für den Anwender durch Software-Werkzeuge steigt immens - das zeigt ja der IODD-Finder eindrucksvoll.

Büchler: Er listet aktuell 13.000 Produkte. Es gibt kein vergleichbares Tool in der Branche, das eine solche Vielfalt bereit stellt.

Was steckt denn genau hinter dem IODD-Finder?

Seidel-Sridhavan: Beim IIOD-Finder handelt es sich um eine herstellerübergreifende Datenbank für IO-Link-Gerätebeschreibungsdateien. Sie reduziert den Aufwand bei der Integration entsprechender Geräte enorm: Denn der Anwender muss nur noch wenige Parameter eingeben und schon ist der Sensor oder Aktor einsatzbereit. Das kommt aber nur deshalb so gut an, weil alle Geräteanbieter ihre IODDs aktiv in die Datenbank einbringen und gepflegt halten.

Werge: Die klassische Inbetriebnahme, z.B eines Greifersystems, ist durchaus eine Herausforderung. Sie erfordert nicht nur Zeit, sondern auch spezielles Knowhow. Bei der Inbetriebnahme mit IO-Link und dem IODD-Finder kommt man hingegen auch ohne spezielles Expertenwissen schnell zum Ergebnis.

Höpfl: Zudem lässt sich mithilfe der Datenbank ein Sensor- oder Aktorfabrikat unkompliziert durch ein anderes ersetzen. Dieser herstellerübergreifende Service treibt die Akzeptanz von IO-Link unmittelbar. Denn Anwender des Standards begeben sich nicht in Abhängigkeit von einzelnen Anbietern - so wie es auf Steuerungsebene noch oft der Fall ist. In dieser Neutralität steckt ein festes Commitment der Anbieter: Alle ziehen für den Erfolg von IO-Link an einem Strang - selbst zusammen mit engen Marktbegleitern.

Seidel-Sridhavan: Auf diese Weise wurde ein übergreifendes Framework geschaffen, dass dem Anwender viel Zeit und Arbeit spart. Ohne den IODD-Finder müsste er alle IO-Link-Devices über den Konfigurator des jeweiligen Anbieters parametrieren. Das ist heute nicht mehr State of the Art - auch in anderen Bereichen der Automatisierung. IO-Link war damit aber sehr früh dran und gilt heute quasi als Paradebeispiel für eine erfolgreiche Umsetzung.

Werge: Der IODD-Finder macht andere Dokumentationen quasi überflüssig - der Anwender braucht kein Handbuch, kein Datenblatt, keine Montageanleitung.

Peter Wienzek: Kein Mensch heute will mehr dicke Handbücher wälzen. Der Anwender will nach dem Anschließen eines Geräts möglichst schnell zu einem ersten Erfolg kommen. Das funktioniert mit IO-Link - und zwar ganz intuitiv.

Der große Mehrwert liegt also eigentlich nicht im Produkt selbst?

Seidel-Sridhavan: Richtig. Als Automatisierer müssen wir uns schon länger intensiv mit der Frage beschäftigen: Wie können wir das bestehende Hardware-Angebot mit Services und Software aufstocken, die den Mehrwert beim Anwender erhöhen? IO-Link spielt hier wunderbar mit: Als Transportmedium, um mit einfachen Mitteln greifbaren Zusatznutzen zu schaffen, als Transportmedium für smarte Features und für Usability.

Werge: Es ist vielleicht nicht auf den ersten Blick sichtbar, aber in Wirklichkeit ist genau das das Zugpferd. Keiner wechselt zu IO-Link, um analoge Signale zu digitalisieren, sondern deshalb, weil es einen erheblichen Mehrwert bringt - und zwar für alle Beteiligten: Vom Planer über den Programmierer und den Inbetriebnehmer bis hin zum Endanwender.

Und das, obwohl es sich nicht um ein eigenständiges Kommunikationsprotokoll handelt.

Wienzek: Nicht obwohl, sondern gerade deswegen. Der Kunde will gar kein spezielles Protokoll. Er will eine funktionierende Lösung - am besten eine mit Plug&Play. Für die Sensor/Aktor-Ebene bekommt er mit IO-Link genau eine solche. In der Konsequenz wächst IO-Link zurzeit deutlich stärker als klassische Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme.

Seidel-Sridhavan: Theoretisch ist dieser Ansatz auch für viele andere Kommunikationsstandards der richtige. Das Problem in der Praxis ist aber, dass es dort eben keine einheitliche Schnittstelle gibt. Für IO-Link hat die Community nicht nur die universelle Schnittstelle realisiert, sondern auch das dazugehörige Tooling und die einheitliche Integration. Der Kunde erhält auf einen Schlag ein stimmiges Gesamtpaket, um seine Maschine smarter zu machen.

IO-Link ist also auch ein Paradebeispiel, wie sich die USPs in der Branche von der Hardware-Seite in Richtung Software verschieben?

Büchler: Über die letzten Jahrzehnte haben die Automatisierungsanbieter ihre Hardware schon sehr weit ausgereizt. Bei den Maschinenbauern ist es nicht anders. Unterschiede bei Produkten nimmt der Anwender deshalb über die Software wahr. Hier kann man gut den Vergleich zum Automobilbau ziehen. Die Eigenschaften, die neue Modelle so attraktiv machen, finden sich fast ausnahmslos in der Software. So ist es auch im Maschinenbau.

Höpfl: Als Anbieter von Automatisierungslösungen muss es uns gelingen, die bisherige Diversifikation bei der Hardware auf die Software und entsprechenden Mehrwert für den Anwender zu übertragen. Darüber hinaus stellt sich aber die Frage, wie man Daten von der Sensor/Aktor-Ebene einheitlich und durchgängig auch auf die anderen Kommunikationslevel bringt - im Zweifel bis in die Cloud. Auch hier wird die Software in Zukunft die entscheidende Rolle spielen, z.B. um Parameterdaten eines IO-Link-Devices in OPC UA oder IoT-Datenbanken abzubilden. Die gesamte Kette ist aber sehr komplex. Umso mehr steht und fällt sie mit dem Thema unternehmensübergreifende Standardisierung.

Pfeiffer: Darüber hinaus stößt IO-Link den Wandel von Big Data zu Smart Data bei den Maschinenbauern an. Es nützt ja nichts, massenhaft Daten zu sammeln, wenn sie hinterher niemand auswerten kann. Mit IO-Link lassen sich komplexe Vorgänge schon in der Komponente abfangen, die erfassten Daten auf das Wesentliche reduzieren und übergeordnete Bussysteme entlasten.

Eine Besonderheit von IO-Link, über die wir noch nicht gesprochen haben, sind die smarten Profile für Sensoren und Aktoren.

Seidel-Sridhavan: Das ursprüngliche Ziel der Smart-Sensor-Profile lautete: Der Anwender muss beim Anschluss einer IO-Link-Komponente überhaupt nichts mehr konfigurieren - egal welches Wirkprinzip, egal welcher Hersteller, egal welche Applikation. Die Grunddaten werden automatisch menschenlesbar generiert bzw. übertragen. Das dafür nötige einheitliche und anbieterübergreifenden Datenprofil hat die IO-Link-Gemeinschaft vor rund zwei Jahren verabschiedet. Mittlerweile gibt es auch schon einige Geräte auf dem Markt. Mit dem Smart-Actuator-Profil sind wir kürzlich in die Spezifikation gestartet.

Höpfl: Das ist durchaus eine Herausforderung. Denn im Gegensatz zur Sensorik, bei der die ausgegebenen Daten letztlich recht ähnlich sind, ist die Gerätepalette bei Aktoren eine deutlich breitere. Durch die verschiedenen Arten an Komponenten - z.B. Greifer oder Schwenkeinheit - ist die Datenvielfalt unglaublich groß. Von daher wird es spannend, ob es in der Community wieder gelingt, alle Mitglieder unter einen Hut zu bringen. Wenn ja, stecken in diesem Profil die gleichen Mehrwerte wie auf Sensorseite.

Wienzek: Im Sinne von Industrie 4.0 reicht es eben nicht aus, nur eine Kommunikationsschnittstelle zu definieren. Man muss auch die Peripherie und Semantik mit einbeziehen. Der Anwender will ja bei der Analyse auf möglichst einheitliche Informationen zugreifen. Mindestens genauso wichtig ist die Durchgängigkeit vom Sensor hin zu Big Data oder der Cloud-Anbindung.

Seidel-Sridhavan: Dafür steht mit der Kombination aus IODD-Finder und Smart-Sensor-Profil für IO-Link-Produkte sicherlich eine gute Basis bereit.

Büchler: In der IO-Link-Community laufen in dieser Hinsicht die Erfahrungswerte vieler Unternehmen zusammen. Darauf aufbauend entwickeln wir gemeinsam und ganz pragmatisch Lösungen, die dem Anwender deutlich mehr Nutzen bringen, als wenn es jeder Anbieter auf eigene Faust umsetzt. Zudem sammeln und bewerten wir viele neue Ideen, was man mit bzw. über IO-Link lösen könnte.

Es wird erwartet, dass sich die klassische Automatisierungspyramide in Zukunft immer weiter auflöst. Welchen Teil trägt IO-Link dazu bei?

Seidel-Sridhavan: Es wird sicherlich immer Daten geben, die aus der Sensor/Aktor-Ebene direkt zur SPS und zurück müssen. Aber das IoT eröffnet schon jetzt viele andere Wege, die nicht zwingend durch die Steuerungsebene führen. Der Trend, die Kommunikationsarchitektur zu vereinfachen, wird auch von IO-Link unterstützt.

Werge: Das gleiche beobachten wir auch bei AS-Interface. Die Anforderungen an das Gateway betreffen alle Ebenen, die auch für IO-Link relevant sind. Wir gehen aber davon aus, dass die Feldbusanbindung auch in Zukunft noch genauso wichtig sein wird wie eine Schnittstelle in die Cloud über OPC UA.

Büchler: Weitere Schnittstellen wollen wir in der Community stark voran treiben. Denn wir merken, dass der Markt dies in Bezug auf die Vernetzung in der Fabrik immer mehr fordert. Mittlerweile bieten fast alle Hersteller aus unserem Bereich mit IO-Link entsprechende Abkürzungen aus der Feldebene in das IoT bzw. die Cloud. Letztendlich muss man aber betonen: IO-Link unterstützt prinzipiell alle Architekturen, egal ob klassische Pyramide oder smarte Fabrik. Es wird kein bestimmter Weg vorgegeben.

Seidel-Sridhavan: Der Standard bildet in dieser Hinsicht eine ideale Basis für das industrielle IoT. Egal, welche Präferenzen der Anwender hat - IO-Link passt eigentlich immer. (mby)

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