Effiziente Offline-Parametrierung – Das Potenzial von IO-Link ausschöpfen

Die Schnittstelle IO-Link hat die letzten Meter zwischen Steuerung bzw. Busanschaltung und Sensor vereinheitlicht und ermöglicht eine durchgängige Kommunikation von der Steuerung bis in die Sensor-Aktor-Ebene. Statt einer Vielzahl von digitalen und analogen Schnittstellen sowie seriellen Varianten reicht jetzt eine Lösung. Und nicht nur das: IO-Link setzt auch die oftmals vorhandenen, aber nicht genutzten Fähigkeiten von intelligenten Sensoren frei, beispielsweise das Abrufen detaillierter Informationen für eine Diagnose. Dass sich diese Lösung problemlos in vorhandene Feldbustopologien einfügt, ist ein weiteres Plus. Bei all diesen positiven Betrachtungen ist aber ein zusätzlicher, nicht unerheblicher Aspekt weitgehend unberücksichtigt geblieben: Die sogenannte Offline-Parametrierung und -Diagnose von Sensoren und Aktoren. Sie kommt heute für die meisten Feldgeräte zum Einsatz, die ein gewisses Maß an \’Eigenintelligenz\‘ aufweisen, wie komplexe optische Sensoren, Stellgeräte, Drucksensoren und RFID. Da die meisten Geräte aber keine standardisierte Parametrierschnittstelle haben, muss sich der Anwender mit einer Vielzahl von Möglichkeiten der Parametrierung auseinandersetzen. Angefangen von der Einstellung per Schraubendreher, über Teach-Knöpfe und integrierte Bedienpanels bei den komplexeren Varianten, bis hin zu proprietären Windows-Tools. Und wenn das nicht reicht, wird eine zusätzliche Parametrier-Schnittstelle integriert, die meist noch mühsam projektiert wird bzw. zusätzliche Schnittstellenadapter erfordert. Auf den Anwender wartet daher eine Vielzahl von Methoden und Werkzeugen, die er beherrschen und pflegen muss, speziell was Softwaretools angeht. Dieses Chaos beseitigt die Schnittstelle IO-Link verblüffend einfach. Im Folgenden werden zwei Verfahren für die Offline-Parametrierung von IO-Link-Geräten näher erläutert. Offline-Parametrierung über IO-Link mit dem Device-DTM Für die Offline-Parametrierung von Geräten wird meist ein Laptop mit entsprechender Bediensoftware benötigt, über die die Parameter eines Feldgerätes eingestellt bzw. Diagnoseinformationen abgerufen werden können. Die Verbindung zwischen PC und Feldgerät erfolgt über vorhandene Schnittstellen oder ein Interface-Modul. Die FDT-Technologie als standardisierte und herstellerunabhängige Plattform bietet den Rahmen für die Bedienung der Feldgeräte über sogenannte Geräte-DTMs (Device Type Manager). Dabei handelt es sich um Software-Module, in denen die Funktionalität eines spezifischen Gerätes detailliert abgebildet ist, inklusive einer grafischen Benutzeroberfläche für die Bedienung. Diese DTMs werden in einer FDT-Rahmenapplikation, wie z.B. Pactware, ausgeführt. Dieses Konzept ist auch auf IO-Link-Geräte anwendbar. Das Problem der Anbindung eines solchen Sensors an einen PC ist durch den bei Pepperl+Fuchs erhältlichen IO-Link-USB-Master gelöst – ein Gerät, das auf der einen Seite per USB mit dem PC verbunden ist und auf der anderen Seite eine IO-Link-Schnittstelle zur Verfügung stellt. Man könnte diese Entwicklung auch als Gateway von USB auf IO-Link bezeichnen. Die erste Möglichkeit der Offline-Parametrierung verwendet genau diese Lösung mit einem Geräte-DTM in Verbindung mit dem IO-Link-USB-Master. Dieser Ansatz ist besonders geeignet für komplexe Sensoren und bietet zudem eine grafische Darstellung von Messwerten und Einstellungen. Der zweite Ansatz hingegen ist eher für einfache Sensoren gedacht. Er ist schlanker und funktioniert mit jedem IO-Link-Gerät. Dieser Weg bietet sich vor allem dann an, wenn anstatt eines Geräte-DTMs nur die Gerätebeschreibung IODD zur Verfügung steht. Zurück zur ersten Möglichkeit: Ein Beispiel hierfür ist die Off­line-Parametrierung des Laserentfernungsmessers VDM28 von Pepperl+Fuchs. Er bietet eine Entfernungsmessung bis 8m Reichweite nach dem Puls-Laufzeit-Verfahren und eine IO-Link-Schnittstelle für Messwertausgabe sowie Parametrier- und Diagnosemöglichkeiten. Der Anwender schließt den Sensor an den IO-Link-USB-Master an, der mit einem Laptop verbunden ist, startet Pactware und ruft das Device-DTM auf. Mit Unterstützung des IO-Link-USB-Masters und dem Geräte-DTM kann der Anwender jetzt alles parametrieren – angefangen von den Schaltpunkten über die Betriebsmodi bis hin zur Konfiguration des Messablaufes. Zwar gibt es noch eine Bedientaste am Gerät, sie dient aber primär der Basisanpassung an die jeweilige Anwendung. Universelle Lösung mit generischem DTM Die zweite Möglichkeit einer Offline-Parametrierung bietet sich an, wenn kein Geräte-DTM zur Verfügung steht. Das ist oft bei Sensoren mit geringer Konfigurationskomplexität der Fall. Auch hier gibt es jedoch eine Reihe von Parametern, die dem Anwender zur Verfügung gestellt werden sollen; beispielsweise die Hell/Dunkel-Schaltung bei Reflex-Lichtschranken oder der Schaltpunkt eines binären Sensors. Die zentralen Tools, wie der FDT-Rahmen und der IO-Link-USB-Master, entsprechen denen der ersten Lösung. Nur, dass hier die standardisierte und für alle IO-Link-Geräte erhältliche Gerätebeschreibungsdatei, die IODD (IO Device Description), und ein generischer DTM als IODD-Interpreter genutzt werden. Wie funktioniert diese Kombination? Die IODD stellt eine funktionale Beschreibung eines IO-Link-Gerätes dar. Sie enthält alle spezifischen Variablen eines Sensors in einer XML-basierenden Beschreibung: Identifikationsdaten, Betriebs- und Konfigurationsparameter, Prozessdatenabbild und Diagnoseparameter sowie die Definition einer Bedieneroberfläche. Diese Beschreibungsdatei wird zu jedem IO-Link-Gerät mitgeliefert oder steht im Download-Bereich des Geräteherstellers bereit. Der Anwender muss sie nur in ein bestimmtes Verzeichnis auf seinen Laptop kopieren. Im Vergleich zu einem \’normalen\‘ Geräte-DTM gibt es mit der beschriebenen Lösung keine größere Prozedur bei der Installation/ Deinstallation. Die IODD lässt sich innerhalb der FDT-Rahmenapplikation aufrufen und wird dabei vom generischen DTM interpretiert. Der generische DTM – auch IODD-Interpreter genannt – generiert dabei die in der IODD definierte Benutzeroberfläche und stellt die entsprechenden Geräteparameter dar. Ablauf und Handling ähneln also der ersten Lösung. Damit liegen die Vorteile auf der Hand: herstellerunabhängig, gleiches Handling wie mit einem Geräte-DTM und ein einziges Tool für Einarbeitung und Pflegeaufwand bei allen IO-Link-Geräten. Darüber hinaus haben IODDs ein geringes Datenvolumen und sind ohne Installationsprozeduren updatefähig. Positiv ist auch, dass nicht für jedes IO-Link-Gerät ein eigener Geräte-DTM bereitgestellt werden muss. Entwickelt wurde der generische DTM von M&M Software, initiiert durch ein Firmenkonsortium bestehend aus zehn Unternehmen, dem auch Pepperl+Fuchs angehört. Der IO-Link-USB-Master diente u.a. als Testwerkzeug für diese Softwareentwicklung. Ein Tool für alle IO-Link-Sensoren Ein nicht zu vernachlässigender Aspekt für die aufgeführten Wege der Offline-Parametrierung ist, dass Engineering-tools mit IO-Link-Unterstützung ebenfalls die IODD als Gerätebeschreibung von IO-Link-Geräten unterstützen. Einige Hersteller integrieren sogar einen FDT-Rahmen in ihre Engineeringtools. Dies bedeutet, dass die beschriebenen Methoden für die Offline-Parametrierung über IODD oder Geräte-DTM für den Online-Fall, also durch verschiedene Feldebenen innerhalb einer Anlage hindurch, in gleicher Weise anwendbar sind. Für den Anwender ergibt sich dadurch ein wesentlicher Vorteil: Unabhängig davon, ob er online an einem Engineeringtool für eine Steuerung sitzt, einen IO-Link-Sensor in einer Anlage offline über den IO-Link-USB-Master an einen Laptop anschließt oder die letzte Konstellation an seinem Schreibtisch verwenden möchte, hat er in allen Fällen eine einheitliche Benutzeroberfläche. Diese wird durch den Geräte-DTM des Herstellers bzw. den generischen DTM definiert. Fazit Der IO-Link-Standard wurde mit der Zielrichtung entwickelt, eine durchgängige und einheitliche Kommunikations-Schnittstelle im Feld für Sensoren und Aktoren bereitzustellen. Die hier beschriebenen Verfahren der Offline-Parametrierung von Sensoren sind im Grunde Anwendungen von IO-Link. Über die FDT/DTM-Technologie stehen zusammen mit dem bei Pepperl+Fuchs erhältlichen IO-Link-USB-Master, spezifischen Device-DTMs oder dem universellen generischen DTM (IODD-Interpreter) Mittel zur einfachen Offline-Parametrierung von IO-Link-Geräten zur Verfügung. Insbesondere bei Verwendung der IODD erhält der Anwender sowohl in der Online- als auch bei der Offline-Parametrierung eine einheitliche Bedienoberfläche. Damit kann er die Möglichkeiten der IO-Link-Schnitt­stelle auf breiter Basis nutzen – herstellerübergreifend und sofort verfügbar.