IO-Link und die Steuerungen der 100er Leistungsklasse Kombination schafft wirtschaftliche Vorteile

Der Anwendernutzen von IO-Link besteht zum einen in der Reduzierung der Verdrahtungskosten, da die Daten statt über Multipol- und Schirmleitungen nun seriell übertragen werden. Leiten die Sensoren und Aktoren mehr als ein Bit weiter, werden sie mit IO-Link aufgrund der Verwendung von Standard-Sensor/ Aktor-Kabeln deutlich kostengünstiger vernetzt. Eine in das System integrierte Parameterdatenhaltung führt zu kürzeren Rüstzeiten, denn die Parameter der Sensoren und Aktoren stehen sofort zur Reparametrierung defekter IO-Link-Devices, Umparametrierung beim Formatwechsel sowie zur Duplizierung von Serienmaschinen und -anlagen bereit. Die detaillierte sowie ortsgenaue Diagnose verringert schließlich die Stillstandszeiten der Applikation. Im Rahmen einer präventiven Diagnose sowie im Fehlerfall stellt IO-Link dem System entsprechende Informationen transparent zur Verfügung. In Verbindung mit einem leistungsfähigen Engineering-System sowie der dazu passenden Steuerungs-Visualisierung lassen sich diese Anwendervorteile nutzen, um die Produktivität der Maschinen und Anlagen signifikant zu erhöhen (Bild 3). Engineering-Tool reduziert Inbetriebnahme- und Stillstandszeiten Mit PC Worx bietet Phoenix Contact ein umfangreiches Software-Tool zur Projektierung und Programmierung sowohl einfacher als auch komplexer Automatisierungssysteme. Soll der IO-Link-Master aus der Produktfamilie Inline in Schutzart IP20 oder der Produktfamilie Fieldline in Schutzart IP67 besonders wirtschaftlich in das Netzwerk eingebunden und programmiert werden, erweisen sich die Inline Controller der 100er Leistungsklasse von Phoenix Contact, wie der ILC 170 ETH-2TX, als passende Lösung. Die Klein­steuerungen passen sich an die jeweiligen Applikationsanforderungen an, indem sie um die Standard- und Funktionsklemmen des Inline- und Fieldline-E/A-Systems erweitert werden. Dazu gehört auch der IO-Link-Master (Bild 4). Eine der zahlreichen Funktionen des Engineering-Systems PC Worx sorgt dafür, dass diejenigen Komponenten automatisch projektiert werden, die an einen von der Steuerung abgehenden Lokalbus angeschlossen sind. Auf diese Weise verringert sich die Inbetriebnahmezeit des gesamten Bussystems mit integriertem IO-Link-Master deutlich. Um die vielfältigen von IO-Link gelieferten Parameter- und Diagnoseinformationen nutzen zu können, ist eine intuitiv handhabbare Kommunikationsschnittstelle zwischen dem IO-Link-Master und den IO-Link-Slaves auf der einen sowie dem Programmier-Tool auf der anderen Seite erforderlich. PC Worx stellt dieses Interface in Form einer auf der IEC 61131-3 basierenden Programmierumgebung zur Verfügung. Eine IO-Link-Funkti­ons­bi­bli­othek erlaubt dabei die Verwertung der Prozess- und Servicedaten der IO-Link-Devices. Mit Hilfe verschiedener Bausteine kann der Programmierer diese Informationen einfach verarbeiten sowie Service-Datenobjekte (SPDU) lesen und schreiben. Das Erstellen eines langen und komplizierten Programmcodes entfällt (Bild 2). Der Baustein liefert darüber hinaus automatisch IO-Link-spezi­fische Diagnosemeldungen, die so genannten System-Fehlercodes. Diese Daten, bei denen es sich z.B. um die Überwachung der IO-Link-Verbindungen handeln kann, lassen sich ebenfalls problemlos im Anwenderprogramm verwerten. Da alle Meldungen umgehend in den Diagnoseprozess eingebunden werden, reduzieren sich die Stillstandszeiten auf ein Minimum. FDT/DTM-Technologie ermöglicht Zugang zu allen erfassten Daten Die zahlreichen von den Automatisierungskomponenten gelieferten Informationen lassen sich nur dann sinnvoll nutzen, wenn die Applikation auf Basis offener Standards automatisiert ist. So wie sich IO-Link als Standard zur Kommunikation mit Sensoren und Aktoren etablieren wird, ist dies im Software-Bereich mit der FDT/DTM-Technologie bereits der Fall, die PC Worx unterstützt. In Kombination mit dem generischen IO-Link-DTM, der die Interpretation der zum IO-Link-Device gehörenden IO-Link-Device-Description (IODD) ermöglicht, werden der Steuerung so im Zuge der nahtlosen Integration der Sensoren und Aktoren alle erfassten Daten zugänglich gemacht. Kostengünstiges Bedienen und Beobachten Innerhalb des Automatisierungsprozesses erweist sich das Auslesen und Schreiben von Daten durch das Steuerungsprogramm als wichtige Aufgabe. Die gesammelten Informationen müssen dann weiterverarbeitet werden. Das bedeutet für IO-Link, dass die Diagnose- und Prozessdaten nur dann sinnvoll verwertet werden können, wenn sie sich entsprechend darstellen und verarbeiten lassen. Das Anzeigen der Informationen erfolgt ebenso wie die interaktive Maschinenbedienung über eine Visualisierung. Mit WebVisit ist hierfür ein wirtschaftliches Software-Tool erhältlich. Alle Steuerungen der 100er Leistungsklasse von Phoenix Contact verfügen über einen Webserver sowie mindestens einen Ethernet-Port. Die mit WebVisit erstellten Visualisierungsseiten werden daher einfach auf der Steuerung abgelegt. Anschließend können sie über einen Standard-Browser, der auf dem Industrie-PC, Web-Panel oder mobilen Smart Phone installiert ist, bequem abgerufen werden. Das Vorhalten einer für kleine Anwendungen oftmals teuren Visualisierungssoftware ist nicht mehr notwendig. Die Visualisierungsdaten werden über ein drahtgebundenes oder funkbasiertes Ethernet-Netzwerk übertragen. So lassen sich selbst große Entfernungen zwischen dem Anlagen- oder Maschinenabschnitt sowie der auf dem Endgerät laufenden Visualisierung überbrücken (Bild 5). Um eine automatisierte Anlage umfassend überwachen und analysieren zu können, müssen Prozess- und Diagnosedaten über einen längeren Zeitraum \’geloggt\‘ werden. Deshalb können die Klein­steu­erungen ILC 1xx an ein Datenbank-Managementsystem wie SQL oder MySQL angebunden werden. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel die ausgelesenen Seriennummern der verwendeten IO-Link-Devices dauerhaft in der Datenbank archivieren. Fazit Durch die Kombination der Steuerungen der 100er Leistungsklasse, der Software-Tools PC Worx und WebVisit sowie des Kommunikationsstandards IO-Link erhält der Anwender somit eine Automatisierungslösung für kleine bis mittelgroße Applikationen, die mehr Informationen zu deutlich geringeren Kosten bereit stellt. Kasten 1: Die drei Säulen von IO-Link 1. Vereinfachung der Verdrahtung: In einer Roboteranwendung überträgt IO-Link die Messwerte für Durchfluss, die Durchflussmenge und die Temperatur des Mediums über eine dreiadrige ungeschirmte Standard-Leitung. Somit werden Verdrahtungskosten minimiert. 2. Parameterdatenhaltung: In der Verpackungsindustrie parametriert IO-Link Optosensoren abhängig vom Verpackungsgut zur Laufzeit um und reduziert damit die Maschinenstillstandszeiten bei der Umrüstung auf die Hälfte. 3. Diagnose: Der Kommunikationsabbruch zwischen einem IO-Link-Master und einem IO-Link-Device wird zur Laufzeit sofort erkannt, so dass sich die Betriebssicherheit von Werkzeugmaschinen erheblich erhöht. Kasten 2: Kleinsteuerungen erlauben wirtschaftliche Automation Die Steuerungen der 100er Leistungsklasse ermöglichen den einfachen Einstieg in die Automation und sind daher bestens für den Einsatz in kleinen und mittelgroßen Applikationen geeignet. Als Basis eines wirtschaftlichen Automatisierungssystems lassen sich die Inline Controller ILC 1xx je nach Anforderung flexibel um die Ein- und Ausgabe- sowie Funktionsmodule des Inline-Installationsbaukastens erweitern. Die Systemlösung umfasst darüber hinaus Web-Panel und Netzwerk-Komponenten, wobei alle Geräte optimal aufeinander abgestimmt sind (Bild 6). Die Kleinsteuerungen werden mit der kostenfrei erhältlichen Entwicklungsumgebung PC Worx Express programmiert. Verschiedene Funktionsbaustein-Bibliotheken sowie Quickstarts unterstützen bei der Programmerstellung, während sich mit der Software WebVisit kostengünstig Visualisierungsseiten aufbauen lassen. Diese werden in der Steuerung hinterlegt und können dann über jeden Standard-Browser aufgerufen werden.