IO-Link oder ein mehrfaches Déjà-vu-Erlebnis
Ähnlich wie bei CompoNet ging die Initiative für IO-Link zunächst auch von einer großen Firma aus: Siemens brachte seine IQ-Sense-Technologie in die Profibus Nutzerorganisation ein, um sie auf eine breitere Basis zu stellen. Und ähnlich wie bei der ODVA hat auch die PNO mit Markennamen jongliert: Der Name IO-Link entstand nicht sofort, sondern zwischenzeitlich war \’Profipoint\‘ im Gespräch. Eine andere interessante Übereinstimmung: die AS-i-Gründungsfirmen sind auch die, die die Entwicklung von IO-Link energisch vorantreiben – als weiteres Schwergewicht ist Phoenix Contact, aber auch viele weitere Firmen hinzugekommen (Bild 3). Was ist die Zielsetzung dieser Firmen? Die durchgängige Kommunikation bis zum Sensor bzw. Aktuator soll mit einer einzigen feldbusunabhängigen Schnittstelle erreicht werden, die kostenneutral und kompatibel zu den bisherigen Lösungen der klassischen 3-Draht-Anbindung ist. Über Koppler, die einerseits IO-Link-Master und andererseits Feldbus-Slaves sind, wird die Anbindung an die etablierten Feldbus-Systeme (einschließlich AS-i) erreicht. Damit wird auch klar, weshalb man sich gerne unter dem Dach der PNO als der führenden Organisation in der industriellen Kommunikation etablierte, den Technologienamen aber Feldbus-neutral wählte. Mit IO-Link wird die Kommunikation bis zum Sensor bzw. Aktor geführt, ohne dass die auf den letzten Metern im Feld bewährte und etablierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung aufgegeben wird. Neben dem eigentlichen Sensor-Signal können weitere Daten und Meldungen über das gleiche Kabel übertragen werden; die zusätzlichen Kommunikationsfunktionen wurden dabei als add-on definiert. Die IO-Link-Schnittstelle lässt sich kostengünstig realisieren; die Spezifikation ist verfügbar. Die völlige Schnittstellen-Kompatibilität zu Standardsensoren ermöglicht die Verwendung der bisher üblichen Kabel und Steckverbinder. Damit ist in hohem Maße Investitionsschutz bei Herstellern gegeben, die nur wenige Produktvarianten vorhalten müssen. Die Anwender profitieren sowohl in neuen als auch in bestehenden Anlagen von der Installation und durch die Möglichkeit, Standard- und IO-Link-Sensoren parallel verwenden zu können. Da IO-Link eine Erweiterung der bestehenden binären Schnittstelle um die Kommunikationsfunktion darstellt, ist ein einfacher und kontinuierlicher Umstieg auf die neue Technologie möglich. Beide Sensortypen können sowohl an IO-Link-Baugruppen als auch an heutigen E/A-Baugruppen betrieben werden. Die IO-Link-Spezifikation enthält neben der Beschreibung der Kommunikations-Spezifikation eine Feldbus-neutrale Datenschnittstelle für Prozess- und Bedarfsdaten sowie Informationen zur Systemintegration. Dies erlaubt die Einbindung von IO-Link in die gängigen Feldbus- und Automatisierungssysteme. Im ersten Schritt wurde bereits die Abbildung auf die Feldbussysteme Profibus DP und Interbus, auf AS-i sowie auf das Ethernet-Protokoll Profinet erstellt. Dass IO-Link auf einem breiten Fundament aufgebaut ist, unterstreicht Dr. Peter Wenzel, Geschäftsführer der Profibus Nutzerorganisation: \“IO-Link wird nicht nur von den Sensorherstellern, sondern auch von vielen Halbleiterherstellern als erfolgversprechende Technologie angesehen. Deshalb haben sich mehrere Halbleiterhersteller der PNO angeschlossen und begleiten so als Mitglied die derzeitigen Aktivitäten zur Markteinführung. Nachdem die IO-Link-Spezifikation zur Verfügung steht, sind auch die Aktivitäten zur Standardisierung in der IEC gestartet worden.\“
Miteinander, nebeneinander oder gegeneinander?
Der Interbus-Club Deutschland hat die Aktualität des Themas zum Anlass genommen, im Forum Factory Automation der Hannover Messe 2007 zur Podiumsdiskussion \“Durchgängige Kommunikation bis in den Sensor – Wie überwinde ich die \’letzte Meile\‘?\“ einzuladen. Experten der Themen AS-i, CompoNet und IO-Link bezogen Stellung und diskutierten den Anwendernutzen ihrer Kommunikationslösungen. Dr. Thomas Sebastiany, Pepperl+Fuchs und Vorstandsmitglied von AS-i sieht IO-Link und AS-i als sich ergänzende Lösungen: IO-Link schafft die Brücke von den Standardsensoren zur AS-i-Welt. IO-Link Masteranschaltungen für AS-i sind in Kürze verfügbar, und über die existierenden Gateways von AS-i zu Feldbus- oder Ethernet-Systemen ist damit die volle Durchgängigkeit in der Automatisierung erreicht. Viktor Schiffer, Rockwell Automation und ODVA, weist dagegen auf die Einmaligkeit der CIP-Lösungen und CompoNet hin: Mit nur einem Protokoll wird ein durchgängiges Nachrichtenrouting über alle ODVA-Systeme hinweg erreicht. Er geht jedoch davon aus, dass der Schwerpunkt des Einsatzes von CompoNet in Japan und Südostasien liegen wird und hält es durchaus für denkbar, dass auch IO-Link über Gateways in die CIP-Welt integriert werden kann. Würde sich dieses Tor öffnen, so wären die Sensor-und Aktuatorenhersteller ein wichtiges Stück weiter bei der Zielsetzung, mit einer Schnittstelle alle Märkte bedienen zu können. Christian Gemke von Phoenix Contact betont, dass die Systemintegration von IO-Link in Interbus, Profibus und Profinet abgeschlossen ist und sich IO-Link damit als Basiskommunikation für alle Feldbus- und Ethernetsysteme etabliert. Aus seiner Sicht drängt sich IO-Link dem Anwender durch erhebliche Vorteile geradezu auf: Die höhere Genauigkeit der übertragenen Daten, die Kostenvorteile bei der Installation, die einfache Inbetriebsetzung, die Datenhaltung mit erheblichen Vorteilen für den Service beim Austausch sind nur einige seiner Argumente für den, nach seinen Worten, \“Durchbruch in der Kommunikation\“. Diese Argumente greift auch Klaus Halder von Sick auf. Er betont, dass inzwischen viele serienreife Produkte verfügbar sind und die Interoperabilitätstests die Stabilität der Spezifikation bewiesen haben. Nach seinen Worten sind neben den erheblichen Vorteilen bei der Total Cost of Ownership bei gleichen Investitionskosten auch die Prozesssicherheit für den Anwender sowie der Investitionsschutz von Bedeutung. Dazu gehört neben der Kompatibilität zu den herkömmlichen Sensoren auch die Aufnahme der IO-Link-Spezifikation in das Normenwerk der IEC – die Aktivitäten hierzu sind in vollem Gange. Armin Seitz von Festo belegt am Beispiel mechatronischer Systeme die Notwendigkeit digitaler Kommunikation. So können z.B. Druckschalter bis zu 30 Parameter haben, die prozessspezifisch einzustellen sind. Waren bisher beim Ausfall der Einheit diese Parameter nicht mehr verfügbar und mussten in das Neugerät frisch eingegeben werden, so lassen sich bei digital kommunizierenden Geräten mit dem richtigen Engineering alle Datensätze speichern und problemlos in neu eingebaute Geräte übertragen. Ungeplante Stillstandszeiten werden dadurch reduziert oder können sogar ganz vermieden werden, wenn die angeschlossenen Geräte über Status- und Diagnosemeldungen eventuellen Wartungsbedarf melden. Armin Seitz sieht bei einfacheren mechatronischen Einheiten IO-Link als Kommunikationssystem seiner Wahl an, bei komplexeren Einheiten werden Feldbus- oder Ethernet-Systeme zum Einsatz kommen (Bild 8). Dr. Volker Oestreich, der die Podiumsdiskussion moderierte, griff dieses Thema auf und betonte, dass die wichtigsten Quellen für zukünftige Kosteneinsparungen im Maschinen- und Anlagenbau wie Condition Monitoring, Asset Management oder webbasierte Fernwartung nur mit digitaler Kommunikation bis zur Sensor-/Aktuatorebene erreicht werden können. Mit AS-i, CompoNet und IO-Link gibt es dafür die richtigen Systeme. Für alle Diskussionsteilnehmer spielt das Thema der Geräteintegration eine wichtige Rolle. Es bieten sich dabei mehrere Optionen an; die FDT-Group ist auf alle Fälle schon einmal in die Initiative gegangen. Sie hat eine neue Projektgruppe gegründet, die einen Anhang zur FDT-Spezifikation erstellt, um eine allgemeingültige Kommunikations-DTM für IO-Link zu erstellen. Mitglieder dieser Gruppe sind Bosch Rexroth, ifm, Phoenix Kontakt, Sick und Turck; die Firma Sick hat die Leitung des Arbeitskreises übernommen. Aber auch andere Konzepte, z.B. auf Basis von TCI (Tool Calling Interface), sind in Arbeit.
Vision und Realität
Auf der Hannover Messe 2007 waren die Themen AS-i, CompoNet und IO-Link unterschiedlich präsent. AS-International präsentierte sich mit einem großen Stand und 19 Mitausstellern, die aktuelle Produkte zeigten. Daneben fanden sich AS-Interface-Produkte bei vielen Ausstellern. Wago z.B. zeigte unter anderem seine AS-i-Master und Gateway Lösungen zu höheren Feldbussystemen wie CANopen, DeviceNet, Profibus, Profinet oder EtherNet/IP. Bihl+Wiedemann präsentierte seinen neuen AS-i-Sicherheitsmonitor, der die Abfrage aller relevanten Daten am Monitor vor Ort ermöglicht und sämtliche Diagnosemeldungen auch an den Busmaster und die Applikationsprogramme überträgt. Informationen zu CompoNet gab es bei der ODVA und bei Omron, wo auch erste Produkte zu sehen waren. IO-Link war dagegen schon ein echtes Multivendor-Highlight. Dies zeigten Präsentationen auf dem Stand der Profibus Nutzerorganisation, bei der Guido Nelles, Siemens AG, Leiter des Marketingarbeitskreises IO-Link in der PNO, die besonderen Vorteile des Systeme zusammenfasste: Kommunikation bis in die unterste Feldebene mit Beibehaltung der einfachen Anschlusstechnik, kombinierte Übertragung von Analog- und Binärsignalen, Kompatibilität zu herkömmlichen Sensoren und die Möglichkeit des gemischten Betriebs, konsistente Parameter-Datenhaltung und die Feldbus-Neutralität. Serienreife Produkte gab es bei etlichen Firmen zu sehen, neben Phoenix Contact und Sick z.B. bei Balluff, wo Albert Feinäugle die erheblichen Einsparungen beim Verkabelungsaufwand hervorhebt, die durch IO-Link zu erzielen sind: Bei einem Laserdistanzsensor z.B. ersetzt ein steckerfertiges dreiadriges Standardkabel mehrere geschirmte Kabel für Analogwert, Binärwerte und teachbare Signale. Dadurch wird bei der Installation nicht nur Material und Zeit in erheblichem Umfang eingespart, die Lösung ist auch deutlich weniger fehleranfällig, was die Total Cost of Ownership weiter reduziert. Eckhard Sommer von ifm electronic weist noch einmal auf die sinnvolle Koexistenz von AS-i und IO-Link hin: \“IO-Link lässt sich hervorragend gemeinsam mit AS-Interface nutzen. Die Vorteile sind der geringere Verdrahtungsaufwand, einfaches \’Plug&Play\‘ und zusätzliche Diagnose.\“ Die Karlsruher TMG Technologie und Engineering zeigte in einer Multivendor-Demo mit IO-Link-Mastern von Balluff und TMG sowie Sensoren von Balluff, Leuze, Sensopart und Sick die Integration ins Engineering. Über das Tool Calling Interface (TCI) ist das IO-Link-Devicetool von TMG in die Engineering-Software (z.B. Step 7) eingebunden. Die IO-Link-Devices sind in XML beschrieben; die Gerätebeschreibung kann vom Sensor-/Aktuatorhersteller einfach erstellt werden. \“IO-Link bietet aufgrund der niedrigen Anschaltkosten, der hohen Funktionalität und guten Performance ein enormes Potential an innovativen Produktlösungen. Die einfache Anwendung durch ein einheitliches Engineering ist dabei der Schlüssel zum Erfolg\“, betont Klaus-Peter Willems von der TMG.
