IO-Link in der Anwendung

IO-Link in der Anwendung

„Aus Features werden Vorteile“

Das SPS-MAGAZIN hat die Experten der IO-Link-Community zum Roundtable eingeladen. Im Rahmen dieses Treffens sprach der vielseitige Teilnehmerkreis über die Historie des Punkt-zu-Punkt-Standards, über die Funktionalität und die vielseitigen Möglichkeiten in der Anwendung sowie über Vorteile der Sensor/Aktor-Kommunikationslösung auf dem Weg zu Industrie 4.0. Im zweiten Teil unserer Artikelserie geht es vor allem um den praktischen Einsatz von IO-Link und die dabei entstehenden Möglichkeiten und Vorteile für den Anwender.

 (Bild: TeDo Verlag GmbH)

(Bild: TeDo Verlag GmbH)


Das Konzept von IO-Link bietet viele Vorteile für die Kommunikation auf dem letzten Meter in der Maschine. Warum hat es dennoch fast zehn Jahre gedauert, bis der Standard wirklich im Markt angekommen ist?

Klaus-Peter Willems: Vor zehn Jahren gab es in der Tat die erste Idee zu IO-Link. Doch dann hat man aber drei Jahre darüber beraten, wie man sie umsetzt. Anschließend wurden prototypische Spezifikationen und erste Piloten realisiert. Soll ein Standard aber weltweit zur Anwendung kommen, dann braucht es auf dem Markt ein verfügbares Sortiment an Geräten. Dieses gibt es bestenfalls seit rund zwei Jahren, sodass man eigentlich erst ab diesem Zeitpunkt von einer Markteinführung des Sensor/Aktor-Standards IO-Link sprechen kann. Wenn man dem entgegen hält, wie viele Firmen – inklusive der Automobilisten – heute auf IO-Link schauen, dann können wir im Vergleich zur zeitlichen Einführung der Feldbusse eine echte Erfolgsgeschichte vorweisen.

Olaf Westrik: Letztendlich war es nur eine Handvoll Firmen, die sich in der Anfangszeit mit der Spezifizierung beschäftigt haben. Zudem tauchten auch erst nach und nach Anwendungsfelder auf, die ursprünglich gar nicht berücksichtigt wurden. Insgesamt gibt es heute viele Applikationen, die mit IO-Link wunderbar funktionieren. In Hinsicht der Anwendungsfelder, die sich bislang nicht mit IO-Link umsetzbar sind, soll nun an den Stellschrauben der Spezifikationen gedreht werden – um auch diese Fälle abdecken zu können.

Dr. Elmar Büchler: Neue Technologien brauchen immer eine gewisse Vorlaufzeit und IO-Link gewinnt aktuell richtig an Fahrt. Das lässt sich gut an der Entwicklung der bereits verbauten Knoten ablesen. Die Statistik zeugt mittlerweile von rund 3,6Mio. Devices im weltweiten Einsatz. Wenn man diese Kurve mit der anderer Feldbussysteme vergleicht, so ist die die Dynamik von IO-Link in der Tat deutlich besser. Im Rahmen der IO-Link-Community arbeiten wir nun kontinuierlich an der Weiterentwicklung der Spezifikation, um zusätzliche Anforderungen der Kunden abzudecken. Deswegen gibt es aus heutiger Sicht keine Grenzen – auch nicht in Hinsicht auf Industrie 4.0. Wir passen IO-Link den zukünftigen Anforderungen an und erweitern den Standard entsprechend der Bedürfnisse. Letztendlich benötigt man dafür aber eine gewisse Zeit, denn es gilt alle verschiedenen Interessen zusammenzubringen. Es geht ja nicht nur um ein Interface für Sensoren, sondern auch für Aktoren und viele andere Systeme. Hier allen Anforderungen gerecht zu werden, macht die Spezifikationsarbeit in Summe deutlich aufwändiger. Andererseits entsteht dadurch aber auch der große Mehrwert für den Anwender.

Jens Möllmann: Zu Beginn des IO-Link-Engagements hat jedoch ein großer Multiplikator gefehlt. Einer wie die Automobilindustrie, die erst vor einiger Zeit auf diesen Zug aufgesprungen ist. Umgekehrt kommt dadurch jetzt sehr viel Dynamik in die Entwicklung, u.a. weil es im Automobilbau eine so lange Lieferkette gibt. Zudem sind auch die Entwicklungen auf Applikationsseite ausschlaggebend: Wenn ich IO-Link in einem einfachen Näherungsschalter einsetze, dann ist die Wertschöpfung deutlich überschaubarer, als z.B. bei einem IO-Link-fähigen Greifmodul als mechatronischem Verbund.

Dr. Karsten Weiß: Das kann ich nur bestätigen. Unsere neuen Greifmodule, die ausschließlich über IO-Link angesteuert werden, kommen bei unseren Kunden sehr gut an. Vor allem weil wir sie durch diesen Standard sehr kompakt und völlig unkompliziert konstruieren konnten. IO-Link kann also Technik ganz simpel machen: Einfach einstecken und loslegen.

Thomas Holecek: Man muss die Vorteile einfach in den Vordergrund stellen. Das einfachste Argument ist hier in der Tat die Verdrahtungsvereinfachung, bzw. der Wegfall von teuren Spezialkabeln, welche wir für die Ansteuerung und Rückmeldung benötigten. Weitere Aspekte sind dann die Mehrwert-Informationen von Condition Monitoring, Energie-Monitoring und der vorausschauenden Wartungsanalyse.

Ist das denn beim Anwender angekommen?

Sai Seidel-Sridhavan: Die herstellerübergreifenden Einsatzmöglichkeiten von IO-Link schrecken in manchen Fällen auch etwas ab. Hier stoßen wir in der Denke einiger Anwender aktuell leider noch an Grenzen.

Helmut Börjes: Was wiederum paradox ist, denn bei den bislang vielfach proprietären Kommunikationssystemen im Feld war die Integration eines Feldgeräts oft deutlich schwieriger. Dennoch folgt mancher Anwender nach wie vor den ehemals definierten Regeln und Strukturen. Deshalb lautet unser Auftrag in der Positionierung von IO-Link vor allem: Wir müssen deutlich machen, wie einfach die Integration wird.

Seidel-Sridhavan: Und gleichzeitig aufzeigen, welche neuen Möglichkeiten IO-Link bietet. Auf die Sensorik bezogen lauten diese beispielsweise: komplette Geräte konfigurieren, einzelne Parameter umstellen oder Diagnosen fahren. Funktionen, die mit älterer Technologie deutlich schwieriger waren, oder sogar unmöglich.

Westrik: Das ist genau der Punkt. Zudem müssen bei der Installation mögliche Fehlerquellen von vornherein ausgeschlossen sein: Versehentlich einen falschen Sensor anzuschließen, ist mit IO-Link gar nicht möglich. Solche Aspekte zeigen den hohen Nutzen des Standards und können beim Anwender für das entsprechende Bewusstsein sorgen.

Seidel-Sridhavan: Aus Features müssen konkrete Vorteile werden, dann haben wir das Ziel erreicht.

Was wiegt also schwerer? Das mehr an Funktion oder die Aufwandsersparnis bei der Installation?

Izabel Abyanoglu: Das lässt sich pauschal nicht so einfach beantworten. Im direkten Vergleich mit anderen Systemen ist die Integration aber mit Sicherheit eines der zentralen Argumente. Die Kommunikationsschnittstelle für Sensoren und Aktuatoren lässt sich auch wunderbar mit anderen Standards wie AS-Interface kombinieren. Im Ergebnis kann der Anwender die Vorteile beider Systeme nutzen.

Ist der Anwender denn überhaupt schon bereit für IO-Link?

Börjes: Um neue Funktionen wie Parametrierung oder Diagnose zu nutzen, muss sich der Anwender natürlich auch damit beschäftigen. Das bedeutet einen gewissen Aufwand, den er bislang nicht hatte, weil es die Funktionalität gar nicht gab. Zudem muss der Anwender die möglichen Mehrwerte durch IO-Link für sich auch erst einmal identifizieren.

Büchler: Ein Beispiel ist hier die Vielzahl an Schnittstellen und passenden Tools, mit denen sich Inbetriebnehmer und Wartungspersonal heute noch auskennen müssen. Dass der Anwender diesem gewohnten Wahnsinn mit IO-Link ein Ende setzen kann, das muss aber wie gesagt erst einmal Einzug in die bislang gelebten Denkstrukturen finden.

Willems: Wir haben Funktionen integriert, die in anderen Systemen zwar bekannt sind, aber nicht durchgängig zur Verfügung stehen. Bei IO-Link sind diese Systemeigenschaften Pflicht. Dazu gehört z.B. der Gerätetausch ohne Tool oder die in der Gerätebeschreibung festgelegten dynamischen Parameter.

Weiß: Den daraus resultierenden Mehrwert muss man unterstreichen. Bei IO-Link lassen sich in der IODD z.B. Daten darstellen und Einheiten für jede Variable oder Hilfetexte in mehreren Sprachen hinterlegen. Das erleichtert die Geräteintegration und macht den Systemaufbau wesentlich einfacher. Wir bewegen uns in der Fertigung auf ein technologisches Niveau zu, bei dem immer mehr Komponenten eine Parametrierung benötigen – das können bei einer Fertigungszelle dann schnell mal hundert Devices sein. Hier kann der Anwender nicht mehr für jedes Gerät ein separates Handbuch wälzen oder spezielle Tools herunterladen.

Börjes: Es gibt noch einen weiteren Vorteil, der über die Anbindung und Applikation hinaus geht. Bei Sondermaschinen und im Anlagenbau gibt es bei der Installation und Inbetriebnahme sehr oft noch Änderungs- und Erweiterungsbedarf in der elektrotechnischen Ausstattung. Klassisch war das dann gar nicht so einfach, weil I/Os und Schnittstellen ja schon in der frühen Planung festgelegt wurden. Last-Minute-Änderungen in der Sensorik und Aktorik sind hingegen kommunikationsseitig mit IO-Link überhaupt kein Problem. Das gibt dieser Branche einen gewaltigen Flexibilitätsschub.

Büchler: Wenn man herstellerübergreifend alle Komponenten mit IO-Link-Schnittstelle zusammenzählt, die auf dem Markt verfügbar sind, kommt man derzeit auf rund 3.500 Produkte. Das ist eine gewaltige Anzahl und entscheidend für den Erfolg des Standards.

Alle reden heute über Industrie 4.0, über Dezentralisierung und Intelligenz. Ist jetzt also die Zeit für IO-Link gekommen?

Börjes: Ohne IO-Link wird Industrie 4.0 wirtschaftlich nicht funktionieren, da IO-Link der einzige Standard ist, um so tief und breit genug in die Feldebene herunterzukommunizieren.

Westrik: Der Standard leitet den technologischen Wandel an vielen Stellen ein: Ein plakatives Beispiel: Das auf den Komponenten aufgedruckte Typenschild kann zukünftig theoretisch entfallen, weil man die Identifikation mit IO-Link automatisch auf dem kommunikativen Weg löst.

Seidel-Sridhavan: Auch das automatisierte Umrüsten von Maschinen wird immer wichtiger – Stichwort Losgröße Eins. Mit IO-Link kann der Anwender eben nicht nur Feldbusgeräte konfigurieren, sondern auch ganz runter bis zum letzten Meter Sensorik und Aktorik flexibel und im laufenden Betrieb umstellen.

Büchler: Neben Losgröße Eins deckt IO-Link viele weitere Zukunftsanforderungen ab in Richtung Effizienz, Condition Monitoring, Predictive Maintenance oder Asset Management. Für all diese Aspekte müssen auf Maschinenebene Sensor- und Aktordaten bereitgestellt werden und eine direkte Kommunikation möglich sein.

Holecek: Die Verbreitung von IO-Link im Markt hat stark zugenommen und ich gehe davon aus das dieser Trend weiter anhält. Der Standard sorgt für eine durchgängige Kommunikation bis in die unterste Feldebene und ist damit eine wichtige und heute schon verfügbare Komponente für Industrie 4.0.

Willems: Moderne Ethernet-basierte Standards wie Profinet bieten hier auch eine hohe Funktionalität. Wenn man aber deren Mengengerüst auf Sensor- und Aktorebene betrachtet, dann relativieren sich diese Funktionen wieder. Die allermeisten Sensoren und Aktoren haben keine entsprechende Schnittstelle und werden nach wie vor über die herkömmlichen Analog- und Digitalschnittstellen angebunden. Diese Masse adressiert IO-Link, denn sie lässt sich mit Ethernet-Standards überhaupt nicht abdecken.

Weiß: Auch auf der Kostenseite und beim Integrationsaufwand in die Anlage ist IO-Link besonders interessant.

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