Intelligenz vor Ort #####

IO-Link – die hersteller- und feldbus-unabhängige Schnittstelle zur Anbindung von Sensoren an übergeordnete Kommunikationsnetze – ist den Kinderschuhen entwachsen. Erste Projekte erproben den durchgängigen Datenfluss vom Sensor zum SAP-System.

IO-Link – die hersteller- und feldbus-unabhängige Schnittstelle zur Anbindung von Sensoren an übergeordnete Kommunikationsnetze – ist den Kinderschuhen entwachsen. Erste Projekte erproben den durchgängigen Datenfluss vom Sensor zum SAP-System.

Dass intelligente Sensoren mit integrierten Mikroprozessoren in der Lage sind, Betriebszustände zu detektieren, die vom Normalzustand abweichen, genügt nicht, um die heutigen Forderungen nach vorausschauender Wartung und maschinennaher Diagnose zu erfüllen. Vielmehr gilt es, die durch die intelligenten Sensoren zusätzlich generierten Daten möglichst kostengünstig in die Steuerung und/oder die Leitebene zu übertragen. Prinzipiell gibt es hierfür vier verschiedene Ansätze: die parallele Signalübertragung mit Einzelsignalleitungen oder serielle Verfahren mit nur wenigen Leitungen wie die Feldbus-Integration, das HART-Protokoll und IO-Link.

Parallele Signalübertragung

Die einfachste Methode, um Diagnosedaten vom Sensor zur Steuerung zu übertragen, ist die parallele Schnittstelle. Hierbei müssen neben der Leitung für Prozesswerte wie Druck, Temperatur oder Abstand weitere Leitungen verlegt werden, über die Signale wie Betriebsbereitschaft, Vorausfall oder Teach-in an die SPS übertragen werden. Viele parallele Leitungen über größere Strecken erfordern allerdings teure Kabeltrassen und zahlreiche Klemmenstellen, die eine Fehlersuche erschweren. Vielfach werden Parameterdaten über eine separate, serielle Schnittstelle via Punkt-zu-Punkt-Verbindung von einem PC übertragen. So existieren in einem Szenario zwei unabhängige Informationsschnittstellen, von denen eine permanent, die andere nur zeitweise während der Inbetriebnahme verfügbar ist. Und hier liegt der Knackpunkt: Jede zusätzliche Schnittstelle kostet zum einen Geld und stellt zum anderen eine potenzielle Schwachstelle im rauen Maschinenumfeld bei hohen Anforderungen an Dichtigkeit und Vibrationsfestigkeit dar. Vorteilhaft bei der parallelen Verdrahtung ist, dass zum einen bestehende Hardware wie SPS-Ein-Ausgabebaugruppen, Multimeter und Klemmen genutzt werden und zum anderen die Signalauswertung mit bekannten Softwaretools erfolgen kann. Ergo ist kein besonderer Schulungsaufwand für Inbetriebnehmer und Wartungspersonal erforderlich.

Bus-Integration

Für die serielle Datenübertragung mittels eines in den Sensor integrierten Bus-Interface ist ein Busmaster in der SPS nötig, der die Kommunikation zu den angeschlossenen Sensoren organisiert. Da mehrere Sensoren – bei AS-Interface sind es bis zu 62 – über nur eine Leitung kommunizieren, vereinfacht sich die Kabelverlegung. Lediglich an den Sensoren sind je zwei Anschlüsse für den eingehenden und abgehenden Bus und ein Busabschluss vorzusehen. Dies verteuert die Sensoren und sorgt für potenzielle Problemstellen bei speziellen Dichtigkeitsanforderungen. Das Mindestbauvolumen und die Komplexität des Bus-Interface macht zudem die Unterbringung von Busanschaltungen in sehr kleinen Sensorbauformen schwierig beziehungsweise unmöglich. Last but not least dauert die gemultiplexte Übertragung der Daten von den angeschlossenen Sensoren zur Steuerung – abhängig von der Datenmenge, Übertragungsrate und Anzahl der angeschlossenen Teilnehmer – geraume Zeit: Üblicherweise liegt die Zykluszeit im Bereich von vielfach untolerierbaren 5 bis 100 ms.

Als generelle Vorteile gegenüber der parallelen Signalübertragung gelten die größere Datenmenge und das Multiplexen viele Sensorsignale über nur eine Busleitung. So können große Kabeltrassen entfallen.