Sichere Kommunikation bis zum Sensor
Pilz: Mehr Produktivität durch IO-Link Safety
Industrielle Kommunikation auf der Feldebene muss bis zum »letzten« Sensor eine sichere Datenübertragung leisten können, die durch hohe Verfügbarkeit und geringe Kosten mehr Produktivität und eine flexiblere Automatisierung ermöglicht. Ein Mittel dafür ist der Standard IO-Link Safety.
Wie lassen sich Fertigungsprozesse optimieren? Eine Antwort heißt IO-Link Safety: Das herstellerunabhängige, standardisierte Kommunikationssystem IO-Link, eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung auf der Sensor/Aktor-Ebene, wurde zu einem System weiterentwickelt, das mit all seinen bekannten Vorteilen auch für die funktionale Sicherheit eingesetzt werden kann. Hersteller wie Pilz bieten bereits Systemlösungen für IO-Link Safety (IOLS) an. Das Kommunikationsprotokoll ist in der Norm IEC 61139-2 weltweit standardisiert und bietet hohe Sicherheit bis zu PL e nach EN ISO 13849-1 (bzw. SIL 3 nach IEC 61508/62061). Auch die Integration von Sicherheitssensoren und -aktoren ist bei IO-Link-Safety-Systemen grundsätzlich in jedes bestehende Feldbussystem möglich, unabhängig von übergeordneten Systemen.
Anforderungen optimal bedienen
Eine sichere Datenkommunikation und schnelle Installation sowie eine möglichst geringe Lagerfläche sind weitere Anforderungen der Anwender. Die Lösung dafür sind komplette IO-Link-Safety-Systeme mit Master, Sensoren, Feldgeräten und Konfigurationstool. Als erster Anbieter stellt beispielsweise Pilz ein solches Komplettpaket bereit, das sich für unterschiedlichste Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen eignet.
Der Master als effizienter Dirigent im Feld
Der IO-Link-Safety-Master wird dezentral im Feld eingesetzt, was die Kabellänge und den Platzbedarf verringert. Durch die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation ist die Verdrahtung der Sicherheitssensoren auch deutlich einfacher umzusetzen. Gleichzeitig ist das System flexibel nutzbar, denn anbinden lassen sich übliche Sicherheitssensoren, IO-Link-Safety-Sensoren und IO-Link-Geräte. Und weil die Kommunikation grundsätzlich immer über ungeschirmte Kabel läuft und IO-Link Safety industrieübliche Anschlüsse nutzt, sind weniger Kabel erforderlich. Installation und Gerätetausch sind damit Herausforderungen von gestern: In tatsächlich weniger als einer Minute ist der Anschluss einer Standard-M12-Verbindung möglich; bei einer herkömmlichen Verdrahtung ist hingegen mit über einer Stunde Zeit zu rechnen.
Schlechte Zeit? Gute Zeit!
Die Verbindungen sind auch weniger anfällig für Verdrahtungsfehler: Weil die IO-Link-Safety-Technologie gleich die Daten für die Diagnose mitliefert, ist sofort erkennbar, wenn ein Gerät am falschen Port angeschlossen wurde, und der Fehler lässt sich beheben. Ein weiterer Vorteil der Kommunikationstechnologie ist es, dass alle Geräte in der verketteten Anlage eigenständig identifiziert und parametriert werden. Das sichere Kommunikationsprotokoll IO-Link Safety optimiert so die Installations-, Inbetriebnahme- und Wartungszeiten deutlich, denn es reduziert die dafür benötigten Zeiten. Ausfallzeiten, etwa bei notwendigen Reparaturen, lassen sich erheblich verkürzen, die Wartung ist vorausschauend planbar.
Erster Praxisfall: Verkettete Anlagen
Ein, zwei Blicke auf die Praxis zeigen, wie IO-Link Safety Mehrwert bringen kann: etwa in einer verketteten Verpackungsanlage, wo häufig mehrere Sensoren im Einsatz sind. Die Sensoren brauchen Platz, vor allem für die Verkabelung, und ziehen einen insgesamt hohen Installationsaufwand nach sich. An insgesamt acht Ports des IO-Link-Safety-Master von Pilz lassen sich Sensoren anschließen. An vier IOLS-Ports können dabei sowohl IOLS-Sicherheitssensoren als auch IO-Link-Standardsensoren angeschlossen werden. Um die Redundanz der Safety sicherzustellen, sind zweikanalige Anschlussmöglichkeiten unerlässlich: Mit sogenannten FDIO-Ports (Failsafe Digital Input Output) können Anwender zwischen einem sicheren Eingang oder einem sicheren Ausgang wählen und ob dieser zweikanalig sein soll. Damit lassen sich klassische Sicherheitssensoren wie etwa Sicherheitsschalter, Türzuhaltungen oder Not-Halt-Geräte anschließen. Auch OSSD-Signale (Output Signal Switching Device) können so verarbeitet werden. Die Pilz-Lösung bietet hier gleich vier FDIO-Ports. Eine hohe Flexibilität mit Blick auf die Anschlussmöglichkeiten ist durch den IO-Link-Safety-Master somit gegeben.
Zweiter Praxisfall: Materialtransport
Ganz anderen Anforderungen muss sich das sichere Kommunikationsprotokoll stellen, wenn es etwa um Fertigungszellen im Bereich Materialtransport mit einer integrierten Robotik geht. Dort müssen Zugang und Schutztüren gut abgesichert und überdies Maschinenstillstandzeiten minimiert werden. Die IO-Link-Kommunikationstechnologie sorgt auch hier für eine einfache, zeitsparende Integration der Zugangsabsicherung und Absicherung der Schutztür(en). Und sie überwacht gleichzeitig die Anwendung »smart«: Daten von Sicherheitslichtgittern lassen sich auswerten, etwa Informationen über den Temperaturzustand der Sensoren, was schnelle Rückschlüsse auf die Umgebungstemperatur zulässt. Zu warm? Zu kalt? Mögliche Temperaturschwankungen über das normale Maß hinaus sind so früh genug erkennbar, bevor sie Einfluss auf die Produktion nehmen können.
Noch ein Mehrwert: Output steigern
IO-Link Safety kann auch die Produktivität unterstützen: IOLS-Geräte verfügen über eine Funktion zur Selbstdiagnose, die einen potenziellen Maschinenstillstand vorhersehen, indem sie Information über den Ist-Zustand bereitstellen. So lassen sich Informationen darüber, wie häufig die Wartungstür geöffnet, der Not-Halt betätigt oder in Lichtgitter eingegriffen wurde, in der übergeordneten Steuerung erfassen. »Gewusst, wo« kann bei Reparatur und Wartung erhebliche Vorteile bringen.
Ob flexiblere Anschlussmöglichkeiten, eine vereinfachte Installation oder eine rasche Diagnose – IO-Link Safety punktet bei Effizienz und Sicherheit für verkettete Anlagen in unterschiedlichsten Einsatzbereichen.
Pilz auf der Messe SPS 2024: Halle 9, Stand 370
Der Autor:
Matthias Wolfer ist Produktmanager Controller bei der Pilz GmbH & Co. KG.
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