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Sensor-Aktor-Kommunikation

IO-Link - aber drahtlos!

17. Dezember 2018, 02:00 Uhr   |  Stephan Langerv

IO-Link - aber drahtlos!
© CoreTigo

IO-Link dient der einfachen ­Verdrahtung intelligenter, ­komplexer Sensoren und ­Aktuatoren mit Hilfe einer ­standardisierten 3-adrigen ­Sensorleitung. Künftig ­kommunizieren Geräte via IO-Link auch Wireless.

Bei der Verkabelung von Sensoren und Aktoren besteht nach wie vor großes Einsparungspotenzial. Ergo ist es nur logisch, dass sich in Sachen Feldgeräte-Verdrahtung nun auch IO-Link dem Thema Wireless öffnet. Bereits seit 2016 wird innerhalb der IO-Link Community an der Erstellung einer Spezifikation für die IO-Link-Wireless-Technologie gearbeitet. Die Anforderungsprofile und Use Cases hierzu wurden ausformuliert und im entsprechenden Technik-Arbeitskreis hierauf basierend die technischen Anforderungen definiert und das Spezifikations-Dokument erstellt.

Eine herausfordernde Aufgabe

IO-Link Wireless
© CoreTigo

IO-Link Wireless ermöglicht komplett neue Kommunikations-Wege. So können beispielsweise sowohl Aktoren als auch Sensoren von Industrierobotern kabellos miteinander kommunizieren, ohne dass hierfür eine kabelgebundene Schnittstelle notwendig wird.

Kommunikationsprinzip bei IO-Link Wireless
© IO-Link Community

Kommunikationsprinzip IO-Link Wireless: Für den Anwender besteht kein Unterschied, ob kabelgebundene IO-Link-Informationen oder IO-Link-Wireless-Daten verarbeitet werden.

Um auch mit einer Wireless-Technologie die Anlagen-Performance fest verdrahteter Sensor-Aktor-Systeme zu erreichen, gilt es, unterschiedliche Anforderungen zu realisieren. Beispiels-weise ist eine Zykluszeit gefordert, die unterhalb der 10 ms für die Aktualisierung der E/A-Daten liegt. Die Ansprüche an die Zuverlässigkeit sind mindestens ebenso hoch wie bei den kabelgebundenen Systemen. Mehr als 30 Geräte sollen über einen Funkkanal mit einem Master kommunizieren können. Als Frequenzband soll das 2,4-GHz-Band dienen – die Koexistenz mit anderen Systemen auf diesem Frequenzband ist Voraussetzung. Zudem sollen innerhalb eines Hochfrequenz-Bereiches bis zu drei Master mit insgesamt bis zu 120 Devices kommunizieren können.

Bisherige Wireless Technologien erfüllen diese Anforderungen nicht vollumfänglich. WiFi beispielsweise scheitert bei der Anforderung an Zuverlässigkeit und Determinismus durch den verwendeten ‚Listen before Talk‘-Mechanismus. Mit Bluetooth lassen sich weder die geforderten Teilnehmerzahlen noch die Echtzeit-Anforderungen oder die problemlose Koexistenz mit weiteren Technologien realisieren. Auch Zigbee kann die angestrebten Aktualisierungsraten nicht garantieren, da die Datenrate von 250 kbps bei 16 verwendeten Frequenzkanälen und 5-MHz-Bandbreite zu niedrig ist. Wireless Hart wiederum erreicht mit einer Zykluszeit von einigen 100 ms nicht die in der Fabrikautomation erforderliche Geschwindigkeit.

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