Auch Jahre nach seiner Einführung wird der als „Single Drop digital comunication Interface“ in die Normung eingebrachte Verdrahtungsstandard von Anwendern immer noch in die Feldbus-Schublade gesteckt. „Leider wurde in der Vergangenheit die eigentliche Stärke von IO-Link nicht immer klar herausgear­beitet“, betont Dr.-Ing. Peter Adolphs, Geschäftsführer Entwicklung & Marketing bei Pepperl+Fuchs. Dadurch entstand vielerorts der Eindruck, dass es sich um einen weiteren Feldbus handelt. „IO-Link ist lediglich der ideale Standard für die letzte Meile von der E/A-Baugruppe zum intelligenten Sensor“, betont Peter Adolphs.

Dr. Peter Adolphs, Pepperl+Fuchs: „Aus Sicht eines Sensorherstellers wäre es wünschenswert, wenn die IO-Link-Eingangskarte bei jedem SPS-Hersteller künftig zur Standard-Ausstattung in allen Modellreihen gehören würde.“

© Pepperl+Fuchs

Die Verwirrung mag teilweise auch daran liegen, dass Anbieter die mit IO-Link-Hubs erzielbaren Einsparungen bei den Verdrahtungskosten nicht nur einer klassischen Parallelverdrahtung der Sensoren und Aktoren gegenüberstellen, sondern auch Feldbus-Instal­lationen auf Basis von Profibus oder Profinet.

Der Verpackungsmaschinenbauer LoeschPack ersetzt teure Buskabel und die aufwändige Parallelverkabelung beispielsweise durch mehrere Sensor-Hubs mit serieller IO-Link-Kopplung. Zudem bauen ohne dicke Kabelbäume die Maschinen nun wesentlich kompakter. Konkret sieht die IO-Link-Installa­tion bei LoeschPack folgendermaßen aus: Die Ansteuerung der Staplereinheit einer Verpackungsmaschine erfolgt mit einer S7-SPS in Verbindung mit dezen­traler Peripherie (ET 200S). Als Master kommen im Schaltschrank des Staplermoduls zwei Schnittstellenkarten mit jeweils vier IO-Link-Ports zum Einsatz. An diese sind insgesamt sieben IO-Link-Sensorhubs 8×M8 angeschlossen, die an der Staplereinheit die Signale von insgesamt 42 schaltenden Op­to-Sensoren einsammeln. Jeweils acht Eingänge werden über einen Sensorhub auf einen IO-Link-Port gebündelt, um sie dann per ungeschirmter Standard-Dreidrahtleitung via IO-Link zum Master zu übertragen. Gegen die durchgängige Nutzung von IO-Link-Hubs in der gesamten Verpackungsmaschine spricht lediglich das Installationskonzept des Maschinenbauers: Da die Schaltkästen oberhalb des Schmutzbereichs direkt auf der Verpackungsanlage montiert sind, fallen die Kabellängen generell extrem kurz aus. Zudem halten die Dichtungen der Kabelverschraubungen die üblichen Reinigungsverfahren klaglos aus. Ein Wechsel von der IP20-Welt zu einer Installation in Schutzart IP67 hätte daher keine weiteren Vorteile.

Nutzen der Konfiguration nicht unterschätzen

Neben der effektiven Verdrahtung von Sensordaten bietet IO-Link jedoch aufgrund der zeitgleichen Übertragung von Parameterdaten weitere Vorteile: Schaltschwellen für die Sensorik lassen sich zusammen mit anderen Konfigurationsparametern zentral in der Steuerung verwalten. Bei einem Produktwechsel auf der Maschine oder im Fall des Austauschs eines Sensors werden diese zentral archivierten Parametersätze dann wieder in den Sensor geladen. Eine manuelle Parametrierung des Sensors entfällt komplett. „Ein wichtiger Aspekt, der oft gar nicht zur Sprache kommmt“, führt Klaus Ebinger an, Produktmanager Prozesssen­sorik von der Firma Turck. Die IO-Link-Technologie bietet an sich eine einheitliche Konfigurationsplattform für komplexe Sensoren. Anwender müssen sich nicht mehr mit individu­ellen, herstellerspezifischen Parametrierungslösungen auseinandersetzen, sondern können mittels IO-Link-USB-Umsetzer und einem DTM als IODD-Interpreter (IO-Link Device Descrip­tion) die unterschiedlichsten Sensoren parametrieren. „Diese Plattform wird Turck kontinuierlich für weitere, neue Sensoren ausbauen und dabei ein besonderes Augenmerk auf die Handhabbarkeit von IO-Link im Zusammenspiel aller Komponenten achten“, so Ebinger.

Turck hat IO-Link mit aus der Taufe gehoben. „Von daher haben wir sehr viel Erfahrung gesammelt, was die Vorteile und die Alltagstauglichkeit angeht wie auch die Verbesserungsmöglichkeiten“, stellt Ebinger heraus. Er sieht eine zunehmende Verbreitung von IO-Link im Markt: „Sicherlich haben die IO-Link-Anbieter sich am Anfang einen stärkeren Effekt erwünscht, aber die konjunkturelle Situation 2009 sowie die weitreichenden Konsequenzen bei der Umstellung auf eine komplett neue Maschinenphilosophie haben eine schnellere Umsetzung nicht zugelassen. Mit dem zunehmenden Angebot der Hersteller und dem zeitlichen Vorlauf, den solche Neuentwicklungen von Maschinenkonzepten benötigen, sehen wir heute eine deutlich stärkere Nachfrage.“

Albert Feinäugle, Balluff: „Die Markteinführung von IO-Link ist in vollem Gang.“

© Balluff

Bei der Firma Balluff ist Albert Feinäugle, Leiter Marketing Services, mit der Marktakzeptanz von IO-Link zufrieden: „Selbst im Krisenjahr 2009 legten die IO-Link-Komponenten lediglich eine Wachstumspause ein, während wir bei der Mehrzahl unserer Produkte mit Einbrüchen von über 30 % zu kämpfen hatten.“ Seit 2010 verzeichnet Balluff wieder ein stürmisches Wachstum. „Kunden haben die mit IO-Link verbundenen Vorteile erkannt und fragen heute eher nach der Verfügbarkeit von Komponenten als nach deren Interoperabilität, wie das zu Beginn der Markteinführung üblich war“, so Feinäugle. Für ihn ein weiteres Indiz dafür, dass die Marktreife von IO-Link seitens der Kunden akzeptiert und die Markteinführung in vollem Gange ist.

Mit dazu bei trägt die komfortable Parametrierung unter IO-Link. Feinäugle führt hier die so genannten v1.1-Master ins Feld, welche die Sicherung der Geräte-Parameter in einem eigenen nichtflüchtigen Speicher übernehmen. Ein wichtiger Anwendungsfall für dieses Feature ist die automatische Parameter-Replikation nach dem Austausch eines IO-Link-Device. „Auch dies wird zu einer weiteren Belebung der Nachfrage führen“, ist sich Feinäugle sicher. Im Übrigen ist davon auszugehen, dass IO-Link von der stetigen Weiterentwicklung seitens des IO-Link-Konsortiums profitiert, wobei streng auf Abwärtskompatibilität geachtet wird.

100 Produkte auf der SPS/IPC/Drives

Joachim Lorenz, IO-Link-Konsortium: „Auch wenn Anbieter über Hubs mehrere Sensoren über einen IO-Link-Port abfragen, IO-Link ist und bleibt eine intelligente Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Sensoren/Aktoren und einer Steuerung.“

© Siemens

„Wir sind mit der IO-Link-Technologie fertig“, betont Joachim Lorenz von Siemens und Sprecher des IO-Link-Konsortiums. Mehr als 30 Anbieter präsentierten auf der SPS/IPC/Drives über 100 verschiedene Produkte. Ein eindeutiger Beleg dafür, dass die Technologie ausgereift und längst im Praxis­einsatz ist. Zudem wird die Spezifikation als IEC-61131-9-CDV (Comitee Draft for Voting) durch die IEC in Genf veröffentlicht.

Um die Konformität von IO-Link-Geräten mit der Spezifikation zu prüfen und sicherzustellen, gibt es eine umfangreiche Testspezifikation sowie da­rauf abgestimmte Master- und Device-Test-Systeme. Damit können die Hersteller die Interoperabilität und Übereinstimmung ihrer Produkte mit der Spezifikation prüfen und per Herstellererklärung bestätigen. Dazu Lorenz: „Dies ist für alle Geräte, die seit Juli 2011 in Umlauf gebracht wurden, bindend.“ Aufbau und Inhalt der elek­tronischen Gerätebeschreibung müssen beispielsweise von den Anbietern mit einem IODD-Checker validiert werden. „Nur vom IODD-Checker positiv gestempelte Gerätebeschreibungen werden später vom IO-Link-System akzeptiert“, betont Lorenz. Mehr noch: Damit die Interoperabilität der IO-Link-Sensoren nicht durch individuelle Prozess­datenstrukturen oder Teach-in-Routinen verloren geht, hat das Konsortium das Smart-Sensor-Profil entwickelt. Das Profil ist seit Anfang November verfügbar und behandelt Prozessdatenabbildungen und Bewertungen sowie Identifikation, Basisparametrierung, Diagnose und Teach-in-Prozeduren. „Natürlich sind wir offen für weitere Anforderungen und in der Lage, die Arbeiten – bei Interesse an einem konkreten Profil – zeitnah aufzunehmen“, betont Lorenz.

Statusbericht eines ­Anwenders

Trotz seiner Begeisterung hat Christian Nientimp vom Werkzeugmaschinenbauer DST noch Verbesserungspunkte: „Für die verschiedenen IO-Link-Master wird jeweils ein eigenes Device-Tool benötigt. Hier besteht innerhalb des Konsortiums noch Handlungsbedarf.“

© Werkzeugmaschinenbauer DST

Im Zuge der Umstellung des Elektro- und Steuerungskonzepts eines Trag­balken-Bohr- und Fräswerks stand beim Werkzeugmaschinenbauer Dörries Scharmann Technologie (DST) die Optimierung des Installationskonzepts an. Allein die Eckdaten des Bearbeitungszentrums sind beeindruckend: Der vertikale Bearbeitungsständer mit dem frei beweglichen Spindelkasten misst 4 m in der Höhe. Das gesamte Segment inklusive mitfahrender Bedienbühne lässt sich über eine Führungsbahn um bis zu 15 m bewegen. Der gegenüberliegende Bearbeitungstisch ist ebenfalls horizontal verschieb- und zusätzlich um seine Vertikalachse drehbar. Bei einem Gesamtgewicht von rund 200 t können Werkstücke bis 250 t bearbeitet werden. Christian Nientimp, Funktionsleiter Elektro-Hardware, suchte nach einer Lösung, die mehr Nutzen über den Lebenszyklus der Werkzeugmaschine hinweg erzielen sollte. „Zu Beginn war die Skepsis im Unternehmen groß, da IO-Link zunächst als eine Art neues Bussystem missverstanden wurde“, erinnert sich Nientimp.

DST verbindet die Drucksensoren zur Überwachung der Zentralschmierung und des Hydrostatikdruckes der Achsen direkt mit einem IO-Link-Master. Über zusätzliche Sensor-/Aktorhubs sind schaltende Sensoren und Aktoren integriert. „Mit IO-Link konnten wir einen Schaltschrank komplett ersetzen und dementsprechend die In­stallation wesentlich vereinfachen und die Kosten senken“, fasst Nientimp zusammen. Gleichzeitig löst Nientimp mit der dreipoligen Standardleitung und den Steckverbindern das bislang allgegenwärtige Schirmungsproblem bei der Übertragung analoger Signale über längere Strecken.

Allerdings gibt es durchaus noch ein paar Dinge, die sich verbessern ließen. Nientimp: „Wenn sich die Anbieter der IO-Link-Master auf standardisierte Device-Tools einigen könnten, würde sich das Handling weiter vereinfachen und die Akzeptanz bei Anwendern erhöhen.“ Ein noch wichtigerer Aspekt betrifft die einheit-liche Position (Bits und Bytes) von Prozessdaten eines Geräts im Protokollrahmen der IO-Link-Devices von unterschiedlichen Herstellern. „Das wäre mit Sicherheit ein weiterer Schritt in Richtung Transparenz und der Durchbruch eines im Grunde lange überfälligen Kommunikationsstandards“, betont Nientimp. Hierzu hat das IO-Link-Konsortium Anfang November ein entsprechendes „Smart Sensor Profil“ veröffentlicht.