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RobotersteuerungenSchneider Electric: Barrieren auf Steuerungsebene müssen fallen

Integration von Robotersteuerungen

Mit Blick auf die Optimierung von Produktionsprozessen eröffnen Industrieroboter dem Maschinenbau in vielerlei Hinsicht interessante Perspektiven. Denn diese spielen zunehmend eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur intelligenten Produktion. Das hat auch Automatisierungsspezialist Schneider Electric erkannt.

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Digitale Sensor Hubs, Distanzsensor, Master ModulDurchbruch in der Kommunikation

Mit der Feldbus unabhängigen Schnittstelle IO-Link ist es endlich möglich, herstellerübergreifend zwischen unterschiedlichen Sensoren und übergeordneten Systemen zu kommunizieren. Dass diese Lösung tatsächlich der lang gesuchte Standard ist, zeigt sich durch die immer breitere Unterstützung führender Hersteller.

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Master Modul: Durchbruch in  der Kommunikation

Die steigenden Anforderungen an Automatisierungssysteme erfordern eine immer umfangreichere Kommunikation zwischen Sensoren, beziehungsweise Aktoren und den übergeordneten Systemen. Um die intelligenten Funktionen, wie Parametrieren, Ansteuern und Speichern, in den von vielen Herstellern angebotenen Sensoren und Aktoren auch sinnvoll nutzen zu können, bedurfte es bislang „spezieller“ Schnittstellen –also proprietäre Lösungen. Das aber heißt: Mehr Aufwand hinsichtlich Verdrahtung und Interface sowie hohe Kosten. Außerdem steigt die Störanfälligkeit. Entsprechend gering war die Akzeptanz bei den Anwendern.

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Um diese Probleme zu beseitigen, wurde vor gut einem Jahr von mehreren Unternehmen eine Initiative für einen neuen Standard ins Leben gerufen. Das Ziel war, eine wirtschaftliche Lösung für die durchgängige Kommunikation zu finden, die bis in die unterste Feldebene reicht. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist die bidirektionale und feldbusunabhängige Kommunikationsschnittstelle IO-Link - ein einheitliches Verdrahtungskonzept für binäre, digitale und analoge Sensoren/Aktoren. Sie bietet dem Anwender endlich den firmenübergreifenden Standard, um alle wesentlichen Informationen über eine konventionelle Parallelverdrahtung den übergeordneten Systeme zugänglich zu machen.

Standard-IO- Verdrahtung als Basis

Einer der großen Vorteile dieser neuen Sensor/Aktor-Schnittstelle ist ihr Einsatz in einem beliebigen I/O-System. Das gilt auch für den gemischten Betrieb von intelligenten und konventionellen Komponenten – und das ohne Mehraufwand und damit auch ohne Mehrkosten. Was die Übertragung selbst angeht, so lassen sich über diese Schnittstelle sowohl binäre Daten, wie Schaltzustände, als auch analoge Signale übertragen. Realisiert wird dies bei IO-Link über einen kombinierten Kanal mit einem deterministischen Zyklus von zwei Millisekunden. Außerdem besteht die Möglichkeit analoge und binäre Sensoren an einer gemeinsamen IO-Link Anschaltbaugruppe betreiben. Eine weitere herausragende Eigenschaft dieser Schnittstelle ist ihre volle Rückwärtskompatibilität zu bereits vorhandenen (binär schaltenden) Standardsensoren. Anders ausgedrückt: Sowohl die Ergänzung einer bestehenden konventionellen Sensorik mit IO-Link, als auch das Aufrüsten der Anlage mit intelligenten Sensoren und Aktoren als IO-Link Slave ist schrittweise möglich. Letztere können bei Bedarf im so genannten Standard-Schaltmodus an konventionelle digitale Ein- und Ausgabebaugruppen angeschlossen werden.

Besonders hervorzuheben ist, dass hierzu eine dreiadrige, ungeschirmte und kostengünstige Verdrahtung ausreicht. Und das sind genau die Leitungen der heute üblichen Standard-IO-Verdrahtung eines binärschaltenden Sensors – die Stromversorgung und eine separate Leitung zur Übertragung des Schaltsignals an die Steuerung.

Der Unterschied besteht nur darin, dass mit der neuen Schnittstelle auch über die einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindung ein umfangreicher Dialog geführt werden kann. Dies hat den großen Vorteil, dass sich jeder intelligente Sensor zeitsparend konfigurieren und parametrieren lässt, gerade an schwer zugänglichen Stellen der Maschine.

Auch für die Inbetriebnahme und die Diagnose bietet IO-Link Vorteile. So ist beispielsweise eine serielle Parametrier/Diagnose-Kommunikation an COM1 mit 4.8 kBaud vorgesehen. Sind die Ansprechzeiten der Sensoren schnell genug - was bei den meisten ja der Fall ist - lassen sich die Daten auch bidirektional austauschen. Eine weitere Möglichkeit: Nutzt man Sensoren und Aktoren mit einer kontinuierlichen Kommunikation (an COM2 mit 38.4 kBaud), kann man das bisherige analoge Interface einsparen.

Und da die Telegrammlängen flexibel sind, können auch umfangreiche Datensätze, wie sie beispielsweise bei Lichtgittern oder RFIDs vorkommen, problemlos übertragen werden können.

Aufgrund der Zusammenführung von binären und analogen Signalen, sowie der Standard-Parallelverdrahtung, gelingt es mit IO-Link die Installationskosten deutlich zu reduzieren. Außerdem verringert die integrierte Parametrierung und Datenhaltung den Aufwand für Inbetriebnahme und Rüstzeiten. Bei all diesen positiven Fakten, ist es nicht verwunderlich, dass immer mehr Hersteller auf diese Schiene aufspringen.

Erste IO-Link Mastermodule zum Anschluss sowohl von binären Standardsensoren als auch Sensoren und Aktoren mit IO-Link Schnittstelle sind bereits seit Monaten verfügbar – und die Anzahl steigt. Die neuesten Entwicklungen werden auf der SPS/IPC/DRIVES vorgestellt.

Dr. Peter Stipp / stipp@hoppenstedt.de

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