IO-Link

Sicherheit on top

Für ein wirtschaftliche Fertigung müssen Sensoren und Schaltgeräte intelligent an die Steuerungsebene angebunden werden. Hierbei hat sich der Kommunikationsstandard IO-Link bewährt: Er vereinfacht die Integration der Komponenten und stellt die durchgängige Kommunikation sicher. Diese Vorteile will Balluff auch für die Sicherheitstechnik nutzbar machen und hat ein Safety-Hub entwickelt, das Automatisierungs- und Sicherheitstechnik erstmalig über IO-Link verbindet.

Safety-Hub (Bild: Balluff)

„Ich habe die letzten Jahre eigentlich nur darauf gewartet, dass Kunden fragen, ob man denn mit IO-Link nicht auch sichere Signale handhaben könne“, sagt Andreas Glasenapp, Produkt-manager Safety bei Balluff. Selbst heute sind Steuerung und Sicherheit vielfach noch strikt getrennte Welten. Eine erste Anfrage, die nach EN ISO 13849 an die funktionale Sicherheit gestellten Anforderungen gegebenenfalls mit IO-Link umzusetzen, wurde im Jahre 2008 von einem Kunden aus der Werkzeugmaschinenindustrie an Balluff gerichtet. „Wir konnten irgendwann gar nicht mehr anders“, so Glasenapp, „als eine geeignete Lösung auf IO-Link-Basis zu entwickeln.“

Nach mehrjähriger Entwicklungszeit und einer Testphase mit ausgewählten Pilotkunden war es schließlich so weit: Balluff präsentierte Ende letzten Jahres mit Safety over IO-Link eine kostensparende Automatisierungs- und Sicherheitslösung in einem System. Das integrierte Sicherheitskonzept baut auf die Standards IO-Link und Profisafe auf. Sicherheitsgerichtete Daten gelangen per Tunneling von Profisafe über einen Standard-IO-Link-Master zur Steuerung. Per M12-Standardkabel werden Sicherheitskomponenten auf den neu entwickelten Safety-Hub von Balluff, dem Kernstück des neuen Sicherheitskonzeptes, gesteckt. Dabei ist Safety over IO-Link einfach installierbar und problemlos in bestehende Anlagen integrierbar.

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Als E/A-Modul mit 12 sicheren Ein- und zwei sicheren Ausgängen rangiert der gelbe Safety-Hub in der Anlagen-Kommunikationstopologie auf der Ebene der IO-Link-Devices. Der Safety-Hub muss lediglich am Port eines bereits vorhandenen IO-Link-Masters angeschlossen und für den jeweiligen Einsatzzweck zentral über die Steuerung parametriert werden.

Dazu passend bietet Balluff Feldgeräte wie Lichtvorhänge für Finger-, Hand- und Körperdetektion, berührungslose induktive, magnetcodierte und transpondercodierte Sicherheitssensoren, robuste Sicherheitsschalter und -zuhaltungen und ein Not-Halt-Gerät sowie umfangreiches Zubehör, wie z. B. steckbare Verbindungsleitungen, an. Der Balluff Safety-Hub kann sämtliche Sicherheitssignale wie Schaltkontakte oder OSSD-Signale sicher verarbeiten. Er überwacht die angeschlossene Sensorik, übermittelt deren Status an die übergeordnete Profisafe-Steuerung und kann auf umgekehrtem Wege Aktoren sicher abschalten. Charakteristisch an der Sicherheitslösung von Balluff ist: Der eingesetzte IO-Link-Master ist und bleibt ein nicht sicherheitsgerichtetes Standardgerät. Sicherheitsbezogene Signale werden unangetastet durch den Master hindurch über alle dazwischenliegenden Ebenen hinweg zur Steuerungsebene getunnelt und erst dort verarbeitet. Dass dafür ein vorhandener IO-Link-Master genutzt wird, der selbst kein Safety-Gerät ist, erweist sich als Kostenvorteil.

Die etablierten Vorteile von IO-Link, nämlich Installationsvereinfachung, Feldbusneutralität, ungehinderter Datenaustausch, einfache wie transparente Parametrierungs- und Diagnosekonzepte, sprechen auch auf der sicherheitsrelevanten Ebene für das neue Konzept. Mit dem nach AIDA standardisierten Verdrahtungkonzept mit M12-Steckern sind Verbindungen schnell hergestellt. Die vielfältigen Möglichkeiten der Vorverkabelung von Maschinensegmenten, kurze Stillstandszeiten durch einfachen Komponententausch sowie das einfache Duplizieren von (SPS-)Projekten reduzieren die Gesamtkosten.

Sicherheit „on top“
Safety over IO-Link von Balluff ist die Weiterentwicklung der IO-Link-Philosophie und nutzt die grundlegenden Vorzüge von IO-Link und Profisafe nun auch für sicherheitsgerichtete Signale. Wie IO-Link steht auch Safety over IO-Link für einfachen Systemaufbau, Zeit und Kosten sparende Verkabelung, geringeres Schaltschrankvolumen und schlankere Anlagenkonzepte. Dabei bleibt die Funktionalität des Gesamtsystems erhalten, Sicherheit kommt quasi „on top“ hinzu. Applikationen lassen sich mit Safety over IO-Link schnell und einfach an geänderte Anforderungen anpassen.

Wie reibungslos dies funktioniert, konnten Besucher auf der vergangenen Hannover Messe sehen, als der Sondermaschinenbauer SIM Automation und Balluff eine exemplarische Montage- und Prüfanlage mit Safety over IO-Link vorstellten. Anhand des Längstaktautomaten wurde auch demonstriert, was Industrie 4.0 in der Praxis bedeutet: die intelligente Verknüpfung verschiedenster Komponenten mit Kommunikations-, Sicherheits- und Steuerungstechnik. An das von Balluff neu entwickelte sichere E/A-Modul lassen sich sowohl Balluff-Sicherheitskomponenten als auch Safety-Devices anderer Hersteller einfach per M12-Standardkabel anschließen. In der Demo-Anlage sorgen Not-Halt-Taster, magnetische Türzuhaltungen sowie Lichtgitter mit Eingriffschutz von Balluff für Sicherheit. Doch auch Standardkomponenten wie einfache binäre Sensoren können über das neue sichere E/A-Modul gebündelt werden und ersparen gleichzeitig einen separaten Hub. Die beiden Safety-Hubs sind an den ebenfalls im Kopfbereich der Anlage installierten IO-Link-Master von Balluff angeschlossen.

„Bei verketteten Produktions- und Montageaufgaben ist Effizienz besonders wichtig, wenn leistungsfähige Anlagen mit einem optimalen Preis-Leistungs-Verhältnis herauskommen sollen. Safety over IO-Link bietet Anlagenherstellern, vor allem aber Betreibern zahlreiche Vorteile“, schildert Stephan Dornieden, Leiter Elektroplanung bei SIM Automation, seine Erfahrung:. So lassen sich laut Dornieden die Visualisierung des Maschinenzustands, individuelle Warnwerte, kontinuierliche Überwachung, Lebensdaueranzeige, Qualitätssicherung, transparente Darstellung des gesamten Montageprozesses dank IO-Link bzw. Safety over IO-Link unkompliziert umsetzen, visualisieren und dokumentieren. „Funktionen, die gleichzeitig für Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Transparenz stehen“, wie der Leiter der Elektroplanung betont.

Safety over IO-Link verbindet Sicherheit und Automation zu einem effizienten Gesamtsystem, das höchste Funktionalität, Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet. Mit dieser Lösung lassen sich Sicherheitsanforderungen bis PLe / SIL3 realisieren. Der hohe Grad an Standardisierung führt zu Einsparungen über den gesamten Lebenszyklus der Maschine hinweg. „Weil unsere Kunden den Mehrwert erkennen, wird Safety over IO-Link von Balluff künftig fester Bestandteil unserer Anlagenkonzepte sein“, fasst Stephan Dornieden zusammen.

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