antriebstechnik 5/2023

SPECIAL: INSTANDHALTUNG

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0 IO-LINK VOLL VERNETZT VORAUSSCHAUEN Für intelligent vernetzte Maschinen und Abläufe spielt IO-Link eine entscheidende Rolle: Es ist der Übersetzer zwischen Sensoren sowie Aktoren und den unterschiedlichen Feldbus-Systemen. Darüber hinaus bietet IO-Link die Möglichkeit, neben den eigentlichen Mess- oder Regelwerten weitere Prozessparameter zu erfassen und zu diagnostizieren. Insbesondere diese Fähigkeit nutzen Hersteller, um durch vorbeugende Wartung- und Instandhaltung zu einer höheren Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit beizutragen. Das Internet of Things (IoT) lebt von intelligenten Produktionsprozessen und einer schnellen Kommunikation. Dazu müssen steigende Datenmengen mithilfe von hochgenauen Sensoren erfasst, mit Aktoren geregelt und mit Feldbussen übertragen werden. Allerdings sind Feldbus-Systeme wie Ethercat, Profinet, Profibus oder Canopen herstellerabhängig und nicht frei verfügbar. Zudem unterscheiden sie sich hinsichtlich integrierbarer Teilnehmerzahl, übertragener Datenmenge und -geschwindigkeit sowie ihrem Aufbau, der erforderlichen Infrastruktur und überbrückbaren Entfernungen. Damit Sensoren und Aktoren Feldbus-übergreifend eingesetzt und intelligent vernetzt werden können, benötigen sie entsprechende Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle, die als Übersetzer zwischen ihnen und den Feldbussen fungieren. Danica Schwarzkopf, Marketing Manager, GEFRAN Deutschland GmbH, Seligenstadt WICHTIGE BASIS Gefran steht mit seinen Sensoren und Aktoren an der Basis der Datengenerierung. Das Unternehmen integrierte als einer der ersten Hersteller IO-Link in Sensoren für die unterschiedlichsten industriellen Branchen und Anwendungen. Die Geräte mit digitaler IO-Link 1.1-Schnittstelle erfassen, regeln und übertragen nicht nur die eigentlichen Messgrößen, sondern filtern diese auch und setzen sie in Relation zueinander. Sie sind damit in der Lage, allen nachfolgenden Systemen neben den reinen Daten auch deren Auswertung und eine große Fülle zusätzlicher Informationen zur Verfügung zu stellen. Dazu zählen typischerweise die Betriebsstundenanzahl, Maximalwerte von Druck und Temperatur sowie das Auslösen von Alarmevents. Abhängig vom jeweiligen Sensor oder Aktor werden auch Größen wie Energieverbrauch, Beschleunigung, Geschwindigkeit und Neigung ausgelesen. Diese Fähigkeit ist laut Gefran eine ihrer Spezialitäten und geht weit über den Standard herkömmlicher IO-Link-Sensoren hinaus. Hintergrund: IO-Link ermöglicht mit bis zu 230,4 kBaud eine besonders schnelle Kommunikation zwischen Sensor oder 34 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0 Aktor und den nachfolgenden Systemen – in beide Richtungen. Über einen IO-Link Master können dabei bis zu acht Aktoren/ Sensoren individuell konfiguriert und verwaltet werden. Standardisierte, meist ungeschirmte Verbindungskabel ermöglichen zudem eine vereinfachte Installation. Damit ist das Kommunikationsprotokoll vor allem für mittelgroße Anlagen mit vielen Sensoren eine effiziente Lösung. ENTSCHEIDEND FÜR CONDITION MONITORING Zu den Produkten, die Gefran im Portfolio hat, gehören neben linearen Positionsaufnehmern auch Druck- und magnetostriktive Wegsensoren sowie Leistungssteller und Halbleiterrelais. Bei all diesen Sensoren und Aktoren ermöglicht das IO-Link Protokoll aufgrund der Vielzahl an erfassten Messgrößen und Daten die Selbstdiagnostik und lässt Rückschlüsse auf den Betriebszustand der Anlage zu. Damit leisten die IO-Link Geräte auf jeden Fall einen entscheidenden Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung, tragen somit zur Effizienzsteigerung des gesamten Prozesses bei und erleichtern die Identifikation von Fehlerursachen im Reparaturfall. „Unsere IO-Link-Produkte digitalisieren die auf der Feldebene gesammelten Daten. Dies erleichtert unseren Kunden vor allem den Übergang zu einem datengesteuerten Unternehmen“, erklärt Torsten Fuchs, Geschäftsführer von Gefran Deutschland. Eines der ersten Produkte, die der Hersteller speziell für die Anforderungen einer vernetzten Fertigung entwickelte, waren die Massedrucksensoren der Baureihe IL. Ausgestattet mit IO- Link sind die kalibrier- und skalierbar. Gleichzeitig zählt der Sensor mit IO-Link seine Betriebsstunden und erfasst und speichert die Maximalwerte von Druck- und Temperatur. Neben den Massedruck- und Wegsensoren stattet der Hersteller auch seine kompakten, robusten und kalibrierbaren Druckmessumformer der Baureihe KS-I für Hydraulik- und Pneumatikanwendungen mit einem digitalen IO-Link 1.1-Ausgang und fortschrittlichen Diagnosefunktionen aus. Die Sensoren erfassen Druck und Temperatur mit einer hohen Abtastfrequenz von 1.000 S/s. Die erfassten Daten sind dabei für die vorausschauende Wartung im Rahmen von Industrie 4.0 unerlässlich. MAGNETOSTRIKTIVE WEGSENSOREN Mit der Serie Hyperwave WPL (HyperWave Profil IO-Link) gibt es kontaktlose magnetostriktive Positionsaufnehmer mit IO- Link für Messlängen bis 4.000 im Programm. Diese Wegaufnehmer sind sehr messgenau und resistent gegen EMV-Störungen und Vibrationen. Die Sensoren können deutlich mehr, als einfache analoge Messsignale zu senden. Azyklisch werden zusätzlich Informationen wie die gesamte gemessene Länge, Bewegungszeit, Höchstgeschwindigkeit und -beschleunigung erfasst. Diese Daten geben Aufschluss über den Betriebszustand von Sensor und Maschine. Zusätzlich speichern die Sensoren die Maximalwerte von Temperatur, Beschleunigung und Geschwindigkeit und können zudem laut Gefran als einzige Wegaufnehmer auf dem Markt jederzeit Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit liefern. In der Version mit zwei SSC-Ausgängen (Switching Signal Channel) lassen sich außerdem Steuer- und Alarmgrenzwerte einstellen. MEHR ALS EIN SENSOR Das jüngste IO-Link-Produkt im Bereich Sensorik ist die Baureihe der multifunktionalen Twiist-Sensoren zur kontaktlosen und verschleißfreien Positionserfassung. Die intelligenten Wegaufnehmer erfassen neben der Position auch andere Prozessgrößen wie Neigung, Drehung, Beschleunigung und Vibrationen in Echtzeit. Zudem messen sie die Temperatur, zählen die Betriebsstunden und lösen bei vorgegebenen Werten Alarmevents aus. Sie erkennen Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf und tragen damit zu einer zuverlässigen Überwachung der Produktionsprozesse bei. Alle multivariablen Versionen des intelligenten Sensors verwenden ein patentiertes 3-dimensionales auf dem Hall-Effekt basierendes Messsystem und sind anwenderspezifisch anpassbar. 01 02 03 01 Kontaktloser Kommunikator: Die kontaktlosen magnetostriktiven Positionsaufnehmer ermöglichen die Kommunikation mit Industrie 4.0-Architekturen 02 Sicherer Standpunkt: Der Multifunktionssensor erfasst neben der Position unter anderem auch Neigung, Drehung, Beschleunigung und Vibrationen 03 Schneller Steller: Der konfigurierbare Miniaturleistungssteller mit IO-Link ist ein einphasiger Leistungssteller für die Regelung Ohm’scher Widerstände www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 35