IO-Link für die Instandhaltung nutzen

IO-Link für die Instandhaltung nutzen

IO-Link als Kommunikationsplattform für den Datenaustausch zwischen Steuerung und Sensor oder Aktuator ist durchaus bekannt – aber welchen Vorteil bietet IO-Link für die Instandhaltung?

Ein nicht unwesentlicher Teil der Instandhaltung von Maschinen und Anlagen ist der Austausch von Sensoren oder Aktuatoren. Aufgrund immer komplexerer Feldgeräte verfügen diese heute über eine Vielzahl von Parametern, die aus einem defekten Gerät ausgelesen und in ein neues Gerät übertragen werden müssen. Im Idealfall ist das defekte Gerät noch ansprechbar und die aktuellen Parameter können aus dem defekten Gerät ausgelesen und in das Ersatzgerät übertragen werden.Oft ist dies jedoch nicht möglich, da das Gerät mechanisch oder elektrisch so zerstört wurde, dass eine Kommunikation nicht mehr möglich ist. In der Praxis wird dann auf die Anlagendokumentation zurückgegriffen. Meist tauchen an dieser Stelle viele Fragen auf: Ist die Dokumentation aktuell oder wurden in der Vergangenheit Parameter geändert und die Dokumentation nicht angepasst? Ist die Dokumentation sofort auffindbar? Ist die Bedienungsanleitung greifbar? Schließlich lassen sich nicht alle Geräte ohne entsprechendes Handhabungswissen bedienen. Sind Backups der Parameter wirklich aktuell? Und nicht zuletzt: Ist bei programmierbaren Geräten das entsprechende Programmiergerät oder der mit der erforderlichen Software ausgestattete Rechner sofort verfügbar? In manchen Branchen, in denen Stillstandszeiten extrem teuer sind (zum Beispiel in der Automobilindustrie) ist man dazu übergegangen, an Sensoren und Aktuatoren Schilder mit den entsprechenden Parametern anzubringen. Dies sind häufig gedruckte oder gravierte Tafeln, die an die Maschine geklebt oder geschraubt werden. Aber auch hier bleibt die Frage, ob die abgebildeten Parameter wirklich aktuell sind. Zudem ist für die Erstellung, Anbringung und Aktualisierung dieser Schilder ein nicht unerheblicher Zeit- und Kostenaufwand nötig.Wünschenswert wäre also ein Gerät, das die jeweils aktuellen Daten enthält, einfach zu handhaben ist und bei einem Fehler die aktuellen Parameter einfach wieder in den Sensor herunterlädt. Dabei sollte alles automatisch und schnell geschehen.

Kommunikation über IO-Link

An dieser Stelle kommt IO-Link als Kommunikationsplattform ins Spiel. Um dies zu verdeutlichen, muss zunächst kurz erläutert werden, welche Möglichkeiten IO-Link bietet und wie IO-Link in groben Zügen funktioniert. In einem IO-Link-System benötigt man einen IO-Link-Master sowie ein IO-Link Device. Beide Komponenten sind über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung miteinander verbunden. Aufgrund der Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung ordnet sich das IO-Link in der Automatisierungspyramide auf der untersten Ebene ein. Ein IO-Link-Master kann direkt in einer Eingangsbaugruppe einer Steuerung oder etwa in einem Feldmodul eines Bussystems (AS-Interface, Profibus, Profinet) integriert sein. Gemäß IO-Link Spezifikation kann ein IO-Link Device auch im so genannten SIO-Mode (Standard IO-Modus) betrieben werden, also als normaler binärer oder analoger Sensor oder Aktuator. Somit ist er auch an jeder nicht IO-Link fähigen Steuerung zu betreiben. Erst wenn ein entsprechendes Device an einen IO-Link-Master angeschlossen wird und dieser das Device über eine IO-Link-Kommunikation anspricht, wird das Device zu einem IO-Link-Teilnehmer, indem es in den Kommunikationsmodus umschaltet. Dabei erfolgt eine Kommunikation über eine 24V-Pulsmodulation auf dem binären Ausgang des Devices. Über diese Kommunikationstechnik können dann Diagnosedaten, Parameter und bei Bedarf sogar Prozesswerte übertragen werden. Der im Folgenden beschriebene Memory Plug macht sich die oben beschriebenen Eigenschaften zunutze und kommuniziert über IO-Link.

Memory Plug als IO-Link-Gerät

Die Idee des Memory Plug orientiert sich tatsächlich an der oben beschriebenen Aufgabenstellung, nämlich der Möglichkeit, Daten automatisch zu speichern und diese beim Austausch eines Sensors direkt wieder in den Sensor hinunterzuladen. IO-Link bietet hier die notwendige Kommunikationstechnik und die erforderlichen Sicherheitsalgorithmen. Der Memory Plug ist also ein Speichergerät, ähnlich einem USB-Stick, jedoch mit industrietauglichen Anschlüssen (M12) und einer industriellen Kommunikationsplattform. Wird der Memory Plug an einen IO-Link tauglichen Sensor angeschlossen, so erkennt er dies und speichert automatisch die Parameter des Sensors. Ab Werk wird der Memory Plug so ausgeliefert, dass er sich nach dem ersten Speichern von Daten in den Write-Protect-Modus versetzt. Ein unbeabsichtigtes Überschreiben der Daten wird dabei verhindert. Bei jedem Einschalten der Versorgungsspannung überprüft der Memory Plug, ob die Daten des Sensors noch mit den gespeicherten Daten übereinstimmen. Wird also ein defekter Sensor ausgetauscht, so entsprechen die Daten des neuen Sensors nicht den im Memory Plug gespeicherten Daten – dies erkennt der Sensor und schreibt automatisch und in Sekundenschnelle die richtigen Daten in den neuen Sensor. Die Inbetriebnahme des Ersatzgerätes erfolgt blitzschnell, ohne Heranziehen einer Dokumentation oder eines Parametriergeräts. Die Maschine oder Anlage kann schnell und ohne große Verzögerungen wieder in Betrieb genommen werden. Dies spart Kosten und macht die Produktion effizienter. Nebenbei wird hier auch der oft durch den Bediener praktizierten Optimierung einer Maschine ein Riegel vorgeschoben – sobald nämlich die Spannung ab- und wieder eingeschaltet wird überprüft der Memory Plug die Sensorparameter und schreibt die richtigen Parameter zurück in den Sensor. Weiterhin kann der Memory Plug per Software oder mit einem einfachen Zubehörteil in die Betriebsart Read/Write oder in den Auslieferungszustand versetzt werden. Dies ermöglicht entweder ein kontinuierliches Überschreiben der gesicherten Parameter (etwa bei Wechselwerkzeugen) oder auch die Wiederverwendung des Memory Plugs im Auslieferungszustand (automatische Speicherung des Datensatzes mit anschließendem Umschalten in den Write-Protect-Modus). Natürlich beinhaltet der Memory Plug verschiedene Sicherheitsmechanismen, die verhindern, dass bei Anschluss eines falschen Sensors Daten in den Sensor geschrieben werden. So wird eine Fehlparametrierung sicher und wirkungsvoll verhindert. Aufgrund seiner hohen Schutzart und des industrietauglichen Designs kann der Memory Plug dauerhaft in der Anlage verbleiben und steht damit sofort mit den Parameterdaten bereit. Natürlich kann das Gerät auch mit den entsprechenden Parametern entfernt werden und als Backup an sicherer Stelle aufbewahrt werden.Da der Memory Plug zur Datensicherung und -übertragung konzipiert wurde, richtet sich dieses Produkt primär an die Instandhaltung, die im Servicefall schnell die Betriebsbereitschaft einer Maschine oder Anlage wiederherstellen muss. Aufgrund der schnellen und einfachen Datenübertragung ist aber auch der Einsatz bei der Serienparametrierung von Sensoren im Maschinen- und Anlagenbau denkbar.