Implementeringen af Industry 4.0 skaber en digital silhuet af et anlæg for at optimere processer. En lang række sensorer, som allerede er installeret til maskinstyring, sørger for at stille de essentielle informationer til rådighed. Takket være IO-Link teknologien stiller disse sensorer mange flere data til rådighed end blot skiftesignaler og analoge værdier. Starrag Technology GmbH i Bielefeld (Tyskland) er en virksomhed, som producerer maskinværktøjer og udstyrer dem i vidt omfang med IO-Link sensorer fra ifm.
FOGS-serien med portalmaskincentret fra Starrag Technology GmbH er en maskine, der har disse features. Den anvendes inden for maskinteknik og fly- og bilindustrien, for eksempel til at fremstille karosseridele. Maskinen på billedet anvendes til at producere chassiskomponenter (landingsstel) i flyindustrien.
Disse komplekse maskinværktøjer kræver sensorer til at overvåge alle medier (f.eks. kølemedier og smøremidler, hydraulisk udstyr, maskintemperaturstyring). Der kræves snævre tolerancer til medietemperaturer, trykværdier og gennemstrømningsmængder for at sikre, at værktøjer bruges med optimal effektivitet i fuldt automatiserede produktionsprocesser.
IO-Linket er et robust digitalt interface, der er baseret på 24 V signalniveauer, som udover skiftesignaler giver mulighed for tovejs-kommunikation med styreenheden via det almindelige sensorkabel. Sensorerne overfører digitalt målte værdier og diagnostiske informationer via IO-Link til IO-Link-masteren, som f.eks. et IO-modul, en gateway eller en PLC, der er udstyret med IO-Link-porte. Sensorerne er forbundet med standardmæssige M12 stikforbindelser. Afskærmede kabler og tilknyttet jording er ikke længere nødvendige.
Starrag Technology GmbH foretrækker væskemålingssensorer fra ifm electronic. Årsagen: Sensorspecialisten tilbyder det største produktsortiment af processensorer med IO-Link.
En af de største fordele ved IO-Link er muligheden for at overføre alle nødvendige parameterdata via IO-Link-forbindelseskablet til sensoren. Sensorparameterdataene (f.eks. koblingspunkter, koblingshysterese, displayfarve) kan overføres fra styreenheden til IO-Link-kompatible sensorer, enten når sensorerne indstilles eller senere under driften og for at tilpasse dem til en specifik situation. Fordel for kunden: I løbet af idriftsættelsen af en maskine, kan de tidligere projekterede sensorparametre overføres til sensoren hurtigt, nemt og driftssikker. Om nødvendigt, for eksempel i tilfælde af små partistørrelser, giver IO-Link mulighed for at gemme forskellige parametersæt til forskellige produkter separat på sensoren. Endvidere, takket være den styreenhedsbaserede parameterindstilling, er efterfølgende procesoptimering nemt med IO-Link via fjernvedligeholdelse. Summa summarum kan man sige, at IO-Link er en nøgleteknologi til Industry 4.0-anvendelseer.
Udover den styreenhedsbaserede sensorparameter-indstilling, sikrer IO-Link fra version 1.1 eller højere dobbelt datalagring af sensorparametre på enheden og IO-Link-masteren. Dietmar Wallenstein, leder af afdelingen e-construction and commissioning hos Starrag Technologies, siger: "En af de store fordele ved IO-Link er den automatiserede databackup af sensordata, som udføres i baggrunden. Hver sensor (enhed) sender dens parametersæt automatisk til IO-Link-masteren. Her spejles og gemmes de som en backup. Så snart en sensor udskiftes udveksles dataene automatisk med den nye enhed. Parameterdataene overføres herefter automatisk fra IO-Link-masteren til IO-Link-enheden. Det gør det en hel del nemmere at udskifte en sensor, og det reducerer maskinens nedetid betydeligt i tilfælde af fejl. Samtidig reduceres service- og vedligeholdelsespersonalets arbejdsbyrde."
Fejl i sensorparameterindstillingen hører fortiden til. Udskiftningen af en sensor kræver kun den mekaniske installation. Kunden kan udskifte den uden brug af support. Vedligeholdelsespersonalet behøver ikke nogen uddannelse i at indstille sensorparametrene, eftersom den opgave udføres automatisk i baggrunden. Takket være denne automatik kan tekniske problemer løses meget hurtigere og meget mere effektivt. Det reducerer omkostningerne.
Indtil nu er analoge sensorsignaler digitaliseret via A/D konvertere og skaleres i PLC’en. Det fører til unøjagtigheder i den faktiske måleværdi.
IO-Link sender derimod de målte værdier fra sensoren digitalt til styreenheden. Overførselsfejl og konverteringen af analoge signaler udelukkes. De digitalt overførte målte værdier kan vises direkte i kontrolrummet. Den overførte værdi er altid identisk med den målte værdi. Der er ikke længere nogen afvigelser mellem den lokale visning og den værdi, PLC’en udleder af det analoge signal. Takket være IO-Link, hører selv interferens med det analoge signal, der for eksempel er forårsaget af elektromagnetiske felter, fortiden til.
Moderne processensorer fra ifm leverer ofte mere end bare én måleværdi. Dietmar Wallenstein siger: "Ofte bearbejder en sensor mere end bare en fysisk værdi. Udover gennemstrømningsmængden eller trykket, for eksempel, er det også muligt at læse middeltemperaturen via IO-Link-interfacet. Tidligere skulle vi bruge to sensorer til dette." Det sparer penge til hardware, ledingsføring og montering, da du kun har brug for én i stedet for to sensorer.
Udover procesdataene kan IO-Link-sensoren også levere diagnostiske data om enhedens status. Eksempel: Niveausensoren registrerer kritiske aflejringer og sender dem til styreenheden. Fotoelektriske sensorer registrerer, hvis en linse er tilsmudset, og giver automatisk besked om det. Tryksensorer gemmer minimumtryktab og maksimumtrykspidser fra processen og summerer antal gange, hvor grænseværdier overskrides eller ikke nås. Den ekstra funktionalitet hjælper brugeren afgørende, når det handler om tilstandsbaseret vedligeholdelse. De udvidede informationer om tilstanden minimerer dyre nedetider, mens procesdriftssikkerheden øges.
Sensorer giver en betydelig ekstra værdi, hvis de udstyres med IO-Link. Dietmar Wallenstein opsummerer fordelene for Starrag Technology:
”Alle taler om Industry 4.0, og vi er naturligvis ikke uvidende om denne megatrend. Når det kommer til maskinteknik, tænker vi specielt digital maskinopgradering. Det er årsagen til, vi vælger IO-Link. Takket være prisbillige og robuste interfaces leverer sensorerne mere information om processen, som herefter kan evalueres og optimeres mere effektivt. Det er en af de store fordele ved IO-Link og en sensorfunktionalitet, der bidrager til Industry 4.0."