Az Ipar 4.0 megvalósítása során többek között arról van szó, hogy digitális leképezés készüljön a berendezésről, melynek segítségével a folyamatok optimalizálhatók. Lényeges információforrásként szolgál a számos érzékelő, melyek már egyébként is beépítésre kerültek a gépek vezérlésébe. Az IO-Link technológiának köszönhetően ezek az érzékelők jóval több adatot szolgáltatnak, mint pusztán kapcsolójeleket vagy analóg értékeket. A bielefeldi Starrag Technology GmbH szerszámgépeket gyárt, és azokat az ifm electronic IO-Link érzékelőivel szereli fel.
A Starrag Technology GmbH FOGS sorozatú portál-megmunkálóközpontja a megfelelően felszerelt gépekhez tartozik. Ezek a gépgyártás, a légiipar vagy az autógyártás területén kerülnek alkalmazásra, pl. a karosszériagyártásban (külső burkolólemezek) használt présszerszámok készítéséhez. A képen ábrázolt berendezés a légiiparban futómű-komponensek megmunkálására szolgál.
Az ilyen komplex szerszámgépeknél az összes közeg (pl. hűtő- és kenőanyagok, hidraulika, géptemperálás) érzékelő-támogatású felügyelete központi feladatnak minősül. A csak kis tűrésű közeghőmérsékletek, nyomásértékek és áramlási mennyiségek mellett lehetővé válik a szerszámok optimális használata a teljesen automatizált gyártási folyamatban.
Az IO-Link egy robusztus, 24 V jelküszöbökön alapuló digitális interfész, mely a normál érzékelővezetéken keresztül - a kapcsolójelekkel ellentétben - kétirányú kommunikációt tesz lehetővé a vezérléssel. Az érzékelők az IO-Linken keresztül digitális mérési értékeket és diagnosztikai információkat továbbítanak az IO-Link masterhez, pl. egy I/O-modul, egy gateway vagy egy IO-Link portokkal felszerelt PLC. Az érzékelők standard M12 dugaszoló csatlakozókkal kerülnek csatlakoztatásra. Árnyékolt vezetékek és az ehhez szükséges földelések fölöslegessé válnak.
A Starrag Technology GmbH az ifm electronic folyadékszenzorai mellett döntött. Az ok: Az érzékelő-specialista kínálja az IO-Linkkel szerelt folyamatérzékelők legszélesebb termékpalettáját.
Az IO-Link nagy előnye, hogy képes az összes szükséges paraméteradatot az IO-Link csatlakozóvezetéken keresztül az érzékelőbe betölteni. Az érzékelő paraméteradatok (pl. kapcsolási pontok, kapcsolási hiszterézis, kijelzőszín) az üzembe helyezés kezdetén egyszeri alkalommal vagy működés közben, helyzettől függően továbbíthatók a vezérlésből az IO-Link-képes érzékelőbe. Az ügyfél előnyei: A gép üzembe helyezési fázisa során az előzetesen tervezett érzékelőparaméterek gyorsan, egyszerűen és biztonságosan továbbíthatók az érzékelőbe. Az éppen futó megmunkálási folyamat közben, pl. kis tételnagyságoknál, az IO-Link technikának köszönhetően szükség esetén különböző paraméterkészletek vihetők át az érzékelőbe egyedileg különböző termékekhez. Ezen kívül természetesen távkarbantartás útján később is lehetséges a folyamat optimalizálása, köszönhetően az IO-Linken keresztül elvégzett vezérlés-támogatott paraméterezésnek. Összegezve tehát elmondható, hogy az IO-Link kulcsfontosságú technológiának tekinthető az Ipar 4.0 alkalmazásai tekintetében.
A vezérlés-támogatott érzékelőparaméterezéssel együtt az IO-Link az 1.1-es verziótól kezdődően az érzékelőparaméterek automatizált kettős adattartását biztosítja, mind az eszközben, mind pedig az IO-Link masterben. Dietmar Wallenstein, a Starrag Technology Villamossági tervezés és üzembe helyezés területek vezetője mondja: „Az IO-Link nagy előnye az érzékelőadatok háttérben futó automatikus mentése. Mindegyik érzékelő (eszköz) automatikusan elküldi paraméterkészleteit az IO-Link masternek, ahol azok biztonsági mentésként kerülnek eltárolásra. Ha kicserélnek egy érzékelőt, akkor automatikusan adatcserére kerül sor az új eszközzel. A paraméteradatokat az IO-Link master ezután automatikusan továbbítja az IO-Link készülékre. Ez jelentősen leegyszerűsíti az érzékelők cseréjét, valamint hiba esetén csökkenti a gépek leállási idejét. Ugyanakkor nagy mértékben megkönnyíti a szerviz- és karbantartási munkatársak munkáját is.”
A hibásan paraméterezett érzékelők immár a múltat jelentik. Az érzékelő cseréje a mechanikai szerelésre korlátozódik. Az ügyfél a cserét egyedül is elvégezheti. A karbantartó személyzetnek nem kell rendelkeznie ismeretekkel az érzékelő paraméterezésére vonatkozóan, mivel az automatikusan, a háttérben zajlik. Ezáltal lényegesen gyorsabban és biztonságosabban elháríthatók a kiesés okozta szervizelések. Ezzel költséget takarít meg.
Az analóg jelek az érzékelőktől eddig A/D-átalakítóval kerülnek digitalizálásra és a PLC-ben méretezésre. Ez a tulajdonképpeni mérési érték pontatlanságait eredményezheti.
Az IO-Link ezzel szemben már az érzékelőtől digitálisan továbbítja a mérési értékeket a vezérlésbe. Ezáltal többé nincs szükség az analóg jelek hibákkal kísért átvitelére és átszámítására. A digitálisan továbbított mérési értékek közvetlenül megjeleníthetők a vezérlőállásban. Az átvitt érték ezért mindig pontosan megfelel a mért értéknek. Többé nem lépnek fel eltérések a helyszíni kijelzés és az analóg jel révén meghatározott érték között a PLC-ben. Az IO-Linkkel immár az olyan zavaró körülmények is a múltéi, mint pl. az analóg jel elektromágneses befolyásolása.
Az ifm modern folyamatérzékelői gyakran egynél több mérési értéket bocsátanak rendelkezésre. Dietmar Wallenstein hozzáteszi: „Egy érzékelő gyakran egynél több fizikai jellemzőt dolgoz fel. Az áramlási mennyiség vagy a nyomás mellett így pl. a közeg hőmérséklete is kiolvasható az IO-Link interfészen keresztül. Korábban ehhez két érzékelőre volt szükség.” Ez költséget takarít meg a hardvernél, a huzalozásnál és a szerelésnél, mivel kettő helyett csak egy érzékelő, és ezzel csak egy szerelési hely szükséges.
A folyamatadatok mellett az IO-Link érzékelő diagnosztikai adatokat is képes az eszköz saját állapotáról rendelkezésre bocsátani. Példa: A töltésszint-érzékelő felismeri a kritikus lerakódásokat, és jelenti azt a vezérlésnek. Az optikai érzékelő önállóan felismerik a lencsén levő szennyeződéseket, és automatikusan jelentést tesznek róla. A nyomásérzékelő elmentik a folyamatból a minimális nyomáscsökkenéseket és a maximális nyomáscsúcsokat, összegzik a nyomáscsökkenések vagy túllépések számát. Ezek a kiegészítő funkciók döntően támogatják a felhasználót az állapotorientált karbantartásban. Ezek a bővített kiegészítő információk csökkentik a drága leállási időket, és növelik a folyamat biztonságát.
Az IO-Link implementálásával az érzékelők jelentős hozzáadott értéket nyújtanak. Dietmar Wallenstein összefoglalja a Starrag Technology számára nyújtott előnyöket:
„Az Ipar 4.0 folyik mindenhonnan, és természetesen mi is a Starragnál számolunk ezzel az iránnyal. A gépgyártásban többek között a gép digitális nemesítését értjük alatta. Ezért is döntöttünk az IO-Link mellett. Az érzékelők költségtakarékos és robusztus interfészeik révén több információt szolgáltatnak számunkra a folyamatból, melyeket így jobban ki tudunk értékelni, és optimalizálni tudunk. Ez az IO-Link számos előnyének egyike, és jelentős pluszt jelent az érzékelők oldalán az Ipar 4.0 megvalósításában.”