Implementering av Industry 4.0 frembringer et digitalt omriss av et anlegg for å optimalisere prosesser. Uansett gir mange sensorer som allerede er installert for maskinstyring den nødvendige informasjonen. Takket være IO-Link-teknologi sørger disse sensorene for mye mer data enn bare koblingssignaler eller analoge verdier. Starrag Technology GmbH i Bielefeld (Tyskland) er et selskap som produserer verktøymaskiner som i stor grad utstyres med IO-Link-sensorer fra ifm.
FOGS-seriens portal-fleroperasjonsmaskin fra Starrag Technology GmbH er en maskin som har disse funksjonene. Den brukes i maskinbygging og i luftfarts- og bilindustrien, blant annet til å produsere karosserideler. Maskinen på bildet brukes til å behandle karosserideler (hjul og understell) i luftfartsindustrien.
Disse komplekse verktøymaskinene krever sensorer til å overvåke alle medier (f.eks. kjøle- og smøremidler, hydraulikk, maskintemperaturstyring). Det kreves stramme toleranser for middeltemperaturer, trykkverdier og volumetriske strømningsmengder for å sikre at det brukes verktøy med optimal effektivitet i helautomatiserte produksjonsprosesser.
IO-Link er et robust digitalt grensesnitt basert på 24 V-signalnivåer som i tillegg til kun koblingssignaler, aktiverer toveiskommunikasjon med styringsenheten via den vanlige sensorkabelen. Sensorene overfører digitale måleverdier og diagnoseinformasjon via IO-Link til IO-Links primærenhet, som for eksempel en IO-modul, gateway eller en PLS utstyrt med IO-Link-porter. Sensorene er tilkoblet standard M12-kontakter. Det er ikke lenger nødvendig med skjermede kabler og tilhørende jording.
Starrag Technology GmbH velger væskesensorer fra ifm electronic. Grunnen: Sensorspesialisten kan tilby det største produktutvalget av prosessensorer der IO-Link inngår.
En av de største fordelene med IO-Link er muligheten til å overføre alle nødvendige parameterdata via IO-Links forbindelseskabel til sensoren. Sensorens parameterdata (f.eks koblingspunkter, skjermfarge) kan overføres fra styringsenheten til IO-Links kompatible sensorer, enten når sensorene er installert, eller senere under drift. De kan også justeres etter en spesifikk situasjon. Fordel for kunden: Under idriftsettelsesfasen for en maskin, kan de tidligere beregnede sensorparametrene overføres raskt, enkelt og sikkert til sensoren. Om nødvendig, for eksempel ved små seriestørrelser, gjør IO-Link det mulig å lagre ulike parametersett for forskjellige produkter separat i sensoren. Og takket være parameterinnstillingen som er basert på styringsenheten, er det enkelt med etterfølgende prosessoptimalisering via fjernvedlikehold med IO-Link. Alt i alt kan man si at IO-Link er en nøkkelteknologi for Industry 4.0-applikasjoner.
I tillegg til sensorens parameterinnstilling basert på styringsenheten, sikrer IO-Link fra versjon 1.1 eller høyere dobbel datalagring av sensorparametrene i enheten og IO-Links primærenhet. Dietmar Wallenstein, avdelingsleder for elektronisk utforming og idriftsettelse hos Starrag Technologies, sier: «En av IO-Links store fordeler er den automatiserte sikkerhetskopieringen av sensordataene som foregår i bakgrunnen. Hver enkelt sensor (enhet) sender automatisk sitt parametersett til IO-Links primærenhet. Der avspeiles de og lagres som en sikkerhetskopi. Så snart en sensor byttes ut, utveksles automatisk dataene med den nye enheten. Parameterdataene overføres deretter fra IO-Links primærenhet til IO-Link-enheten. Dette gjør det mye enklere å bytte ut en sensor. Maskinens nedetid reduseres også betydelig i tilfelle det oppstår en feil. Samtidig reduserer dette arbeidsbyrden til tjeneste- og vedlikeholdspersonellet.»
Feilinnstilling av sensorens parametere er en saga blott. Det er kun nødvendig med mekanisk installasjon for å bytte ut en sensor. Kunden kan bytte den ut uten behov for hjelp. Vedlikeholdspersonellet trenger ikke være faglærte med hensyn til parameterinnstillingen, siden det inntreffer automatisk i bakgrunnen. Takket være dette, kan tekniske problemer løses mye raskere og mye mer effektivt. Dette sparer kostnader.
Frem til nå er de analoge sensorsignalene digitalisert via analog-digital-omformere, og skalert i PLSen. Dette fører til at den aktuelle måleverdien blir unøyaktig.
IO-Link fremskaffer imidlertid måleverdiene digitalt fra sensoren til styringsenheten. Overføringsfeil og konvertering av analoge signaler er utelukket. De digitalt overførte måleverdiene kan vises direkte i kontrollrommet. Den overførte verdien er alltid identisk med måleverdien. Det er ikke lenger noen avvik mellom skjermen og verdien som PLSen henter fra det analoge signalet. Takket være IO-Link, er også interferens for det analoge signalet, som for eksempel er forårsaket av elektromagnetiske felter, en saga blott.
Moderne prosessensorer fra ifm gir ofte mer enn kun én måleverdi. Dietmar Wallenstein sier: «Ofte behandler en sensor mer enn kun én fysisk verdi. I tillegg til for eksempel volumetrisk strømningsmengde eller trykk, er det også mulig å lese av middeltemperaturen via IO-Link-grensesnittet. Tidligere trengte vi to sensorer til dette.» Dette sparer deg for kostnader til maskinvare, tilkobling og montering, da du kun trenger én sensor, og ikke to.
Bortsett fra prosessdata, kan IO-Link-sensoren også angi diagnosedata om enhetens status. Eksempel: Nivåsensoren detekterer kritiske forekomster, og signaliserer det til styringsenheten. Fotoelelektriske sensorer detekterer om en linse er tilsmusset, og signaliserer det automatisk. Trykksensorer lagrer de minste trykktapene og trykkets maksimalverdier fra prosessen, og summerer antall ganger grenseverdier overskrides eller ikke nås. Denne tilleggsfunksjonen er avgjort med på å hjelpe brukeren med hensyn til tilstandsbasert vedlikehold. Denne utvidede tilstandsinformasjonen minimerer kostbar nedetid, mens prosesspåliteligheten øker.
Sensorer har en betydelig merverdi hvis de er utstyrt med IO-Link. Dietmar Wallenstein oppsummerer fordelene for Starrag Technology:
«Alle snakker om Industry 4.0. Vi hos Starrag ignorerer ikke denne megatrenden. Når det gjelder maskinbygging, tenker vi spesielt på digital oppgradering av maskiner. Det er grunnen til at vi velger IO-Link. Takket være rimelige, robuste grensesnitt, kan sensorene gi oss informasjon om prosessen, som da kan evalueres mer effektivt og optimalisert. Det er en av de store fordelene med IO-Link, og en sensoregenskap som medvirker til Industry 4.0.»