Wdrożenie Przemysłu 4.0 tworzy cyfrowy profil zakładu w celu optymalizacji procesów. Istotne dane są już zapewniane przez wiele czujników, które już są zainstalowane w układzie sterowania maszynami. Dzięki technologii IO-Link czujniki te dostarczają znacznie więcej danych niż tylko sygnały przełączające czy wartości analogowe. Starrag Technology GmbH z Bielefeld jest firmą produkującą obrabiarki i wyposażającą je w wiele czujników IO-Link firmy ifm.
Bramowe centrum obróbcze z serii FOGS, produkcji Starrag Technology GmbH to urządzenie wyposażone w te funkcje. Znajduje ono zastosowanie w przemyśle maszynowym, lotniczym i motoryzacyjnym, na przykład do produkcji części karoserii. Maszyna na zdjęciu służy do obróbki elementów podwozia (samolotu) w przemyśle lotniczym.
Te złożone obrabiarki wymagają czujników do monitorowania wszystkich mediów (np. chłodziw i smarów, hydrauliki, regulacji temperatury w maszynie). W celu zapewnienia optymalnego wykorzystania narzędzi we w pełni zautomatyzowanych procesach produkcyjnych wymagane są ścisłe tolerancje temperatur mediów, wartości ciśnienia i wielkości przepływów.
IO-Link to solidny interfejs cyfrowy oparty na poziomach sygnału 24 V, który oprócz sygnałów przełączających umożliwia dwukierunkową komunikację ze sterownikiem za pomocą standardowego kabla czujnika. Czujniki przekazują cyfrowe wartości mierzone i informacje diagnostyczne poprzez interfejs IO-Link do mastera IO-Link, np. modułu I/O, bramki lub programowalnego sterownika logicznego wyposażonego w złącza IO-Link. Czujniki podłącza się za pomocą standardowych wtyczek przyłączeniowych M12. Kable ekranowane i związane z nimi uziemienie nie są już potrzebne.
Firma Starrag Technology GmbH wybrała czujniki cieczy firmy ifm electronic. Powód: Ten specjalistyczny dostawca czujników ma najbogatszy asortyment czujników procesowych obsługujących IO-Link.
Jedną z największych zalet IO-Link jest możliwość przesyłania do czujnika wszystkich niezbędnych danych parametrów poprzez przewód przyłączeniowy IO-Link. Dane parametrów czujników (np. punkty przełączania, histereza przełączania, kolor wyświetlacza) mogą być przesyłane ze sterownika do czujników zgodnych ze standardem IO-Link, zarówno podczas konfiguracji czujników, jak i w późniejszym okresie eksploatacji, w celu dostosowania ich do konkretnej sytuacji. Zalety dla klienta: W fazie rozruchu maszyny zaprojektowane wcześniej parametry czujnika mogą być szybko, łatwo i niezawodnie przesłane do czujnika. W razie potrzeby, np. w przypadku małych partii, IO-Link umożliwia przechowywanie w czujniku oddzielnie różnych zestawów parametrów dla różnych produktów. Ponadto, dzięki funkcji ustawiania parametrów opartej na sterowniku, następująca po niej optymalizacja procesu poprzez zdalny serwis jest łatwa dzięki technologii IO-Link. Podsumowując, można powiedzieć, że IO-Link jest kluczową technologią w zastosowaniach typu Przemysł 4.0.
Oprócz ustawiania parametrów czujników w oparciu o sterownik, IO-Link od wersji 1.1 gwarantuje podwójne zapisywanie danych parametrów czujnika w urządzeniu i w module master IO-Link. Dietmar Wallenstein, kierujący działem e-budowy i odbiorów eksploatacyjnych w Starrag Technologies, mówi: „Jedną z wielkich zalet IO-Link są zautomatyzowane kopie zapasowe danych czujników, które są wykonywane w tle. Każdy czujnik (urządzenie) automatycznie przesyła swoje zbiory parametrów do mastera IO-Link. Tam wykonywana jest ich kopia lustrzana i zostają zapisane jako kopia zapasowa. Gdy tylko czujnik zostaje wymieniony, dane zostają przesłane automatycznie do nowego urządzenia. Dane parametrów zostaną przeniesione automatycznie z mastera IO-Link do urządzenia IO-Link. Ułatwia to znacznie wymianę czujnika i znacznie skraca czas przestoju maszyny w przypadku usterki. Jednocześnie zmniejsza to obciążenie personelu serwisowego i konserwacyjnego”.
Błędy w ustawianiu parametrów czujników należą już do przeszłości. Wymiana czujnika wymaga tylko instalacji mechanicznej. Klient może dokonać wymiany bez angażowania żadnego wsparcia. Personel zajmujący się konserwacją nie musi być szkolony w zakresie ustawiania parametrów czujników, ponieważ odbywa się to automatycznie w tle. Dzięki temu problemy techniczne mogą być rozwiązywane znacznie szybciej i efektywniej. Przynosi to oszczędności kosztów.
Do tej pory sygnały z czujników analogowych są digitalizowane za pośrednictwem przetworników A/C i skalowane w programowalnym sterowniku logicznym. Prowadzi to do niedokładności rzeczywiście zmierzonej wartości.
Jednak IO-Link przesyła wartości mierzone z czujnika do sterownika w postaci cyfrowej. Błędy przesyłu i konwersji sygnałów analogowych są wykluczone. Przesłane cyfrowo wartości mierzone można bezpośrednio wyświetlać w pomieszczeniu kontrolnym. Przesłana wartość jest zawsze identyczna z wartością mierzoną. Nie ma już żadnych odchyleń pomiędzy wyświetlaczem lokalnym a wartością, którą sterownik PLC oblicza z sygnału analogowego. Dzięki IO-Link nawet zakłócenia sygnału analogowego, np. spowodowane przez pola elektromagnetyczne, odchodzą w przeszłość.
Nowoczesne czujniki procesowe firmy ifm często podają więcej niż jedną wartość mierzoną. Dietmar Wallenstein mówi: „Często czujnik przetwarza więcej niż jedną wartość fizyczną. Oprócz wielkości przepływu lub ciśnienia, za pośrednictwem interfejsu IO-Link można odczytywać temperaturę medium. W przeszłości potrzebowaliśmy do tego dwóch czujników”. Oszczędza to pieniądze wydawane na sprzęt, instalację okablowania i montaż, ponieważ zamiast dwóch czujników wystarczy jeden.
Oprócz danych procesowych czujnik IO-Link może również dostarczać danych diagnostycznych o stanie urządzenia. Przykład: Czujnik poziomu wykrywa krytyczne osady i sygnalizuje je do sterownika. Czujniki fotoelektryczne wykrywają zabrudzenie obiektywu i sygnalizują to automatycznie. Czujniki ciśnienia przechowują minimalne straty ciśnienia i maksymalne szczyty ciśnienia w procesie i totalizują liczbę przekroczeń lub braków osiągnięcia wartości granicznych. Ta dodatkowa funkcja w decydujący sposób wspiera użytkownika, jeśli chodzi o konserwację w oparciu o stanie technicznym. Rozszerzone informacje o stanie minimalizują kosztowne przestoje przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności procesu.
Czujniki wyposażone w IO-Link oferują znaczną wartość dodaną. Dietmar Wallenstein podsumowuje ich zalety dla Starrag Technology:
„Każdy mówi o Industry 4.0 i oczywiście tu w Starrag nie ignorujemy tego megatrendu. Jeśli chodzi o inżynierię mechaniczną, myślimy w szczególności o cyfrowej modernizacji maszyn. Dlatego wybieramy IO-Link. Dzięki tanim i solidnym interfejsom czujniki dostarczają nam więcej informacji o procesie, który następnie może być skuteczniej oceniany i optymalizowany. Jest to jedna z największych zalet IO-Link i funkcja czujników będąca częścią Industry 4.0”.