Implementering av Industri 4.0 skapar en digital silhuett av en anläggning för att optimera processer. Den viktigaste informationen tillhandahålls av flera givare som redan har installerats med anledning av maskinstyrning. Tack vare IO-Link-tekniken kan dessa givare erbjuda mycket mer data än enbart kopplingssignaler och analoga värden. Starrag Technology GmbH i Bielefeld (Tyskland) är ett företag som tillverkar maskinverktyg och utrustar dem i stor utsträckning med IO-Link-givare från ifm.
FOGS-seriens portala fleroperationsmaskin från Starrag Technology GmbH är en maskin som har dessa funktioner. Den används exempelvis inom maskinteknik och inom flyg- och fordonsindustrin för att tillverka delar av karossen. Maskinen på bilden används för att bearbeta ramkomponenter (landningsställ) i flygindustrin.
Dessa komplexa maskinverktyg kräver att givare övervakar alla medier (t.ex. kylmedel och smörjmedel, hydraulik, styrning av maskintemperatur). Snäva toleranser krävs för medietemperaturer, tryckvärden och flödesmängd för att säkerställa att verktygen används med optimal effektivitet i helautomatiserade produktionsprocesser.
IO-Link är ett robust digitalt gränssnitt baserat på signalnivåer på 24 V som, utöver rena kopplingssignaler, möjliggör dubbelriktad kommunikation med styrenheten via den vanliga givarkabeln. Givarna överför digitala mätvärden och diagnostisk information via IO-Link till IO-Link-mastern, exempelvis en IO-modul, gateway eller en PLC utrustad med IO-Link-portar. Givarna är anslutna med vanliga M12-kontakter. Skärmade kablar och associerad jordning krävs inte längre.
Starrag Technology GmbH väljer fluidgivare från ifm electronic. Skälet: Givarspecialisten erbjuder det största sortimentet av processgivare med IO-Link.
En av de största fördelarna med IO-Link är möjligheten att överföra alla viktiga parameterdata via IO-Link-anslutningskabeln till givaren. Givarens parameterdata (t.ex. kopplingspunkter, kopplingshysteres, displayfärg) kan överföras från styrenheten till IO-Link-kompatibla givare, antingen när givaren har installerats eller senare under drift för att justera dem för en specifik situation. Fördelar för kunden: Under maskinens drifttagningsfas kan de tidigare beräknade givarparametrarna överföras snabbt, enkelt och på ett tillförlitligt sätt till givaren. Vid behov, exempelvis vid små partier, är det möjligt att tack vare IO-Link spara olika parameteruppsättningar för olika produkter separat på givaren. Med hjälp av styrenhetsbaserad parameterinställning är det dessutom enkelt att med IO-Link utföra efterföljande processoptimering via fjärrunderhåll. På det hela taget kan man säga att IO-Link är en nyckelteknik för Industri 4.0-applikationer.
I tillägg till styrenhetsbaserad parameterinställning för givare, säkerställer IO-Link version 1.1 eller senare dubbel datalagring av givarparametrar på enheten och IO-Link-mastern. Dietmar Wallenstein, avdelningschef för e-konstruktion och drifttagning vid Starrag Technologies, säger: ”En av de stora fördelarna med IO-Link är den automatiserade backup av givardata som sker i bakgrunden. Varje givare (enhet) skickar sina parameteruppsättningar automatiskt till IO-Link-mastern. Väl där speglas och lagras alla data som backup. Så fort en givare ersätts sker ett automatiskt utbyte av data med den nya enheten. Alla parameterdata kommer då att överföras automatiskt från IO-Link-mastern till IO-Link-enheten. Detta gör det mycket enklare att byta ut en givare och det minskar maskinens avbrottstid avsevärt vid händelse av fel. Samtidigt minskar det arbetsbelastningen för service- och underhållstekniker.”
Misstag vid parameterinställning är ett minne blott. För att ersätta en givare krävs endast den mekaniska installationen. Kunden kan byta ut den själv utan att ta hjälp av support. Underhållsteknikerna behöver inte vara utbildade i fråga om parameterinställning av givare eftersom det sker automatiskt i bakgrunden. Tack vare detta kan tekniska problem lösas mycket snabbare och på ett mycket mer effektivt sätt. Detta sparar kostnader.
Fram till nu har analoga givarsignaler digitiserats via A/D-konverterare och skalats i PLC. Detta leder till avvikelser i det faktiska mätvärdet.
IO-Link tillhandahåller däremot mätvärdena från givaren digitalt till styrenheten. Överföringsfel och konvertering av analogsignaler elimineras. De digitalt överförda mätvärdena kan visas direkt i kontrollrummet. Det överförda värdet är alltid identiskt med mätvärdet. Det förekommer inte längre några avvikelser mellan den lokala displayen och värdet som PLC erhåller från analogsignalen. Till och med störningar av analogsignalen, exempelvis på grund av elektromagnetiska fält, är tack vare IO-Link ett minne blott.
Moderna processgivare från ifm erbjuder ofta mer än bara ett mätvärde. Dietmar Wallenstein säger: ”Ofta bearbetar en givare mer än bara ett fysiskt värde. Utöver exempelvis flödesmängd eller tryck, är det även möjligt att avläsa medietemperatur via IO-Link-gränssnittet. Tidigare behövde vi två givare för att göra detta.” Det sparar pengar vad gäller hårdvara, ledningsdragning och montering eftersom du endast behöver en givare i stället för två.
Förutom processdata kan IO-Link-givaren även tillhandahålla diagnostiska data om enhetens status. Exempel: Nivågivaren detekterar kritiska avlagringar och signalerar detta till styrenheten. Fotoelektriska givare detekterar om en lins är smutsig och signalerar detta automatiskt. Tryckgivare sparar lägsta tryckförlust och högsta trycktopp under processen och summerar antalet gånger som gränsvärdena överskrids eller inte uppnås. Denna extra funktionalitet stöder användaren i beslutsfattandet när det kommer till tillståndsbaserat underhåll. Den utökade informationen om tillståndet minimerar kostsamma driftstopp samtidigt som tillförlitligheten i processen ökar.
Givare erbjuder ett väsentligt mervärde om de är utrustade med IO-Link. Dietmar Wallenstein sammanfattar fördelarna för Starrag Technology:
”Alla pratar om Industri 4.0 och givetvis är vi på Starrag inte ovetandes om denna megatrend. När det kommer till maskinteknik tänker vi i synnerhet på digital maskinuppgradering. Det är anledningen till att vi väljer IO-Link. Tack vare prisvärda robusta gränssnitt förser givarna oss med mer information om processen som sedan kan utvärderas och optimeras på ett mer effektivt sätt. Detta är en av de stora fördelarna med IO-Link och en givarfunktion som bidrar till Industri 4.0.”