IO-Linkによるデジタルアップグレード
インダストリー4.0の実装により、プロセスを最適化するためのプラントのデジタルシルエットが作成されます。 基本的な情報が、機械類の制御のためにすでに設置されている多くのセンサから得られます。 IO-Linkテクノロジにより、これらのセンサは単なるスイッチング信号やアナログ値以外に、多くのデータを提供します。 Bielefeld（ドイツ）のStarrag Technology GmbHは、工作機械を製造する企業で、それらに幅広くifmのIO-Linkセンサを設置しています。
Starrag Technology GmbHのFOGSシリーズの移動式複合工作機械は、これらの機能を備えています。 これはたとえば機械エンジニアリングや航空産業、自動車産業で、ボディを製造するために使用されます。 写真の機械は、航空産業でシャーシコンポーネント（着陸装置）を処理するのに使用されています。
このような複雑な工作機械には、あらゆる媒体（冷却剤と潤滑剤、油圧、機械の温度制御など）を監視するためセンサが必要です。 媒体温度、圧力値、体積流量は、完全に自動化された生産プロセスで機械が最適な効率で使用されることを保証するため、厳密な公差が求められます。
デジタルインターフェースを備えたセンサ
IO-Linkは24 V信号レベルに基づく安定したデジタルインターフェースで、単なるスイッチング信号に加えて、通常のセンサケーブル経由でコントローラとの双方向通信が可能です。 センサはデジタル測定値と診断情報を、IO-Link経由で、IOモジュール、ゲートウェイ、またはIO-Linkポートを備えたPLCなどのIO-Linkマスタに伝送します。 センサは標準のM12コネクタで接続されます。 シールドケーブルや関連する接地は不要になります。
Starrag Technology GmbHはifm electronicのフルードセンサを選びました。 理由は、 センサのスペシャリストがIO-Linkを備えた非常に幅広いプロセスセンサ製品を提供するからです。
リモートセンサパラメータ設定
IO-Linkの最大のメリットの1つは、必要なパラメータデータをすべてIO-Link接続ケーブルでセンサに伝送できることです。 センサパラメータデータ（スイッチポイント、スイッチングヒステリシス、表示色など）は、センサのセットアップ時またはその後の動作中にコントローラからIO-Link対応センサに伝送でき、特定の状況に合わせて調整できます。 お客様のメリット： 機械の試運転段階では、以前に計画されたセンサパラメータを迅速かつ簡単確実に、センサに伝送できます。 必要に応じて、たとえばロットサイズが小さい場合などには、IO-Linkにより、さまざまな製品向けにさまざまなパラメータセットを、センサに個別に保存できます。 さらに、コントローラベースのパラメータ設定により、リモートメンテナンスによる後続のプロセス最適化は、IO-Linkにより簡単です。 全体として、IO-Linkはインダストリー4.0アプリケーションの鍵となる技術であると言えます。
二重のデータバックアップ
コントローラベースのセンサパラメータ設定に加えて、バージョン1.1以降のIO-Linkでは、センサパラメータをデバイスとIO-Linkマスタへの二重データ保存を保証します。 Starrag Technologies社の建設および試運転部門マネージャー、Dietmar Wallensteinは次のように述べます。 「IO-Linkの大きなメリットの1つは、センサデータの自動データバックアップがバックグラウンドで行われることです。 各センサ（デバイス）はパラメータセットを自動的にIO-Linkマスタに送信します。 そこでミラーリングされ、バックアップとして保存されます。 センサを交換するとすぐに、新しいデバイスにデータが自動的に交換されます。 次にパラメータデータはIO-LinkマスタからIO-Linkデバイスに自動的に送信されます。 これにより、センサの交換が大幅に容易になり、故障の場合の機械のダウンタイムが大幅に削減されます。 同時に、サービスおよびメンテナンススタッフの負荷も軽減されます。」
センサパラメータ設定の誤りは過去のものです。 センサの交換に必要なのは、機械的に設置することだけです。 お客様はなんのサポートもなく交換できます。 センサパラメータ設定はバックグラウンドで自動的に行われるため、メンテナンススタッフがそれについて訓練を受ける必要はありません。 このため、技術的な問題をはるかに速く、効率的に解決できます。 コストを削減できます。
測定値をエラーなく信号伝送
現在まで、アナログセンサ信号はA/Dコンバータによりデジタル化され、PLCでスケーリングされていました。 これにより実際の測定値が不正確になります。
しかしIO-Linkは、センサからの測定値をデジタルにコントローラに提供します。 伝送エラーとアナログ信号の変換はありません。 デジタルに伝送される測定値は、制御室に直接表示できます。 伝送される値は常に測定値とまったく同じです。 ローカルの表示とPLCがアナログ信号から引出す値との間に、誤差はありません。 IO-Linkにより、電磁場などにより生じるアナログ信号の干渉は過去のものです。
2つの測定値 - 1台のセンサ
ifmの現代的なプロセスセンサは、多くの場合複数の測定値を提供します。 Dietmar Wallenstein氏は次のように述べます。 「センサは複数の物理値を処理することが多いです。 体積流量や圧力に加えて、たとえば媒体温度をIO-Linkインターフェース経由で読取ることができます。 過去には、このために2台のセンサが必要でした。」 これにより、必要なセンサは2台ではなく1台のみになるため、ハードウェア、配線、取付けのコストを削減できます。
診断データ
プロセスデータの他に、IO-Linkセンサはデバイスの状態に関する診断データも提供できます。 例： レベルセンサは致命的な堆積物を検出して、それをコントローラに通知します。 光電センサはレンズが汚れている場合にそれを検出して自動的に通知します。 圧力センサはプロセスからの最小圧力損失と最大圧力ピークを保存し、制限値を超えたり到達しなかったりした回数を積算します。 この追加機能により、状態ベースのメンテナンスに関してユーザを圧倒的にサポートします。 状態に関するこの拡張情報により、後半なダウンタイムを最小化しながらプロセスの信頼性が向上します。
結論
センサにIO-Linkが備わっていれば、相当な付加価値がもたらされます。 Dietmar Wallenstein氏はStarrag Technologyにとってのメリットを次のようにまとめます。
「誰もがインダストリー4.0を口にしています。もちろんStarragはこのメガトレンドを知らないわけではありません。 機械エンジニアリングに関しては、遠くにデジタル機械アップグレードを考えています。 IO-Linkを選んだのはそのためです。 低コストで安定したインターフェースにより、センサはプロセスに関してより多くの情報を提供し、それをより効率的に評価して最適化できます。 これはインダストリー4.0に貢献する、IO-Linkとセンサ機能の大きなメリットの1つです。」