Digitalna nadgradnja z IO-Linkom

Vključitev Industry 4.0 med drugim ustvari digitalni obris obrata za optimizacijo procesov. Ključne informacije omogoča veliko senzorjev, ki so že tako nameščeni za spremljanje strojev. Zaradi tehnologije IO-Linka omogočajo ti senzorji prenos veliko več podatkov kot le preklopne signale ali analogne vrednosti. Starrag Technology GmbH iz kraja Bielefeld (Nemčija) je družba, ki proizvaja strojna orodja in jih opremlja s senzorji z IO-Linkom družbe ifm.

Premični obdelovalni center serije FOGS družbe Starrag Technology GmbH je stroj, ki vsebuje te funkcije. Uporablja se pri mehanskem inženiringu ter v letalski in avtomobilski industriji, npr. za izdelavo delov karoserije. Stroj na sliki se uporablja za obdelavo komponent šasije (pristajalna oprema) v letalski industriji.

Ta zahtevna strojna orodja zahtevajo, da senzorji spremljajo vse medije (npr. hladilna sredstva in maziva, hidravliko, nadzor temperature stroja). Stroge tolerance so potrebne pri temperaturi medija, vrednostih tlaka in količinah volumskega pretoka, da se zagotovi uporaba orodja z optimalno učinkovitostjo pri povsem avtomatiziranih procesih.

Senzorji z digitalnim vmesnikom

IO-Link je robustni digitalni vmesnik na osnovi 24-voltnih signalnih ravni, ki poleg čistih preklopnih signalov omogoča dvosmerno komunikacijo s krmilnikom prek običajnega kabla senzorja. Senzorji prenašajo digitalne izmerjene vrednosti in diagnostične informacije prek IO-Linka do IO-Link masterja, npr. VI-modul, prehod ali krmilnik PLC, opremljen z vhodi za IO-Link. Senzorji so povezani s standardnimi spojniki M12. Oklopljeni kabli in povezana ozemljitev niso več potrebni.

Družba Starrag Technology GmbH se je odločila za senzorje za tekočine družbe ifm electronic. Razlog: Strokovnjak za senzorje nudi največji razpon procesnih senzorjev z IO-Linkom.

Oddaljeno nastavljanje parametrov senzorja

Ena od največjih prednosti IO-Linka je možnost prenosa vseh potrebnih podatkov o parametrih prek priključnega kabla z IO-Linkom do senzorja. Podatke o parametrih senzorja (npr. preklopne točke, histereza preklopa, barva prikaza) je mogoče prenesti iz krmilnika v senzorje, združljive z IO-Linkom, med nameščanjem senzorjev ali pozneje med obratovanjem in jih prilagoditi na specifično situacijo. Prednosti za stranko: Med fazo zagona stroja se lahko predhodno projicirani parametri senzorja prenesejo hitro, preprosto in zanesljivo. Po potrebi, npr. pri majhnih velikostih serije, omogoča IO-Link ločeno shranjevanje različnih kompletov parametrov za različne izdelke na senzor. Poleg tega je zaradi nastavitev parametrov na osnovi krmilnika posledična optimizacija procesa prek oddaljenega vzdrževanja preprosta z IO-Linkom. Lahko bi rekli, da je IO-Link ključna tehnologija za aplikacije Industry 4.0.

Dvojno varnostno kopiranje podatkov

Poleg nastavitev parametrov senzorja na osnovi krmilnika VI-povezava od različice 1.1 ali novejša zagotavlja shranjevanje podatkov o parametrih senzorja na napravi in IO-Link masterju. Dietmar Wallenstein, oddelčni vodja za e-izgradnjo in zagon pri družbi Starrag Technologies, pravi: »Ena od odličnih prednosti IO-Linka je samodejno varnostno kopiranje podatkov senzorja, ki se izvaja v ozadju. Vsak senzor (naprava) samodejno pošlje svoje komplete parametrov IO-Link masterju. Tam bodo prezrcaljeni in shranjeni kot varnostne kopije. Ko zamenjate senzor, se podatki samodejno izmenjajo z novo napravo. Podatki o parametrih se bodo nato samodejno prenesli od IO-Link masterja do naprave z IO-Linkom. Zaradi tega je precej preprosteje zamenjati senzor in bistveno zmanjšati čas ustavitve stroja v primeru napake. Sočasno se s tem zmanjša delovna obremenitev servisnega in vzdrževalnega osebja.«

Napake pri nastavitvah parametrov senzorja so preteklost. Zamenjava senzorja zahteva le mehansko namestitev. Stranka ga lahko zamenja brez kakršne koli dodatne podpore. Ni potrebe, da je vzdrževalno osebje usposobljeno glede nastavljanja parametrov, saj se izvaja samodejno v ozadju. Zaradi tega je mogoče tehnične težave rešiti veliko hitreje in učinkoviteje. S tem prihranite stroške.

Digitalni prenos izmerjenih vrednosti brez napak

Do sedaj so bili analogni signali senzorjev digitalizirani prek pretvornikov A/D in razvrščeni v krmilniku PLC. To privede do nenatančnih podatkov pri dejanski izmerjeni vrednosti.

Vendar pa IO-Link digitalno posreduje izmerjene vrednosti iz senzorja v krmilnik. Napake pri prenosu in pretvorbi analognih signalov so izključene. Digitalno prenesene vrednosti je mogoče neposredno prikazati v nadzorni sobi. Prenesena vrednost je vedno identična izmerjeni vrednosti. Odstopanj med lokalnim prikazom in vrednostjo, ki jo krmilnik PLC pridobi iz analognega signala, ni več. Zaradi IO-Linka so tudi interference z analognim signalom, npr. zaradi elektromagnetnih polj, stvar preteklosti.

Dve izmerjeni vrednosti – en senzor

Sodobni procesni senzorji družbe ifm pogosto posredujejo več kot le eno izmerjeno vrednost. Dietmar Wallenstein pravi: »Pogosto senzor obdela več kot le eno fizično vrednost. Poleg količine volumskega pretoka ali tlaka, na primer, je mogoče prebrati temperaturo medija prek vmesnika z IO-Linkom. V preteklosti smo za to potrebovali dva senzorja.« S tem prihranite denar za strojno opremo, ožičenje in nameščanje, saj boste namesto dveh senzorjev potrebovali le enega.

Diagnostični podatki

Poleg procesnih podatkov lahko senzor z IO-Linkom posreduje tudi diagnostične podatke o stanju naprave. Primer: Senzor nivoja zazna kritično nakopičeni material in pošlje signal krmilniku. Fotoelektrični senzorji zaznavajo, če je leča umazana, in to samodejno sporočijo. Tlačni senzorji shranjujejo minimalne izgube tlaka in največje tlake pri procesih in seštejejo, kolikokrat so bile te mejne vrednosti presežene ali nedosežene. Ta dodatna funkcija odločilno pomaga uporabniku pri vzdrževanju na podlagi stanja. Ti razširjeni podatki o stanju zmanjšajo drage čase ustavitve stroja in povečajo zanesljivost procesa.

Na splošno

Senzorji nudijo znatno dodano vrednost, če so opremljeni z IO-Linkom. Dietmar Wallenstein povzema prednosti tehnologije družbe Starrag Technology:

»Vsi govorijo o Industry 4.0 in mi pri družbi Starrag vsekakor nismo prezrli tega mega trenda. Kadar gre za mehanski inženiring, mislimo zlasti na digitalno nadgradnjo stroja. Zato smo se odločili za IO-Link. Zaradi cenovno ugodnih robustnih vmesnikov senzorji posredujejo več informacij o procesih, ki jih je nato mogoče učinkoviteje ovrednotiti in optimizirati. To je ena od prednosti IO-Linka in funkcije senzorja, ki prispeva k aplikaciji Industry 4.0.«