Konnektivität Wie IO-Link das Sensor-Engineering beschleunigt

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Sollen intelligente Sensoren und Aktoren in ein Automatisierungssystem integriert werden, bietet sich IO-Link für die Kommunikation an. Doch welchen handfesten Nutzen bietet die Technologie? Wie hoch ist der ROI? Ein Schweizer Maschinenbauer wollte es rausfinden.

In der luftigen Industriehalle steht eine Übergabestation mit zwei Fertigungsrobotern, in der Mitte ein optischer Distanzsensor. Das Kernstück des neuesten Kundenprojekts des Automatisierungsunternehmens Aerne Engineering funktioniert schon. Natürlich soll die fertige Anlage zur Positionierung und Bearbeitung von Kunststoffprodukten auch beim Kunden fehlerfrei und effizient arbeiten. Hierfür braucht es unter anderem leistungsstarke Sensoren, die die spezifischen Herausforderungen bestmöglich lösen. Zu diesen zählen beispielsweise tiefschwarze oder spiegelnde Oberflächen, die eine Objekterkennung erschweren.

Waren Auswahl und Test von geeigneten Sensoren in der Vergangenheit oft noch umständlicher, überzeugen zeitgemäße Angebote mittlerweile durch IO-Link unterstütztes Sensor-Handling. Bei komplexen analogen Messungen kann die Zeitersparnis bei bis zu 30 Prozent liegen, bestätigt Patrick Kurer, Teamleiter Software und Robotik.

Nutzerfreundliche Kommunikation mit smarten Sensoren über IO-Link

Ein smarter Sensor liefert nicht nur die primären Messdaten, sondern leistet dank integrierter Mikrocontroller deutlich mehr. Seine erweiterten Funktionen können die Messphysik applikationsspezifisch optimieren, das Messsignal auswerten und zusätzliche Geräte- und Umgebungsinformationen bereitstellen. So ermöglichen sie es, Anlagen und Maschinen noch robuster und flexibler zu regeln. IO-Link ermöglicht in diesem Fall eine effiziente Kommunikation mit den smarten Sensoren und eine intuitive Parametrierung. Aus diesem Grund stellt auch Baumer IO-Link bei allen Sensortechnologien als Kommunikations- beziehungsweise Parametrierschnittstelle standardmässig zur Verfügung.

Bei Aerne Engineering liegt der Fokus des Geschäftsbereichs Sondermaschinenbau auf der Vielfalt an neuen Herausforderungen. „Unser Engineering ist kontinuierlich mit neuen Produkten konfrontiert, die verpackt, sortiert oder befördert werden sollen. Dadurch entstehen immer neue messtechnische Applikations-Herausforderungen, die wir schnell lösen müssen“, beschreibt Kurer den Alltag für sein Team. Dabei seien oftmals neue Ansätze gefragt, die hoch effiziente und schnelle Lösungen ermöglichen. Bei den Kundenaufträgen für die Fabrikautomation spielt Objekterkennung eine grosse Rolle. Hierfür werden Sensoren benötigt, die zuverlässig Produkte wie Backwaren, Transportkisten, Kunststoffrohre oder Metallteile detektieren. Besondere Anforderungen an Sensor-Performance und Parametrierung stellen dabei Oberflächen und Materialien, die für Sensoren schwierig zu erkennen sind. Das können transparente Verpackungen sein, stark reflektierender Stahl oder tiefschwarze Kunststoffprodukte.

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Software unterstützt Sensor-Engineering

Für Kurer sind IO-Link Sensoren der Schlüssel zum effizienten Sensor-Engineering. Um das volle Potenzial von IO-Link auszuschöpfen, ist aber ein weiteres Hilfsmittel erforderlich: eine nutzerfreundliche Software, die schnell und übersichtlich Sensorauswahl und Parametrierung ermöglicht. Kurer hat deshalb an der Entwicklung einer intuitiven IO-Link Software mitgewirkt, die mittlerweile als Baumer Sensor Suite kostenfrei nutzbar ist.

Sie ist ein herstellerübergreifendes Engineering Tool, mit dem Entwickler schneller den richtigen IO-Link Sensor für ihre Applikation finden. Hierzu unterstützt sie Anwender in allen Phasen der Sensorauswahl und -inbetriebnahme:

• 1. Sensor auswählen: Interessierte können vor dem Kauf eines IO-Link Gerätes schnell und einfach prüfen, ob der gewählte Sensor die gewünschten Funktionen zur Verfügung stellt. Die Baumer Sensor Suite bietet zu diesem Zweck uneingeschränkten und direkten Zugriff auf alle öffentlich verfügbaren IODD (IO Device Descriptions). Zusätzlich visualisiert sie die IODD in einem für den Menschen einfach lesbaren und schnell verständlichen Format. Das alles wird durch einen Importer für lokale IODD ergänzt, die in einer eigenen Bibliothek verwaltet werden.

• 2. Evaluieren: Hat man geeignete Sensoren gefunden, kann man sie in einem zweiten Schritt anhand der hinterlegten Daten am Computer, also noch ohne realen Sensor, evaluieren und die Auswahl weiter einschränken.

• 3. Parametrieren: Erst für das Parametrieren benötigt man den physischen Sensor. Man schliesst den Sensor an den Computer an und sieht, was der Sensor sieht. Durch das direkte visuelle Feedback kann man den IO-Link Sensor intuitiv parametrieren. Patrick Kurer wählt beispielsweise den Windows-Modus für die Switching Signal Channel (SSC) Funktion und legt die Schaltpunkte komfortabel über die graphische Oberfläche fest, ohne einzelne Parameter-Daten eingeben zu müssen.

• 4. Testen: Nach der Parametrierung müssen Tests beweisen, dass die Anlage einwandfrei funktioniert. In dem konkreten Beispiel der Übergabestation oben lautet die Frage: Erkennt der Sensor bei allen Lichtbedingungen zuverlässig das Übergabeobjekt? Für diese Testläufe muss üblicherweise das Steuerungsprogramm angepasst werden. Die Baumer Sensor Suite macht diesen Schritt überflüssig. Präzise digitale Messwerte erleichtern dabei die Implementierung in die Steuerung.

Kurer ist überzeugt von den Vorteilen, die IO-Link bietet: „Die IO-Link Schnittstelle erlaubt es, Sensoren im Engineering schneller zu testen und bei der Inbetriebnahme optimal und schnell zu parametrieren. Das spart in beiden Schritten viel Zeit“.

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IO-Link rechnet sich für Aerne Engineering

Die Baumer Sensor Suite half auch bei Auswahl und Parametrierung des idealen Sensors für die Übergabestation. Hier kommt der Baumer Sensor OT-300 zum Einsatz. „Wie die Auswahl ergeben hat, ist dieser optische Sensor für diese Anwendung die beste Wahl, weil er auf die gegebene Distanz am zuverlässigsten das Objekt erkennt“, sagt Kurer.

Die Zeitersparnis durch die konsequente Nutzung von IO-Link macht sich währenddessen bezahlt. „Durch das effizientere Engineering und insgesamt geringere Kosten können wir die Wettbewerbsfähigkeit am Markt weiter steigern und den Kunden zusätzlich eine optimierte und robuste Maschine anbieten“, sagt Patrick Kurer. Er nennt ein Beispiel aus dem Druck- und Verpackungsbereich. Beim Kartonhandling musste sein Team die Position des Kartonbogens auf dem Greifer eindeutig bestimmen, damit der Bogen lagerichtig auf einen Cutter aufgelegt werden kann. Dazu genügten drei Baumer Profilsensoren OXM-200. „Dank IO-Link mussten wir nicht mit dem analogen Signal arbeiten, sondern konnten den Messwert kostengünstig über IO-Link auswerten“, berichtet Kurer. „Auf weitere Sicht sind die IO-Link Technologie und smarte Sensoren sicher auch ein Enabler für neue Geschäftsmodelle und mögliche Services wie Condition Monitoring oder Predictive Maintenance.“

* Holger Thissen ist PR Manager bei Baumer.

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