Warum die Sensorik der Schlüssel zur Digitalisierung ist

In der Automation birgt die Digitalisierung enormes Potenzial. Um die smarte Fabrik umzusetzen, sind intelligente Sensoren der Schlüssel. „Das haben viele Unternehmen erkannt: Vor allem die Nachfrage nach Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen“, berichtet Dominik Unger, Manager Digital Business Development bei Baumer, und verweist auf das breite IO-Link-Sensor-Portfolio, das sich von der Positionssensorik und Prozesssensorik bis zu lagerlosen Drehgebern erstreckt. Auch Keller hat nicht nur wegen der hohen Nachfrage eine IO-Link-Schnittstelle in seine Drucktransmitter integriert. Der Schweizer Spezialist für Druckmesstechnik rechnet damit, dass sich IO-Link aufgrund mehrerer Vorteile in Zukunft noch viel stärker etablieren wird.

„Persönlich halte ich die Überprüfung der Device-ID von IO-Link-Geräten für eine sehr sinnvolle Funktion“, nennt Christian Gysel, Entwickler bei der Keller AG, einen davon. Dies bedeutet, dass das System nur IO-Link-Komponenten akzeptiert, welche bei der Projektierung des Systems vorgesehen sind. Es ist nicht möglich, dass zum Beispiel ein relativ anstatt ein absolut messender Drucksensor, oder ein Drucksensor mit einer anderen Genauigkeit, einem anderen Druckbereich oder einem anderen Fehlerband verwendet wird. „Dank der Device-ID wird die Funktionalität des Systems auch bei einem allfälligen Gerätetausch garantiert. Selbstverständlich kann diese Eigenschaft zum Beispiel auch bei CANopen eingebaut werden. IO-Link bringt die Überprüfung der Device-ID aber von Haus aus mit“, erklärt Gysel den Unterschied in der Bedienerfreundlichkeit.

„Dank der Vorzüge wie Einfachheit und herstellerübergreifender Interoperabilität wird IO-Link Safety eine ähnliche Applikations- und Geräteakzeptanz erlangen, wie der bisherige Standard“, sagt Frank Moritz, Technical Industry Manager – Integration Solutions bei der Sick AG über die Produktentwicklung in den kommenden Jahren. Eine gewinnbringende Prognose zeige auch IO-Link over SPE als Erweiterung zu dem bestehenden 3-Draht-Interface: Die erzielbaren höheren Reichweiten und Geschwindigkeiten im bestehenden Ökosystem sowie eine einfache Integration in die Automatisierungsumgebungen garantieren einen Markterfolg. Moritz ergänzt: „IO-Link wireless kann nun auch für bisher schwer zu realisierende Applikationen, wie sie zum Beispiel bei rotierenden Maschinen oder Robotern vorkommen, genutzt werden. IO-Link wireless rundet somit das Feld der IO-Link-Anwendungen bei gleichzeitig einfacher Einbettung in Steuerungssysteme ab.“

IO-Link ist mittlerweile Standard

Als Kommunikationsprotokoll ist IO-Link mittlerweile in praktisch allen Industriebranchen ein anerkannter Standard. Seine Möglichkeit, Prozess-Daten, Service-Daten und Ereignisse auszutauschen, beeinflusst natürlich auch die Entwicklung der Sensoren selbst, die sich dadurch zu wahren Multitalenten entfalten. Darüber hinaus begegnet IO-Link auch einem Trend, der sich für Baumer aus Kundengesprächen ableiten lässt: Die starke Nachfrage, die Vorteile von smarten Sensoren auch für hochdynamische und zeitkritische Applikationen zu nutzen. Dies wird mit der IO-Link-Dual-Channel-Technologie in einer Vielzahl der Baumer-Produktfamilien bedient, welche beide Welten verbindet: Neben IO-Link stellt sie zusätzlich noch einen analogen beziehungsweise schaltenden Echtzeitausgang bereit. Wofür sich die IO-Link Dual-Channel-Technologie einsetzen lässt, verdeutlicht eine typische Aufgabenstellung für Sensoren, wie sie in den verschiedensten industriellen Anwendungen und Prozessen vorkommt: Befindet sich ein Objekt auf einem Förderband und falls ja, in welcher Position und Entfernung liegt es von der Maschine? Anstatt wie in der Vergangenheit diese Aufgabenstellung mit mehreren Sensoren zu lösen, reicht Anlagenbetreibern beispielsweise mit dem ODT 3C aus dem Hause Leuze ein einziger Sensor aus. Weil er nämlich sowohl schaltende als auch messende Informationen via IO-Link an die Maschinensteuerung übermittelt, lässt er sich als effi­ziente und kostensparende 2-in-1-Lösung flexibel für unterschiedliche Applikationen einsetzen.

Mit einem Sensor die Funktionalität mehrerer Sensoren zu ersetzen, ist ein Trend, den viele Hersteller verfolgen. Mit dem Sicherheits-Barcode-Positioniersystem FBPS 600i von Leuze genügt zum Beispiel ein einziges Gerät für die sichere Positionserfassung, das zudem bereits die Anforderungen für Performance Level e erfüllt. Um Positionen und Geschwindigkeiten etwa während Instandhaltungsarbeiten oder bei einem Betrieb mit besetztem Fahrkorb zu überwachen, mussten Hersteller von Intralogistik-Anlagen bislang auf einen redundaten Aufbau mit zwei Sensoren setzen, um Performance Level d zu erreichen. Dank seiner Fehlerreaktionszeit von nur 10 ms eignet sich der Sensor besonders gut, um die Position bei schnellen Bewegungen zu erfassen. Sein großer Arbeitsbereich von 50 bis 170 mm ermöglicht zudem eine flexible Integration in unterschiedliche Anlagen.

Neben Position und Geschwindigkeit erfassen die Seilzuggeber von Siko auch die Messgröße Neigung. Die integrierten Sensorvarianten SG31 und SG61 der Pure.Mobile-Familie sind eine smarte Alternative zu Einzellösungen, um komplexe Bewegungen von Hubarbeitsbühnen, Mobilkranen oder Autobetonpumpen präzise und effizient zu erfassen und dabei Bauraum, Montageaufwand und Kosten einzusparen. Durch den modularen Sensoraufbau kann die Neigungserfassung in jeden Siko-Seilzuggeber integriert werden, ohne dass sich Bauform und Größe oder Anschlussart des Sensors ändern. Auch Vega Grieshaber erspart mit dem Vegapuls 6X dem Anwender den Aufwand, aus einer Vielzahl an Geräten das richtige für die Füllstandsmessung auszuwählen.

Die Erfassung von zwei völlig unterschiedlichen Messgrößen wie Temperatur und Vibration mit einer einzigen Sensoreinheit war bisher nur mit Speziallösungen möglich. Mit dem ASC AiSys Vibrotherm bieten ASC und Ephy-Mess Anwendern nun neue Möglichkeiten bei der Zustandsüberwachung, denn durch die Verbindung von Schwingungs- und Temperaturmessung lässt sich ein verändertes Lager- oder Getriebeverhalten frühzeitig erkennen. Weiterer Pluspunkt: Das smarte Sensorsystem ist nicht nur deutlich kompakter als Einzelsensoren, es wertet die Messdaten auch selbst aus, wodurch eine aufwendige externe Datenerfassung nicht erforderlich ist. Es geht jedoch noch smarter: „Neben analogen und digitalen Sensorlösungen bieten wir auch Sensorsysteme, die Informationen in eine Cloud, eine Steuerung oder an einen PC liefern. Gerne unterstützen wir unsere Kunden bei der Entwicklung von Algorithmen oder stellen eine Programmierschnittstelle auf den smarten Sensorsystemen ASC AiSys zur Einbindung kundeneigener Algorithmen zur Verfügung“, weist Renate Bay, geschäftsführende Gesellschafterin/CEO von ASC, auf die erweiterten Möglichkeiten hin.

„Die kontinuierlich steigende Leistungsfähigkeit von Mikroprozessoren erlaubt es, immer kompaktere Bauformen zu verwenden und zusätzlich sogar Algorithmen der künstlichen Intelligenz zu implementieren“, ergänzt Unger das Trendthema smarte Sensoren. Diese Tatsache eröffnet neue Anwendungsfelder in den Bereichen Robotik und Intralogistik, in denen beispielsweise die Feinpositionierung immer wichtiger wird, und allgemein in der Qualitätssicherung. In diesen Feldern haben sich die All-In-One-2D-Lichtschnittsensoren der OXM-200-Serie etabliert. Diese zeichnen sich durch eine kompakte Bauform mit integrierten, leistungsstarken Messfunktionen aus, welche laut Baumer mit einer Best-in-Class Usability über das Webinterface parametriert und live analysiert werden können.

Montage- und inbetriebnahmefreundliche Merkmale sind bei Sensoren ebenso wichtig wie Robustheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Mit dem ETL70 – dem laut Hersteller weltweit ersten linearen Motor-Feedback-System in digitaler Einkabel-Technologie Hiperface DSL – und dem STL70 mit Hiperface-Schnittstelle bringt Sick eine neue Gerätegeneration auf den Markt, die genau dahingehend verbessert wurde. So visualisiert eine mehrfarbige Status-LED bei der Montage die optimale Ausrichtung des Sensorkopfes zum Magnetband – Verkippungen und Winkelabweichungen werden schon bei der Installation eines Messsystems erkannt. Darüber hin­aus überwacht der Sensor dabei eigenständig die Einhaltung des korrekten Abstands zur Maßverkörperung, der jetzt bis zu 0,8 mm betragen darf. Der gegenüber dem Marktstandard verbesserte Toleranzwert vereinfacht die Montage und gewährleistet einen sicheren Betrieb des Messsystems.

Eine problemlose Ausrichtung auf das Objekt bei größeren Messentfernungen ermöglicht auch das im CTlaser4M integrierte Doppellaser-Visier. Das neue Hochgeschwindigkeits-Pyrometer von Optris zeichnet sich durch eine Erfassungszeit von nur 90 µs sowie einer optischen Auflösung von 33:1 aus und kann über die kostenlose IRmobile APP per Android-Mobiltelefon für die Inbetriebnahme oder Wartungsarbeiten eingestellt werden.

Die zunehmenden Anwendungsmöglichkeiten können auch Anwender smarter Sensoren vor große Herausforderungen stellen. Nämlich dann, wenn nicht klar ist, wie die Funktionen sinnvoll genutzt werden sollen. Entsprechend gross ist auch hier die Nachfrage nach UX-optimierten Tools für eine einfache Bedienung der Sensoren. Um diese Herausforderung zu lösen, hat Baumer die Baumer Sensor Suite (BSS) gelauncht. Dieses intuitiv zu bedienende Software-Tool vereinfacht das Evaluieren, Parametrieren und Nutzen von IO-Link Sensoren deutlich. Die BSS erlaubt es, das volle Potential von IO-Link Geräten schnell zu verstehen und zu nutzen – und das herstellerübergreifend.