Was ist eigentlich ein IO-Link? Eine neue, feldbusunabhängige Kommunikationsschnittstelle für die Fertigungsautomatisierung. Wenn etwas Neues auf den Markt kommt, passiert eigentlich stets das Gleiche: Zunächst kennt es keiner, doch dann avanciert es flugs zum Gesprächsthema Nr. 1 – ein gutes Beispiel aus dem Consumerbereich ist hier sicherlich der i-Pod. Im Industriebereich findet man solche Mechanismen meist nach den großen Messen, wie auch im Falle IO-Link – spätestens seit der Hannovermesse 2006 ist es in aller Munde. Manche halten es für einen Ersatz bestehender Feldbussysteme, andere sagen enttäuscht: „Schon wieder eine neue Schnittstelle!“ Um mehr Klarheit in diese Diskussion zu bringen, beleuchtet der folgende Artikel die technischen Grundlagen von IO-Link und die Vor-/Nachteile aus heutiger (Kunden-) Sicht.

IO-Link ist eine Punktzu- Punkt-Schnittstelle für den Anschluss beliebiger Sensorik und Aktuatorik an ein Steuerungssystem. Im Gegensatz zu klassischen Feldbussystemen findet keine Busverdrahtung, sondern eine Parallelverdrahtung statt.

IO-Link-Sensoren sehen optisch genauso aus wie Standard- Sensoren. Als einzigen Unterschied haben sie einen kombinierten Schaltzustandsund Datenkanal. Dieser liegt auf dem gleichen Anschluss wie der Schaltausgang bei konventionellen Sensoren (Pin 4 bei M12-Steckern). Der Signalpegel liegt bei standardisierten 24V DC, übernommen aus der bewährten Industrieverdrahtung. Somit können alle bisherigen Anschlussleitungen für IO-Link- Geräte weiterverwendet werden. Für die Datenübertragung kommen Baudraten von 4,8 kBit/s und 38,4 kBit/s infrage. Prinzipiell gibt es drei mögliche Kommunikationsarten, die in Tabelle 1 dargestellt sind – je nachdem ob ein Schaltzustand, zyklische Prozessdaten oder Geräteparameter übertragen werden sollen. Alle drei Spielarten lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

So wird z.B. ein optischer Entfernungssensor zunächst mit Parameterdaten (azyklisch, seriell) versorgt und überträgt dann nur noch ein Schaltsignal bei Erkennung eines Objektes im definierten Bereich (zyklisch, binär) oder wahlweise ein entfernungsproportionales Analogsignal (zyklisch, seriell).

Um diese Daten an die Steuerung zu übertragen, sind zwei Vorgehensweisen denkbar: in die SPS integrierte oder in ein Busmodul integrierte IO-Link- Ports. Beide Varianten sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Hersteller von E/A-Baugruppen sind also gefordert, neue, IO-Link fähige Komponenten zu entwickeln, um die volle Funktionalität durchgängig zu unterstützen.

Kompatibilität und Kundennutzen

Bei der Kompatibilität ist es gelungen, bisherige binäre Signale und neue IO-Link-Technologie miteinander zu verbinden. In der Variante 1 funktionieren IO-Link-Geräte auch an digitalen E/As ohne IO-Link-Port. Hierbei arbeiten IO-Link-Sensoren lediglich im Standard-I/O-(SIO)-Modus mit einem digitalen Schaltsignal. Etwaige Parameterdatensätze können vorab mit einem Handprogrammiergerät übertragen werden, danach erfolgt der Datenaustausch an allen klassischen SPS- oder Buseingangsmodulen. Bei Verwendung eines IO-Link-Moduls können die Parameterdaten hingegen aus dem Sensor ausgelesen und im Austauschfall in einen neuen, baugleichen Sensor heruntergeladen werden. Diese Funktion erfordert keinerlei Spezialkenntnisse und kann während des Betriebes durchgeführt werden.

Die entscheidenden Kundenvorteile aus der Nutzung von IO-Link sind also:

• Standardisierung der Sensorik, dadurch geringere Lagerhaltung, Einsatz auch an älteren Anlagen möglich, da volle Abwärtskompatibilität mit Standard E/As gewährleistet ist.
• Einfacher Austausch der IOLink- Geräte ohne zusätzliche Softwareänderungen oder Bediengeräte, einfaches „Plug & Play“, Reduzierung der Inbetriebnahmezeiten.
• Nur noch ein einziges hersteller- und feldbusunabhängiges System, das mittelfristig alle proprietären Systeme ablösen kann; eine Hardwareplattform kommuniziert mit allen IO-Link-Geräten.
• Zusätzliche Diagnoseinformationen, die bei Bedarf angefordert und in der überlagerten Visualisierung angezeigt werden können, bedeuten eine einfachere Fehlerlokalisierung und damit reduzierte Stillstandszeiten.

IO-Link und AS-Interface

Wie das obige Anwendungsbeispiel (Abb. 2) zeigt, sind AS-Interface und IO-Link kein Widerspruch, sondern eine sinnvolle Ergänzung. Da in den meisten Anlagen 80% oder mehr digitale Signale vorhanden sind, ist es weiterhin sinnvoll, ein preiswertes und einfaches Verdrahtungssystem zu verwenden. Hier hat sich ASInterface mit seinem gelben Flachkabel als internationaler Standard etabliert. Dieses Aktuator-Sensor-Bussystem ist durch seinen feingranularen Aufbau dafür prädestiniert, den letzten Meter paralleler Verdrahtung zu den Sensoren und Aktuatoren zu überbrücken. Im Regelfall werden hier weiterhin die digitalen Signale mittels SIO-Modus übertragen. Intelligente IO-Link-Geräte können zusätzlich Parameter und Analogsignale übertragen oder im Bedarfsfall Wartungsund Diagnoseinformationen an die Steuerung übermitteln. Somit entfallen oft umständliche Parametrieraufgaben am Sensor. Mit AS-Interface 3.0 können über 8-kanalige IO-Link- Module bis zu 496 intelligente Geräte an einer Busleitung betrieben werden. Die Quintessenz lautet also: Nutze eine bekannte Verdrahtungstechnik und verbinde, wo nötig, intelligente IO-Link-Geräte mit dem System. Getreu dem Motto: Weniger Verdrahtungsaufwand, einfaches „Plug & Play“ und mehr Diagnose!

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