Industrielle Automation 6/2018

Smart Sensor Profil
GEMEINSAMKEITEN
STANDARDISIEREN
Für die vielfältige Welt der Sensoren hat IO-Link die Smart Sensor Profile definiert,
die technologieübergreifend die gemeinsamen Funktionalitäten und
Datenstrukturen dieser Geräte einheitlich abbilden. Dies schafft Vorteile bei
der Integration in klassischen Automatisierungsanwendungen, aber auch im
zukünftigen Industrie 4.0-Umfeld.
Mit der Kommunikationsfähigkeit von Sensoren
geht einher, dass ein großes Maß an Mehrfunktion
oder Mehrinformation von den IO-
Link Geräten zur Verfügung steht – neben der
eigentlichen Messgröße oder dem Detektionsstatus.
Ein Teil dieser Daten sind Prozessdaten,
die direkt über ein Steuerungsprogramm
verarbeitet werden. Ein großer Teil der Mehrfunktion
jedoch bildet sich über sogenannte
azyklische Daten oder Bedarfsdaten ab, z. B.
Einstellparameter, zusätzliche Diagnoseinformationen
oder Identifikationsdaten. Diese
letzte Kategorie stand als Information bei
Geräten ohne Kommunikationsschnittstelle
nicht zur Verfügung, bzw. nur über Bedienelemente
oder Anzeigen am Gerät, ggfs. auch
über proprietäre Parametrierschnittstellen.
SMART SENSOR PROFIL (SSP)
Neben der eigentlichen Spezifikation der
Kommunikation sind zusätzliche Regeln für
die Übertragung und Abbildung von Daten
notwendig. Gerade bei den Sensoren ist die
Vielfalt an Technologien sehr groß, die Anzahl
an Geräten ebenso. Allerdings gibt es
viele Gemeinsamkeiten an Funktionalitäten.
Was liegt also näher als diese Gemeinsamkeiten
als Profil zu standardisieren und die
Anwenderfreundlichkeit der Sensoren damit
zu steigern?
Folgende Datenkategorien und Funktionen
haben die Potenziale zur Vereinheitlichung:
• Identifikation
• Diagnose
• Prozessdatenvariablen
• Schaltsignalkanal
• Teach-In
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In diesen Funktionsklassen sind Datenobjekte
fest definiert. So ist z. B. festgelegt, dass
die binären Informationen für Schaltsignale
immer von Bitposition 0 an aufsteigend im
Prozessdatum angeordnet sind. Und die
Identifikation umfasst immer Herstellername,
Produktbezeichnung, Produkt ID (Artikelnummer)
und Firmware-Version.
KLASSIFIZIERUNG VON
SENSORAUSPRÄGUNGEN
Dieser Grundstock an Funktionsklassen wird
als ‚Legacy Profile‘ (SSP-Typ 0) bezeichnet.
Diese Definition war als erste Spezifikation
vorhanden. Viele Sensoren folgen bereits
den Definitionen des ‚Legacy Profile‘ und
besitzen somit eine Basis an übereinstimmenden
Geräteverhalten.
Profile benötigen aber konkrete, fest umrissene
Definitionen des Funktionsumfangs, der
Datenstrukturen und -inhalte. Wichtig hierfür
ist eine Klassifizierung von Sensorausprägungen,
bevorzugt technologieübergreifend. So
sollte z. B. ein distanzmessender Ultraschallsensor
die gleiche Datenstruktur aufweisen
wie ein messender Drucksensor. Folgende
Ausprägungen stehen aufgrund des hohen
Verbreitungsgrades im Fokus:
• Binäre Sensoren mit festem Schaltpunkt
(Fixed Switching Sensors – FSS)
• Binäre Sensoren mit einstellbarem Schaltpunkt
(Adjustable Switching Sensors –
AdSS)
• Messende Sensoren (Digital Measuring
Sensors – DMS)
Die Definitionen für diese Geräteklassen sind
Inhalt des Smart Sensor Profils - Edition 2.
Alle Profilgeräte folgen den Vorgaben der
Profil-Basisspezifikation ‚Common Profile‘
und unterstützen grundsätzlich das dort
definierte Profil ‚Identifikation & Diagnose‘.
Dieses Profil enthält für Asset Management
relevante Identifikationsdaten und allgemeingültige
Diagnoseinformationen zum
aktuellen Gerätezustand.
Die Profile für schaltende Sensoren definieren
im Wesentlichen die Einstellparameter und
-funktionen. Das Einlernen eines Schaltpunktes
(Teach-In) wird durch drei kombinierbare
Standardmethoden unterstützt. Bei den
messenden Sensoren (DMS) liegt der Fokus
auf der Übertragung eines Messwertes und
der Struktur im Prozessdatum. Die Definition
umfasst Messwertebereich, aber auch Ersatzwerte
für Messbereichsüber- / unterschreitung
und nicht ermittelbarem Messwert. Der
wesentliche Unterschied und Vorteil zu einer
Übertragung von Messwerten über eine
Strom- oder Spannungsschnittstelle ist, dass
der Messwert direkt als physikalische Größe
interpretierbar ist. Die Messwerte werden in
SI-Einheiten – z. B. Meter, Pascal, usw. - mit
einem Skalierungsfaktor übertragen. Daher
entfällt die produktspezifische Umrechnung
und Skalierung von z. B. einem Stromwert in
einen Abstand oder Druck.
Alle drei Profilklassen sind mit der Funktion
‚Transducer Disable‘ kombinierbar. Damit
lässt sich die sensorische Funktion über Prozessdaten
gesteuert abschalten, etwa zur
Wartung.
Die Smart Sensor Profile beschreiben die
Gemeinsamkeiten der Sensorfunktionen