TRENDS DATA & COMMUNICATION Bild: Turck „Hochflexible Fertigungen mit kleinsten Losgrößen und erweiterten Diagnosefunktionen können umgesetzt werden, ohne die Maschinenkosten zu erhöhen“ Sai Seidel-Sridhavan, Produktmarketing-Manager bei der Turck GmbH in Mülheim Bild: Ifm Electronic „Auf dem Weg der Geräteabbildungen in Feldbusse und IT-Umgebungen gibt es leider noch keine einheitlichen Standards“ Peter Wienzek, Business Development Manager für Industrie-4.0- Technologien bei Ifm Electronic in Essen bestehenden Programmierumgebungen eingebunden sehen. Für die Anbindung von IO-Link hat Baumer auf der SPS 2016 eine Implementierung auf Basis OPC UA vorgestellt. Dabei werden IO-Link- Sensoren über einen Master zusammengefasst und direkt mit einen Gateway auf Basis OPC UA verbunden. Moritz (Sick): Die einfache Integration ist ein wichtiges Thema. Hierbei unterstützt Sick die Anwender mit Funktionsblöcken für mehrere Steuerungen und Feldbusse, wie Profinet, Ehternet/IP oder Ethercat. Diese Funktionsblöcke sind für jeden IO-Link-Sensor verfügbar und ermöglichen eine einfachste Einbindung in die SPS- Programme. Zur Einrichtung von Sensoren mittels PC oder Tablet bietet Sick zusätzlich die Visualisierungssoftware SOPAS an. Ein Mapping der Daten auf die Feldbusse erfolgt gemäß der jeweils gültigen standardisierten Integrationspapiere und Richtlinien, die von den entsprechenden Feldbusorganisationen erstellt werden. Neben der Feldbusintegration hat OPC UA als eine neutrale Standardkommunikationsschnittstelle eine große Bedeutung zur Anbindung der Sensoren in ERP oder Cloud-Systeme und ermöglicht die z. B. für Industrie 4.0 geforderte Transparenz der Datendurchgängigkeit. Seidel-Sridhavan (Turck): Die IO-Link-Community beginnt, das Thema OPC UA für IO-Link zu beleuchten. Eine direkte Integration wird auf Machbarkeit geprüft, nachdem verschiedene Use Cases untersucht und geprüft wurden. Turck hat auf der SPS IPC Drives 2016 eine erste Cloud-Lösung vorgestellt, in der mit der hauseigenen IP67-PLC die Felddaten auf einen Datenserver gebracht und von dort verarbeitet werden können. Nicht nur IO-Link-Daten, sondern auch alle anderen Felddaten können in der PLC gesammelt und verarbeitet werden. Wienzek (ifm): Grundsätzlich eine Anmerkung zuerst: IO-Link-Prozesswerte werden auf den meisten Steuerungsplattformen so einfach eingebunden wie analoge Eingänge, ohne besondere Software. Für weitergehende Informationen gibt es spezifische Tools. Grundsätzlich muss unterschieden werden zwischen Konfigurations- und Diagnosetools. Zunächst ist es wichtig auf der SPS/Feldbus-Ebene existente Herstellertools zur Feldbuskonfiguration zu unterstützen. Ein Kunde sollte nicht gezwungen werden, ifm-spezifische Tools zu nutzen, wenn er IO-Link-Master und -Sensoren einsetzen möchte. Daher besteht die Möglichkeit, z.B. bei Siemenssteuerungen mittels TIA-Portal oder HW-Konfigurator die IO-Link-Master zu konfigurieren. ifm stellt die benötigten GSD-, GSDML-, EDS- und weitere Konfigurationsdateien zur Verfügung. Diese herstellerspezifischen Tools sind allerdings auf eine Plattform festgelegt; Siemens- Tools arbeiten nicht mit Rockwell-Steuerungen zusammen. Da in Deutschland viele Ausrüster die Anforderungen haben, je nach Kundenwunsch, verschiedene SPSen zu unterstützen, hat ifm hier eine unabhängige Software entwickelt, die alle IO-Link-Konfigurations- Funktionen über das (Feldbus-) Netzwerk verfügbar macht. Diese LineRecorder-Device-Software läuft auf allen Windows-Plattformen. Zum Zugriff auf die azyklischen Sensordaten innerhalb der Steuerung stellt ifm Funktionsbausteine und Programmierbeispiele für gängige Plattformen zur Verfügung. Für den direkten Zugriff der Sensor-Informationen aus der Serverebene bietet ifm ein eigenes Software-Framework LineRecorder an, das die Kommunikation zu Datenbanken sowie überlagerte Programmpakete an, die die Bereiche Condition Monitoring, Energy Monitoring, Track & Trace, Quality und Remote Services abdecken. Eine direkte Anbindung an SAP-Hana- Datenbanken ist ebenfalls bereits im Agenten vorbereitet. OPC UA ist eine wichtige Plattform, die von ifm mittels LineRecorder-Agent als IoT-Enabler unterstützt wird. Da OPC UA nicht in allen Geräten zur Verfügung steht und auch eine gewisse Performance benötigt, unterstützt unser Agent auch über 100 weitere Schnittstellen. elektroAUTOMATION: Die Definition einzelner Geräteprofile ist ein weiterer Schritt, um den Weg zu Industrie 4.0 zu ebenen. Worin liegt der Nutzen solcher Profile bzw. an welchen Profilen arbeiten Sie evtl. zurzeit mit? Baumgardt (Leuze): In den nächsten Jahren wird die Nachfrage nach IO-Link-Sensoren weiter stark ansteigen. Deshalb wächst die internationale IO-Link-Firmengemeinschaft stetig. Allein im letzten Jahr ist diese auf weit über 100 Mitglieder gestiegen. Damit erweitert sich auch das Netz der angebotenen Komponenten deutlich. Waren anfänglich vor allem Sensorhersteller und Systemanbieter vertreten, so integrieren immer mehr Hersteller von Ventilen, elektrischen Antrieben, Anzeigeelementen oder auch Mikrosystemkomponenten IO-Link in ihre Geräte. In gleicher Weise arbeitet die IO- Link-Firmengemeinschaft permanent daran, die Integration von IO- Link in die unterschiedlichsten Feldbussysteme zu spezifizieren und damit den Zugang zu dieser universellen Geräteschnittstelle auf immer breitere Füße zu stellen. Ein großes Thema aller Diskussion zu Industrie 4.0 ist eine flexible, bedarfsorientierte Kommunikation. 26 elektroAUTOMATION01-02 2017
DATA & COMMUNICATION TRENDS Mit den klassischen binär schaltenden oder analogen Schnittstellen waren die Sensoren oder Aktuatoren der untersten Feldebene bisher von dieser Kommunikation ausgeschlossen. Mit IO-Link verfügen diese Geräte jetzt über ein Interface zu allen Steuerungsbzw. Anlagenprozessen über welches die Komponenten identifiziert, konfiguriert und individuell diagnostiziert werden können. Zurzeit entstehen verschiedene Geräteprofile, die Grundfunktionalitäten von z.B. schaltenden oder messenden Sensoren standardisieren und so eine einheitliche Bedienung über Herstellergrenzen hinweg ermöglichen. Büchler (Balluff): Es gibt bereits seit einiger Zeit ein geräteunabhängiges IO-Link-Smart- Sensor-Profil für IO-Link-Devices. Dieses wurde in den letzten Monaten erweitert. Darüber hinaus konnten weitere Profile für bestimmte Geräteklassen wie schaltende Sensoren oder messende Sensoren definiert und spezifiziert werden. Mit den neuen Profilen lässt sich die Daten-Semantik des IO- Link-Informationsmodells herstellerübergreifend noch detaillierter und einheitlicher definieren. Dies ist Grundvoraussetzung, um die Interpretation und Verarbeitung von Daten deutlich zu vereinfachen und die Datenqualität zu erhöhen. Des Weiteren wird damit eine herstellerübergreifende Austauschbarkeit von Komponenten einfacher möglich. Dies erhöht sowohl die Flexibilität, Verfügbarkeit und Effizienz von Anlagen und Maschinen. Gerstner (Baumer): Mit steigender Leistungsfähigkeit und Intelligenz der Sensorik stehen auch mehr Möglichkeiten für die IO- Link-Kommunikationstechnik zur Verfügung. Um für Anwender die Interoperabilität auch bei Nutzung von Komponenten unterschiedlicher Hersteller zu gewährleisten, ist ein sich weiter entwickelndes Rahmenwerk wichtig. Baumer ist seit Anbeginn aktives Mitglied im IO-Link-Konsortium und setzt solche Weiterentwicklungen konsequent um. So sind Baumer-Sensoren bereits nach dem kommenden Geräteprofil SmartSensorProfile 1.1 designt. Darüber hinaus setzen wir auch die über den Standard hinaus gehenden Funktionen gemäß vom IO-Link-Konsortium vorgegeben Rahmen um. Auch über die unterschiedlichen Sensortechnologien – von Positionssensoren über Drehgeber bis hin zu Prozesssensoren – ist Baumer bestrebt, konsistente Strukturen zu implementieren. All dies macht es für den Anwender deutlich einfacher, IO-Link schnell und einfach zu integrieren und damit Lösungen umzusetzen. Moritz (Sick): Profile dienen der einfachen Integration von Sensoren in die Automatisierungswelt. So wird z. B. durch das Smart Sensor Profil die Einbindung von messenden Sensoren in eine Steuerung genauso einfach wie die eines 4-20-mA-Analogsensors. Sick arbeitet aktiv mit an den Profilen Smart Sensor Profil und Firmware update und engagiert sich zudem in den Arbeiten zur OPC-UA-Abbildung und IO-Link-Safety. Seidel-Sridhavan (Turck): Die Umsetzung der digitalen Fabrik erfordert eine einheitliche Konfiguration und Parametrierung der eingebauten Geräte und der gesamten Anlage. Die Arbeit mit verschiedenen Werkzeugen erschwert den Nutzern diese Funktionseinstellungen und sie erwarten eine einfache Implementierung in vorhandene Systeme. Einheitliche Geräteprofile sind das Mindeste, was die Anbieter liefern müssen, um die Akzeptanz für die Technologie zu erhöhen. Allerdings wird dies nicht ausreichend sein, wenn die Integration wiederum ungleich oder mit externen Tools erfolgen muss. Die vollständige Integration in das vorhandene Engineering wie bei Turck SIDI (Simple IO-Link Device Integration) ist ein akzeptierter Weg, da hier die IO-Link-Parameter wie gewohnt aus der Systemumgebung konfiguriert werden können. Wienzek (ifm): Natürlich wünscht sich jeder Kunde die Austauschbarkeit der IO-Link-Geräte. Profile ebnen den Weg in diese Richtung. Mit Hilfe des SmartSensor-Profils ist es möglich, unterschiedliche Geräte verschiedener Hersteller im Notfall auszutauschen. Hierbei sind die Basisfunktionen der Sensoren, sprich die Darstellung der Prozessdaten, harmonisiert, was sicherlich einen Nutzen der Geräteprofile darstellt. Allerdings lassen sich natürlich nicht alle Funktionen vereinheitlichen, da jeder Hersteller zusätzliche Innovationen einbaut, die auf spezielle Kundenwünsche abgestimmt sind. Mit IO-Link ist ein guter Weg beschritten hin zur Standardisierung in Richtung Industrie 4.0. Auf dem Weg der Geräteabbildungen in Feldbusse und IT-Umgebungen gibt es leider noch keine einheitlichen Standards. Mit der angekündigten Implementation in OPC UA könnte ein weiterer Schritt in diese Richtung gelingen. ge www.balluff.com www.baumer.com www.ifm-electronic.de www.leuze.de www.sick.com www.turck.de Maschinenkommunikation im Kontext von Industrie 4.0 Anwender-Workshop 29.03.2017 | 10:00 Uhr - 16:30 Uhr Themen: Die Evolution von Bussystemen und das Internet der Dinge Durchgängige Vernetzung mit OPC-UA und Sercos ® Steuerung aus der Cloud Industrie 4.0 Use Cases mit OPC-UA, Sercos, AS-i und IO-Link Der Sercos SoftMaster Deterministisches Ethernet auf Basis von TSN Teilnahmegebühr: EUR 50,00* für Sercos Mitglieder, EUR 100,00* für Nicht-Mitglieder (Preise pro Person). In dieser Gebühr sind enthalten: Teilnahme am Workshop, Tagungsunterlagen, Erfrischungen während der Pausen und Mittagessen. *Alle Preise verstehen sich zzgl. der gesetzlichen MwSt. Jetzt anmelden unter: www.automatisierungstreff.com/workshops Weitere Infos erhalten Sie unter: Sercos International e.V. 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