Seit dem Markteintritt vor mehr als zehn Jahren hat sich die Punkt-zu-Punkt-Technologie IO-Link im Maschinen- und Anlagenbau etabliert. Diese Aussage bestätigen die von der IO-Link Community veröffentlichten Zahlen. Die Jahreszahl der montierten IO-Link-Geräte beläuft sich 2021 auf 6,3 Millionen Knoten, sodass die bislang installierte Gesamtzahl auf über 27 Millionen steigt. Für die zahlreichen Anwender erweist sich die IO-Link Technology als ein wesentlicher Bestandteil des Maschinen- und Anlagenkonzepts. Denn als Enabler für die Digitalisierung sorgt IO-Link für eine deutliche Erhöhung des Informationsgehalts aus den in Maschinen und Anlagen verbauten Sensoren und Aktoren.
IO-Link Safety V1.1.3 schließt Lücke
Abgesehen von den verschiedenen Vorteilen der Punkt-zu-Punkt-Technologie – beispielsweise der standardisierten Anschlussleitung oder der einfachen Parametrierung über eine IO-Link Device Description (IIOD) – hat es auch Defizite gegeben. So stellte IO-Link die Anwender beim Einsatz entsprechender Geräte in der Feldinstallation im Kontext der Funktionalen Sicherheit oftmals vor einige Herausforderungen. Dies, weil keine mit Standard-IO-Link vergleichbare Lösung zur Einbindung von sicheren Sensoren und Aktoren in das Automatisierungssystem am Markt erhältlich war. Im Maschinen- und Anlagenkonzept mussten die unterschiedlichen sicheren Sensoren und Aktoren bisher also auf klassische Weise mit verschiedenen Anschlussleitungen an das zugehörige Auswertesystem – zum Beispiel eine sichere Steuerung – angeschlossen werden.
Mit der Publikation der IO-Link Safety Systemerweiterung V1.1.3 im März 2022 liegt jetzt ein Standard vor, mit dem der Anwender ein durchgängiges Lösungskonzept realisieren kann. In der Systemerweiterung wird die Verwendung von IO-Link Safety auf der Grundlage von IO-Link beschrieben, welche die Nutzung von IO-Link Safety Mastern und IO-Link Safety Devices erlaubt.
IO-Link Safety Devices – herstellerunabhängig nutzen
Seit 2016 werden unterschiedliche Safety-over-IO-Link-Lösungen im Automatisierungsumfeld angeboten. Dabei handelt es sich um herstellerspezifische Ansätze, die dem IO-Link zugrunde liegenden Konzept nicht gerecht werden. So lassen sich die Profisafe-over-IO-Link-Geräte lediglich mit dem passenden IO-Link Master sowie nur im Profisafe-System einsetzen. Bei den Geräten geht es grundsätzlich nicht um IO-Link Safety Devices, sondern um einen Teilnehmer im Profisafe-System. Dazu wird das Profisafe-Telegramm über IO-Link getunnelt, sodass IO-Link lediglich als Übertragungsstrecke fungiert. Der notwendige IO-Link Master leitet die getunnelte Information via Profinet an die erforderliche Sicherheitssteuerung weiter.
Im Gegensatz dazu bringt IO-Link Safety alle von den Anwendern geschätzten Vorteile von IO-Link mit, etwa die Netzwerkunabhängigkeit der Sensoren und Aktoren, eine standardisierte Anschlusstechnik, die Verwendung einer IODD zur Parametrierung oder den einfachen Gerätetausch. Des Weiteren sind IO-Link Safety Devices, die der Spezifikation entsprechend entwickelt wurden, unabhängig vom Hersteller des IO-Link Safety Masters nutzbar. Der Anwender kann sich folglich das am besten für seine Applikation geeignete Gerät am Markt aussuchen.
IO-Link Safety Master auch für Standard-IO-Link flexibel einsetzen
Neben dem Betrieb einer IO-Link Safety-Lösung arbeitet der IO-Link Safety Master ebenfalls in der klassischen Betriebsart IO-Link. Damit erhält der Anwender eine maximale Flexibilität in nur einem Gerät. Durch die Unterstützung von IO-Link und IO-Link Safety stellt sich die offensichtliche Frage, ob es zukünftig auch einen Mischbetrieb geben wird. Die Antwort lautet eindeutig: ja. Damit können IO-Link Devices und IO-Link Safety Devices einen höheren Mehrwert an Informationen liefern.
Als prädestinierter Einsatzbereich bieten sich unten anderem Bedien- und Meldeeinheiten an, die abgesehen vom Not-Halt-Taster häufig weitere Komponenten umfassen. Durch den neuen Standard ist davon auszugehen, dass in Zukunft lediglich ein IO-Link Device/IO-Link Safety Device vorliegen wird, das sämtliche benötigten Funktionen abdeckt und Informationen über den IO-Link Safety Master an das Steuerungssystem übergibt. Zudem werden Lichtgitter, Laserscanner oder IO-Link Safety Hubs ebenfalls auf diesen Vorteilen aufbauen.
Konfigurationsoptionen der IO-Link Safety Ports
Als zusätzlicher Aspekt, der für die Verwendung der IO-Link Safety Systemerweiterung spricht, seien die vielfältigen Konfigurationsmöglichkeiten der einzelnen IO-Link Safety Ports genannt. In der Systemerweiterung sind dazu verschiedene ‚Feature Level‘ entstanden. Über die Betriebsarten IO-Link, IO-Link Safety und dem Mixmodus aus beiden Konzepten lassen sich sichere digitale Signale und nicht-sichere digitale Signale konfigurieren, was die Flexibilität der IO-Link Safety Master nochmals erhöht. So wäre es beispielsweise möglich, einen IO-Link Safety Class A Port, der das Feature Level c unterstützt, mit folgenden Funktionen zu parametrieren:
- IO-Link
- IO-Link Safety
- IO-Link und IO-Link Safety
- digitaler Eingang (DI)
- digitaler Ausgang (DO)
- zweikanaliger sicherer digitaler
Eingang (FS-DI).
Ferner wird in der Systemerweiterung der Class B Port thematisiert. Dieser kann künftig IO-Link Devices mit einem höheren Strombedarf versorgen. Wegen der umfangreichen Funktionen erlaubt der neue Standard eine einfache Migration der bestehenden sicherheitstechnischen Lösung im Feld. Außerdem bekommt der Anwender ein zukunftssicheres Konzept zur Umsetzung seiner Digitalisierungsstrategie.
Einfache Parametrierung durch IODD
In der Vergangenheit wurden Aspekte wie die höhere Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen, effizientere Produktionsprozesse, reduzierte Maschinenkosten oder höhere Performance immer wieder mit IO-Link in Verbindung gebracht. Die Funktionale Sicherheit war jedoch meist kein Thema. Mit dem neuen Standard IO-Link Safety lassen sich die erarbeiteten Konzepte nun ganzheitlich auf die Maschinen und Anlagen anwenden. Eine Besonderheit der Ansätze stellen die einfache Parametrierung durch IODD sowie der durch IO-Link ermöglichte Gerätetausch dar, den auch die IO-Link Safety-Technologie unterstützt. Es zeichnet sich ab, dass fast alle Vorteile der IO-Link-Technologie Einzug in die Welt der Funktionalen Sicherheit halten.
Für den Maschinenbau erweist sich IO-Link Safety als ein wichtiges Element zur Realisierung einer durchgängigen Anbindung von Sensoren und Aktoren an die Steuerungsebene. Es ist davon auszugehen, dass die ersten IO-Link Safety Master und IO-Link Safety Devices bereits 2023 von unterschiedlichen Anbietern vorgestellt werden. Schlussendlich schafft der Standard für die Anwender einen herstellerübergreifenden Weg hinsichtlich der Digitalisierung von Maschinen und Anlagen.
