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IO-Link-Sensoren als Basis für die Smart Factory

Optosensoren C23 mit Ecolab-Zertifizierung und IO-Link-Schnittstelle für hygienische Produktionsbereiche

Optosensoren C23 mit Ecolab-Zertifizierung und IO-Link-Schnittstelle für hygienische Produktionsbereiche

O. Schleicher ist Geschäftsführer der Contrinex Sensor GmbH in Leinfelden-Echterdingen

O. Schleicher ist Geschäftsführer der Contrinex Sensor GmbH in Leinfelden-Echterdingen

Präzise Ultraschallsensoren mit IO-Link

Präzise Ultraschallsensoren mit IO-Link

Am Beginn der Informationskette einer Smart Factory stehen intelligente und kommunikationsfähige Sensoren. Für die Integrations- und Kommunikationsfähigkeit der Sensoren sorgt die IO-Link-Schnittstelle. Mit den von Sensoren bereitgestellten Daten lassen sich Produktionsprozesse optimieren und die Effizienz erhöhen. Über das Angebot an IO-Link-Sensoren und deren Nutzen sprach die etz-Redaktion mit Oliver Schleicher, Geschäftsführer von Contrinex Deutschland.

Was ist für Sie die ideale Kommunikationsschnittstelle für Sensoren der Fertigungsautomation?
O. Schleicher: Als ideale Kommunikationsschnittstelle für die Anforderungen an Industrie 4.0 hat sich IO-Link etabliert. Die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation basiert auf dem bekannten 3-Leiter-Sensor-Aktor-Anschluss ohne zusätzliche Anforderungen an das Anschlusskabel. IO-Link ist kein weiterer Feldbus, sondern die Weiterentwicklung der bewährten Anschlusstechnik für Sensoren und Aktoren. Die neuartige Schnittstelle überträgt digitale Signale, die ohne Systembruch verarbeitet werden können, und ersetzt die analoge Signalführung. IO-Link ist in der Norm IEC 61131-9 weltweit standardisiert.

Welche Sensoren verfügen bei Ihnen über die IO-Link-Schnittstelle?
O. Schleicher: Wir statten nicht nur unsere komplexen Sensoren, sondern auch die Standardbaureihen mit IO-Link-Schnittstelle aus. Übrigens, ohne dass Mehrkosten für Kunden entstehen. Der Anwender kann entscheiden, ob er die Vorteile des IO-Link-Standards nutzen möchte oder den Standardausgang verwendet.

Bitte nennen Sie uns konkrete Beispiele.
O. Schleicher: Zum Beispiel integrieren wir serienmäßig eine IO-Link-Schnittstelle in unsere induktiven und photoelektrischen Sensoren mit Asic-Technologie. Darüber hinaus bietet das HF-RFID-System IO-Link-fähige Schreib-Leseköpfe. Der Anwender kann bei unseren Sensoren aber auch weiterhin den Standardausgang verwenden. Somit ist ein späterer Umstieg auf IO-Link problemlos möglich. Auch die Ganzmetall-Sensoren der Full Inox Familie verfügen über einen Asic-Chip mit IO-Link-Schnittstelle und entsprechen so bereits den Anforderungen von Industrie 4.0.
Die induktiven Ganzmetallsensoren der Baureihe Full Inox Miniature, die kleinsten voll integrierten induktiven Sensoren auf dem Markt, haben auch den hochwertigem Asic mit IO-Link-on-Chip bei allen PNP-Typen. Sie sind in den Baugrößen M5 und Ø 4 mm verfügbar und bieten sich überall dort an, wo Bauraum knapp und die Betriebsbedingungen rau sind.
Weiterhin haben wir eine Baureihe induktiver Sensoren für die Lebensmittelbranche im Portfolio, die in der PNP-Schließer-Version auch IO-Link-fähig sind. Die Ecolab-­geprüften Ganzmetallsensoren der Full Inox Washdown-Familie (Baugrößen M12, M18 und M30) sind neu. Ebenfalls IO-Link-fähig sind zum Beispiel unsere Kontrastsensoren für die präzise Erkennung von Druckmarken in der Druck- und Verpackungsindustrie.

Wie sieht es mit Ihren Ultraschall-Sensoren aus?
O. Schleicher: Unsere Ultraschall-Sensoren ermöglichen ebenfalls die IO-Link-Kommunikation. Sie dienen dem Erkennen fester, flüssiger, körniger oder pulverförmiger Materialien in Luft, Niederschlag, Feuchtigkeit, Staub und Rauch. Für alle PNP-Versionen ist eine IO-Link-Schnittstelle in der Spezifikation V1.1 vorgesehen. Diese Sensoren erfassen übrigens nicht nur Objekte, sondern geben auch die absolute Entfernung zwischen Sensor und Objekt an. Alle Einstellungen sind über Teach-Taste, externe Teach-Leitungen oder auch über IO-Link möglich.

Welche Vorteile bietet die IO-Link-Schnittstelle?
O. Schleicher: Prozessparameter, wie Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien, sind über das IO-Link-Protokoll problemlos les- und schreibbar. Temperatur, Spannungsversorgung, Funktionszustand und Schaltzyklen des Sensors lassen sich abfragen – und dies ­sogar per Ferndiagnose. Die Temperaturinformationen unterstützen die Maschinendiagnose und -wartung. Ein Detektionszähler erfasst die Schaltereignisse und gestattet damit die Erfassung der Teileanzahl oder ihrer Geschwindigkeit. Weiterhin lässt sich die Ausgangsfunktion des Schalters als Schließer oder Öffner steuern. Die IO-Link-Schnittstelle ermöglicht erweiterte Diagnoseinformationen für eine einfache Fehlerlokalisierung und sorgt damit für reduzierte Ausfallzeiten. Die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage steigt signifikant.

Und Ihre Bedeutung für Industrie 4.0?
O. Schleicher: Unseren intelligenten Sensoren kommt eine große Bedeutung für die Generierung des digitalen Produktionswissens zu. Anwender schaffen mit dem Einsatz dieser Sensoren eine wichtige Voraussetzung auf der Feldebene, um Konzepte für Industrie 4.0 und IoT umzusetzen. Die Sensoren liefern die erforderlichen Produktionsdaten, aus denen in Cloud-Anwendungen Informationen und Know-how entsteht, damit Prozesse optimiert und ­effizienter gestaltet werden können.

Welche Neuheiten stellen Sie darüber hinaus auf der SPS IPC Drives 2016 vor?
O. Schleicher: Sensorik für Industrie 4.0 war das Leitthema des Messeauftritts von Contrinex auf der SPS IPC Drives 2015 in Nürnberg. Auch auf der diesjährigen Messe wird dieses Thema zu den Highlights gehören, wir haben das Portfolio sukzessive erweitert und stellen weitere neue Opto-, Induktiv- und Ultraschallsensoren sowie RFID-Schreib-Lese-Köpfe – alle mit IO-Link-Funktionalität vor.
Außerdem zeigen wir neue Baureihen der Infrarot-Lichtgitter für die Anwesenheitserkennung und Dimensionskontrolle. Dank integrierter Steuerungs- und Kommunikationsschaltungen ist die Installation sehr einfach. Sender und Empfänger sind in separaten Gehäusen.
Anhand eines dichten Lichtstrahlennetzes im Erfassungsbereich können die schaltenden Lichtgitter von Contrinex in mehrere Richtungen scannen. Geschwindigkeit und Auflösung sind außerordentlich hoch. Somit eignen sie sich ideal für die Kontrolle und Zählung von Objekten, die aus Spritzgussformen oder anderen Prozessen ausgestoßen werden.

Und was ist Ihr Messe-Highlight?
O. Schleicher: Unser Messehighlight in 2016 wird sicherlich unser neuer Optosensor TRU-C23 mit UV-Licht sein, welcher zuverlässig transparente Objekte erfasst. Für diesen Zweck bieten diverse Sensorhersteller Reflexions-Lichttaster ohne den herkömmlichen Reflektor an. Ein solcher Lösungsansatz ist allerdings bei Weitem nicht ideal: Sensoren ohne Reflektor benötigen für den Einbau einen sehr genau definierten Hintergrund und präzise Schaltabstände, während sich gleichzeitig die erzielbaren Reichweiten reduzieren.
Der neue photoelektrische Sensor TRU-C23 mit IO-Link aus dem Hause Contrinex arbeitet deshalb als ­bewährtes ­Reflektor-System. Dank eines patentierten Erfassungsprinzips bietet der Sensor eine außergewöhnlich hohe Detek­tionssicherheit, um auch sehr dünne, transparente Objekte zuverlässig zu erkennen. Er nutzt eine im ultravioletten Spektrum arbeitende Lichtquelle, deren Strahlen durch klares Glas oder Kunststoff absorbiert werden.
Grundlage für die Messung bildet eine LED, die polarisiertes UV-Licht aussendet, sowie ein Reflektor, der aus speziellen für UV-Licht geeigneten Materialien besteht. Insgesamt erreicht der Sensor einen Betriebsbereich um die 1 000 mm. Zudem lassen sich mit ihm auch sehr kleine Objekte in seiner unmittelbaren Nähe zuverlässig erkennen. Dazu nutzt der Sensor die sogenannte Autokollimation. Die optische Achse des Sende-Kanals wird dabei mithilfe eines speziellen halbdurchlässigen Filters identisch zu der des Empfangskanals ausgerichtet. Damit wird die oft störende Blindzone im Nahbereich vermieden. Weiterhin ist sogar die Erfassung durch kleine Öffnungen möglich.

Für welche Anwendungen ist der Optosensor gedacht?
O. Schleicher: Typische Applikationsbeispiele finden sich zum Beispiel in der Erkennung transparenter Folien oder Behälter aus Klarglas oder -kunststoff für die Getränke- und Lebensmittelindustrie sowie in der Anwesenheitskon­trolle von Fläschchen oder Röhrchen in der Pharmaindus­trie. (hz)