text.skipToContent text.skipToNavigation

Technologie von Netzwerk- und Feldbuskomponenten

Netzwerk-​ und Feld­bus­kom­po­nen­ten er­mög­li­chen eine rei­bungs­lo­se Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen Ge­rä­ten und si­chern einen ef­fi­zi­en­ten Da­ten­aus­tausch sowie die Steue­rung im Netz­werk. Dazu zäh­len IO-​Link-Master, An­schluss­bo­xen, Swit­ches und Gate­ways, die Daten über In­dus­tri­al Ether­net oder IO-​Link zu­ver­läs­sig über­tra­gen.

Das Wichtigste in Kürze
Industrial Communication
Definition von IO-Link
Vorteile von IO-Link
Kommunikation von IO-Link
Industrial Ethernet
Industrie 4.0

Das Wich­tigs­te in Kürze

  • IO-​Link ist ein stan­dar­di­sier­tes Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­to­koll für Sen­so­ren und Ak­to­ren.

  • Zu den Sys­tem­kom­po­nen­ten ge­hö­ren IO-​Link-Devices, Stan­dard­ka­bel und IO-​Link-Master.

  • IO-​Link-Master von wenglor er­mög­li­chen die An­bin­dung an In­dus­trie 4.0- und IIoT-​Systeme.

  • IO-​Link 1.1 bie­tet er­wei­ter­te Funk­tio­nen, ver­bes­ser­te Dia­gno­sen und eine brei­te­re Ge­rä­te­un­ter­stüt­zung.

  • In­dus­tri­al Ether­net gilt als Nach­fol­ger der klas­si­schen Feld­bus­se.

  • wenglor-​Produkte, die der Schutz­art IP67 ent­spre­chen, sind für einen de­zen­tra­len Auf­bau au­ßer­halb des Schalt­schran­kes ge­eig­net.

Was ver­steht man unter In­dus­tri­al Com­mu­ni­ca­ti­on?

In der In­dus­trie ist es ent­schei­dend, In­for­ma­tio­nen zu­ver­läs­sig zu über­tra­gen. Diese Da­ten­über­tra­gung er­mög­licht, dass Ma­schi­nen mit­ein­an­der kom­mu­ni­zie­ren, Pro­zes­se ge­steu­ert wer­den und Men­schen ef­fi­zi­ent mit Ma­schi­nen zu­sam­men­ar­bei­ten. Ein Sen­sor er­fasst Daten wie Tem­pe­ra­tur oder Druck in einer An­la­ge und lei­tet sie an eine Steue­rung wei­ter. Die Steue­rung ver­ar­bei­tet diese In­for­ma­tio­nen und sen­det Be­feh­le an so­ge­nann­te Ak­to­ren. Ak­to­ren füh­ren dar­auf­hin Ak­tio­nen aus, bei­spiels­wei­se das Star­ten eines Mo­tors oder das Ein­schal­ten eines Lichts. Sie set­zen elek­tri­sche Si­gna­le in me­cha­ni­sche Be­we­gun­gen oder an­de­re phy­si­ka­li­sche Ak­tio­nen um. Die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­we­ge und An­schlüs­se in der Da­ten­über­tra­gung kön­nen dabei un­ter­schied­lich sein. 

Was ist IO-​Link?

IO-​Link (Input-​Output-Link) ist die erste stan­dar­di­sier­te IO-​Technologie, die eine bi­di­rek­tio­na­le Kom­mu­ni­ka­ti­on mit Sen­so­ren und Ak­to­ren er­mög­licht. Das Sys­tem ba­siert auf einer Punkt-​zu-Punkt-Verbindung zwi­schen einem IO-​Link-Master und einem Sen­sor, wobei jeder Port des Mas­ters eine ein­deu­ti­ge Adres­se be­sitzt.

Mit IO-​Link kön­nen un­ter­schied­li­che Da­ten­ty­pen wie Prozess-​, Diagnose-​ und Pa­ra­me­ter­da­ten aus­ge­le­sen wer­den, was einen um­fas­sen­den Über­blick über den Zu­stand und die Funk­ti­on der Sen­so­ren bie­tet. Die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen IO-​Link-Master und Sen­sor er­folgt bi­di­rek­tio­nal, was so­wohl die De­tek­ti­on von Daten als auch die Pa­ra­me­trie­rung der Sen­so­ren er­laubt. IO-​Link ist so­wohl für den Neu­bau von In­dus­trie­an­la­gen (Green­field) als auch für die Mo­der­ni­sie­rung und In­stand­hal­tung be­stehen­der An­la­gen (Brown­field) ge­eig­net. Selbst in vor­han­de­nen An­la­gen lässt sich IO-​Link pro­blem­los in­te­grie­ren, um von den viel­fäl­ti­gen Vor­tei­len zu pro­fi­tie­ren.

Kom­mu­ni­ka­ti­ons­we­ge und An­schlüs­se der Da­ten­über­tra­gung

Punkt-​zu-Punkt-Verkabelung

Bei die­ser tra­di­tio­nel­len Ver­bin­dung er­folgt eine di­rek­te Ver­ka­be­lung der Sen­so­ren mit der Steue­rung. 
 
Ana­log­si­gna­le sind an­fäl­lig für Rausch­stö­run­gen
Sen­so­ren mit meh­re­ren Mess­wer­ten be­nö­ti­gen für jeden Wert ein ei­ge­nes Aus­gangs­ka­bel
Die Kon­ver­tie­rung von di­gi­ta­len in ana­lo­ge Si­gna­le min­dert die Si­gnal­qua­li­tät und die Ge­nau­ig­keit

IO-​Link-Steuerungssystem

Der Sen­sor ist an einen IO-​Link-Master an­ge­schlos­sen und kom­mu­ni­ziert in einem über­ge­ord­ne­ten Netz­werk mit der Steue­rung. IO-​Link selbst ist kein Feld­bus.
 
Die Ethernet-​Kommunikation zwi­schen IO-​Link-Master und SPS er­mög­licht eine bi­di­rek­tio­na­le di­gi­ta­le Da­ten­über­tra­gung
Ein 3-​adriges In­dus­trie­ka­bel über­trägt meh­re­re Pro­zess­wer­te über ein ein­zi­ges Kabel
Keine EMV-​Störungen oder Si­gnal­ver­lus­te

Be­stand­tei­le eines IO-​Link-Systems

Ein IO-​Link-System setzt sich aus drei we­sent­li­chen Kom­po­nen­ten zu­sam­men: dem Mas­ter, dem Sen­sor und einem un­ge­schirm­ten Kabel, das die Ver­bin­dung her­stellt. Diese ein­fa­che, aber leis­tungs­star­ke Lö­sung er­mög­licht eine fle­xi­ble und ef­fi­zi­en­te In­te­gra­ti­on von Sen­so­ren und Ak­to­ren in in­dus­tri­el­le An­wen­dun­gen. Durch die Schutz­art IP67 sind wenglor-​Produkte für den de­zen­tra­len Ein­satz au­ßer­halb des Schalt­schran­kes ge­eig­net.
IO-Link-Master
IO-Link-Hub
IO-Link-Konverter
Sensor mit Analogausgang
IO-Link-fähige Sensoren
Steuerung (SPS)
Cloud-Anbindung

Vom her­kömm­li­chen Sen­sor zum in­tel­li­gen­ten Sen­sor

Sen­so­ren mit ana­lo­gem Aus­gang lie­fern be­grenz­te In­for­ma­tio­nen, da sie meist auf ein­zel­ne Mess­wer­te be­schränkt sind. Die Über­tra­gung zu­sätz­li­cher Daten er­for­dert mehr Ein­gän­ge, was so­wohl den Ver­ka­be­lungs­auf­wand als auch die Kos­ten stei­gert.

Die IO-​Link-​Technologie hin­ge­gen er­mög­licht eine ef­fi­zi­en­te und naht­lo­se In­te­gra­ti­on von Sen­so­ren in SPS-​Systeme und IIoT-​Anwendungen. Sie re­du­ziert den Ver­ka­be­lungs­auf­wand, er­höht die Da­ten­viel­falt und ge­währ­leis­tet eine durch­gän­gi­ge Kom­mu­ni­ka­ti­on. Da­durch wer­den mo­der­ne Au­to­ma­ti­sie­rungs­sys­te­me fle­xi­bler und zu­kunfts­si­cher.

An­hand des fol­gen­den Bei­spiels wird der Un­ter­schied zwi­schen ana­lo­gen und di­gi­ta­len Aus­gän­gen sowie den be­reit­ge­stell­ten Daten von IO-​Link-fähigen Sen­so­ren deut­lich.
 

An­schluss­bild eines Sen­sors mit ana­lo­gem Aus­gang

In­for­ma­tio­nen an Pro­zess­da­ten, wie bei­spiels­wei­se:

  • Schalt­aus­gän­ge

  • Mess­wer­te

  • Feh­ler­mel­dung

  • Ver­schmut­zungs­in­for­ma­tio­nen

An­schluss­bild eines di­gi­ta­len Sen­sors

  • Aus­gang kann nur zwei Zu­stän­de an­neh­men: ein (an) oder aus

  • Keine zu­sätz­li­chen Werte oder In­for­ma­tio­nen, le­dig­lich der Zu­stand „an“ oder „aus“

An­schluss­bild eines IO-​Link-Sensors

  • Zy­kli­sche Daten: Ab­stands­wert, In­ten­si­tät, Di­stanz­wert

  • Azy­kli­sche Daten: Si­mu­la­ti­ons­mo­dus, Kon­fi­gu­ra­ti­ons­pa­ra­me­ter, Se­ri­en­num­mer, Iden­ti­fi­ka­ti­on

  • Events: Schalt­punk­te, Teach-​in-Werte

*
+ = Versorgungsspannung +
– = Versorgungsspannung 0 V 
O = Analogausgang
nc = Nicht angeschlossen
 = Schaltausgang öffner (NC) 
A/ = IO-Link

IO-​Link-Vorteile

Vertrauensarbeitszeit Icon Weiss

Schnel­ler Sen­sortausch

Tutorials Icon Weiss

Ein­fa­che In­be­trieb­nah­me

Con­di­ti­on Mo­ni­to­ring

Produktselektor Icon Weiss

Meh­re­re Mess­wer­te pro Gerät

Sprachwahl Icon Weiss

Fern­zu­griff auf Sen­sor­pa­ra­me­ter

Vermögenswirksame Leistungen Icon Weiss

Hohe An­la­gen­ver­füg­bar­keit

Der Un­ter­schied zwi­schen IO-​Link 1.0 und 1.1

IO-​Link 1.1 wurde 2013 als Wei­ter­ent­wick­lung der ur­sprüng­li­chen Ver­si­on 1.0 ver­öf­fent­licht und brach­te we­sent­li­che Ver­bes­se­run­gen in Fle­xi­bi­li­tät und Ef­fi­zi­enz, ins­be­son­de­re bei An­wen­dun­gen mit kom­ple­xen Sen­so­ren und Ak­to­ren. Die neue Ver­si­on er­mög­lich­te zudem eine hö­he­re Ska­lier­bar­keit und eb­ne­te den Weg für zu­kunfts­si­che­re Au­to­ma­ti­sie­rungs­lö­sun­gen.

 

Der Un­ter­schied zwi­schen IO-​Link 1.0 und IO-​Link 1.1 zeigt sich ins­be­son­de­re in der er­wei­ter­ten Funk­tio­na­li­tät, Fle­xi­bi­li­tät und Leis­tung der neue­ren Ver­si­on. Die wich­tigs­ten Neue­run­gen sind:
 

  • Ein­füh­rung von COM3 (230,4 kBaud) für schnel­le­re Da­ten­über­tra­gung

  • Er­wei­te­rung der ma­xi­ma­len Pro­zess­da­ten­län­ge auf 32 Byte

  • Im­ple­men­tie­rung der Data-​Storage-Funktion zur Spei­che­rung und au­to­ma­ti­schen Über­tra­gung be­stehen­der Pa­ra­me­trie­run­gen auf Er­satz­ge­rä­te

Wie kom­mu­ni­ziert IO-​Link?

IO-​Link er­mög­licht die zu­ver­läs­si­ge Ver­bin­dung von Ge­rä­ten mit der Steue­rung und stellt eine sta­bi­le Kom­mu­ni­ka­ti­on si­cher. Die Wahl des Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kolls hängt in der Regel von der Steue­rung ab, da ver­schie­de­ne Pro­to­kol­le un­ter­schied­li­che Ei­gen­schaf­ten wie Über­tra­gungs­ge­schwin­dig­keit und Da­ten­über­tra­gungs­men­ge bie­ten.

wenglor un­ter­stützt IO-​Link-Master, die mit gän­gi­gen Pro­to­kol­len wie Ether­Net/IP, PRO­FINET und Ether­CAT kom­pa­ti­bel sind. Dar­über hin­aus um­fasst das Port­fo­lio von wenglor auch Sen­so­ren mit di­rek­ter Industrial-​Ethernet-Anbindung, wie etwa die PNBC-​Serie.

IODD on Board und Data Sto­rage zur Pa­ra­me­ter­über­nah­me

IO-​Link er­mög­licht mit der Data-​Storage-Funktion die Über­tra­gung der Sen­sor­pa­ra­me­trie­rung auf ein bau­glei­ches Aus­tausch­ge­rät beim Sen­sortausch. Diese Funk­ti­on muss im Mas­ter ak­ti­viert und kon­fi­gu­riert wer­den.

Der wenglor IO-​Link-Master EP8P001 bie­tet für PROFINET-​Netzwerke die zu­sätz­li­che Funk­ti­on IODD on Board zur Pa­ra­me­trie­rung von Sen­so­ren. In der GSDML sind die re­le­van­ten wenglor-​IODDs hin­ter­legt, die di­rekt im Kon­fi­gu­ra­ti­ons­tool zur Sen­sor­pa­ra­me­trie­rung ver­wen­det wer­den kön­nen. So las­sen sich die auf der SPS ge­spei­cher­ten Pa­ra­me­ter­da­ten schnell und ein­fach auf einen Aus­tausch­sen­sor über­tra­gen.

Das ist In­dus­tri­al Ether­net

In­dus­tri­al Ether­net ist eine Wei­ter­ent­wick­lung des klas­si­schen LAN-​Ethernets (Local Area Net­work), das zur Ver­bin­dung meh­re­rer Ge­rä­te in einem lo­ka­len Netz­werk ge­nutzt wird. Mit­hil­fe von IP-​Adressen kön­nen zahl­rei­che Ge­rä­te ein­deu­tig iden­ti­fi­ziert wer­den, was eine schnel­le Kom­mu­ni­ka­ti­on und den Aus­tausch gro­ßer Da­ten­men­gen er­mög­licht. Im Ge­gen­satz zum Standard-​Ethernet wurde In­dus­tri­al Ether­net spe­zi­ell für den Ein­satz in in­dus­tri­el­len Um­ge­bun­gen ent­wi­ckelt. Es bie­tet unter an­de­rem er­höh­te Si­cher­heit und die Mög­lich­keit zur Echt­zeit­kom­mu­ni­ka­ti­on, wo­durch es den An­for­de­run­gen mo­der­ner Au­to­ma­ti­sie­rungs­tech­nik ge­recht wird.

Welche Industrial-Ethernet-Protokolle gibt es?

Für In­dus­tri­al Ether­net exis­tie­ren etwa 20 ver­schie­de­ne Pro­to­kol­le, die auf dem IEEE 802.3 Stan­dard (In­sti­tu­te of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics En­gi­neers) ba­sie­ren. Jedes Pro­to­koll hat spe­zi­fi­sche Merk­ma­le und Vor­tei­le, wes­halb die Wahl des pas­sen­den Pro­to­kolls ent­schei­dend ist. wenglor bie­tet IO-​Link Mas­ter für die fol­gen­den Pro­to­kol­le an: 
 
Steue­rungs­her­stel­ler ex­em­pla­risch Sie­mens Beck­hoff Rock­well Au­to­ma­ti­on
Re­gi­on Eu­ro­pa, glo­bal Eu­ro­pa, glo­bal USA, glo­bal
Für In­dus­tri­al Ether­net exis­tie­ren etwa 20 ver­schie­de­ne Pro­to­kol­le, die auf dem IEEE 802.3 Stan­dard (In­sti­tu­te of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics En­gi­neers) ba­sie­ren. Jedes Pro­to­koll hat spe­zi­fi­sche Merk­ma­le und Vor­tei­le, wes­halb die Wahl des pas­sen­den Pro­to­kolls ent­schei­dend ist. wenglor bie­tet IO-​Link Mas­ter für die fol­gen­den Pro­to­kol­le an: 
 

In­dus­tri­al Ether­net vs. Feld­bus

In­dus­tri­al Ether­net er­mög­licht eine Kom­mu­ni­ka­ti­on über alle Ebe­nen hin­weg, nicht nur in der Fel­d­ebe­ne. Es zeich­net sich durch hohe Fle­xi­bi­li­tät aus und er­laubt die Über­tra­gung gro­ßer Da­ten­men­gen. Im Ge­gen­satz dazu sind Feld­bus­se spe­zi­ell für Echt­zeit­an­wen­dun­gen op­ti­miert und über­zeu­gen durch eine ein­fa­che­re In­stal­la­ti­on.

IIoT-​ready für In­dus­trie 4.0

Industrial Internet of Things
Das Indus­tri­al Inter­net of Things (IIoT) bil­det die Grund­la­ge für die in­tel­li­gen­te Ver­net­zung und Di­gi­ta­li­sie­rung in­dus­tri­el­ler Pro­zes­se. Durch den Ein­satz mo­derns­ter Tech­no­lo­gien wird eine ef­fi­zi­en­te und trans­pa­ren­te Pro­duk­ti­on rea­li­siert. IIoT ver­bin­det Ge­rä­te, Ma­schi­nen und Sen­so­ren, wordurch Echt­zeit­da­ten und In­for­ma­tio­nen, etwa aus der Fer­ti­gung, er­fasst und ge­sam­melt wer­den kön­nen.

IIoT-​Protokolle für eine fle­xi­ble In­te­gra­ti­on

Durch mo­der­ne Schnitt­stel­len und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­stan­dards lässt sich das IIoT fle­xi­bel an ver­schie­de­ne An­for­de­run­gen an­pas­sen. Zu den gän­gi­gen Pro­to­kol­len ge­hö­ren:

JSON

JSON er­mög­licht einen fle­xi­blen Zu­griff auf Daten, unter an­de­rem über REST-​API, die den Zu­griff über Web­ser­vices ver­ein­fa­chen. MQTT ist ein leicht­ge­wich­ti­ges Pro­to­koll, das eine ef­fi­zi­en­te Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen Ge­rä­ten und An­wen­dun­gen ge­währ­leis­tet.

OPC UA

Ein stan­dar­di­sier­tes, her­stel­ler­un­ab­hän­gi­ges Pro­to­koll für den si­che­ren Da­ten­aus­tausch in der In­dus­trie­au­to­ma­ti­on.
Produkthighlights
Pro­dukt­high­lights
Produktselektor
Pro­dukt­se­lek­tor
Kontakt
Kon­takt
Produktvergleich
3/4
4/4
5/4
6/4