Alle taler om digitalisering. Og alle véd det: Uden intelligente sensorer og aktuatorer, der er i stand til at opsamle og dele både proces- og diagnosticeringsdata, virker konceptet bare ikke. Den datakanal, som sådanne intelligente enheder bruger på feltniveau, kaldes i stigende grad IO-Link. Men integrationen af denne punkt-til-punkt-forbindelse er i konventionelle feltbusmiljøer ofte begrænset af den tilladte længde af kabler, omfattende kabling og dyre Ethernet feltbusmoduler. Den langt mere kloge og mere økonomiske løsning er ASi-5.
Sensorers og aktuatorers intelligens og kommunikationsevne er afgørende for en vellykket digitalisering. Sådanne enheder indsamler cykliske data til processtyring, acycliske data til diagnostiske formål, detekterer funktionsfejl og kan parametreres fra et højere automatiseringsniveau. Fordelene ved dette er eksempelvis, at når det kommer til fleksibilitet, kvalitet og tilgængelighed – fra systemplanlægning til deres brug og vedligehold – er de stort set interessante for alle brancher. Hertil kommer, at de er i stand til at sende data til IIoT, som kan bruges som grundlag for nye service-, forretnings- og optimeringsmodeller. Intelligente feltenheder – især med IO-Link – er derfor populære. For brugere, der beskæftiger sig intensivt med IO-Link, vil det – senest når det kommer til den praktiske gennemførelse – altid være et spørgsmål om teknisk og økonomisk effektiv integration af IO-Link-enhederne i automationsmiljøet. Aktuelt dominerer strukturer, hvor intelligente sensorer og aktuatorer er forbundet med IO-Link mastere i feltbusmoduler, som igen skal tilsluttes controlleren direkte eller via switche ved hjælp af en Ethernet-baseret feltbus (se fig. IO-Link-løsning fra andre producenter / IO-Link-løsning fra Bihl+Wiedemann).
Men dette er ikke altid den ultimative løsning. En anden ulempe opstår ved tilslutning af individuelle, distribuerede sensorer. Selvom der kun kan bruges én IO-Link-Master port, skal man her generelt bruge Ethernet-moduler med fire eller otte IO-Link-Master porte – hvilket gør omkostningerne for en enkelt forbindelse meget højere.
Med ASi-5 sker opsamlingen af IO-Link signaler meget mere elegant og er en meget effektiv løsning. For det første gælder de dokumenterede fordele ved AS-interface stadig: Den drastisk reducerede kabling sammenlignet med feltbusløsninger, den enkle montering på det gule ASi-kabel ved hjælp af piercingteknologi, den frie topologi, fleksibiliteten med hensyn til opkoblingen til stort set enhver fællescontroller, omkostningseffektiv integration af sikkerhed i en og samme infrastruktur, som ASi brugere er allerede bekendt med – alt dette er også bevaret med ASi-5. Endvidere er der også mulighed for mere effektivt at hente data fra intelligente enheder i marken ved hjælp af IO-Link og til at sende disse data ved høj hastighed – selv med stor data båndbredde – hvilket var en del af ASi-5 allerede i konceptfasen. Med op til 32 byte pr. slave og en cyklustid på 1,27 millisekunder er ASi-5 i øjeblikket den perfekte – dvs. den mest fleksible og bekvemme – IO-Link-partner til den digitale fabrik. Besværlig kabling af Ethernet til maskinen er ikke påkrævet. Og med 1-port IO-Link Master versionen som en aktiv distributør, tilbyder Bihl+Wiedemann også et omkostningseffektivt alternativ til dataindsamling fra et mindre antal intelligente enheder. ASi-5 og IO-Link er således ideelle partnere – de konkurrerer ikke med hinanden, men supplerer hinanden perfekt. Og med OPC UA-serveren i ASi-5 / ASi-3-fieldbus-gatewayen er den rette Industri 4.0 – grænseflade allerede indbygget. Som en kompatibel kommunikationsarkitektur muliggør den eksempelvis direkte tilgængelighed af sensordata, måleværdier eller styringsdata for systemer på højere niveau og Cloud computing – uden at skulle omveje parallelt med feltbussen.
Billedtekst: Nem integration af IO-Link-enheder via ASi-5
Integration af IO-Link: ASi-5 i stedet for Ethernet
ASi var fra begyndelsen designet som et kablingsystem for enkel, omkostningseffektiv og pålidelig integration af sensorer på det laveste feltniveau og blev senere udvidet i retning af mere komplekse moduler og sikkerhedsteknologier. Med ASi-5 kan nu selv højtydende IO-Link-enheder med stor databåndbredde tilsluttes uden nogen begrænsninger. Hvor IO-Link tilslutning hidtil har krævet en 4- eller 8-port Master med Ethernet-forbindelse, kan Ethernet-forbindelse til alle slaver nu knyttes til ASi-netværket via en enkelt Ethernet-forbindelse i ASi-5 / ASi-3 fieldbus gateway fra Bihl+Wiedemann. Herved er brugeren i stand til at forbinde et væld af IO-Link Masters per ASi-netværk på en maksimal kabellængde på 200 m. Hertil anvendes ASi-5 slaver med integrerede IO-Link Master-porte, som ved hjælp af piercingteknologi monteres på ASi-kablet, præcis hvor de skal bruges og dermed bliver koblet til gatewayen. Tilslutning af IO-Link-enheder til den pågældende Master-port udføres som hidtil ved hjælp af en M12-sokkel og kabel med en maksimal kabellængde på 20 m. Dette enkle princip er ideelt til at indsamle mange sensorsignaler med minimal kabling og IP-administration.
Forbindelse ved “Enkeltstyk”: Integration af IO-Link-enheder i den fineste mulige grad af underopdeling
ASi-5’s høje omkostningseffektivitet ved indsamling af data fra enheder i et feltmiljø er anvendelig selv i det mindste mulige scenario med “Enkeltstyk”, hvor kun en enkelt IO-Link enhed skal tilsluttes. I modsætning til Ethernet-baserede fetlbusløsninger med deres 4- og 8- portsløsninger, omfatter rækken af IO-Link-mastere fra Bihl+Wiedemann 1-, 2- og 4- port og snart 8- port-versioner, og har aktuelt den fineste granualitet dvs. mulige grad af underopdeling. Det er dermed den mest fleksible portefølje på markedet. Især de aktive distributører med en og to IO-Link-porte tilbyder ekstremt økonomiske integrationsmuligheder for IO-Link-enheder. Samtidig giver 1-port IO-Link Master mulighed for at vokse sammen med applikationen ved at indarbejde intelligente sensorer og aktuatorer, hvis det er nødvendigt.
Økonomisk – selv i stor skala
På grund af granualitet står ASi-5 med produkter fra Bihl+Wiedemann derfor for fleksibilitet og økonomi – ikke kun i mindre, men også i store projekter. De Ethernet-noder, der findes på markedet, tilbyder fire eller otte tilslutningsmuligheder for IO-Link-enheder. På en stor maskine, der har mange intelligente sensorer og aktuatorer, betyder dette besværlig kabling gennem switche samt betydelig it-indsats og IP-styring. Med ASi-5 kan man teoretisk tilslutte op til 96 ASi-5 slave / IO-Link-Master moduler på én Ethernet-node pr. ASi-netværk, hver med op til otte IO-Link-porte. Med én ASi-5 gateway til to ASi-netværk vil der være 2 x 96 x 8 = 1.536 IO-Link indgange. Det er indlysende, at “integrationsfaktoren” af ASi-5-løsningen på næsten 200 repræsenterer en ekstrem reduktion af indsats og udgifter på IP-niveau.
Omkostningsfordele gennem billigere hardware og reduceret kabling
Uanset størrelsen af en ASi-5 installation kan det siges, at modulerne i dette kablingsystem generelt er betydeligt billigere end sammenlignelige IO-Link Ethernet-moduler. Hvis ASi-5 allerede er integreret i en maskine, betaler en ASI-5 slave / IO-Link master fra Bihl+Wiedemann, der indsamler data fra IO-Link-enheder, for sig selv med den første IO-Link-enhed. Hvis infrastrukturen endnu ikke er til stede i maskinen, vil brugeren kunne realisere besparelser fra den tredje ASi-5 slave / IO-Link Master med fire porte sammenlignet med IO-Link Ethernet-moduler. For individuelle IO-Link-enheder kan ASi-5 betale for sig selv takket være 1-port IO-Link Master. Desuden er der også besparelser ved den reducerede kabling, switches og samling af Ethernet-kabler.
ASi-5: Producent-neutral tilslutning både for sensorer og controllere
Intelligente sensorer og aktuatorer udbydes i stort tal af mange producenter på markedet. Uanset hvilken sensor brugeren vælger, passer ASi-5 altid, fordi IO-Link er det samme for alle udbydere. Dette betyder, at IO-Link-enheder fra forskellige udbydere i samme ASi-netværk ikke er noget problem. I betragtning af den store båndbredde og de korte cyklustider, der nu er tilgængelige med ASi-5, vil nogle applikationer med IO-Link-enheder blive implementeret for første gang med dette installationssystem, mens andre i fremtiden vil være i stand til at drage fordel af den højere ydeevne med hensyn til proceshastighed og nøjagtighed. Producentens uafhængighed og interoperabilitet er også garanteret i form af højniveau-controllere med deres forskellige feltbusgrænseflader: ASi-5 / ASi-3 fieldbus gateways fra Bihl+Wiedemann er i øjeblikket tilgængelige som varianter for Profinet, EtherCat, Ethernet/IP, Modbus TCP og SERCOS – og flere er på vej. De understøtter ikke kun standard binære sensorer og IO-Link-enheder, men også valgfrit ASi Safety at Work.
Billedtekst: IO-Link-løsning fra andre producenter
Billedtekst: IO-Link-løsning fra Bihl+Wiedemann
Parametreringsværktøjer til IO-Link enheder integreret i Bihl+Wiedemann software
Med ASIMON360 og ASi Control Tools360 – sidstnævnte til applikationer uden sikkerhedsteknologi – tilbyder Bihl+Wiedemann to intuitive softwareprogrammer, der gør planlægning, konfigurering og parametrering af ASi-netværk særligt enkelt, sikkert og hurtigt. Værktøjerne integrerer muligheden for at integrere IO-Link-enheder i AS-Interface-netværket lige så nemt som normale ASi-slaver. Selvfølgelig kan IO-Link-brugere fortsætte med at bruge deres egne parametreringsværktøjer. ASi-5 slave / IO-Link masteren trækker derefter konfigurationen af IO-Link-modulet ud og gemmer den. Men ASIMON360 og ASi Control Tools360 går meget længere: takket være den integrerede IODD-oversætter er det muligt meget enkelt – som for andre ASi-enheder – at opsætte IO-Link enheder i en software og endvidere at gemme deres konfiguration på computeren. En funktion i begge softwareprogrammer som IO-Link-brugerne er specielt glade for er online bus information. Dette gør det nemt at idriftsætte ASi-slaver og IO-Link-enheder og at konfigurere og overvåge indgange og udgange live. Fejl i ASi-netværket ses på et øjeblik med klare og målrettede instruktioner for fejlretning, alle ASi-slaver og IO-Link enheder kan vælges og adresseres individuelt, indgange kan diagnosticeres, udgange sættes op og parametre kan ændres live. Det sidste punkt gavner i særdeleshed IO-Link-integrationen: brugeren genkender straks de konkrete effekter af de opdaterede indstillinger for en IO-Link-sensor og kan optimere konfigurationen med det samme, hvis det er nødvendigt, eksempelvis ved at ændre en grænseværdi eller ved at rotere skærmbilledet på enhedens display så det passer til installationen. Software suiten betyder også en simplificering, idet tidligere ASi-3 brugere nu kan konfigurere alle deres ASi-5 applikationer ved at downloade en gratis opdatering for integrationen af data i controlleren og levering af værdifuld support med hensyn til diagnostik og fejlfinding. Alt dette gør IO-Link til det perfekte valg.
ASi-5: den ideelle forbindelse til digitalisering
IO-Link som en feltbus-uafhængig grænseflade til intelligente sensorer og aktuatorer og ASi-5 som den ideelle forbindelse til den digitaliserede, smarte fabrik – to teknologier til Industri 4.0 i meningsfuld sameksistens og synergi. Ikke så mærkeligt, at eksperterne ser et enormt potentiale for fremtiden i ’dream teamet’ af IO-Link og ASi-5 med hensyn til den stigende digitalisering inden for maskinbygning og anlægsteknik.
