Was ist IO-Link?

IO-Link – Plug and Play für Produktion, Intralogistik und Fernwartung

IO-Link als herstellerunabhängiges Kommunikationsprotokoll für Sensoren und Aktoren

IO-Link ist mal ganz nüchtern betrachtet ein standardisiertes industrielles Kommunikationsprotokoll, um Sensoren und Aktoren, auch IO-Link-Devices, mit einem Feldbus, dem IO-Link-Master, zu verbinden. Und das passiert dann auch im Vergleich zu dem, was man sonst so aus der Industrie kennt, sehr komfortabel und bringt eine Reihe an Vorteilen mit sich, denn:

  • Niemand kocht mehr sein eigenes Sensor-Süppchen. Da IO-Link als internationaler Standard (IEC 61131-9) von den meisten namhaften Sensor-Herstellern, wie ifm, Balluff und Pepperl+Fuchs unterstützt wird. „Wer bei Siemens ist, bleibt auch bei Siemens“ war gestern – zumindest für Sensoren.
  • IO-Link-Devices, meistens Sensoren, stöpseln Sie via Plug&Play mit Hilfe eines M12-Steckers an Ihren Feldbus (IO-Link-Master). Ein lästiges Verdrahten durch einen ausgebildeten Elektroniker können Sie sich schenken – fast wie Playmobil.
  • IO-Link ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation, sprich Ihr IO-Link-Gerät liefert nicht nur Daten über das M12-Kabel, sondern kann auch Informationen, z.B. Parameter oder Steuerungsbefehle empfangen.
  • Schweigen ist Gold? Nicht unbedingt, wenn man sich tagelang durch kryptische Herstellerdokus quälen muss. Deshalb sind IO-Link-Geräte in der Lage, über die sogenannte IO Device Description (kurz IODD), einer Art XML-Dokument, eine passende Beschreibung über sich, z.B. Informationen zu Hersteller, Messgröße, Seriennummer, usw. mitzuliefern. Das Prinzip ähnelt übrigens in gewisser Weise der Service-Discovery von OPC-UA.
  • Die serielle, bidirektionale Kommunikation ermöglicht den Austausch von komplexen Informationen. Neben einem einfachen Bit- oder Integer-Wert können IO-Link-Master und IO-Link-Device auch komplexe Strukturen austauschen. Sehr praktisch für industrielle Anwendungen, wie z.B. Stückzähler oder Anomalie-Erkennung.

IO-Link alleine bringt aber noch keinen großen Mehrwert für einen industriellen Anwendungsfall wie in der Produktion, Intralogistik oder Fernwartung. Interessanter wird es schon, wenn man die neu gewonnene Flexibilität in Kombinationen mit anderen Standards, wie OPC-UA und Cloud- bzw. Software-Lösungen kombiniert.

Mit dem IO-Link-Stethoskop den Puls der Prozesse messen

Warum das Industrial Internet of Things (IIoT) IO-Link braucht

Da sind wir nun: Der IO-Link-Sensor klebt am IO-Link-Master, wie die Fliegen an der Marmelade. Und nun? Sich darüber zu freuen, dass eine physikalische Größe in ein digitales Signal umgewandelt wird, kann wohl kaum Sinn dieser Übung sein. Was man braucht, sind echte Anwendungsfälle und davon gibt es im Bereich Sensorik und Aktorik einige:

  • Die Ware muss zum Kunden: Mit Stückzählern, einer Füllstandüberwachung oder einer Durchflussmessung behalten Sie Ihre Umlaufbestände in der Produktion im Blick.
  • Die Palette steht bereit zum Abholen: Mit IO-Link-Ultraschallsensoren und IO-Link-Lichtschranken können Sie in der Intralogistik Ihren Routenzügen und Staplerfahrern signalisieren, dass Ware auf den Abtransport wartet.
  • Öldruck, Temperatur, Luftfeuchte und andere Prozessgrößen ermöglichen je nach Art der technischen Anlage eine Zustandsüberwachung mit IO-Link und damit verbunden eine bessere Planbarkeit von Wartungsaufgaben.
  • Ampel auf Rot, Maschine in Not: Mit Hilfe von IO-Link-Signalleuchten können Ihre Anlagenfahrer auf Anhieb erkennen, dass etwas mit Ihrer Maschine faul ist.
  • Und vieles mehr: Die genannten Beispiele sind natürlich nur ein kleiner Ausschnitt aus den Anwendungsmöglichkeiten von IO-Link-Sensoren.

Solche Anwendungsfälle aus Produktion, Intralogistik und Fernwartung können Sie natürlich nur vollständig implementieren, wenn Sie Ihren Informationsfluss vom SAP-System bis zum Sensor im Griff haben. Denn für eine echte Prozessoptimierung reicht nicht allein die physikalische Messgröße. Vielmehr müssen Sie diese mit Artikelstammdaten, Transportaufträgen, Rezepturen oder Technologien möglichst automatisiert kombinieren.

Die IO-Link-Mischung macht’s

Mit Sensoren, SAP, Cloud und Individualsoftware zum Anwendungsfall

Wie können Sie nun aber IO-Link-Sensoren, IO-Link-Master, Cloud, SAP-System und andere Software-Lösungen so kombinieren, dass Ihre Produktionsmitarbeiter, Wartungs- und Instandhaltungsingenieure oder Logistikmitarbeiter von den neuen Informationen profitieren? Die eine Antwort gibt es natürlich nicht. Denn dafür sind die technischen und organisatorischen Voraussetzungen in der Industrie zu individuell. Aber man kann ja zumindest mal mit einem Beispiel anfangen:

  • Den Anfang machen die IO-Link-Sensoren, um die physikalischen Werte zu erfassen und in digitaler Form an den IO-Link-Master weiterzugeben.
  • Der IO-Link-Master dient als Netzwerk-Schnittstelle für die übergeordneten Software-Systeme. Mit Hilfe von OPC-UA, Modbus oder ADS erfolgt die direkte Integration ins SAP-System oder der hauseigenen MES-Lösung. Alternativ kann ein solcher IO-Link-Master auch aktiv via IoT-bzw. Telemetrie-Protokoll, z.B. MQTT, eine Cloud oder andere Software-Lösung mit Daten füttern.
  • Haben Sie Ihre Sensoren über OPC-UA in Ihre SAP- oder MES-Lösung integriert, ist die Daten-Reise erstmal beendet. Denn nun kommen SAP- bzw. Softwareentwickler zum Zug, um z.B. via ABAP oder .NET die eigentliche Software-Lösung, z.B. den Stückzähler oder die Bestandsüberwachung zu realisieren.
  • In der Cloud, z.B. in Microsoft Azure, angekommen, müssen noch einige Verarbeitungsschritte erfolgen, um die IO-Link-Daten sinnvoll zu verwenden. Glücklicherweise sorgen allerhand Cloud-Dienste dafür, dass einem hier die Phantasie nicht ausgeht. Dazu gehören z.B. Dienste für Messaging, Stream Analytics, Machine-Learning, Zeitreihenanalyse oder Ausreißerdetektion.
  • Fast geschafft: Zu guter Letzt erfolgt die Visualisierung der Daten in Form von HMI-Lösungen, Berichten oder Dashboards, die Sie z.B. mit SAP oder .NET realisieren können, um diese Ihren Kunden oder Mitarbeitern zur Verfügung zu stellen.

Wenn Sie den Wald vor lauter IO-Link-Bäumen nicht mehr sehen

Wie Sie mit SAP- und .NET-Entwicklern auch ohne IO-Link-Kenntnisse Ihren Anwendungsfall realisieren

Der Teufel steckt natürlich wie immer im Detail:

  • Ein Induktionssensor, das ist klar. Aber welcher?
  • IO-Link-Master? Verstanden! Aber wie kann ich den über OPC-UA in SAP einbinden?
  • MQTT? Easy! Aber wie kommen die Betriebsdaten zu Azure?
  • Daten verarbeiten? Kennen Sie aus der Statistikvorlesung. Hilft aber in SAP oder Cloud auch nicht weiter.
  • Cooles User Interface für Mitarbeiter und Kunden? Was sonst! Aber Sie haben nun mal keine .NET-Entwickler, die sich mit Windows Forms, WPF, Blazor, HTML, CSS und JavaScript auskennen.

Sie haben nun zwei Optionen:
Sie lassen sich von Amazon tonnenweise Bücher zu IO-Link, OPC-UA, SAP, Microsoft Azure und .NET liefern, in der Hoffnung, dass Ihr Betrieb das Software-Puzzle selbst lösen kann. Da dieser Weg sehr viel Zeit kosten wird, können Sie Ihre privaten Verabredungen für die nächsten Wochen gleich alle wieder absagen.
Alternativ können Sie mit uns einen unverbindlichen Beratungstermin vereinbaren – der Erste geht auch aufs Haus. Klingt doch schon eher realistisch, oder was sagen Sie?

Noch nicht genug von IO-Link?

Alle Quellen zum Nachlesen

Wow, dieser Beitrag über IO-Link ist echt gut!

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