FieldEcho verfolgt das Ziel, den Umgang mit IO-Link-Geräten aller Hersteller so einfach wie möglich zu gestalten und dabei alles aus dem Weg zu räumen, was dem Einsatz von IO-Link Geräten im Wege stehen könnte. Das systemunabhängige Softwaretool ist immer verfügbar und schließt vorhandene Integrationslücken. Field-Echo integriert sich eigenständig in Maschinen-HMIs und schafft einen direkten Zugang zu den Prozess- und Servicedaten aller IO-Link-Geräte. Dies sind genau die Parameterwerte, Diagnosemeldungen, Ereignisse und Alarme, die im Steuerungsprogramm der Maschine oder Anlage meist nicht oder nur selten benötigt werden, die aber MES- oder Cloud-Applikationen entscheidende Informationen liefern. FieldEcho gewährleistet dabei die vollständige Transparenz der Gerätedaten und unterstützt so Inbetriebnahmen, Überwachung im laufenden Anlagenbetrieb sowie gezielte Wartungsmaßnahmen. Das Softwaretool spart Entwicklungszeit – der zusätzlich benötigte SPS-Code besteht nur aus einer Zeile – und sorgt so dafür, das SPS-Zykluszeiten unbeeinflusst bleiben. Die Steuerungskommunikation per OPC UA oder TCP/IP sowie der Datenaustausch mit IT- oder cloudbasierten Anwendungen über Rest ermöglichen eine State-of-the-Art-IO-Link-Datenintegration in jegliche Industrie 4.0-Anwendungen.
IO-Link: Datenkanal für die smarte Automatisierung
Digitalisierung, Industrie 4.0, die Smart Factory oder das Industrial Internet of Things (IIoT) – die Umsetzung dieser Megatrends benötigt vor allem eines: Daten. Die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation IO-Link ist der ideale Kanal, um solche Daten – üblicherweise Messwerte, Parametereinstellungen und Geräteinformationen – bereitzustellen. Der Erfolg von IO-Link hat eine Reihe von Gründen: die Geräte sind feldbusunabhängig, helfen Kosten zu minimieren und sind selbst kostenneutral. Sie reduzieren die Vielzahl verschiedener I/O-Typen in einer Maschine auf einen IO-Link-Master, übertragen Daten digital und stellen zusätzliche Diagnoseinformationen zur Verfügung. Sie können unter Verwendung von Standard-Sensorkabeln angeschlossen werden und kommunizieren bidirektional – können also zur Laufzeit parametriert und ausgelesen werden.
All dies eröffnet unterschiedliche Applikationsfunktionalitäten – sei es die Fertigung in Losgröße 1, das Sperren von Bedienelementen oder die Bereitstellung vorverarbeiteter Daten. Intelligente Sensoren können sogar eigenständig sogenannte Smart Tasks ausführen, zum Beispiel Zählen oder Längen messen – und diese Informationen über IO-Link bereitstellen. Die Beliebtheit von IO-Link ist also nicht verwunderlich: immer mehr Feldgeräte – insbesondere solche, die kein Platz für Ethernet bieten – haben die Schnittstelle an Bord. Mehrere Hundert IO-Link-Devices in einer Maschinenlinie sind daher mittlerweile keine Seltenheit mehr.
Die Vorteile von IO-Link nutzen
Mit dem Ziel, noch vorhandene Integrationslücken zu schließen, die Verwendung von IO-Link-Geräten so einfach und so ressourcenschonend wie möglich zu gestalten und gleichzeitig IO-Link-Daten auf IT-übliche Weise für Industrie-4.0-Applikationen zur Verfügung zu stellen, hat Sick das Softwaretool FieldEcho entwickelt. Es bietet zu jeder Zeit volle Zugriffsmöglichkeiten auf alle IO-Link-Gerätedaten, um diese über einen Browser oder ein HMI aufzurufen, zu beobachten oder zu verändern. Die IODD der angeschlossenen und von
FieldEcho erkannten IO-Link-Geräte werden automatisch heruntergeladen und an den Ports der konfigurierten IO-Link-Master zur Verfügung gestellt. Der Aufwand des manuellen Downloads entfällt. Die Kommunikation erfolgt systemunabhängig – ist also über unterschiedliche SPSen, Feldbusse und IO-Link-Master möglich.
Der Entwicklungsaufwand hierfür ist minimal: der Softwareentwickler des Maschinenbauers schreibt lediglich eine einzige Zeile SPS-Code, durch die der mit FieldEcho gelieferte, generische Funktionsbaustein aufgerufen wird, um Lese- oder Schreibanfragen an die IO-Link-Geräte zu senden. Dabei werden Steuerungen von Beckhoff, Mitsubishi, Rockwell Automation und Siemens unterstützt. Beim schreibenden und lesenden Datenzugriff kommuniziert FieldEcho mit der Maschinen-SPS über OPC UA oder TCP/IP – beides etablierte Standards in der industriellen Kommunikation, die entsprechende Zukunftssicherheit bieten. Ebenfalls mit an Bord ist eine Rest API, über die Daten im JSON-Format gesendet und empfangen werden. So können IO-Link-Gerätedaten an ERP- und MES-Systeme sowie Cloud-basierte Dienste übertragen werden, um die Daten in der Industrie 4.0-Welt beispielsweise für Datenanalysen, die vorausschauende Wartung oder für Inventuren zu nutzen.
Webbasierte Bedienoberfläche
FieldEcho bietet eine grafische, Web-basierte Bedienoberfläche in modernem, selbsterklärenden Design. Sie kann entweder mit einem Browser geöffnet oder in die HMI einer Maschine oder Anlage integriert werden. In der System- und IO-Link-Master-Übersicht visualisiert sie alle konfigurierten IO-Link-Master und die, an die jeweiligen Ports angeschlossenen und automatisch erkannten, IO-Link-Sensoren und -Aktuatoren. Sie zeigt zudem auf eine übersichtliche Weise den Status aller IO-Link-Geräte an. Darüber hinaus ist es möglich, in der Software eine Geräteseite zu öffnen, die den Anwender in die Lage versetzt, wie mit einem Zoom in die Daten des Gerätes hineinzuschauen.
In dieser Ansicht werden die Geräteidentifikation mit Informationen wie der Seriennummer oder der Softwareversion sowie Gerätename und Bild angezeigt. Eingehende und ausgehende Prozessdaten sind auf einen Blick sichtbar. Zudem bietet die graphische Bedienoberfläche auch die Möglichkeit, alle IO-Link-Geräte vollständig zu parametrieren. Das Softwaretool sorgt so für uneingeschränkte Transparenz. Dem Maschinenbauer bzw. Systemintegrator spart es nicht nur Zeit, sondern entlastet auch seine SPS und sorgt so für die Erhaltung der gewohnten Performance seiner Maschine.
Autonomes und kommunikatives Dashboard
FieldEcho ermöglicht über die Rest-API eine Integration von IO-Link-Daten in ERP- und MES-Systeme sowie in proprietäre Applikationen oder cloudbasierte Services. Das FieldEcho-Dashboard bietet unter Benutzung dieser Rest API einen kompletten Überblick über den Zustand aller IO-Link-Geräte. Darüber hinaus warnt oder alarmiert es autonom im Falle einer Anomalität. Es verbindet sich automatisch mit FieldEcho, holt über die Rest-API selbstständig die Information über das gesamte IO-Link-System und baut die Oberfläche anhand der empfangenen Daten dynamisch in Eigenregie auf – der Anwender hat also keinen Konfigurationsaufwand. Um viele Informationen einer großen Anzahl der IO-Link-Geräte verwalten zu können, verfügt das Dashboard über eine integrierte Datenbank. Auf diese können jegliche Applikationen zugreifen – alternativ zur Abfrage über Rest API – und so die Kommunikationslast am Feldbus und über IO-Link verringern.
Das Dashboard erlaubt es, aus der Cloudebene heraus einzelne Prozessdaten und Geräteparameter zur Beobachtung auszuwählen – was ansonsten ohne FieldEcho und das Dashboard aufwändig in der SPS programmiert werden müsste – sowie Grenzwerte und Alarme zu setzten. Ein Beispiel dafür, was mit dieser Funktionalität möglich ist, ist die Quality-of-Run-Diagnose eines optischen Sensors, um dessen Detektionssicherheit bei einsetzender Verschmutzung zu ermitteln. Üblicherweise ist hierfür im Gerät eine Schaltschwelle festgelegt, bei der der Sensor automatisch ein entsprechendes Signal generiert. Im Dashboard ist es nun möglich, unabhängig von diesem Schwellwert im Sensor eigene Verschmutzungsgrenzwerte zu definieren und zu überwachen, um sie in einer Predictive-Maintenance-Applikation zu nutzen. Warnungen und Alarme werden visualisiert – auch in Form sprechender Nachrichten. Zudem kann das Dashboard entsprechende E-Mails beispielsweise an Betriebsverantwortliche der Anlage oder das Servicepersonal der Maschine senden.
Einfache IO-Link-Integration
FieldEcho macht als herstellerunabhängiges Integrationstool IO-Link-Daten zugänglich und transparent. Es ermöglicht den systemunabhängigen Zugriff zur Parametrierung und Überwachung aller IO-Link-Geräte einer Anlage über den gesamten Lebenszyklus. Die automatische Erkennung angeschlossener IO-Link-Geräte und der automatische Abruf deren IODDs minimiert Zeitaufwand und Fehlerquellen bei Engineering und Inbetriebnahme. Der Datenaustauch zwischen FieldEcho und dem Automatisierungssystem erfolgt über OPC UA oder alternativ auch über TPC/IP. Die REST API dient als Kommunikationskanal zu MES-, ERP- oder Cloud-Applikationen. FieldEcho schließt aktuell noch vorhandene IO-Link-Integrationslücken und gibt der Verbreitung der IO-Link-Technologie in allen Branchen der Automatisierungstechnik weiter Auftrieb. (ge)
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