Dezentrale sichere Vorverarbeitung

Im Gerätekatalog des IO-Link-Device-Tools werden die virtuellen Devices als eigene Kataloggruppe dargestellt

Bild 02: Im Gerätekatalog des IO-Link-Device-Tools werden die virtuellen Devices als eigene Kataloggruppe dargestellt (Quelle: TMG)

Die Port-Konfiguration

Bild 03: Die Port-Konfiguration (Quelle: TMG)

Das Konzept bietet sich insbesondere für IO-Link-Safety an. Die Funktionen der funktionalen Sicherheit sind meist recht einfach und es reichen Verknüpfungen aus. Andererseits sind die Reaktionszeiten für die Auslegung der Anwendung wichtig und die lokale Vorverarbeitung optimiert diese. Die vorverarbeitete Funktionalität kann dann beispielsweise über Profisafe in eine FS-Steuerung eingebunden werden.

Prinzipiell spielt es keine Rolle, ob die Funktionalität, die durch ein virtuelles Device repräsentiert wird, ein Funktionsbaustein zur Vorverarbeitung von physikalischen IO-Link-Devices oder eine lokale Technologiefunktion ist. Dies können IO-, Sensor-, Aktuator- oder Mechatronik-Funktionen sein. Warum nicht bei einem Profinet-Temperatur- Sensor die Funktionalität als virtuelles Device mit Smart Sensor Profile und IODD realisieren? Sogar die standardisierten Profile-Funktionsbausteine können verwendet werden.

„Als ich das Thema einem Kunden vorstellte, fragte er, ob er damit dann auch seine unterlagerten und seriell angeschlossenen Geräte beschreiben könnte“, erzählte ein Vertriebsmitarbeiter. Warum nicht? Ob Funktionen lokal oder über eine serielle Schnittstelle oder vielleicht sogar drahtlos realisiert sind, spielt keine Rolle. Es wird zwar empfohlen, neue Geräte möglichst mit IO-Link zu realisieren. Häufig gibt es aber bestehende Lösungen oder spezielle Anforderungen, die so nahtlos integriert werden können.

Alle dies kann mit den Mitteln der IODD beschrieben werden. Viele der Vorteile von IO-Link, wie die Feldbusunabhängigkeit, die Einfachheit und die weltweite Verbreitung, stehen damit zur Verfügung.

IODD für virtuelle IO-Link-Devices

Im Gerätekatalog des IO-Link-Device-Tools werden die virtuellen Devices als eigene Kataloggruppe dargestellt (Bild 2). Bestechend ist, dass es aus Sicht des übergeordneten Systems keinen Unterschied macht, ob es sich um reale oder virtuelle IO-Link-Devices handelt. So funktioniert das Prinzip überall dort, wo es eine IO-Link-Integration gibt.

In der IODD wird auch beschrieben, auf welchem Zielsystem die Funktion verwendet werden kann. Als Kennzeichen wird hier der HW_ID-Key des IO-Link-Firmware-Update-Profils verwendet. Das Nachladen neuer Funktionsbausteine funktioniert deshalb wie beim physikalischen IO-Link-Device. Auch hier sieht der Anwender also keinen Unterschied.

Wenn das virtuelle Device die Daten von unterlagerten IO-Link-Devices verarbeitet, dann muss beschrieben werden, welche Devices an welchem Port verwendet werden sollten. Auch müssen die Zugriffsrechte auf diese Devices zwischen der Steuerung und dem Funktionsbaustein geregelt werden. Dazu sind die entsprechenden Port- Konfigurationen (Bild 3) in der IODD beschrieben. Das Konzept unterstützt sowohl lokale als auch im Netzwerk verteilte IO-Link-Ports auf anderen IO-Link-Mastern.

Erste Implementierungen

Erste Implementierungen mit virtuellen Devices sowie ein Whitepaper dazu wurden bereits vor gut drei Jahren vorgestellt. NebeneinereinfachenAnwendungzurDemonstration wurde eine konkrete Anwendung realisiert, bei der die noch digitalen IO-Signale einer Robotersteuerung in IOLink für Greifer umgesetzt wurden.

Auf der Smart Production Solutions 2022 hatte TMG TE dann einen Demonstrator gezeigt, bei dem eine einfache 3-Achs-Roboter-Steuerung mit IO-Link-Stepper-Motoren sowie der Signalisierung mit einer IO-Link-Signalleuchte als IO-Link-Virtual-Device realisiert war (Bild 1). Enthalten sind alle Funktionen, wie das Referenzieren, Einlernen und Abfahren der eingelernten Sequenz.

Chancen für Innovationen im Maschinen- und Anlagenbau

Viele Maschinenbauer stehen vor der Herausforderung, für verschiedene Zielmärkte unterschiedliche Steuerungen und Kommunikationssysteme einsetzen zu müssen. Leider vereinheitlicht sich der Markt nicht, sondern wird durch neue Hypes, wie TSN und Single Pair Ethernet, nur noch weiter segmentiert.

Mit dem Konzept der virtuellen Devices lassen sich maschinen spezifische Funktionen feldbus unabhängig realisieren. Die performante Vorverarbeitung kann dabei helfen, kleinere und kostengünstigere Steuerungen einzusetzen. Selbst spezifische Hardwarelösungen lassen sich so leichter integrieren.

Dadurch, dass die Realisierung der Funktionalität durch die IODD quasi verborgen bleibt, kann diese auch leichter mitanderen Tools, Methoden und Programmier sprachen als den für die SPS eingeführten, erfolgen. Das schafft Freiräume für neue Ansätze.

Literatur

  1. TMG TE GmbH, Karlsruhe: www.tmgte.com
Klaus-Peter Willems ist Geschäftsführer der TMG TE GmbH in Karlsruhe.
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