Aurel Buda en Sai Seidel-Sridhavan zijn ervan overtuigd dat SPE zijn plaats zal vinden als aanvulling op de momenteel beschikbare technologieën
IO-Link Unlimited
Als specialist in slimme sensortechnologie brengt Turck intelligentie naar de machine en legt daarmee de link naar Industrie 4.0 en IIoT. In een interview met Andreas Gees van het vakblad elektroAutomation bespreken Turck's Product Marketing Manager Sai Seidel-Sridhavan en Aurel Buda, Director Product Management Factory Automation Systems, de rol van IO-Link als basistechnologie in het productportfolio en welke verdere ontwikkelingen in deze technologie kunnen worden verwacht.
IO-Link heeft aan belang gewonnen, vooral met betrekking tot de concepten voor het IIoT. Welke rol speelt deze communicatietechnologie voor Turck?
Seidel-Sridhavan: Als stichtend lid van de IO-Link gemeenschap hebben wij altijd met onze klanten samengewerkt om het streven naar digitale communicatie van het besturingsniveau tot de laatste meter in de machine te realiseren. Destijds investeerden we in een technologie waarvan we de ontwikkeling aanvankelijk niet konden voorzien. Vandaag de dag is IO-Link een belangrijk onderdeel van onze bedrijfsstrategie. Elk sensor- en communicatieproduct dat wij ontwikkelen voor fabrieksautomatisering is beschikbaar in ten minste één IO-Link-versie. De keuze voor IO-Link is vaak een strategische beslissing en IO-Link apparaten worden als eerste uitgebracht. Naast het gebruik voor RFID is IO-Link een van onze twee kerntechnologieën voor digitale gegevens van de machine en het gebruik ervan in de automatisering. IO-Link is in de eerste plaats een interface tussen sensor en controller, maar vormt ook de basis voor de implementatie van IIoT-concepten.
Buda: Turck produceert niet alleen veel verschillende soorten sensoren voor besturingstaken of procesbewaking, maar ook veel meer voor uitgebreide IIoT-oplossingen. Onze klanten vinden bij Turck uiteindelijk het complete IO-Link programma, van sensoren tot RFID lees/schrijfapparaten, voedingen en lampen, tot hubs en masters voor I/O-systemen en blokmodules - quasi van de sensor naar de cloud. Dit alles wordt aangevuld met het aanbod van slimme software die het voor gebruikers veel gemakkelijker maakt om de technologie in te zetten. Wij zien IO-Link als de interface tussen de besturings- en IIoT-wereld en houden ons daarom ook intensief bezig met conditiebewaking.
IO-Link had aanvankelijk aanvaardingsproblemen. Dit is veranderd. Waarom heeft Turck zo'n uitgebreid aanbod van apparaten met IO-Link ontwikkeld?
Buda: De efficiënte koppeling van zelfs een eenvoudige schakelaar in een machine en daarmee bidirectionele communicatie naar het veldniveau is een belangrijke toepassing bij Turck. IO-Link is open en veldbusonafhankelijk. Wij ondersteunen dit ook met onze Ethernet-multiprotocolstrategie in de masters. Sensoren variëren van eenvoudige naderingsschakelaars tot complexe apparaten die aanvullende informatie geven over hun bedrijfsstatus en omgevingsomstandigheden. Onze radarsensoren ondersteunen bijvoorbeeld conditiebewaking met geïntegreerde analyses van vochtigheid, trillingen, temperatuur, enz. Met IO-Link opereert Turck in een ecosysteem waarin ook gestandaardiseerde actuatoroplossingen van andere fabrikanten beschikbaar zijn. Daarom hebben wij ons aan de IO-apparaatzijde voorbereid op de actuatortechniek. Via IO-Link verbinden wij IO's met de master om eenvoudige sensorsignalen op te vangen, maar ook om kleppen met hogere stroomsterkten te schakelen.
Seidel-Sridhavan: De acceptatie is gegroeid met de toenemende beschikbaarheid van IO-Link-capabele actuatoren en veel fabrikanten van apparaten hebben deze interface voor zichzelf ontdekt. Aanvankelijk wekten conditiebewaking en IIoT belangstelling, maar het ecosysteem was niet compleet. Vandaag hebben we het over een brede ecologie van sensoren, ventieleilanden of voedingsapparaten. Het is duidelijk geworden dat IO-Link niet alleen relevant is voor sensoren, I/O's en controllers. Fabrikanten hoeven geen verschillende interfaces te integreren. Gebruikers profiteren van deze ene interface, met identieke kabels, connectoren en software.
IO-Link kreeg ingang toen de eerste concepten voor IIoT verschenen. In het verleden gebruikte men IO-Link om sensoren te configureren.
Buda: IIoT, condition monitoring, predictief onderhoud, procesoptimalisatie en asset management hebben de acceptatie van IO-Link een boost gegeven. Onze boodschap is altijd geweest dat IO-Link ook een kosteneffectieve infrastructuur mogelijk maakt. IO-Link communiceert via een goedkope standaardkabel. Hoewel ventieleilanden of hubs ook via Industrial Ethernet in een netwerk kunnen worden opgenomen, zijn de kosten in dat geval aanzienlijk hoger, terwijl de kosten van een sensor door de integratie van IO-Link niet zijn gestegen. En de overdracht van proces-, identificatie- en toegangsgegevens vormt uiteindelijk de basis voor digital twins en asset management.
Turck biedt oplossingen van de sensor tot aan de cloud. Welke IO-Link software varianten worden gebruikt bij de configuratie en bediening ?
Seidel-Sridhavan: Tegenwoordig implementeren wij de IO-Link configuratie rechtstreeks in Profinet controllers door de gegevens van de IO-Link configuratie te integreren in het Profinet GSDML-bestand van de master. Zo kan de gebruiker zijn componenten ook configureren in het vertrouwde engineeringssysteem voor de besturingswereld. Bovendien hebben wij in de webservers van onze componenten een tool geïntegreerd die toegang biedt tot de IODD Finder, een wereldwijde database van bijna alle IO-Link apparaten op de markt. De IO-Link-Device-Description is dan beschikbaar in het engineeringsysteem of in een configuratiesysteem via geautomatiseerde interfaces.
Buda: Onze webgebaseerde configuratietool heeft dezelfde interface om de IODD's automatisch van het netwerk te laden. De tool is geschikt voor de configuratie, maar ook voor de eerste inbedrijfstelling. Dit geldt bijvoorbeeld ook voor de RFID lees/schrijfapparaten, waarvoor de configuratie via IO-Link zeer eenvoudig is. Wij kunnen bijvoorbeeld ook webapps programmeren die het kalibreren van sensoren vergemakkelijken. We hebben dit geïmplementeerd voor onze radarsensoren, maar ook voor onze trillingssensoren, en we breiden het gamma voortdurend uit. IO-Link-profielen definiëren ook het gestandaardiseerde gedrag van individuele apparaten of klassen. Er zijn al enkele profielen voor RFID-apparaten. Dit betekent dat apparaten van hetzelfde type qua software op dezelfde manier kunnen worden behandeld, ongeacht de fabrikant..
Wat is de belang van IO-Link voor bedrijfsmodellen zoals conditiebewaking en predictief onderhoud?
Seidel-Sridhavan: De klassieke automatiseringsstructuur voorziet in een verbinding met een PLC. Van daaruit gaan de gegevens bijvoorbeeld naar MES-systemen. Verschillende klantgroepen eisen echter steeds vaker parallelle toegang rechtstreeks tot de gegevens van de IO-Link masters. Hierdoor kan het conditiebewakingssysteem naar behoefte worden uitgebreid of gewijzigd gedurende de levensduur van een installatie. Wij bieden al vele jaren een dergelijke parallelle interface in onze masters aan. Hiermee kan conditiebewaking worden geïmplementeerd met behulp van onze edge gateways en geschikte clouddiensten. Ons concept van decentrale automatisering omvat niet alleen de componenten buiten de schakelkast in IP67, maar ook de gegevensvoorverwerking direct bij de machine. Hiervoor bieden wij ook logische functies voor onze edge controller. Wij staan ook open voor industriestandaarden zoals OPC UA en MQTT voor de communicatie met de IT-laag.
Buda: Toen de onderwerpen IIoT en Industrie 4.0 opkwamen, werd er veel gesproken over big data om later machine learning projecten te starten. Veel data genereert echter veel verkeer en vergt veel bandbreedte en geheugen. Tegenwoordig worden normaal gesproken alleen relevante gegevens doorgegeven. Dit kan een evaluatie zijn van de gegevens of de veranderingen daarin, maar ook een aggregatie van gegevens of de evaluatie van correlaties tussen verschillende sensorwaarden. Er is ook het aspect van de latentie. Snelle reactietijden zijn gewaarborgd wanneer beslissingen rechtstreeks op gedecentraliseerde edge controllers worden genomen.
Is IO-Link daarom ideaal als basis voor digitale services?
Buda: Onze edge controllers bieden het platform om de gegevens voor te bewerken met behulp van logica of om ze te visualiseren of naar de cloud te sturen via protocollen zoals OPC UA. Wij bieden hiervoor kant-en-klare functieblokken en modules. Onze wereldwijde application engineers en verkoopteams bespreken de taak met de klant en stellen een Proof of Concept op. Dit gaat vaak tot en met visualisatie. Maar vaak omvat het ook koppeling aan MES- of cloudsystemen. Wij werken ook samen met systeemintegratoren die kant-en-klare toepassingen programmeren. Onze apparaten kunnen met elk systeem communiceren, maar we bieden ook een eigen cloud aan onder het motto 'configureren in plaats van programmeren'. De doelgroep zijn de machinebouwers die niet zo vertrouwd zijn met de wereld van digitale services. Zij beginnen met toegang op afstand en kunnen alle gegevens visualiseren, opslaan en analyseren met behulp van onze clouddienst. Het eindresultaat zijn kant-en-klare oplossingen die kunnen worden aangepast.
IO-Link+ of IO-Link over Single Pair Ethernet is momenteel een hot topic. Hoe schat u de nieuwste ontwikkelingen in?
Buda: De oorsprong van Single Pair Ethernet komt uit de automobielindustrie die hiermee de CAN-bus wou vervangen. SPE heeft diverse normen voortgebracht die transmissielengtes en datasnelheden definiëren die ook geschikt zijn voor gebruik in de automatisering en de procesindustrie. In de IO-Link-gemeenschap hebben we de ontwikkelingen ook van nabij gevolgd en de technologie met 10 Mbit over langere afstanden gespecificeerd als IO-Link+. Hoewel dit een ander transmissiemedium is, willen we de voordelen van IO-Link behouden. Wij willen niet concurreren met Profinet, Ethernet IP of andere Ethernet-protocollen. IO-Link+ is eerder bedoeld voor apparaatklassen die wij vandaag niet kunnen bedienen. IO-Link is beperkt tot 20 m tussen master en apparaat. De datasnelheid is ook minder dan 1 Mbit. Met de komst van IIoT-concepten zullen vaak grotere datastromen nodig zijn. Bovendien kan IO-Link vandaag niet worden gebruikt in de procesautomatisering. IO-Link+ legt hier de basis om ook gegevens tot in de zones 0 en 1 te kunnen verzenden. IO-Link zal echter altijd een point-to-point verbinding blijven.
SPE en protocollen als Profinet zouden wel eens een alternatief voor IO-Link kunnen worden. Wat zijn de verschillen, waar liggen de grenzen en welke rol spelen de kosten?
Buda: Een van de verwachtingen van SPE is dat het sensorverbindingen mogelijk moet maken tegen vergelijkbare kosten als IO-Link. Volgens de huidige inschattingen is dit echter zeer onwaarschijnlijk. Ook zal het nauwelijks mogelijk zijn sensoren over lange afstanden en met niet-afgeschermde kabels aan te sluiten. In de Profinet-gemeenschap worden met name de niet-afgeschermde tweedraadskabels als een kostenvoordeel beschouwd. SPE zal daarom waarschijnlijk niet zulke robuuste communicatie bieden als IO-Link. Er is ook een verschil aan de apparaatzijde. Er zijn complexe sensoren waarbij de communicatie-interface geen belangrijk deel van de totale kosten uitmaakt. Hier zou SPE sneller een rol moeten gaan spelen. Voor een eenvoudige sensor zal IO-Link zich doen gelden als een veldbusonafhankelijke oplossing.
Een IO-Link-master heeft tegenwoordig vier of acht IO-Link-poorten en verbindt dus via één enkele verbinding tot acht apparaten met de controller. Als ik daarentegen acht sensoren via SPE aansluit, moet ik de aansluiting van acht individuele controllers beheren. Dit kost bandbreedte, ook vanwege de vereiste protocoloverhead. Aangezien elke communicatieverbinding in de controller moet worden opgezet en beheerd, vergt dit ook resources inzake geheugen en rekenkracht.
SPE wordt geen vervanging maar een aanvulling op IO-Link. Het komt dus aan op een coëxistentie van alternatieven. Dit geldt ook voor de vandaag veel gebruikte Profinet-veldapparatuur en andere Ethernet-protocollen. Wij zijn ervan overtuigd dat SPE zijn plaats zal vinden als aanvulling op de thans beschikbare technologieën.
Seidel-Sridhavan: IO-Link biedt als technologie ook aanzienlijke mogelijkheden om nieuwe bedrijfsgebieden te ontsluiten, maar de prestaties zijn beperkt. Apparaten die een hogere datasnelheid vereisen zijn niet de focus van IO-Link. Daarom kijken we in de IO-Link-gemeenschap heel goed waar we deze technologie op een nuttige manier kunnen gebruiken, zodat de flowsensor die gisteren nog perfecte gegevens leverde met IO-Link morgen niet ineens alleen met IO-Link+ wordt ontwikkeld. Ook in dit opzicht dringt de gemeenschap aan op coëxistentie. De boodschap is duidelijk, IO-Link+ is een uitbreiding en niet de opvolger van IO-Link.
Een ander onderwerp is IO-Link Safety. Welk belang hecht Turck als leverancier van veiligheidsapparaten aan deze technologie?
Buda: Wij houden de markt nauwlettend in de gaten. Turck biedt verschillende veiligheidsproducten, vooral op het gebied van IP67 - Profisafe en hybride apparaten die veiligheidskanalen en IO-Link combineren, met een geïntegreerde uitschakelfunctie waarmee actuatoren veilig kunnen worden uitgeschakeld. Dit voldoet echter niet aan het IO-Link veiligheidsprotocol. De technologie op zich is interessant en zal IO-Link verder ontwikkelen. Wij kijken momenteel hoe het ecosysteem zich vormt. De eerste versie van de IO-Link Safety-standaard werd al in 2017 afgerond. Alternatieve benaderingen zoals Profisafe over IO-Link hebben de neiging om onzekerheid te creëren. Nadat de specificatie klaar was, werden testconcepten ontwikkeld als basis voor de ontwikkeling van het apparaat. Wij vinden IO-Link Safety ook een interessante aanpak omdat met name de veiligheidssector wordt gekenmerkt door propriëtaire sensor- en actuatorsystemen. IO-Link Safety is de eerste geharmoniseerde norm op het lagere niveau. Hierdoor krijgen we een gemengd veld van verschillende fabrikanten voor veiligheidsschakelaars en sensoren, die ook op masters van verschillende fabrikanten kunnen worden aangesloten.
Seidel-Sridhavan: De afgelopen jaren hebben de meeste fabrikanten apparaten voor het veiligheidsgebied ontwikkeld die IO-Link koppelen aan Profisafe. Aangezien dit twee concepten zijn, heeft de IO-Link-gemeenschap dit niet ondersteund. IO-Link Safety daarentegen is onafhankelijk van Profinet, Ethercat of Ethernet IP. Bij de PNO zijn al specificaties opgesteld over hoe IO-Link Safety in Profinet kan worden geïntegreerd, en de andere organisaties zullen zeker volgen. Het is belangrijk dat fabrikanten van veiligheidssensoren en -actuatoren zich op één standaard concentreren. Een deurvergrendeling bijvoorbeeld vergde tot nu toe veel moeite op het gebied van bedrading. IO-Link Safety met zijn bidirectionele communicatie zou hier aanzienlijke voordelen opleveren.
Auteur| Dit interview werd afgenomen door Andreas Gees, uitgever van het vakblad 'elektroAutomation'
- Technologieën & Topics
- Externe Partners
Select Country
Turck worldwide