Induktivsensoren mit IO-Link

IO-Link ermöglicht die Kommunikation der Prozesssteuerung mit Sensoren und Aktoren, wobei Geräte erkannt, parametrisiert und diagnostiziert werden. Dazu zählt unter anderem die zyklische Abfrage des Gerätestatus. Informationen wie die Seriennummer oder Prozessparameter wie Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien sind über das IO-Link-Protokoll les- und schreibbar sowie über die SPS im laufenden Betrieb anpassbar. Als Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einem Master und dem Gerät funktioniert IO-Link ähnlich einer USB-Schnittstelle. In der Regel bildet der IO-Link-Master in Kombination mit der SPS das Gateway zu Feldbussen wie Profibus, Profinet oder Ethercat. Die IO-Link-Technologie ersetzt Parallelverdrahtung und analoge Signalführung und ermöglicht die Abfrage von Temperatur, Spannungsversorgung, Funktionszustand und Schaltzyklen des Sensors, auch per Ferndiagnose. Zudem kann per IO-Link die Ausgangsfunktion des Schalters als Schließer oder Öffner gesteuert werden.

Vorteile von Sensoren mit IO-Link:

• höhere Signalqualität durch digitale Übertragung
• längere Wartungsintervalle und kürzere Stillstandzeiten durch kontinuierliche Überwachung und Diagnose des Sensorzustands
• Defekte werden direkt an die Steuerung übermittelt.
• Messungen der Innenraumtemperatur des Sensors lassen Rückschlüsse auf die Umgebungstemperatur der Anwendung zu und unterstützen die Maschinendiagnose und -wartung.
• Fernabfragen ermöglichen die gezielte Planung von Reparatur-, Wartungs- und Ersatzmaßnahmen.
• Die Zugänglichkeit des Sensors spielt nur noch eine untergeordnete Rolle.
• schnelle und problemlose Übertragung der Sensorparameter per IO-Link-Master auf einen baugleichen Sensor bei einem Austausch
• IO-Link-Sensoren können wahlweise als Schließer oder Öffner konfiguriert werden. Damit halbiert sich die zu bevorratende Sensormenge.
• anwendungsabhängiges Programmieren von Einschalt-(Delay) oder Ausschaltverzögerung (Stretch)
• Ein Detektionszähler zählt die Schaltereignisse und gestattet damit die Berechnung der Teilezahl oder ihrer Geschwindigkeit. Eine einmalige IO-Link-Mitteilung setzt den Zähler zurück.

Sensoren richtig auswählen

IO-Link integriert die Sensorik vollständig in das Kommunikationssystem und ermöglicht so die Kommunikation mit Sensoren und Aktoren. Contrinex

Um einen geeigneten induktiven Näherungsschalter mit IO-Link-Schnittstelle zu finden, gelten die gleichen Kriterien, wie für andere Induktivsensoren zur Positions- und Anwesenheitsabfrage. Im Wesentlichen sollten das Material des Objekts, Bauraum, Schaltabstand, Umgebungsbedingungen sowie die Kosten beachtet werden. Klassische induktive Sensoren erfassen beispielsweise ausschließlich metallische Teile, da diese dem vom Sensor erzeugten hochfrequenten Magnetfeld Energie entziehen. Objekte aus ferromagnetischen Metallen wie Stahl, Nickel oder Kobalt absorbieren am meisten Energie. Die erzielbaren Schaltabstände sind daher für diese Metalle am größten. Gut leitende, nicht ferromagnetische Metalle wie Aluminium entziehen dem Feld weniger Energie. Im Vergleich zu Stahl reduzieren sich die Schaltabstände dadurch um etwa 25 bis 45 %.

Der Schaltabstand hängt jedoch nicht nur von dem Material ab. Auch die Einsatzbedingungen spielen eine Rolle. Geht von dem zu detektierenden Objekt eine Gefahr für den Sensor aus – beispielsweise in Form fliegender Metallspäne in Werkzeugmaschinen – empfiehlt sich ein Sensor mit einem möglichst großen Schaltabstand, um ihn so weit wie möglich von der Gefahrenquelle zu platzieren. Alternativ eignet sich ein robuster Ganzmetallsensor mit kleinerem Schaltabstand, der näher am Zielobjekt sein darf. Ganzmetallsensoren sind auch für raue Umgebungsbedingungen die richtige Wahl, denn sie sind staub- und wasserdicht, resistent gegen Salzwasser, UV-Strahlung sowie mechanische und chemische Belastungen, außerdem druckfest und unempfindlich gegen Erschütterungen. Ihr höherer Preis amortisiert sich schnell durch die wesentlich längere Standzeit.

Ein weiteres Kriterium ist die Frage der Einbausituation: bündig oder nicht? Einige Sensoren lassen sich bündig in die Metallkonstruktion einbauen und sind damit besser geschützt. Jedoch sinkt der Schaltabstand durch die Wechselwirkung mit der metallischen Umgebung. Nicht-bündig eingebaute Sensoren besitzen dagegen einen größeren Schaltabstand, sind dafür jedoch exponierter gegenüber möglichen mechanischen Belastungen. Ebenfalls eine Rolle bei der Sensorwahl spielen der zur Verfügung stehende Bauraum, Druckverhältnisse und die Arbeitstemperatur.

IO-Link ohne Mehrkosten

Die klassischen Induktivsensoren von Contrinex verfügen alle über IO-Link. Damit besitzen sie ein robustes und intelligentes Point-to-Point-Kommunikationssystem zur eindeutigen Übermittlung von Geräte- und Parameterdaten an einen IO-Master. Contrinex

Der Sensorikhersteller Contrinex rüstet nicht nur seine komplexen Induktivsensoren, sondern auch alle Standardbaureihen mit IO-Link-Schnittstelle aus. Damit kann der Anwender entscheiden, ob er die Vorteile von IO-Link nutzt oder nur den Standardausgang verwendet. Am Gerät ändert das nichts, Mehrkosten entstehen ebenfalls keine.

Bereits mit IO-Link verfügbar sind PNP-schaltende, klassische Induktivsensoren mit gängigen Schaltabständen von 0,6 mm bis 40 mm in den Baugrößen Ø 3 mm bis M30 und in quaderförmigen Bauformen von 8 x 8 mm bis 40 x 40 mm.

Eine andere Baureihe sind PNP-schaltende induktive Ganzmetallsensoren der Baugröße M12 und quaderförmige Sensoren. Ihr einteiliges Edelstahlgehäuse ist druckfest, korrosionsbeständig und im Bereich der aktiven Fläche beständig gegenüber mechanische und chemische Beanspruchung. Diese Ganzmetallsensoren erreichen einen großen Schaltabstand bei Stahl und Aluminium – bei der Baugröße M12 und bündigem Einbau beispielsweise 6 mm. IO-Link-fähige Ganzmetallsensoren erreichen die Schutzklasse IP68 und IP69K.

Das Unternehmen hat zudem die Familie der induktiven Washdown-Sensoren (Full-Inox-Ganzmetallsensoren der Baugrößen M12, M18 und M30) um eine Classics-Version (Serie 600) der Baugröße M12 erweitert. Die induktiven Sensoren besitzt ein lebensmittelverträgliches Sensorgehäuse aus V4A-Edelstahl, eine Stirnfläche aus PPS (Polyphenylensulfid) und sind Ecolab zertifiziert. Sie werden über einen S12-Stecker angeschlossen, besitzen einen Schaltabstand von 2 mm und sind als PNP-Schlieβer-Version auch IO-Link-fähig. Classics-Washdown-Sensoren lassen sich bündig einbauen. Ebenso wie die Sensoren der Baureihe Full Inox Washdown (Serie 700) sind die 600er-Sensoren für den Dauereinsatz unter rauen Bedingungen zertifiziert. Beide Gehäusevarianten verfügen über die Schutzart IP68/IP69K und sind korrosionsbeständig.

Ist nicht viel Platz vorhanden geht es auch kleiner: Die induktiven Sensoren Miniature (M5 und Ø 4 mm) sind jeweils als PNP- oder NPN-Version verfügbar. Durch einen ASIC mit IO-Link-on-Chip erfüllen alle PNP-Typen der Serie die Voraussetzung für Industrie 4.0. Ihr einteiliges Edelstahlgehäuse besitzt die Schutzart IP68 und IP69K.

Wo Platz Mangelware ist, aber trotzdem nicht auf große Schaltabstände verzichtet werden kann, bieten die flachen induktiven Ganzmetallsensoren der Baureihe C23 Full Inox Extreme (Serie 700) eine Alternative. In Miniaturbaugröße (32 x 20x 6 mm) arbeiten sie mithilfe von ASIC-Technologie präzise, verfügen über eine IO-Link-Schnittstelle sowie über Faktor 1 auf Stahl und Aluminium. Schläge, Vibrationen und aggressive Chemikalien können dem kompakten Sensor durch ein Edelstahlgehäuse und Condet-Technologie nichts anhaben.

(mns)