實施工業4.0主要是指建立工廠的數字輪廓,從而方便進行過程優化。
基本信息由許多安裝用于機器控制的傳感器提供。 憑借IO-Link技術,這些傳感器能提供更豐富的數據,而不只是開關信號或模擬值。 Bielefeld的Starrag Technology GmbH是一家生產機床的公司,他們為機床配備了大量的ifm electronic的IO-Link傳感器。
Starrag Technology為國際市場建造便攜式銑床。
Starrag Technology GmbH的FOGS系列便攜式加工中心是一款具備這些功能的機床。 它被用于機械工程以及航空和汽車工業,用于制造車身外殼部件等。 圖中的機床用于加工航空工業中的底盤部件(起落架)。
這些精密機床要求傳感器監測所有介質(例如冷卻液和潤滑劑、液壓、機床溫度控制)。 為了確保在全自動生產過程中機床具有最優效率,介質溫度、壓力值和體積流量都必須滿足緊密公差。
大量的IO-Link傳感器允許集中進行參數設置。
帶數字接口的傳感器
IO-Link是一種基于24 V信號電平的堅固數字接口。它除了提供開關信號外,還支持通過常規傳感器電纜與控制器進行雙向通信。 傳感器通過IO-Link將數字測量值和診斷信息發送給IO-Link主站,例如IO模塊、網關或配備IO-Link端口的PLC。 傳感器使用標準M12連接器連接。 不再需要屏蔽電纜和相關的接地。
Starrag Technology GmbH選擇ifm electronic的流體傳感器。 原因: 該傳感器專家擁有最廣泛的采用IO-Link技術的過程傳感器。
IO-Link傳感器提供用于最優機器控制的數據。
遠程傳感器參數設置
IO-Link的一大優勢是通過IO-Link連接電纜將所有必要的參數數據發送給傳感器的能力。 當設置傳感器時或隨后在傳感器運行期間以及根據特定的情形調整傳感器時,可以將傳感器參數數據(例如開關點、開關滯后、顯示器顏色等)從控制器發送至兼容IO-Link技術的傳感器。 客戶獲益: 在機器調試階段,可以將先前設置的傳感器參數快速、簡單、可靠地發送至傳感器。 必要時(例如小批量時),IO-Link支持在傳感器上為不同的產品儲存不同的參數組。 并且,憑借基于控制器的參數設置,可以利用IO-Link技術通過遠程維護輕松實現后續的過程優化。 總之,IO-Link是工業4.0應用的關鍵技術。
用戶可以從控制面板訪問各個傳感器。
雙重數據備份
除了基于控制器的傳感器參數設置外,1.1或以上版本的IO-Link還能確保在設備和IO-Link主站上進行雙重傳感器參數數據存儲。 Starrag Technologies的電子建造和調試部門經理Dietmar Wallenstein說道: “IO-Link's的一大優勢是后臺進行的傳感器數據自動備份。 每個傳感器(設備)都自動將其參數組發送給IO-Link主站。 參數組將在那里映射并備份。 一旦傳感器被更換,數據將自動更換至新設備。 參數數據將自動從IO-Link主站傳送至IO-Link設備。 這大大簡化了傳感器更換操作,并可在發生故障時顯著縮短機器的停機時間。 同時,還有助于減輕維護維修人員的工作負擔。”
傳感器參數設置錯誤將成為過去時。 更換傳感器僅要求進行機械安裝。 客戶無需任何支持即可自行更換。 維護人員無需接受關于傳感器參數設置方面的培訓,因為參數設置會自動在后臺進行。 因此,技術問題可以更快、更高效地得到解決。 這節省了成本。
節省成本: 一個傳感器提供兩個測量值(體積流量和溫度)。
測量值的無誤數字傳輸
到目前為止,模擬傳感器信號通過模數轉換器進行數字化處理,并在PLC中調整量程。 這會導致實際測量值不準確。
然而,IO-Link技術使得傳感器能向控制器提供數字測量值。 這排除了傳輸錯誤以及模擬信號轉換問題。 數字傳輸的測量值可以直接在控制室顯示。 傳輸的數值總是與測量值一致。 本地顯示與PLC基于模擬信號推導出的數值不再有任何偏差。 此外,IO-Link還使得模擬信號干擾問題(例如由電磁場導致等)也不再存在。
必要時,可以為各機床單獨設置過程傳感器的參數。
兩個測量值 – 來自一個傳感器
ifm的現代過程傳感器通常提供多于1個測量值。 Dietmar Wallenstein說道: “通常,一個傳感器處理多于1個物理測量值。 例如,除了體積流量或壓力外,還可通過IO-Link接口讀取介質溫度。 而在過去,我們需要兩個傳感器才能做到。” 這節省了硬件、接線和安裝成本,因為只需要安裝一個傳感器,而不是兩個。
診斷數據
除了過程數據外,IO-Link傳感器還可提供關于設備狀態的診斷數據。 示例: 液位傳感器檢測關鍵液位點,并發送相應信號至控制器。 光電傳感器用于檢測透鏡是否臟污并自動發送相應信號。 壓力傳感器存儲過程工藝中的最小壓力損失和最大壓力峰值信息,并匯總超出或未達到限值的次數。 該額外功能可以在執行狀態維護時為用戶提供決策支持。 關于狀態的擴展信息能最大限度縮短代價高昂的停機時間,同時提高過程可靠性。
結論
配備IO-Link技術的傳感器能提供高附加值。 Dietmar Wallenstein總結Starrag Technology的獲益:
“每個人都在談論工業4.0,Starrag當然也注意到了這一大趨勢。 在機械工程設計方面,我們尤其考慮到了機器的數字升級。 所以,我們選擇了IO-Link技術。 借助低成本的堅固接口,傳感器能提供更多過程信息,并在隨后進行高效評估和優化。 這是IO-Link的一大優勢,同時也是一種有助于實現工業4.0的傳感器功能。”