IO

Durch gesponserte Inhalte | 2. Juni 2023

Als Ready Systems aus Burlington, Ontario, Kanada, nach einem Ersatz für seine DeviceNet-Netzwerkarchitektur suchte, wandte es sich an seinen langjährigen Partner Balluff, um mögliche Ethernet-Steuerungsarchitekturen zu untersuchen. Während sie auch komplexe Materialhandhabungs- und Robotersysteme anbieten, ist Ready Systems vor allem für palettenbasierte Fließbandfördersysteme für die Automobilsitzindustrie bekannt.

„Es sieht aus wie ein einfaches Förderband, bei dem die Sitze entlang der Linie transportiert werden“, sagt Ron Heyden, Miteigentümer von Ready Systems. „Es klingt ziemlich einfach, ist aber in Bezug auf Programmierung, Datenverfolgung und Datenerfassung sehr komplex.“

Um wettbewerbsfähig zu sein, muss Ready Systems in der Lage sein, eine Vielzahl von Sitzkonfigurationen problemlos zu bewältigen. Und da Sitze ein entscheidendes Element eines Fahrzeugsicherheitssystems sind, müssen sie große Datenmengen während des Produktionsprozesses verfolgen und die Daten für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs speichern. Um sicherzustellen, dass sie dieser Aufgabe gewachsen sind, entschied sich Ready Systems für IO-Link als Rückgrat seiner Steuerungsarchitektur mit Geräten verschiedener Anbieter, RFID-Rückverfolgbarkeit von Work-in-Process und intelligenten Sensoren.

Ethernet-Netzwerke vereinfacht

Mit einer einfachen Punkt-zu-Punkt-Verbindung kann ein IO-Link-Netzwerkschnittstellenblock bis zu acht IO-Link-kompatible Geräte verbinden, und über angeschlossene Module können bis zu 256 diskrete Verbindungen zu einer Ethernet-IP-Adresse hergestellt werden. Ohne IO-Link erforderte Ethernet eine große Anzahl von Ethernet-Drops, wobei jedes Modul ein eigenes Kabel benötigte. Dies bedeutete mehr Ethernet-Karten in der Maschinen-SPS, mehr Ethernet-Switches, mehr Ethernet-Verkabelung an der Maschine – und das alles mit mehr möglichen Fehlerquellen.

„Durch die Implementierung von Balluff IO-Link konnte die Anzahl der Geräte im Netzwerk um 75 % reduziert werden“, sagte Heyden. „Es vereinfacht die Netzwerkarchitektur wirklich, insbesondere wenn Sie ein Ringnetzwerk betreiben. Wir können eine ganze Linie mit einer Ethernet-Karte und einem Ring da draußen aufbauen, das ist viel einfacher, Fehler zu beheben.“

Der größte Beweggrund für die Umstellung auf IO-Link war jedoch die Flexibilität der mit IO-Link verfügbaren Geräte – von RFID-Lesegeräten zur Verfolgung von Paletten-IDs bis hin zu intelligenten Fünf-Segment-Beacons mit mehreren Licht- und akustischen Programmieroptionen, die Vorgesetzte und Bediener über die Maschine auf dem Laufenden halten Status-zu-Seriell-Konverter, die Ausweisbewegungen für die Bedieneranmeldung und Wartungssicherheitsstufen auf dem HMI erfassen. Ready Systems ist problemlos in der Lage, die meisten Anwendungen an ihre Steuerungsarchitektur anzupassen, einschließlich Magnetventile, VFD-Antriebe, diskrete E/A, intelligente Sensoren, analoge E/A, intelligente Lichter, intelligente Beacons und Drucktasten.

Kritische Rückverfolgbarkeit mit RFID

Da Daten und Rückverfolgbarkeit bei der Sitzmontage von entscheidender Bedeutung sind, sind industrielle RFID-Systeme ein entscheidender Bestandteil jeder Förderlinie.

„RFID wird in den kritischen Stationen installiert, überall dort, wo ein Ofen, eine kritische Montage, eine Teilezuordnung, eine Rückverfolgbarkeit von Airbags und ein sicherheitskritisches Drehmoment vorhanden sind. Überall dort, wo eine Entscheidung getroffen wird“, sagte Heyden.

Für jeden vom Automobilmontagewerk gesendeten Sitz wird ein eindeutiger Barcode erstellt. In der ersten Station scannt der Bediener den Barcode, um Spezifikationen für den Sitzbau zu ermitteln. Beim Zusammenbau des Sitzes werden bis zu 50 Parameter erfasst und an das MES-System übertragen, wo sie zusammen mit der eindeutigen Seriennummer jedes Sitzes für immer gespeichert werden. Alles, was als kritisch erachtet wird, wird aufgezeichnet, einschließlich des Barcodes des Sitzes, des Airbags, der Motoren, der Bediener-IDs, der Drehmomentwerte, der Kennzeichnung zur Nacharbeit und sogar weniger kritischer Dinge wie die Teile- und Farbanpassung für den jeweiligen Bau.

Intelligente Sensoren vereinfachen das Design und machen Analoges überflüssig

IO-Link erleichtert auch die Integration von Sensoren in das Design. Positionsmesssensoren, wie z. B. lineare Positionssensoren von Balluff mit niedrigem Profil, werden in Palettenaufzüge, Transfers und Aufzüge integriert, um eine bestimmte Position der Bewegung im geschlossenen Regelkreis zu liefern. IO-Link-Sensorgeräte machen analoge Geräte überflüssig. Die Sensoren liefern die Position digital in technischen Einheiten, wodurch die Kosten für eine SPS-Analogkarte, die Verwaltung abgeschirmter Kabel und Berechnungen zur Bit-/Auflösungs-/Abstandsumwandlung in der SPS entfallen. Wo keine kontinuierlichen Positionsdaten erforderlich sind, liefern herkömmliche Näherungssensoren die Palettenposition und Rückmeldung über die Auf-/Ab-Position zur Änderung der Palettenrichtung.

Warum Ready Systems auf die IO-Link-Steuerungsarchitektur von Balluff standardisiert ist

Laut Heyden gibt es zahlreiche Gründe, warum sich Ready Systems für diese IO-Link-Steuerungsarchitektur über Ethernet-I/O entschieden hat. Geräte, die IO-Link sprechen, melden drei Arten von Daten: Prozess, Parameter und Ereignisse. In der Regel handelt es sich dabei um viel mehr als ihre Sensordaten, da sie Sollwerte, Warnungen und Alarme oder sogar Zustandsüberwachungsdaten wie Neigung, Vibration oder Temperatur umfassen können. Diese technischen Werte können dann zur Wertschöpfung in den Bereichen Predictive Maintenance, Industrial IoT (IIoT) und Smart Factory-Anwendungen genutzt werden.

Darüber hinaus lobte Heyden, dass IO-Link den Verkabelungsaufwand um etwa 25 % reduziert habe, was besonders für Maschinenbauer wichtig sei. Es hat den Zeitrahmen für die Installation von Ready Systems verkürzt, da vor dem Versand einfach alles ausgesteckt und während der Installation wieder eingesteckt wird. Monteure und Mühlenbauer können problemlos in die Elektrik einer Installation einbezogen werden, um beim Wiederanschließen der Geräte zu helfen und die Inbetriebnahme schnell abzuschließen.

„Dadurch können wir mehr Projekte übernehmen, weil wir schneller fertig werden, aber es macht uns auch effizienter und kostenwettbewerbsfähiger.“

Als Grund dafür, warum Ready Systems die Zusammenarbeit mit Balluff als IO-Link-Lieferant bevorzugt, lobt Heyden den starken lokalen Kundenservice und den wertvollen technischen Support, den Balluff Ready Systems bietet. Aber am wichtigsten ist, dass Balluff Ready Systems mit der starken Fähigkeit unterstützt, sie in Kanada, den Vereinigten Staaten und Mexiko zu unterstützen, wo auch immer ihre Geräte installiert und in Betrieb genommen werden.

Ready Systems nutzt IO-Link auch als Wettbewerbsvorteil, wenn es mit Fertigungskunden über neue Linien und Designs spricht. „Die Vereinfachung des gesamten Netzwerks, sodass es nicht so viel Ethernet gibt, macht es für einen Wartungsmitarbeiter einfacher – einfachere Fehlerbehebung und einfacherer Geräteaustausch.“ Und Zusatzanweisungen, die für Balluff-Netzwerkschnittstellen und -Geräte verfügbar sind, standardisieren Datenformate für den Endbenutzer, wenn er eine Linie von mehreren Herstellern und Lieferanten zusammenführt.

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