Kommunikationsschnittstellen

Zur Anbindung induktiver Sensoren werden als digitale Kommunikationsschnittstellen häufig IO-Link oder AS-Interface eingesetzt. Darüber hinaus stehen im Bereich industrieller Sensorik diverse weitere Bussysteme (z. B. PROFIBUS, DeviceNET, MODBUS) zur Verfügung.

IO-Link ist ein Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssystem. Sensoren mit IO-Link (hierbei kann es sich um optoelektronische Sensoren, induktive Sensoren, Ultraschallsensoren o. a. handeln) sind abwärtskompatibel zu binären Sensoren mit einem Schaltausgang. Wenn kein IO-Link-Master am Sensor angeschlossen ist, arbeitet der Sensor in der SIO-Betriebsart (SIO = standard input and output) mit einem konventionellen Schaltausgang. Die Integration eines IO-Link-Sensors in bestehende Anlagen ist somit uneingeschränkt möglich. Wenn der Sensor beim Einschalten einen angeschlossenen IO-Link-Master erkennt, arbeitet der Sensor im IO-Link-Kommunikationsmodus. Im Kommunikationsmodus steht der volle Leistungsumfang dieser Schnittstellentechnologie zur Verfügung:

• Parametrierung der Sensorfunktionen
• Auslesen der Prozessdaten
• Übertragung von Diagnosedaten

Daneben bietet der Einsatz von IO-Link folgende Vorteile:

• weniger Variantenvielfalt – ein IO-Link-Sensor ersetzt viele Sensoren mit unterschiedlichen Endstufen
• geringere Maschinenstillstand-Zeiten durch differenzierte Diagnose
• verfügbare Diagnose-Informationen bei laufendem Betrieb zur vorbeugenden Wartung
• geringere Projektierungs- und Installationskosten durch eine einheitliche Schnittstelle
• einfaches 3-Leiterkabel zum Anschluss aller Sensoren
• kombinierter Einsatz verschiedener Sensortypen – der IO-Link-Master ermöglicht den Anschluss verschiedener Sensortypen, auch den Anschluss einfacher Binärsensoren

Hinweis zu Installation

Installieren Sie Sensoren immer mit einem 3-adrigen Kabel an den IO-Link-Master.

Hintergrund

Oft stellen Sensoren auf den Anschlusspins 3 bzw. 5 noch zusätzliche Funktionen bereit. Wenn ein Sensor mit einem 4- oder 5-adrigen Kabel an einen Master mit Class B Port angeschlossen wird, kann dies zu folgendem Effekt führen: Über solche zusätzlichen Leitungen wird die galvanisch getrennte Zusatzversorgung des Class B Ports (Pin 3 und 5) mit den Standard-IO-Link-Leitungen verkoppelt. Dadurch kann die Funktion des Sensors beeinträchtigt werden und der Sensor kann schlimmstenfalls beschädigt werden.

Sensoren mit entsprechenden Busschnittstellen können einen gemeinsamen Übertragungsweg zur Kommunikation zwischen mehreren Busteilnehmern im Netzwerk einer Fertigungsanlage nutzen. Welche Bussysteme in Einsatz sind, wird in einem hohen Maß davon bestimmt, welche speicherprogrammierbare Steuerung genutzt wird.

Typische Bussysteme sind:

AS-Interface

Das Aktuator-Sensor-Interface (AS-Interface) ist der Ersatz für die konventionelle Verdrahtungstechnik auf der Sensor-Aktuator-Ebene. AS-Interface hat sich als weltweiter Standard für die kostengünstige Übertragung von Signalen auf nur einer Leitung für Energie und Signale fest etabliert. Es ist ein offenes System und damit unterhalb aller gängigen Feldbussystemen angesiedelt.

PROFIBUS

PROFIBUS ist ein Standard für Feldbuskommunikation, der in der Automation und Fertigungstechnik eingesetzt wird. PROFIBUS gibt es in mehreren Varianten, wobei für den Einsatz in der Fertigungstechnik PROFIBUS DP zum Einsatz kommt.  Der besondere Vorzug liegt in einer schnellen Kommunikation zwischen Steuerungen und Sensoren/Aktoren in Maschinen und Anlagen. PROFIBUS ist in der Norm IEC 61158 standardisiert. 

DeviceNET/ControlNet

DeviceNET ist ein offener Feldbusstandard, basierend auf dem CAN-Protokoll. ControlNET ist ein Netzwerkprotokoll, das für industrielle Automationsanwendungen entwickelt wurde. Die Vorteile liegen in der redundanten Verkabelung und dem Umstand, dass Kommunikation klar terminiert und hochgradig deterministisch erfolgen kann. Beide Feldbusse nutzen das Common Industrial Protocol (CIP) als gemeinsame Applikationsschicht  und sind daher gut mit Ethernet/IP einsetzbar.

CC-Link

CC-Link sind offene, industrielle Netzwerke zur Steuerung und Informationsübertragung. Die Feldbuslösung verfügt über eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und deterministische Kommunikation. CC-Link kann eingesetzt werden zur Maschinensteuerung und zur Steuerung von Prozessen, Fabrikanlagen sowie der Gebäudeautomation.

MODBUS

Bei MODBUS handelt es sich um ein etabliertes offenes Requester/Responder- bzw. Client/Server-Kommunikationsprotokoll. MODBUS kann entweder mit seriellen Schnittstellen oder mit Ethernet eingesetzt werden. Für die Datenübertragung stehen verschiedene Betriebsarten zur Verfügung: TCP, RTU und ASCII. MODBUS wird sehr oft in der Fabrikautomation eingesetzt.

CANopen

CANopen ist ein auf CAN basierendes Kommunikationsprotokoll, das Daten besonders schnell überträgt. CANopen wird in der Automatisierungstechnik, Antriebstechnik und zur Vernetzung von komplexen Geräten eingesetzt. CANopen ist in der europäischen Norm EN 50325-4 standardisiert.

INTERBUS

INTERBUS ist ein universelles Feldbussystem. Das System wird in vielen unterschiedlichen Anwendungsbereiche eingesetzt, z.B. auf Sensor/Aktor-Ebene und in der Prozessautomatisierung. INTERBUS ist besonders in der Automobilindustrie beliebt.

Sercos

Sercos ist ein Automatisierungsbus, der als standardisierte offene digitale Schnittstelle für die Hochgeschwindigkeits-Echtzeitkommunikation funktioniert. Über Sercos kann Kommunikation zwischen Industriesteuerungen, Peripheriegeräten und Standard-Ethernet-Knoten stattfinden.