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Condition Monitoring Wie IO-Link bei Drehgebern für Ex-Bereich Maschinenstillstände verhindert

Autor / Redakteur: Sariana Kunze* / Sariana Kunze

Bei Stäuben, Vibrationen, Schlägen oder Stößen in explosionsgeschützten Bereichen können nur robuste Drehgeber zuverlässig funktionieren. Erfahren Sie, warum ein berührungsloses Messprinzip hierfür besser geeignet ist und wie sich mittels IO-Link-Schnittstelle Diagnosedaten sowie der Betriebsstatus jederzeit abrufen lassen.

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Der IO-Link-Drehgeber eignet sich wegen seines berührungslosen Messprinzips für den Einsatz in explosionsgeschützten Bereichen – insbesondere in staubigen Umgebungen.
Der IO-Link-Drehgeber eignet sich wegen seines berührungslosen Messprinzips für den Einsatz in explosionsgeschützten Bereichen – insbesondere in staubigen Umgebungen.
(Bild: Hans Turck)

Die intelligente Zustandsüberwachung – das Condition Monitoring – von Maschinen und Systemen zählt zu einem der viel genannten Themen im Kontext von Industrie 4.0. Der Schlüssel für Unternehmen kann hierbei die IO-Link-Technologie sein, wenn eine durchgängige Kommunikation bis zur Sensor-/Aktorebene gegeben ist. Denn nur der Zugriff auf sämtliche Geräteinformationen, Prozess- und Diagnosedaten ermöglicht ein wirksames Condition Monitoring, ohne zusätzlichen Bedarf an Schnittstellen oder Kabel. Die zwei Ziele von Condition Monitoring können dabei eine hohe Anlagenverfügbarkeit und/oder bestmöglich gewählte Wartungsintervalle sein.

Berührungsloses Messprinzip sinnvoll für Drehgeber im Ex-Bereich

Auch das Automatisierungsunternehmen Turck aus Mühlheim am Rhein setzt auf IO-Link und auf die damit verbundene Diagnosefähigkeit. Doch nicht nur IO-Link spielt bei dem QR24-Ex Drehgeber für explosionsgeschützte Bereiche eine Rolle, auch ein berührungsloses Messprinzip kommt bei dem Encoder zum Einsatz. Denn insbesondere in staubigen Umgebungen ist das berührungslose Messprinzip lagergeführten optischen Encodern überlegen, da diese anfällig gegenüber eindringendem Staub sind, beschreibt der Anbieter. Der berührungslose IO-Link-Drehgeber soll für Ex-Applikationen der Zonen 2 und 22 beziehungsweise 3GD geeignet sein.

Bei dem Encoder sind Sensoreinheit und Positionseinheit als zwei komplett unabhängige, vollvergossene Einheiten konstruiert. Damit ist der Drehgeber gegen Stäube, Vibrationen, Schläge und Stöße geschützt. Im Unterschied zu Encodern mit magnetischen Positionselementen zeigt der QR24 eine höhere Resistenz gegenüber Störmagnetfeldern, erklärt Turck. Typische Einsatzfelder für den QR24-Ex finden sich in der Chemie-, Bergbau- oder Lebensmittelindustrie – insbesondere in Mühlen. Aber auch in der Textil- oder der holzverarbeitenden Industrie erfordern viele Applikationen einen für 3GD-zugelassenen Drehgeber.

Mit IO-Link unerwartete Maschinenstillstände verhindern

Der QR24-Ex gibt sein Signal über die IO-Link-Schnittstelle V1.1 aus, was die Einstellung von Parametern wie beispielsweise Ausgangsignal oder Nullpunkt erleichtert. Der Encoder ist als Singleturn- und Semi-Multiturn-Drehgeber einsetzbar, der die Anzahl seiner Umdrehungen erfasst. Dabei nutzt der Encoder 16 Bit des 32 Bit breiten IO-Link-Signals für den Singleturn-Wert, 13 Bit für die Umdrehungszahl und die verbleibenden drei Bit für Diagnosedaten. So ist der Betriebsstatus jederzeit feststellbar und Wartungsintervalle lassen sich frühzeitig planen, was unerwartete Maschinenstillstände effektiv verhindert.

Was ist eigentlich IO-Link?


Als weltweit standardisierte I/O-Technologie (IEC 61131-9) ermöglicht IO-Link die durchgängige Kommunikation zwischen Sensoren/Aktoren und Steuerungen, aber auch ERP- oder MES-Systemen sowie Clouds. IO-Link ist eine serielle, bidirketionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung für Signalübertragung und Energieversorgung unterhalb beliebiger Netzwerke, Feldbusse bzw. Rückwandbusse. Zu den Komponenten eines IO-Link-Systemes zählen generell: IO-Link-Master, IO-Link-Gerät (z. B. Sensoren, RFID-Reader, Ventile oder I/O-Module), Ungeschirmte 3- bzw. 5-Leiter-Standardleitungen mit M8 oder M12 Stecker sowie Tools oder Direktintegrationenen zur Projektierung und Parametrierung von IO-Link. Dabei stellt der IO-Link-Master die Verbindung zwischen den IO-Link-Geräten und dem Automatisierungssystem her. Als Bestandteil eines Peripheriesystems ist der IO-Link-Master entweder im Schaltschrank oder als Remote-I/O, in Schutzart IP65/67, direkt im Feld installiert. Der IO-Link-Master kommuniziert über verschiedene Feldbusse oder produktspezifische Rückwandbusse. Ein IO-Link-Master kann mehrere IO-Link-Ports (Kanäle) besitzen. An jedem Port ist ein IO-Link-Gerät anschließbar (Punkt-zu-Punkt-Kommunikation). Somit ist IO-Link kein Feldbus.

Ein Vorteil der IO-Link-Technologie ist der permanente Zugriff auf alle Prozessdaten, Diagnosedaten und Geräteinformationen. Auf diese Weise können Unternehmen ein intelligentes Wartungssystem aufbauen, das Risiken minimiert und dank individueller Cloud-Lösungen auch aus der Ferne zielführende Diagnosen ermöglicht. Dabei ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, Betriebszustände im laufenden Prozess zu überwachen.

* Themenredakteurin Automatisierung, Vogel Communications Group

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