IO-Link Safety nu gecertificeerd

Eén systeem voor veiligheid en besturing

Over IO-link Safety wordt al jaren gesproken. Ondertussen zijn de normen vastgelegd, zijn er al diverse componenten voor dit veiligheidssysteem op de makt en heeft Pilz onlangs hun producten laten certificeren waardoor zij voor deze fabrikant onafhankele communicatiebus componenten kan leveren waar u op kunt bouwen. In dit artikel gaan we hier naar kijken om u te laten zien wat de grote voordelen van IO-link Safety zijn.

IO-Link Safety is het eerste fabrikantonafhankelijke, gestandaardiseerde communicatiesysteem voor functionele veiligheid. Een paar jaar geleden presenteerde Pilz een compleet systeem met masters en sensoren als een economische en flexibele oplossing (afbeelding 1). Ondertussen hebben ze hun oplossing door gecertificeerde instanties laten keuren (TÜV, UKCA, cULus Listed, EAC) en hebben daarmee nu een oplossing waarbij deze wereldwijd gestandaardiseerde I/O-technologie (IEC 61131-9) voor communicatie met sensoren en actuatoren ook geschikt is voor veiligheidstoepassingen.

In 2018 bundelden geïnteresseerde bedrijven binnen de IO-Link-gemeenschap hun krachten met als doel het gebruik van de IO-Link-standaard voor functionele veiligheidstoepassingen mogelijk te maken. Tot dan toe bestond er geen leverancieronafhankelijke communicatiestandaard op veldbusniveau die gebruikt kon worden voor functionele veiligheidstoepassingen. Pilz werkte intensief aan de bijbehorende specificatie, inclusief de bijbehorende tests en certificeringen. Experts van Pilz leiden de twee IO-Link Safety-werkgroepen voor technologie en marketing.

“Achter IO-Link staan veel, veelal middelgrote bedrijven, die de werkgroepen aansturen. De beschikbare IO-Link- en IO-Link Safety-oplossingen kenmerken zich door een sterke kostenfocus en een nauwe klantgerichtheid”, legt Matthias Wolfer, Product Management bij Pilz, uit. Na uitgebreide standaardisatie- en ontwikkelingswerkzaamheden, talloze tests en het opstellen van specificaties, werd op SPS 2022 voor het eerst een demonstratie met meerdere leveranciers van IO-Link Safety aan het publiek gepresenteerd. Ondertussen heeft IO-Link Safety zijn praktische toepasbaarheid bewezen.

De voordelen van IO-Link

• Kostenbesparing – Configureerbare sensoren en actuatoren verminderen de verscheidenheid aan benodigde apparaattypen. Dit verkleint de complexiteit van de inkoop en maakt magazijnruimte vrij.
• Innovatieve machineconcepten – Naadloze communicatie met elke sensor en actuator ontsluit alle functies van intelligente apparaten. Dit vergroot de mogelijkheden voor de ontwikkeling van innovatievere machines en systemen.
• Kortere inbedrijfstellingstijden – IO-Link-communicatie maakt gebruik van niet-afgeschermde kabels en standaard industriële connectoren. Dit bespaart tijd en moeite bij het vervangen van apparaten.
• Verhoogde productiviteit – IO-Link-apparaten worden automatisch herkend en hun parameters worden direct overgedragen. Dit vereenvoudigt de vervanging van defecte componenten en verkort de uitvaltijd van machines en systemen als gevolg van reparaties.
• Voordelig onderhoud – Intelligente IO-Link-apparaten bieden diagnostische functies. Dit maakt nieuwe, voorspellende reparatie- en onderhoudsconcepten mogelijk.

Hoewel de IO-Link Safety-technologie voorheen altijd werd gepresenteerd op de stand van de overkoepelende PROFIBUS-gebruikersorganisatie, presenteren individuele leveranciers vorig jaar voor het eerst hun eigen IO-Link Safety-aanbod op de beurs in Neurenberg.

Pilz IO-Link Safety Master en sensoren

“Het voordeel van Pilz is dat we niet alleen componenten aanbieden, maar een compleet systeem. Dit omvat niet alleen sensoren en actuatoren, maar ook mastermodules en de software. Dit vereenvoudigt de toepassing voor de klant en verhoogt de prestaties”, legt Matthias Wolfer uit.

Op de stand van Pilz konden bezoekers een demonstratie bijwonen van een IP67-module die als master fungeert en de communicatie met de hogergelegen PLC verzorgt (afbeelding 2). Op de IO-Link Safety Master kunnen zowel standaard niet-veiligheidsapparaten aangesloten worden. Bij de standaardapparaten moet u denken aan zoiets als een IO-Link LED-signaaltoren en voor veiligheid heeft Pilz speciale IO-Link Safety-sensoren en -bedieningselementen. Zoals in afbeelding 1 te zien is, zijn dat op dit moment het PSENopt II Advanced IOLS-veiligheidslichtscherm als sensor en de PITgatebox IOLS-drukknopunit voor het aansturen van extra veiligheidsschakelaars, zoals de PSENmlock. Klanten profiteren van kortere inbedrijfstellings- en installatietijden, bijvoorbeeld door vereenvoudigde bedrading, en zijn bovendien aanzienlijk flexibeler, omdat de sensorinterface onafhankelijk is van het veldbussysteem.

Directe en veldbus-onafhankelijke communicatie

Met IO-Link Safety integreert u sensoren veilig tot in het veld – snel, comfortabel en wereldwijd gestandaardiseerd volgens IEC 61139-2. De punt-tot-punt-communicatie maakt maximale veiligheid tot PL e (SIL 3) mogelijk en is onafhankelijk van de gebruikte veldbus.

De voordelen:

• Veilige communicatie van de besturing tot de sensor
• Geoptimaliseerde procesdiagnose door middel van uitgebreide gegevensanalyse
• Compleet systeem met master en sensoren
• Ondersteuning bij de integratie

Afbeelding 3 toont de mogelijkheden van IO-Link Safety en de voordelen van het systeem. Bovenin zien we de besturing met veiligheidsvoorzieningen Via Profinet communiceert deze met de IO-link-Masters. In dit geval is dat een Safety-Master. Deze maakt punt-naar-puntcommunicatie mogelijk op het gebied van functionele veiligheid. Als interface met de veiligheidscontroller maakt deze bidirectionele communicatie tot op veldniveau mogelijk. Naast IO-Link Safety-apparaten kunnen ook IO-Link-sensoren en -actuatoren, evenals conventionele veiligheidssensoren, worden aangesloten. Direct op de Master is links een veiligheidslichtscherm via IO-Link Safety aangesloten. Door IO-link kan deze veel meer dan alleen een simpel wel/niet-detectiesignaal uitsturen. Door individuele straalanalyse kan deze bijvoorbeeld detecteren of er een hand of een hoofd in de lichtstralen gehouden wordt. De controller kan daarop anders reageren bij bijvoorbeeld een cobot-applicatie. Verder biedt dit verbeterde diagnostiek en extra functies. Gebruikers kunnen diverse configuraties instellen met behulp van een gebruiksvriendelijke softwaretool. Ook gangbare dempings- en blanking-toepassingen worden ondersteund.

Naast het lichtscherm is een PITgatebox IOLS-drukknopunit te zien. Deze kan niet alleen worden gebruikt om de stopfunctie van de machine te activeren, maar ook de noodstop, en om commando’s te geven voor het activeren of resetten van veiligheidsvergrendelingen. De PITgatebox IOLS kan als standalone-apparaat worden gebruikt of in combinatie met aangesloten veiligheidsschakelaars en veiligheidsvergrendelingen. In afbeelding 3 is dat een deurvergrendeling die via OSDD (Output Signal Switching Device) met de PITgatebox communiceert. Zonder IO-Link Safety of IO-Link zouden dergelijke functies aanzienlijke bedradings- en configuratie-inspanningen vergen. Matthias Wolfer vat het perfect samen: “Met IO-Link Safety is het eenvoudiger en efficiënter!”

Op de IO-Link-Savety-Master kunnen ook gewone IO-Link-apparaten aangesloten worden (dus zonder Savety-functies). Voorbeelden zijn sensoren en actuatoren met IO-Link-functionaliteit, zoals signaallampen, niveausensoren of temperatuursensoren. De gegenereerde gegevens worden rechtstreeks naar de master op een hoger niveau verzonden en kunnen daar verder worden geanalyseerd.

Veiligheidssensoren worden in vrijwel alle industrieën en toepassingen gebruikt om de veilige en efficiënte werking van machines en systemen mogelijk te maken. Deze standaard veiligheidssensoren kunnen ook worden aangesloten op de IO-Link Safety Master zoals helemaal rechts in afbeelding 3.

Nieuwe mogelijkheden voor data-analyse

Wat betreft potentiële toepassingen staat de automatiseringsindustrie nog in de kinderschoenen. Veiligheidssensoren verzamelen met name een schat aan belangrijke informatie uit de praktijk: hoe vaak wordt bijvoorbeeld een veiligheidsvergrendeling geactiveerd? Wat is de status van de veiligheidsschakelaar? Is de deur open of gesloten? Wat is de toestand van de sensoren? Deze informatie wordt centraal verzameld, waardoor tijdig passende maatregelen, zoals onderhoud, kunnen worden gepland. Experts zijn het erover eens dat dit talrijke nieuwe mogelijkheden op het gebied van data-analyse zal openen.

Matthias Wolfer ziet ook veel potentie in het nieuwe communicatiesysteem: “Er zijn nu wereldwijd zo’n 460 bedrijven lid van het IO-Link consortium, die samen meer dan 25.000 IO-Link-compatibele producten aanbieden. Het communicatiesysteem heeft zich in slechts enkele jaren gevestigd en zijn nut bewezen. Wij zien dezelfde potentie voor de veiligheidsversie.

Verhoogt uw productiviteit

IO-Link Safety-apparaten identificeren zichzelf automatisch en nemen parameters direct over. Dit vereenvoudigt de vervanging, reduceert stilstandstijden en vermindert het aantal varianten – voor minder opslagwerk en meer efficiëntie.

De eenvoudige punt-tot-punt-verbinding met standaardkabels en stekkers vergemakkelijkt de installatie. Apparaten worden eenvoudig via de PLC-parametrering of met de Pilz-configuratietool geconfigureerd – voor een snelle inbedrijfstelling.

Tot slot

Als laatste toont afbeelding 4 een voorbeeld hoe de veiligheidsvoorzieningen rond een installatie opgebouwd kunnen worden. Met twee IO-Link-Safetymasters kunnen alle voorzieningen gemakkelijk rond de installatie aangebracht worden.