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IO-Link: Vorteile für Beleuchtungslösungen in Maschinen und Anlagen

Automatisierung und vernetzte Fertigung sind aktuell die großen Trends in der Industrie. Viele der technischen Komponenten, die dabei im Einsatz sind, wurden allerdings nie für ein vernetztes Umfeld gebaut. Lösungen sind daher oft umständlicher und teurer, als sie sein müssten.

Der Standard IO-Link soll dies ändern und vieles vereinfachen. Wie funktioniert IO-Link und welche Vorteile bietet er? Das erfahren Sie in diesem Artikel. Außerdem zeigen wir, wie Sie insbesondere Beleuchtungslösungen in Maschinen und Anlagen mit IO-Link realisieren können.

Einfach erklärt: Was ist IO-Link?

IO-Link ist eine digitale Schnittstelle für die Kommunikation in der Automatisierungstechnik. Darüber lassen sich Sensoren, Aktoren und Steuerungen verschiedener Hersteller zu einem Gesamtsystem verbinden und per Software bedienen.

Sie können intelligente IO-Link Leuchten in einem Netzwerk beispielsweise per Software ein- und ausschalten, Helligkeit, Farbe und Blinkverhalten regeln sowie Betriebsdaten wie Temperatur und Lebensdauer auslesen.

Damit lassen sich verschiedenste Szenarien zur Automatisierung umsetzen, etwa: „Blinke rot, wenn die Maschine einen Fehler meldet“ oder „Reduziere die Helligkeit, wenn deine Temperatur 70 Grad Celsius übersteigt.“ IO-Link wird daher häufig von Herstellern für Maschinen, Anlagen und Automatisierungslösungen verwendet.

Im Vergleich zu bisherigen, meist herstellerspezifischen Systemen bietet IO-Link viele Vorteile: es ist relativ einfach zu installieren, günstiger und platzsparender und bietet deutlich mehr Möglichkeiten in der Anwendung.

IO-Link liegt im Trend

Im Jahr 2023 wurden 15,9 Millionen IO-Link-Geräte neu installiert, was einem Rekord-Wachstum von 89 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Die Gesamtzahl der installierten IO-Link-Knoten beträgt nunmehr beachtliche 51,6 Millionen. Die wachsenden Stückzahlen auf dem Markt unterstreichen den Erfolg von IO-Link.

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Funktionsweise und technische Komponenten

Technisch ausgedrückt ist IO-Link ein Standard für digitale, bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindungen für die Kommunikation zwischen einem IO-Link-Master und einem IO-Link-Device (Internationaler Standard IEC 61131-9).

IO-Link Master

Der IO-Link Master ist die zentrale Steuereinheit des Systems. Er stellt die Verbindung her zwischen den IO-Link Devices und der übergeordneten Steuerungsebene, wie z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder einem Feldbus.

Ein Master kann mehrere IO-Link Ports haben, an denen jeweils ein Device angeschlossen wird. Die Kommunikation erfolgt immer als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen dem Master und dem jeweiligen Device.

IO-Link Devices

Als IO-Link Devices bezeichnet man die Feldgeräte, die über IO-Link angebunden werden. Das können Sensoren (wie Bewegungsmelder und RFID-Reader) und Aktoren (wie Leuchten, Ventilinseln und Motorstarter) sein.

Die Devices kommunizieren über IO-Link mit dem Master, senden Prozessdaten und empfangen Parameter- und Steuerdaten. Sie werden über die IO-Link Verbindung auch mit Energie versorgt.

Verbindung und Anschlusstechnik

IO-Link überträgt Daten und Energie über eine ungeschirmte, standardisierte 3-Leiter Steckleitung. Für die Verbindung zwischen Master und Device werden meist M8 oder M12-Steckverbinder verwendet. Die maximale Leitungslänge beträgt 20 m.

Anbindung an ein Netzwerk

IO-Link dient als Schnittstelle zwischen den Feldgeräten und der untersten Automatisierungsebene. Die eigentliche Vernetzung der Automatisierungskomponenten erfolgt über Systeme wie Feldbusse (z.B. PROFIBUS, PROFINET) oder Ethernet-basierte Protokolle. IO-Link ergänzt diese Technologien und schließt die Lücke zur Sensor-/Aktor-Ebene, den sogenannten „letzten Meter“.

Typische Anwendungsszenarien in der Beleuchtung
Einige konkrete Anwendungsszenarien für IO-Link in der Beleuchtung sind:

  • Adaptive Beleuchtung in der Fertigung: Anpassung der Beleuchtung an den Bearbeitungsprozess und die bedienende Person
  • Statusanzeige an Maschinen: Leuchten signalisieren den Betriebszustand, etwa Produktion, Störung, Wartung etc.
  • Beleuchtungssteuerung in Lagerregalen: Intelligente Leuchten sparen Energie und zeigen freie Lagerplätze an.
  • Notbeleuchtung mit Evakuierungsszenarien: Im Notfall leiten Leuchten Mitarbeitende sicher zum Ausgang.

Vorteile und Nutzen von IO-Link

IO-Link bietet eine Vielzahl von Vorteilen für Automatisierungslösungen. Zusammengefasst: sie lassen sich effizienter planen, installieren und betreiben.

Vereinfachte, kostengünstige Verkabelung

Statt für jede Leuchte separate Leitungen für Energie und Signale zu verlegen, reicht als Untergrenze ein einziges ungeschirmtes 3-adriges Standardkabel. Dieses überträgt sowohl die Steuer- und Parametrierdaten (vom Master zur Leuchte, die Betriebsdaten (von der Leuchte zurück zum Master) als auch die Versorgungsspannung für die Leuchte.

Durch die Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen IO-Link Master und Device entfällt zudem die aufwändige Adressierung und Terminierung, wie sie bei klassischen Feldbussen erforderlich ist. Das reduziert den Verkabelungs- und Installationsaufwand erheblich, spart Platz im Schaltschrank und senkt das Risiko von Verdrahtungsfehlern.

Herstellerunabhängigkeit und einfachere Beschaffung

IO-Link Master und Geräte verschiedener Hersteller sind untereinander kompatibel und lassen sich beliebig kombinieren. Anwender sind nicht mehr von proprietären Lösungen einzelner Anbieter abhängig, sondern können die für ihre Applikation am besten geeigneten Komponenten auswählen.

IO-Link reduziert die Variantenvielfalt und den Lageraufwand für Ersatzteile. Statt für jeden Leuchtentyp eine eigene Ausführung zu bevorraten, genügen wenige IO-Link Leuchten, die sich flexibel parametrieren lassen.

Erweiterte Diagnosemöglichkeiten und Fernwartung

IO-Link Geräte wie unsere Leuchten übertragen neben den Prozessdaten auch umfangreiche Statusinformationen und Diagnosemeldungen. So lassen sich beispielsweise Betriebsstunden, Temperatur oder der Zustand der Leuchte aus der Ferne überwachen.

Diese Daten ermöglichen vorausschauende Wartung und Instandhaltung. Drohende Ausfälle können frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor es zu Beleuchtungsausfällen kommt. Im Servicefall unterstützt IO-Link die schnelle Lokalisierung und Behebung von Störungen durch detaillierte Diagnoseinformationen.

"Der Vorteil von IO-Link ist ganz klar die einfache Inbetriebnahme, die einfache Parametrierung und das integrierte Feedback-System. Dadurch spare ich einfach Geld."

Markus Wiedmann
Chief Sales Officer

Parametrierung und Konfiguration über IO-Link

Ein weiterer Vorteil von IO-Link ist die Möglichkeit, Geräte über die Steuerung zu parametrieren und zu konfigurieren. Statt etwa jede Leuchte einzeln vor Ort einstellen zu müssen, lassen sich Parameter wie Helligkeit, Farbtemperatur oder Leuchteffekte zentral über die Softwaresteuerung anpassen, sogar im laufenden Betrieb.

Das beschleunigt die Inbetriebnahme und ermöglicht eine schnelle Anpassung der Beleuchtung an wechselnde Produktionsbedingungen. Auch ein Austausch von Leuchten wird erleichtert: die neue Leuchte übernimmt automatisch die voreingestellten Parameter.

Reduzierter Platzbedarf im Schaltschrank

Durch den Wegfall von Klemmen, Relais und Sicherungen für die Beleuchtungssteuerung lässt sich der Platzbedarf im Schaltschrank deutlich reduzieren. Ein IO-Link Master kann je nach Ausführung mehrere Leuchten über eine kompakte Baugruppe anbinden.

Zudem sind viele IO-Link Master auch in Schutzart IP65/67 verfügbar und können direkt im Feld installiert werden. Ein Schaltschrank wird dann nicht mehr benötigt.

Funktionen intelligenter IO-Link Leuchten

Die TUBELED_25 RGB-W IO-Link von LED2WORK bring bereits serienmäßig viele Funktionen mit, die über IO-Link genutzt werden können. Sie vereint leistungsstarke Arbeitsplatzbeleuchtung und Signalleuchte in einem Gerät.

Betriebsdatenerfassung und Zustandsüberwachung

Die Leuchte misst umfangreiche Betriebsdaten und stellt diese via IO-Link Verbindung zur Verfügung: unter anderem Betriebsstunden, Temperatur und Übertemperatur-Log. Sie überwacht kontinuierlich ihren eigenen Zustand und meldet, wenn kritische Werte wie die erwartete Betriebsdauer erreicht werden.

Individuelle Einstellung von Helligkeit und Farbe

Alle 4 Kanäle (RGB + Weiß) können unabhängig voneinander angesteuert und stufenlos gedimmt werden.

Integrierte Effekte

Effekte wie Blinken, Blitzen, Farbwechsel und Glimmen können über die Steuerung aktiviert werden.

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Fazit

IO-Link revolutioniert die Vernetzung in der Industrie einschließlich der Beleuchtung – das kann man guten Gewissens behaupten. Der Standard vereinfacht die Installation, Wartung und Steuerung von Leuchten erheblich. IO-Link trägt außerdem zu höherer Effizienz bei, etwa durch vorausschauende Wartung und optimierter Prozesssteuerung.

Erfolge und Zukunftsausrichtung 

Ein weiterer Höhepunkt der Versammlung war die Feier der beeindruckenden Marktzahlen. Im Jahr 2023 wurden 15,9 Millionen IO-Link-Geräte neu installiert, was einem Rekord-Wachstum von 89 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Die Gesamtzahl der installierten IO-Link-Knoten beträgt nunmehr beachtliche 51,6 Millionen. Die wachsenden Stückzahlen auf dem Markt unterstreichen den Erfolg von IO-Link. Gleichzeitig wurde intensiv darüber nachgedacht, wie wir IO-Link weiter vorantreiben können, um den sich stetig wandelnden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden.

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