Digitale Veredelung mit IO-Link

Bei der Umsetzung von Industrie 4.0 geht es unter anderem darum, ein digitales Schattenbild einer Anlage zu erstellen, mit dessen Hilfe sich Prozesse optimieren lassen. Als mass – gebliche Informationsgeber dienen die vielen Sensoren, die ohnehin schon für die Steuerung der Maschine verbaut sind. Dank der IO-Link-Technologie liefern diese Sensoren weitaus mehr Daten als nur Schalt – signale oder Analogwerte. Die Starrag Technology GmbH in Bielefeld baut Werkzeugmaschinen und stattet diese umfangreich mit IO-Link-Sen – soren von ifm electronic aus.

Das Portal-Bearbeitungszentrum der Baureihe FOGS der Starrag Technology GmbH gehört zu den entsprechend ausgestatteten Maschinen. Diese werden im Maschinenbau, in der Luftfahrtindustrie oder in der Automobilindustrie, dort z. B. zur Fertigung von Presswerkzeugen für die Karosserieherstellung (Aussenhaut-Teile) eingesetzt. Die im Bild gezeigte Anlage dient in der Luftfahrtindustrie zur Bearbeitung von Fahrwerkskomponenten (Landebeine). Bei diesen komplexen Werkzeugmaschinen ist die sensorgestützte Überwachung aller Medien (z. B. Kühl- und Schmiermittel, Hydraulik, maschinentemperierung) eine zentrale ufgabe. Nur mit eng tolerierten Medientemperaturen, ruckwerten und Durchflussmengen st ein optimaler Werkzeugeinsatz im vollautomatisierten Produktionsprozess möglich.

Sensoren mit digitaler Schnittstelle
IO-Link ist eine robuste, auf Basis von 24-Volt-Signalpegeln basierte digitale chnittstelle, die über die normale Sensorleitung, lternativ zu Schaltsignalen, eine bidirektionale ommunikation mit der Steuerung rmöglicht. Die Sensoren übertragen per IOLink igitale Messwerte und Diagnoseinformationen an den IO-Link-Master, zum Beispiel ein EA-Modul, Gateway oder eine mit O-Link-Ports ausgestattete SPS. Die Sensoren erden dabei mit Standard-M12-Steckverbindern angeschlossen. Geschirmte Leitungen und damit verbundene Erdungen sind überflüssig. Man hat sich für Fluidsensoren von ifm electronic entschieden; der Sensorikspezialist aus Essen bietet das grösste Produktportfolio an Prozesssensoren mit IO-Link an.

Die zahlreichen IO-Link-Sensoren sind zentral parametrierbar.

Sensorparametrierung aus der Ferne
Ein grosser Vorteil von IO-Link ist die Möglichkeit, alle notwendigen Parameterdaten über die IO-Link-Anschlussleitung auf den Sensor zu laden. Die Sensorparameterdaten (z. B. Schaltpunkte, Schalthysterese, Displayfarbe) können zu Beginn einer Inbetriebnahme einmalig oder im laufenden Betrieb situationsabhängig von der Steuerung zum IO-Link-fähigen Sensor übertragen werden. Der Nutzen für den Kunden: In der Inbetriebnahmephase einer Maschine können die vorab projektierten Sensorparameter schnell, unkompliziert und sicher auf den Sensor übertragen werden. Im laufenden Bearbeitungsprozess, z. B. bei kleinen Losgrössen, lassen sich dank der IOLink- Technik bei Bedarf unterschiedliche Parametersätze für verschiedene Produkte individuell auf den Sensor einbringen. Zudem sind natürlich auch spätere Prozessoptimierungen via Fernwartung dank der steuerungsgestützten Parametrierung einfach per IO-Link durchführbar. In der Summe ist IO-Link damit eine Schlüsseltechnologie für Industrie-4.0-Anwendungen.

Daten doppelt gesichert
Einhergehend mit der steuerungsgestützten Sensorparametrierung bietet IO-Link ab der Version 1.1 eine automatisierte doppelte Datenhaltung der Sensorparameter im Device und im IO-Link-Master an. Dietmar Wallenstein, Leiter der Bereiche E-Konstruktion und Inbetriebnahme bei Starrag Technology, erklärt: «Ein grosser Vorteil von IO-Link ist die automatisierte Datensicherung der Sensordaten im Hintergrund. Jeder Sensor (Device) sendet automatisch seine Parametersätze um IO-Link-Master, wo sie dann als Backup gespiegelt abgelegt werden. Sobald ein Sensor ausgewechselt wird, findet ein automatisierter Datenaustausch mit dem neuen Gerät statt. Die Parameterdaten werden dann vom IO-Link-Master automatisch auf das IO-Link-Device übertragen. Das vereinfacht den Austausch eines Sensors erheblich und reduziert im Fehlerfall deutlich die Stillstandzeit an der Maschine. Gleichzeitig bedeutet das eine grosse Arbeitserleichterung für die Service- und Wartungsmitarbeiter.» Fehlerhaft parametrierte Sensoren gehören somit der Vergangenheit an. Der Sensortausch reduziert sich auf die mechanische Montage. Der Kunde kann den Austausch selbst durchführen. Das Wartungspersonal benötigt keine Kenntnisse bezüglich Sensorparametrierung, da diese automatisch im Hintergrund erfolgt. Ausfallbedingte Serviceeinsätze können so deutlich schneller und sicherer behoben werden. Das spart Kosten.

Bei Bedarf lassen sich die Prozesssensoren für jedes Werkzeug
individuell parametrieren.

Fehlerfreie digitale Messwertübertragung
Bisher werden Analogsignale von Sensoren über A/D-Wandler digitalisiert und in der SPS skaliert. Dies führt zu Ungenauigkeiten des eigentlichen Messwertes. IO-Link dagegen liefert die Messwerte vom Sensor digital an die Steuerung. Eine fehlerbehaftete Übertragung und Umrechnung von Analogsignalen entfällt. Die digital übermittelten Messwerte können direkt in der Leitwarte angezeigt werden. Dabei entspricht der übertragene Wert immer exakt dem gemessenen Wert. Abweichungen zwischen Vor-Ort-Anzeige und per Analogsignal ermitteltem Wert in der SPS treten nicht mehr auf. Auch Störeinflüsse, etwa durch elektromagnetische Felder auf das Analogsignal, gehören mit IO-Link der Vergangenheit ein.

Zwei Messwerte – ein Sensor
Moderne Prozesssensoren von ifm stellen häufig mehr als nur einen Messwert zur Verfügung. Dietmar Wallenstein dazu: «Häufig verarbeitet ein Sensor mehr als nur eine physikalische Grösse. Neben Durchflussmenge oder Druck kann so z. B. auch die Temperatur des Mediums über die IO-Link-Schnittstelle ausgelesen werden. Früher mussten wir dafür zwei Sensoren einsetzen.» Das spart Geld bei Hardware, Verkabelung und Montage, da statt zwei nur noch ein Sensor und damit nur noch eine Montagestelle erforderlich ist.

Spart Kosten: Zwei Messwerte (Durchflussmenge und Temperatur) mit nur einem Sensor.

Diagnosedaten
Neben den Prozessdaten kann der IO-Link- Sensor aber auch Diagnosedaten zum eigenen Zustand des Device zur Verfügung stellen. Beispiel: Der Füllstandsensor erkennt kritische Ablagerungen und meldet sie an die Steuerung. Optische Sensoren erkennen selbstständig Verschmutzungen an der Linse und melden diese automatisch. Drucksensoren speichern minimale Druckeinbrüche und maximale Druckspitzen aus dem Prozess ab, summieren die Anzahl von Unter- oder Überschreitungen auf. Diese zusätzliche Funktionalität unterstützt den Anwender entscheidend in der zustandsorientierten Wartung. Diese erweiterten Zustandsinformationen reduzieren teure Stillstandzeiten und die Sicherheit für den Prozess wird erhöht.

Fazit
Mit der Implementierung von IO-Link bietet die Sensorik einen erheblichen Mehrwert. Dietmar Wallenstein fasst die Vorteile für Starrag Technology zusammen: «Industrie 4.0 ist in aller Munde und natürlich tragen wir in der Starrag diesem Megatrend Rechnung. Im Maschinenbau verstehen wir darunter u. a. die digitale Veredelung der Maschine. Deshalb setzen wir auf IO-Link. Die Sensoren liefern uns mit  kostengünstigen und robusten Schnittstellen mehr Informationen aus dem Prozess, den wir damit besser auswerten und optimieren können. Das ist einer der grossen Vorteile von IO-Link und ein Beitrag auf der Sensorseite, Industrie 4.0 mitzutragen.»

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Generation FUTURO für das gesunde Raumklima

Mit der Generation FUTURO hat Flumroc bereits vor drei Jahren eine zukunftsweisende Produktreihe lanciert. Mit der innovativen Steinwolle-Generation setzte das Flumser Unternehmen neue Standards für natürliche und gesunde Baustoffe.

Bei der Herstellung der Dämmplatten der Generation FUTURO wird ein Bindemittel aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen verwendet, dem kein Formaldehyd zugefügt wird. Damit erfüllen diese Produkte höchste Ansprüche an die Raumluftqualität und an Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Die Bewertung eco-1 beweist, dass die neuen Dämmplatten dort optimal geeignet sind, wo ein gutes Raumklima von zentraler Bedeutung ist und besonders ökologische Materialien gefordert sind. Sie eignen sich sowohl für den Innen- als auch für den Aussenbereich.

Brandschutz inklusive
Auch die Produkte der Generation FUTURO bieten einen herausragenden Brandschutz. Wie alle Flumroc-Produkte gehören auch sie zur Brandklasse A1 und sind somit nicht brennbar. Darüber hinaus haben die Steinwolle- Produkte der Flumroc einen Schmelzpunkt von über 1000 °C. Die Ausbreitung der Flammen wird dadurch gehemmt und verschafft so Bewohnern und Rettern wertvolle Zeit.

Ökologischer Kreislauf
Der verwendete Rohstoff Stein kommt vorwiegend aus der Region und die Steinwolle wird grösstenteils in der Schweiz verwendet. So können die Wege kurz gehalten werden. Darüber hinaus sind die Produkte zu 100% wiederverwertbar – Flumroc nimmt Baustellenreste und Steinwolle aus Rückbauten zurück und setzt diese wieder bei der Herstellung neuer Flumroc-Dämmprodukte ein.

Die neue Ökologie-Broschüre
Flumroc nimmt die Verantwortung als Industrieunternehmen wahr. Von den Rohstoffen über die Herstellung bis zu zahlreichen Umweltengagements – mehr dazu in der neuen Ökologie-Broschüre von Flumroc. Jetzt online unter www.flumroc.ch verfügbar!

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Einfach angeklammerte Dämmung für Holzhaus

In Thun steht ein neues Mehrfamilienhaus, das grösstenteils aus Schweizer Produkten besteht. Das Sechsfamilienhaus wurde in Holzelementbauweise erstellt und überzeugt durch seine schlichte und zeitgemässe Gestaltung.

Das Sägewerk Berger aus Steffisburg setzt auf Schweizer Produkte – je lokaler, desto besser. Gemeinsam mit der Peter Holzbau AG, Blumenstein, und der Architektin Michaela Oppliger, Uetendorf, entwarf das Familienunternehmen als Bauherr ein rechteckiges Mehrfamilienhaus mit vorspringendem Satteldach, mit verputzter Fassade auf drei Seiten und mit einer Föhrenholz-Verschalung auf der Westseite. Fensterlaibungen aus Föhrenholz und einzelne rechteckige Holzelemente, die sich harmonisch in die verputzte Fassade einfügen, ergänzen das kompakte, moderne Gesamtbild des Wohnhauses.

Dämmung ohne Brandriegel
Auch bei der Dämmung des Holzelementbaus setzten Bauherrschaft, Holzbauer und Architektin auf ein Schweizer Unternehmen: Das Flumser Unternehmen Flumroc AG war für die Aussenwärmedämmung, die Dämmung in der Ständerkonstruktion, die Innenwärmedämmung in den Zwischenwänden sowie für die Schalldämmung in den Geschossdecken zuständig. «Der ausgezeichnete Brandschutz der Flumroc-Dämmplatten hat den Ausschlag gegeben», so Michaela Oppliger. Weil Steinwolle von Flumroc einen Schmelzpunkt von über 1000 °C aufweist, mussten bei der Fassade keine Brandriegel eingeplant werden. «Deshalb konnten wir auf einen Materialwechsel verzichten, was die Planung und die Ausführung vereinfachte.» Für die verputzte Aussenwärmedämmung kam die LENIO-Dämmplatte zum Einsatz. Sie lässt sich unkompliziert mit Klammern aussen an den bereits gedämmten Holzelementen befestigen. Anschliessend wurden die LENIO-Dämmplatten verputzt.

«Wir sind mit dem Resultat sehr zufrieden», sagt Michaela Oppliger.

Neues Verarbeitungsbuch
für LENIO-Dämmplatten Die Dämmplatte LENIO der Flumroc AG bietet eine umfassende Lösung für verputzte Aussenwärmedämmsysteme im Holzbau. Die bereits gedämmten Holzelemente werden aussen mit den LENIO-Dämmplatten ergänzt. Dieser Aufbau eignet sich für Fassadendämmungen bei Gebäuden mit einer Höhe von bis zu 18 Metern.
Das neue Verarbeitungsbuch LENIO richtet sich an Fachleute. Es enthält viele detaillierte Informationen zu verputzten Wärmedämmungen im Holzbau und kann direkt bei den Flumroc-Beratern bezogen werden: www.flumroc.ch/berater

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Industrielle Bildverarbeitung

Erstes mobiles 3D-Sensorsystem mit integrierter 2D-Kamera und Overlay-Funktion – jetzt alles in einem!

Keine Sorgen mehr beim Rückwärtsfahren – 3D-Kamera ermöglicht aktiven Kollisionsschutz
An allen Containerhäfen der Welt helfen Reach stacker beim Stapeln und Umschlagen von Containern. Damit es beim dichten und schnellen Rangieren innerhalb der Containerterminals nicht zu Zusammenstössen kommt, bietet ifm electronic einen automatischen Kollisionsschutz an. Die häufigsten Unfälle geschehen beim Rangieren und Rückwärtsfahren. Denn: Die Augen des Fahrers sind nach vorn gerichtet, wenn er mit den bis zu 40t schweren und 14m breiten Containern an Auslegern durch die engen Containerstapel zirkelt.

Intelligenter Kollisionsschutz
Aktiven Schutz bietet die O3M-Kamera von ifm: Die integrierte 3D-Sensorik visualisiert auf einem Bildschirm im Cockpit nicht nur Hindernisse hinter dem Fahrzeug, sondern bestimmt auch deren Grösse, Position sowie deren etwaige Bewegung. Basierend auf dieser Erfassung des Umfelds und der Eigenbewegung des Reachstackers, bewertet das O3M-System die kritische Relevanz von Objekten. Es warnt den Fahrer vor genau den Hindernissen, die im Fahrweg liegen oder sich auf Kollisionskurs bewegen. Damit wird vermieden, dass der Fahrer durch zu viele Objektwarnungen in nicht kritischen Bereichen irritiert wird.

Keine zusätzliche Hard- oder Software nötig
Das O3M-System besitzt zwei integrierte Kameras: Eine herkömmliche 2D-Kamera und eine 3D-Kamera, die zu jedem Bildpunkt die exakte Entfernung ermittelt. Der Vorteil für den Anwender: Detektierte Objekte werden im ausgegebenen 2D-Bild farbig hervorgehoben. Kritische Hindernisse können z. B. rot herausgestellt werden, weniger kritische Objekte in Gelb oder Grün. Zudem kann in diesem Fall auch ein zusätzliches Warnsymbol ausgegeben werden. Die Generierung dieser Überblendung erfolgt komplett innerhalb des O3M – es ist also weder zusätzliche Hardware noch eine aufwendige Einrichtung oder Programmierung notwendig.

Gestufte Warnungen
Parallel zur visuellen Darstellung wird auf dem CAN-Bus eine Warnung versendet, die eine zusätzliche akustische Warnung sein kann oder sogar ein Bremseingriff. Diese Reaktion kann auch in Abhängigkeit der Entfernung zum Hindernis gestaffelt ausgelöst werden, das heisst, dass zuerst eine akustische und visuelle Warnung erfolgt. Falls der Fahrer nicht reagiert und die Situation kritischer wird, kann das Fahrzeug angebremst werden. Der integrierte PMD-3D-Chip von ifm erfasst Szenen und Objekte dreidimensional mit nur einer Aufnahme. Dabei werden Bewegungsverzerrungen, wie sie bei Linienscannern auftreten können, verhindert. Basierend auf der patentierten und mehrfach ausgezeichneten PMD-Technologie von ifm, wurde ein Sensorsystem entwickelt, das den rauen Umgebungsbedingungen im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen gerecht wird. Neben der robusten und gleichzeitig kompakten Bauform ist das O3M-Sensorsystem speziell für Anwendungen im Aussenbereich mit wechselnden Lichtverhältnissen oder direkter Sonneneinstrahlung ausgelegt. Der ifm- 3D-Sensor kommt ohne bewegliche Komponenten aus. Dadurch ist er besonders widerstandsfähig und verschleissfrei.

Vielseitig einsetzbar
Die mobilen 3D-Smart-Sensoren verfügen über einige integrierte Auswertefunktionen, die es ermöglichen, neben dem hier beschriebenen Kollisionsschutz eine Vielzahl anderer Applikationen zu lösen, z. B. Linienführung oder Bereichsüberwachung. Dabei wird eine hochentwickelte Algorithmik aus dem Automotive-Bereich eingesetzt, die für die zuverlässige automatische Objekterkennung von bis zu 20 Objekten sorgt. Die Parametrierung des Systems erfolgt in wenigen Schritten über den komfortabel zu bedienenden ifm-Vision-Assistant für Windows.
Dazu braucht der Anwender lediglich einige Parameter, z. B. zur Fahrzeuggeometrie, einzugeben.Die Einrichtung dauert in der Regel nur wenige Minuten, dann ist das System betriebsbereit. Das O3M-System ist ein mobiltaugliches autarkes Assistenzsystem, welches vorausschauend vor Kollisionen warnt und gegebenenfalls auch aktiv ins Fahrgeschehen eingreifen kann. ifm bietet eine preiswerte Lösung für mehr Sicherheit nicht nur in der Hafenlogistik.

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Optimaler Brandschutz für Stahlkonstruktionen

Die Conlit-Produktereihe von Flumroc bietet ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und garantiert dank dem Schmelzpunkt der Steinwolle von mehr als 1000 Grad maxi – male Sicherheit im Brandfall.

Gebäude oder Bauteile aus Stahl haben viele Vorteile, jedoch auch einen gewichtigen Nachteil: Sind sie im Brandfall Temperaturen von mehr als 500 Grad ausgesetzt, nimmt hre Festigkeit ab. Zudem können sich Stahlträger durch die Hitze so stark ausdehnen, dass unzulässige Kräfte auf die gesamte Konstruktion wirken. Stahlkonstruktionen müssen deshalb extra vor Brandeinwirkungen geschützt werden. Speziell für diesen Zweck wurde die Conlit-Produktereihe von Flumroc entwickelt. Sie erfüllt alle Brandwiderstandsklassen von F30 bis F180 und ist von der Vereinigung kantonaler Feuerversicherungen anerkannt.

Kompakte, nicht brennbare Trapezkeile aus Steinwolle.

Hohe Wirtschaftlichkeit

Die Conlit-Produkte bestehen aus Steinwolle. Dank ihrer speziellen Gesteinsmischung verfügt sie ohne Zugabe von giftigen Flammschutzmitteln über einen Schmelzpunkt von mehr als 1000 Grad. Deshalb erreichen die Conlit-Produkte bereits bei geringen Dämmstärken einen hohen Brandwiderstand und bieten maximale Sicherheit. Zudem sind sie selbsttragend und kommen ohne die sonst oft nötigen Hilfskonstruktionen aus. Aufgrund dieser Eigenschaften fällt bei Conlit das zusätzliche Gewicht für den Brandschutz im Vergleich mit anderen Produkten für denselben Einsatzbereich sehr gering aus, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt – etwa weil die geringen zusätzlichen Lasten nur minimale Auswirkungen auf die Nutzlast und somit die Dimensionierung haben.

Conlit® Steelprotect Board – druckfeste, formstabile Dämmplatte.

Maximale Brandsicherheit
Punkten können die Conlit-Brandschutzbekleidungen von Flumroc auch bei der Montage: Sie lassen sich mit gängigen Werkzeugen einfach und rasch bearbeiten, in jede beliebige Form zuschneiden sowie mit dem zur Produktelinie gehörenden Zubehör problemlos verbinden. Dadurch eignen sie sich bestens für die Bekleidung aller üblichen Stahlprofile wie beispielsweise HEA- und IPE-Profile oder solche mit rechteckigen Querschnitten. Besonders einfach ist auch die Dämmung von Rohrverbindungen und Stützen aus Stahl, wie sie etwa bei Verstrebungen zum Einsatz kommen: Dank speziell vorgeformten Schalen können Rohre aller gängigen Durchmesser problemlos feuerfest bekleidet werden. Gleiches gilt für die bei Stahlkonstruktionen häufig anzutreffenden Dächer aus Trapezblech. Genau auf das Blech abgestimmte, keilförmige Dämmstreifen ermöglichen hier in Kombination mit grossformatigen Platten ebenfalls eine effiziente Bekleidung im Bereich der Stahlträger. Und dort, wo aus bauphysikalischen Gründen eine Dampfbremse nötig ist, bieten zusätzlich mit Alu beschichtete Platten und Rohrschalen die passende Alternative. Die beschichteten Varianten können aber auch aus hygienischen Gründen eingesetzt werden.

Die Conlit-Produkte von Flumroc machen die brandtechnischen Einschränkungen von Stahlkonstruktionen problemlos wett, ermöglichen kurze Bauzeiten,bieten eine hohe Wirtschaftlichkeit sowie ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis und sorgen über die gesamte Lebensdauer eines Gebäudes hinweg für maximale Sicherheit im Brandfall.

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