Der Smart Connector
Innovation bei den Ventilsteckverbindern
Auch die besten Produkte haben nur bestand, wenn wir sie weiterentwickeln. Die Technik, in der unsere Bauteile zum Einsatz kommen, konfrontiert uns mit immer mehr Anforderungen. Der Markt für Ventilsteckverbinder erwartet innovative Möglichkeiten und Funktionen, wie beispielsweise einen Timer oder eine Leistungsregulierung für Spannungen und Strom.
Aber wie steuert man so viel Technik in unseren kleinen Bauteilen?
Dieser Herausforderung haben wir uns in den letzten Jahren gestellt und mit dem Industriestandard IO-Link eine Lösung gefunden.
Kommunikation mit dem IO-Link
Neben der Entwicklung von Hardware wird bei nass magnet auch die Entwicklung von eingebetteter Software immer wichtiger. Wie der Name „Smart Connector“ schon verrät, ist der Stecker intelligent und benötigt dafür die entsprechende Software. Da das bei unseren gängigen Produkten, wie z.B. Magnetventilen, meistens nicht der Fall ist, stellte uns dies vor eine große Aufgabe: Denn damit die Software nützlich ist, muss man sie auch irgendwie bedienen können.
Unser Ziel war es also, ein Gerät zu entwickeln, das durch die Endanwender selbst eingestellt werden kann. Aufgrund der geringen Baugröße unserer Teile ist es jedoch schwierig, Schalter oder komplexere Bedienoberflächen einzubauen. Die Lösung dafür fanden wir in dem industriellen Kommunikationsstandard IO-Link. Bereits nach kurzer Zeit war ein funktionstüchtiger Prototyp fertiggestellt.
Die Entwicklung nahm im Jahre 2018 an Fahrt auf. Nach dem ersten Jahr in der Vorentwicklung und diverser Besuche von Fachmessen und -tagungen haben wir sowohl unser Netzwerk als auch unser Know-how im Bereich der IO-Link stark ausbauen können.
Zusammen mit einem in Ungarn benachbarten Entwicklungspartner haben wir im Jahr 2018 unsere ersten IO-Link Leiterplatten und daraus resultierend Smart Connector Prototypen aufbauen können.
Neben den Herausforderungen, die unsere Produktidee mit sich brachte, muss der Stecker aber noch einige andere Bedingungen erfüllen, die wir in der Entwicklung berücksichtigen.
Das Produkt muss extremen industriellen Bedingungen, wie zum Beispiel Überspannungen, übermäßigen Stromverbrauch, Temperaturen von -10°C bis +80°C oder einem Eintauchen in 1m tiefes Waser standhalten.
Außerdem dürfen andere Produkte nicht durch elektromagnetische Störaussendungen des Smart Connectors beeinträchtigt werden. Andersherum darf auch der Smart Connector keine übermäßige Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung anderer Produkte (z.B. Handys oder Starkstromkabel) haben.
Unter anderem muss der Smart Connector bei diesen Extrembedingungen fehlerfrei funktionieren.
Was ist IO-Link?
Eine herstellerunabhängige, serielle Kommunikation, die für die Industrie entwickelt wurde, in vielen Eigenschaften sehr ähnlich der USB-Verbindung eines Computers.
Einer der Vorteile ist, dass zum Anschließen nur die in der Industrie weit verbreiteten drei-adrigen ungeschirmten Drähte mit einem M12-Stecker benötigt werden; zwei Drähte dienen zur Spannungsversorgung und ein Draht für die Kommunikation der Komponenten untereinander.
Die Komponenten kommunizieren mittels einer seriellen Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen einem Master und dem Gerät miteinander. Das bedeutet, dass der Master fragt und initiiert und das Gerät (hier der Smart Connector) nur antwortet. Die Anwender erhalten eine Gerätebeschreibungsdatei, die sogenannte IODD (IO Device Description), frei runterladbar von unserer Webseite. Mithilfe dieser Datei wird die Verbindung zum Master und schließlich zur SPS hergestellt, die dann auch zur Parametrierung verwendet werden kann.
Die IO-Link Technologie bietet einen direkten Zugriff auf das Gerät (Status, Parameter), mit dem dann Industrie 4.0- oder IIoT-Lösungen verwirklicht werden können. Von hier aus können die Daten zur späteren Verarbeitung an zusätzliche Server oder in die Cloud gesendet werden.
Das Smarte am „Smart Connector“
Aber was macht unseren Stecker so smart?
Zunächst einmal gibt er die Basis-Infos weiter. In der Kopfzeile jedes mit IO-Link-Kommunikation ausgestatteten Produkts werden unter anderem Hersteller, Hardware- und Softwareversion sowie die Seriennummer berichtet. Es wird zudem angegeben, auf welcher Website weitere Informationen zu finden sind und wo das Produkt nachbestellt werden kann.
Durch die regelmäßige Datenübertragung wird die kontinuierliche Funktionalität gesichert. Der Smart Connector wartet auf die Information vom Master, ob das angeschlossene Ventil ein- oder ausgeschaltet werden soll und berichtet dem Master, ob das Ventil im eingezogenen Zustand ist oder nicht.
Es meldet außerdem, wenn bestimmte Parameter den voreingestellten Grenzwert überschritten haben. Zusätzliche Parameter des Produkts können bedarfsweise gelesen und geschrieben werden. Es können Grenzwerte zur Stromstärke, Temperatur oder sogar zur maximal möglichen Schaltspielzahl des gesteuerten Magnetventils eingestellt werden.
Wenn das Produkt diese Grenzwerte überschreitet, bekommt der Bediener eine Meldung auf seinem PC und kann daraus die nötigen Maßnahmen ableiten. Auf diese Weise können eine effektive Fehlerdiagnose und eine vorbeugende Instandhaltung gewährleistet werden. Fehler werden also ermittelt bevor sie entstehen. Das spart unerwartete Ausfallzeiten, Reparaturen und damit bares Geld.
Neben der Diagnose am PC bzw. SPS, kann der Smart Connector auch über die verbaute und flexibel programmierbare RGB-LED kommunizieren. Es ist also möglich diverse Farben und Szenen (z.B schnelles Blinken, Farbwechsel usw.) einzelnen Ereignissen zuzuordnen. Somit können Fehler auch direkt in der Maschine identifiziert werden. Das Aktivieren der im Produkt integrierten „Find Me“-Funktion lässt die im Stecker montierte LED in verschiedenen Farben blinken — das hilft beim Auffinden der Steckverbinder in der Anlage.
Die sogenannte Data Storage Funktion (Datenspeicherung) erleichtert den Austausch des Produkts, da der Master die Produkteinstellungen und -parameter speichert und diese nach einem Austausch automatisch auf den neuen Smart Connector installiert.
Smarte Lösungen kommen an
Auf der Hannover Messe 2019 stellten wir den Smart Connector das erste Mal den Kunden vor. Aufgrund der sehr vielversprechenden Rückmeldungen und dem großen Interesse am Markt begannen wir im Jahr 2020 mit der Umsetzung der Serienproduktion und der Freigabeprozedur, um das Produkt weltweit vertreiben zu können.
Da dieser Freigabeprozess sehr umfangreich ist, bedarf er noch einer Reihe von extern durchgeführten Prüfungen. Die Feinabstimmung befindet sich allerdings bereits in der Endphase. Der Abschluss der Freigabeversuche ist zu Q3-2021 und der SOP in Q4-2021 geplant.
Die Entwicklungsarbeit des Smart Connectors ist zwar noch nicht vollständig abgeschlossen, aber eines ist bereits jetzt klar: Dies ist nicht das letzte smarte Produkt aus dem Hause nass magnet.
Auch wir leisten unseren Beitrag zu einem modernen Enterprise-IoT-System und möchten dem Kunden durch Funktionen wie z.B. „condition monitoring“ (Zustandsüberwachung) und „preventive maintenance“ (vorbeugender Wartung) einen echten Mehrwert und somit auch Wettbewerbsvorteil bieten.
Zsolt Tasner
Leiter Entwicklung HU,
nass magnet Hungária Kft.
