Sicherheitstechnik war lange vor allem eine Frage diskreter Signale und klar getrennter Verdrahtung: zweikanalige Kontakte, sichere Eingänge, Sicherheitsrelais oder Feldbusknoten mit sicherer Kommunikation. Dieses Konzept ist bewährt – wird aber unhandlich, sobald Maschinen modularer werden, Schutzbereiche häufiger wechseln oder Maschinenbauer Varianten mit unterschiedlicher Sensorik, Zuhaltungen und Diagnoseanforderungen wirtschaftlich abbilden müssen. Jede zusätzliche Schutztür, jeder Not-Halt und jede sichere Positionsabfrage bedeuten klassisch mehr Adern, Klemmen, Dokumentation und potenzielle Fehlerquellen.
IO-Link Safety verschiebt diesen Ansatz. Die Technologie erweitert die etablierte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation von IO-Link um funktional sichere Daten. Sicherheits- und Zusatzinformationen können über dieselbe physische Verbindung zwischen einem sicheren Feldgerät und einem IO-Link-Safety-Master laufen. Dieser koppelt die Geräte an die übergeordnete Sicherheitssteuerung beziehungsweise das sichere industrielle Netzwerk an. Die Technologie ist in IEC 61139-2 normiert; die Sicherheitsarchitektur ist für Anwendungen bis SIL 3 nach IEC 61508/IEC 62061 beziehungsweise PL e nach EN ISO 13849-1 ausgelegt.
Das ist mehr als ein neues Protokoll für Sicherheitssensoren. IO-Link Safety verbindet die sichere Abschaltung einer Gefährdung mit der kontinuierlichen Bereitstellung von Zustands-, Diagnose- und Prozessdaten. Für den Maschinenbau eröffnet das die Chance, Sicherheitsfunktionen nicht nur sicher zu realisieren, sondern sie zugleich als Informationsquelle für Inbetriebnahme, Wartung und flexible Produktionskonzepte zu nutzen.
Sichere Daten im Black Channel
Technisch setzt IO-Link Safety auf das Black-Channel-Prinzip. Beim Black-Channel-Prinzip wird der Übertragungsweg zwischen zwei sicheren Kommunikationsteilnehmern bewusst nicht als sicher vorausgesetzt. Kabel, Steckverbinder, Standard-IO-Link-Übertragung und gegebenenfalls übergeordnete Netzkomponenten werden funktional wie eine nicht näher bewertete „Black Box“ behandelt. Die sicherheitsgerichtete Absicherung der Übertragung erfolgt in den Endpunkten – also im IO-Link-Safety-Master und im sicheren IO-Link-Device. Hier werden dann etwa Wiederholungen, Verlust, falsche Reihenfolge, Verfälschung oder Verzögerung von Daten erkannt.
Die sichere Übertragung ist deshalb nicht von der Sicherheitsintegrität eines bestimmten überlagerten Ethernet- oder Feldbussystems abhängig. Der IO-Link-Safety-Master realisiert die sichere Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit Feldgeräten und kann gleichzeitig in unterschiedliche sichere Automatisierungsarchitekturen eingebunden werden.
Praktisch genügt deshalb zwischen Master und Device eine standardisierte, ungeschirmte Sensor-/Aktorleitung. Separate, aufwendig konfektionierte Sicherheitsleitungen für jedes einzelne Feldgerät sind nicht grundsätzlich erforderlich. Die bekannte IO-Link-Welt aus M12-Steckverbindern, konfektionierbaren Kabeln, Gerätebeschreibungen und Parametrierung bleibt damit erhalten – und wird um Safety erweitert.
Safety wird zur Datenquelle
Der größte Mehrwert liegt in der Datenmenge und deren Nutzbarkeit. Ein herkömmlicher Sicherheitsschalter meldet im einfachsten Fall „Tür zu“ oder „Tür offen“. Ein IO-Link-Safety-Gerät kann zusätzlich Zustände, Diagnosen, Identifikationsinformationen, Parametrierwerte oder Angaben zu Betätigern und Schaltzyklen bereitstellen. Sichere und nicht sichere Informationen nutzen dabei eine gemeinsame Infrastruktur, bleiben aber in der Anwendung strikt getrennt bewertet und verarbeitet.
Für Automatisierer verändert das die Perspektive: Diagnoseinformationen können zeigen, ob ein Sensor falsch ausgerichtet, ein Betätiger beschädigt oder eine Zuhaltung nicht korrekt eingerastet ist. Auch der korrekte Gerätetausch, parametrierte Maschinenvarianten und die zügige Inbetriebnahme modularer Stationen lassen sich besser absichern. Sicherheitstechnik wird damit anschlussfähig an Ziele wie kürzere Stillstände, höhere Verfügbarkeit und eine nachvollziehbare Wartung.
Vom Controller bis zur Schutztür
Ein IO-Link-Safety-System besteht aus Sicherheitssteuerung, IO-Link-Safety-Master, sicheren und gegebenenfalls Standard-IO-Link-Geräten sowie der passenden Anschluss- und Energieinfrastruktur. Der Master ist die Scharnierstelle: Er verbindet die Punkt-zu-Punkt-Ebene der Devices mit der sicheren Kommunikation auf Steuerungs- und Feldebene.
Pilz verfolgt mit dem feldtauglichen IO-Link-Safety-Master PDP67 einen integrativen Ansatz. Das Gerät bindet nicht nur IO-Link- und IO-Link-Safety-Geräte an, sondern kann auch sichere Ein- und Ausgänge sowie Standardsignale aufnehmen. In einer dezentralen Maschinenstation lassen sich damit ein sicherer Sensor an der Schutztür, Standard-IO-Link-Sensorik, konventionelle Signale und Aktorik zusammenführen. Pilz ergänzt den Master durch Feldgeräte, geeignete Kabel und Konfigurationswerkzeuge zu einem durchgängigen System.
Für Maschinenbauer verschiebt das die Planung näher an die Maschine. I/O- und Safety-Funktionen können im Feld konzentriert werden, statt zahlreiche Leitungen einzeln zum Schaltschrank zurückzuführen.
Das IP67-Feldmodul MVK Fusion CIP Safety von Murrelektronik zeigt, wie sich Standard-I/O, Safety und IO-Link in einem robusten Modul kombinieren lassen. Ein IO-Link-Class-B-Port mit sicher abschaltbarer Versorgung kann beispielsweise Ventilinseln und andere Ausgangsgeräte bis PL d sicher abschalten. Das ist kein nativer IO-Link-Safety-Master, verdeutlicht aber einen wichtigen Trend: Safety, Energieverteilung und dezentrale Kommunikation wachsen im Maschinenfeld zusammen.
Diese Unterscheidung ist für die Planung zentral. Sichere Abschaltgruppen, sichere digitale Ein-/Ausgänge und IO-Link-Safety-Kommunikation ergänzen einander, sind jedoch nicht austauschbar. Entscheidend ist, ob eine Sicherheitsfunktion sichere Daten eines Devices benötigt, ob eine Energieabschaltung genügt oder ob beides kombiniert werden muss.
Zuhaltungen und Sensorik gewinnen
Besonders sichtbar wird die Entwicklung an Schutzeinrichtungen. Sie sind mechanisch exponiert und oft Auslöser ungeplanter Stillstände. Hier bringt die Verbindung von Sicherheitsfunktion und Diagnose einen unmittelbaren Nutzen.
Euchner setzt mit dem CES-C07 auf einen kompakten Sicherheitsschalter ohne Zuhaltung mit vollständig integriertem IO-Link Safety. Das Gerät überträgt Sicherheits- und Zusatzdaten gemeinsam an den Master. Darüber hinaus stehen CTP-Zuhaltungen mit IO-Link Safety im Fokus. Gerade bei Bearbeitungszentren, Robotikzellen oder automatisierten Montagelinien müssen Türstellung, Zuhaltestatus, Betätigererkennung, Diagnose und gegebenenfalls Betriebsarten zuverlässig zusammenspielen. Digitale Diagnosen helfen dabei, eine nicht freigegebene Tür oder eine fehlerhafte Mechanik schneller einzugrenzen.
Sick zeigt mit dem sicheren Identifikationssensor safeIDS einen weiteren Entwicklungspfad. Der Sensor kombiniert sichere und nicht sichere Daten über IO-Link Safety und eignet sich für flexible automatisierte Prozesse. Werkstücke, Werkstückträger, Greifer oder mobile Einheiten lassen sich damit sicher identifizieren. In einer flexiblen Montagezelle kann der safeIDS beispielsweise prüfen, ob der freigegebene Werkstückträger in der Station steht; parallel erhält die Standardautomatisierung Identifikations- und Statusdaten für Rezept und Prozessablauf. Sicherheit und Produktionssteuerung bleiben getrennt verantwortlich, greifen aber auf ein konsistentes Datenbild zu.
Offenheit wird strategisch
Ein zentraler Treiber ist die Herstellerunabhängigkeit. IO-Link Safety erweitert die weltweit standardisierte IO-Link-Kommunikation um eine feldbusunabhängige sichere Kommunikationsschicht, statt eine neue proprietäre Sicherheitsinsel aufzubauen. Das erleichtert die Kombination unterschiedlicher Geräteklassen und Anbieter – etwa eines Türsystems von Euchner, eines Safety-Masters von Pilz, feldnaher I/O- und Energieverteilung von Murrelektronik sowie Sensorik von Sick. Dennoch muss die Interoperabilität im konkreten Projekt geprüft werden: maßgeblich sind geeignete und bewertete Geräte, Engineering-Werkzeuge sowie die freigegebenen Systemkonstellationen.
Bei IO-Link Safety fällt der erste Blick häufig auf die vereinfachte Feldverdrahtung. Der größere Nutzen entsteht jedoch durch eine systematische Architektur: einheitliche Geräteintegration, wiederverwendbare Module, besser nutzbare Diagnosen und die klare funktionale Trennung von sicherer und nicht sicherer Kommunikation – auch wenn beide Datenarten über dieselbe Infrastruktur übertragen werden können. Damit schafft IO-Link Safety eine offene, skalierbare Basis, um funktionale Sicherheit, feldnahe Intelligenz und digitale Maschinenintegration zusammenzuführen. [hjs]
