Absicherung von Schutzeinrichtungen in der Verpackungsindustrie
ASIsafe ist eine einfache Lösung für mehrere Schutzeinrichtungen. "Wir haben einige Zeit auf die, aus unserer Sicht beste Lösung für die dezentrale Automatisierung warten müssen; aber das hat sich gelohnt." Entsprechend groß ist die Freude bei Christian Dunkel, Mitarbeiter der Elektroabteilung bei Jürgens Maschinenbau GmbH & Co. KG in Emsdetten bei Münster. Denn er hat die äußerst kompakte, dezentrale Peripherie Simatic ET 200SP von Siemens zum ersten Mal in einer Verpackungsanlage für Vliesstoffe verwendet.
Ebenfalls entschied er sich bei diesem Projekt zum ersten Mal für den Einsatz von AS-Interface in Verbindung mit einem ASIsafe-Sicherheitskonzept. Diese Lösung ist deshalb besonders einfach in der Umsetzung, weil es die Geräte CM AS-i-Master ST sowie die fehlersichere Variante F-CM AS-i-Safety als Module für die besagte dezentrale Peripherie gibt. "Diese Kombination ist perfekt, weil wir dadurch viel Platz im Schaltschrank sparen und gleichzeitig eine Menge Vorteile bezüglich Engineering, Installation und Flexibilität rund um die Sicherheitstechnik bekommen", berichtet der Fachmann. "Es lohnt sich, AS-i als Bus unter Profibus und Profinet zu haben; dabei ist AS-i einfacher als gedacht."
90 Prozent Zeitersparnis mit ASi
In der Vergangenheit wurden die Türen des Schutzzauns der Verpackungsanlage nämlich mit mechanischen Schaltern gesichert, die über konventionelle Direktverdrahtung mit der fehlersicheren Steuerung verbunden wurden. "Das war mühsam, aufwändig und entsprechend fehlerbehaftet", erklärt Dunkel. Insofern verwundert es nicht, dass der gesamte Engineering-Aufwand für den Schutzzaun bis zur Vor-Inbetriebnahme sowie die nochmalige Montage am Aufstellungsort entsprechende Zeit in Anspruch genommen hat. Viele Maschinenbaufirmen kennen dieses Szenario und schätzen deshalb flexible Lösungen auf Basis von ASIsafe unterhalb von Profinet für die zentrale Automatisierung.
"Mit der neuen AS-i-Lösung sparen wir mindestens 90 Prozent Zeit bei der Kabelverlegung gegenüber der früheren konventionellen Verdrahtung", sagt Christian Dunkel. Bisher erforderte allein der Bau der Installationswege viel Aufwand. Für jede Bedienstelle war mit bis zu drei Stunden Arbeitszeit zu rechnen, was sich mit AS-i aufgrund der einfach zu handhabenden Durchdringungstechnik auf nahezu Null reduziere. Zeit spare man außerdem durch das Vermeiden von Fehlern, da man keine Klemmen benötige und die profilierte gelbe Leitung immer richtig platzieren kann.
Positionsschalter und Bedienstellen schnell installiert
In der Verpackungsanlage, die am Ende einer mehrere Hundert Meter langen Gesamtanlage zur Vliesstoffherstellung steht, befinden sich sechs Schutztüren, die mit Positionsschaltern Sirius 3SE5 von Siemens mit Zuhaltung gesichert sind. Zur schnelleren Montage liefert der Schutzzaunhersteller hierfür eine Adapterplatte, sodass auch dort erheblich Zeit gespart werden kann. Neben jeder Schutztür befindet sich eine Bedienstelle mit fehlersicherem Not-Halt-Taster und drei Bedientastern für "Zutrittsanforderung", "Bereichsquittierung" und "Wiederanlaufen". Über AS-i-M12-Rundstecker sind sie als Stichleitung mit dem AS-i-Strang verbunden. So lassen sich Standard- und sicherheitsgerichtete Signale über nur eine Zweidrahtleitung übermitteln. "Das macht die Installation übersichtlich, schnell und flexibel", fasst der Fachmann zusammen.
Flexibilität ist neben dem Zeitgewinn ein weiterer wesentlicher Aspekt für den Einsatz von ASIsafe in Verbindung mit der dezentralen Peripherie. Denn so werden auch andere Sicherheitsgeräte wie zum Beispiel Lichtvorhänge an Transportwegen bzw. begehbare Zugangsöffnungen, wie es sie auch in der beschriebenen Anlage gibt, leicht in das Sicherheitskonzept mit eingebunden. Außerdem lässt sich über fehlersichere Ein- und Ausgangsmodule in der ET 200SP der vorgelagerte Anlagenteil per Hardwarekontakt-Übernahme einfach mit in das Sicherheitskonzept der Verpackungsanlage integrieren. So wird auch diese Absicherung einfach realisiert.
Schnelle Programmierung in einem Programm
Statt einer separaten Sicherheitssteuerung haben sich die Verantwortlichen bei der Verpackungsanlage für eine Simatic S7-300 mit fehlersicherer F-CPU von Siemens entschieden. "Damit folgen wir dem TIA-Gedanken mit all seinen Vorteilen", ergänzt Christian Dunkel. Denn mit Totally Integrated Automation (TIA) lassen sich Schnittstellen reduzieren. Allein der damit verbundene, zeitliche Vorteil sei immens, wie der Automatisierungsexperte aus Erfahrung weiß: Je nach Gestaltung der Einhausung solcher Anlagen gebe es drei bis fünf Sicherheitsbereiche, die sich mit der neuen TIA-Lösung in einer Stunde programmieren lassen.
Die Standardisierung des Sicherheitskonzepts und die schnelle Projektierung der Sicherheitstechnik für den Schutzzaun sieht der Fachmann daher als großes Plus bei diesem Verpackungsanlagen-Projekt. Standard- und Sicherheitstechnik werden zentral in der Simatic in STEP 7 projektiert, das reduziert den Engineering-Aufwand gewaltig. Man braucht also nur eine Engineering-Software zur Anbindung von AS-i Master, ASIsafe sowie für digitale und analoge Ein- bzw. Ausgänge, Zähler für Inkrementalgeber und SSI-Module für Absolutwertgeber. Mit der bisher verwendeten, separaten Sicherheitssteuerung musste man hierfür schon rund drei Stunden veranschlagen und bei konventioneller Sicherheitstechnik mit Sicherheitsschaltgeräten wären dafür zwei bis drei Tage realistisch.
Wartungsvorteile durch die fehlersichere SPS
Durch den Einsatz der fehlersicheren Steuerung in Verbindung mit der dezentralen Peripherie lassen sich Standardsignale und fehlersichere Signale auf der gleichen Hardware verarbeiten. Durch die PROFIsafe-Anbindung des AS-i-Netzes entsteht so ein fehlersicherer Datenaustausch ohne Schnittstellen von der Steuerungs- bis in die Feldebene mit durchgängiger Diagnosemöglichkeit. "Deshalb können wir heute die Sicherheitstechnik per Fernwartung einsehen oder sogar anpassen, wenn es vom Kunden gewünscht wird", freut sich Christian Dunkel. So wurde z.B. bei einem Kunden der zusätzliche Sicherheitsbereich falsch abgeschaltet, die Programmierung konnte "remote" ausprobiert bzw. nachgestellt und der Programmierfehler schnell herausgefunden werden. Das erspart dem Endkunden im Ausland unter Umständen zwei Tage Zeit- und Kostenaufwand. Bei einem weltweiten Exportanteil von rund 75 Prozent ist das für das mittelständische Unternehmen mit etwa 250 Mitarbeitern ein wichtiger Wettbewerbsvorteil.
Antriebstechnik mit integrierter Sicherheitstechnik
Zudem sorgen rund 20 Frequenzumrichter Sinamics S120 für die Bewegungen in der Verpackungsanlage, wo sie riesige Vliesrollen zu Türmen bündeln, diese dann aufstellen, wenden und mit Schutzummantelungen versehen, bevor sie dann letztendlich für den Versand mit Schutzfolie umwickelt werden. Der Vorteil dieser Geräte ist, dass sie fehlersichere Funktionen integrieren und der Verdrahtungsaufwand auch hier gegenüber alternativen Lösungen entsprechend gering ist. Drückt jemand an der Anlage Not-Halt, wird mithilfe des Profisafe-Telegramms über Profinet die Funktion sicherer Halt über Safety Torque Off (STO) ausgelöst. Insgesamt wird so der Performance Level PLd gemäß EN ISO 13849 erreicht.
Ein weiterer Vorteil von ASIsafe: In der beschriebenen Verpackungsanlage wurden auf einfache Weise drei unterschiedliche Bereiche programmiert, so dass bei einer Auslösung unbeteiligte Bereiche weiterlaufen können. "Auch hier gibt uns die durchgängige und einfache Architektur der Sicherheitstechnik die Flexibilität, die der Anlagenbetreiber fordert. Denn die Prozesstechnik von Non-Woven-Produkten erfordert Konstanz und sollte nicht wegen jeder kleinen Unterbrechung, die vielleicht nur das Transportband am Ende betrifft, gleich zum Stoppen kommen.
Modularer ASi-Master in dezentraler Peripherie
Die Aufgabenstellung für Jürgens Maschinenbau bestand darin, aus der aufgewickelten, etwa vier Meter breiten und bereits geschnittenen Mutterrolle aus Vlies einzelne Segmente zu separieren und diese zu individuellen Gebinden zu verpacken. Für die Einhausung musste ein etwa 60 m langer Schutzzaun angebracht werden, wobei der Bedienerschutz mit Lichtvorhängen an den offenen Stellen sowie mit sechs Zugangstüren gegeben ist.
Als Positionsschalter mit Zuhaltung kamen die Geräte 3SE5 von Siemens zum Einsatz, die über ASIsafe mit der Steuerung verbunden sind. Möglich wurde ein solch einfaches und bezüglich der Installation zeitsparendes Sicherheitskonzept mithilfe des fehlersicheren Moduls F-CM AS-i Safety ST, einem Erweiterungsmodul der dezentralen Peripherie Simatic ET 200SP. "Diese ist modular und daher flexibel an verschiedenen Orten in der Anlage anbringbar, in jedem Unterverteiler, so wie ich es brauche", erläutert Dunkel. Aufgrund der Durchgängigkeit nach dem Vorbild von Totally Integrated Automation ist so auch ein Fernservice für die Sicherheitstechnik bis auf die Feldebene möglich.
Bereits beim ersten Einsatz von ASIsafe in Kombination mit dieser neuen Version der dezentralen Peripherie bei Jürgens Maschinenbau hat sich der Nutzen für die Zukunft gezeigt. Denn die beschriebene Lösung, die sowohl für die Sicherheitstechnik als auch für die Standardautomatisierung die dargestellten Vorteile bietet, kann für die Zukunft als standardisierter Aufbau dienen. Das vereinfacht das Engineering, die Installation und auch den weltweiten Service der Verpackungsanlagen. Und das ist auch notwendig, denn dieser Bereich wird bei dem Anlagenhersteller aus Emsdetten zusehends dynamischer.
(Bilder: Siemens)