Der Sicherheitsschalter 'CES-C07' liefert prozessrelevante Parameter in Echtzeit, womit Informationen zur präventiven Wartung garantiert sind.

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Mit Sicherheitsschaltern ohne Kommunikation ist es bei Reihenschaltungen von Sensoren nur mit sehr hohem Aufwand möglich, denjenigen Schalter zu lokalisieren, der einen Maschinenstopp ausgelöst hat. Die Fehlersuche gestaltet sich oft schwierig und sorgt für unnötig lange Stillstandzeiten. 

Anders liegt der Fall, wenn Sicherheitsschalter und Sicherheitsmodule in der Lage sind, auf Industrie-4.0-Niveau zu kommunizieren, wie beispielsweise beim Sicherheitsschalter ‚CES-C07‘ und beim Sicherheitsmodul ‚ESM-CB‘ von Euchner. Diese Geräte eröffnen neue Freiheiten bei der Konzeption von Safety-Lösungen für kleinere Anlagen bis zur Kategorie 4/PLe. 

Der Sicherheitsschalter liefert prozessrelevante Parameter in Echtzeit und hilft so dabei, akute Probleme zu identifizieren und darüber hinaus Informationen für die präventive Wartung zu gewinnen. Beispielsweise messen die Sensoren relevante Umgebungsparameter und signalisieren recht­zeitig, ob in Kürze ein Ausfall der Anlage droht. 

Intelligente Informationshierarchie

Jedes einzelne Bit bei den Prozessdaten gibt dem Anwender essenzielle Hinweise darauf, was in einer bestimmten Problemsituation zu beachten ist. Nähere Erläuterungen dazu lassen sich anschließend über die azyklischen Daten abrufen. Dabei genügt für die Kommunikation eine einzige Leitung und für den Anschluss ein bereits integrierter achtpoliger M12-Stecker. 

Von jedem Schalter werden 4 Bit an Prozessdaten an die Steuerung übertragen. Das Signal OD meldet beispielsweise, ob die Schutzeinrichtung offen steht. Der Bediener weiß somit genau, welche Tür für den Stillstand seiner Anlage verantwortlich ist. Wenn die Schwachbereichsanzeige OW erscheint, befindet sich ein Betätiger im Randbereich des Transponderfelds. Ursache dafür ist meist ein Absenken der Türen nach längerem Gebrauch. Bisher machten die Schalter darauf lediglich durch ein Blinken aufmerksam, das im industriellen Alltag leicht zu übersehen war. Mit der Meldung der Steuerung auf dem Human Machine Interface kann dies kaum noch passieren. Die Anzeige OI informiert den Bediener darüber, dass eine aktuelle Meldung vorliegt, die er möglichst bald über die azyklischen Daten abrufen sollte. 

Zu diesen azyklischen Daten gehören etwa die aktuellen Diagnose-Codes, die beschreiben, was rund um den Schalter nicht in Ordnung ist. Insgesamt sind über 30 verschiedene Meldungen hinterlegt. Dabei wird jeder einzelne Verdrahtungsfehler angezeigt, was vor allem bei Inbetriebnahmen Zeitgewinn bringt. Gleichzeitig verbirgt sich hinter dem Code eine exakte Handlungsanweisung für den Bediener zur schnellstmöglichen Behebung des jeweiligen Fehlers. 

Predictive Maintenance

Wertvolle Informationen für die vorausschauende Instandhaltung bieten die Anzeigen der aktuell am Sicherheitsschalter anliegenden Spannung und der im Schalter gemessenen Temperatur. Bei Unter- oder Überschreiten bestimmter Schwellwerte lässt sich bei entsprechender Einstellung automatisch eine präventive Wartung anfordern. Weitere Indizien für einen demnächst eventuell drohenden Defekt liefert die Erfassung der Anzahl von Schaltzyklen. Der Schalter selbst ist zwar verschleißfrei, nicht aber die Mechanik der Schutztür, die sich auf diese Art einfach überwachen lässt. Einen weiteren Beitrag zur Vermeidung von Stillstandzeiten leistet die Tatsache, dass sich die Sicherheitsschalter unter Spannung austauschen lassen.

Vor Manipulation geschützt

Ein ähnlich wichtiges Thema ist der Schutz der Anlagen vor Manipulation. Auch dafür stellen die azyklischen Daten Informationen bereit. Mit einer Überprüfung der Anzahl der Schalter, die sich in einer Reihe befinden, kann die Steuerung erkennen, ob sich die Schaltung seit dem letzten Check geändert hat, ob also etwa eine Verkürzung der Reihe vorgenommen wurde. Mit der Funktion zur Abfrage des aktuell gelesenen Betätigers lässt sich bei Unicode-Schaltern feststellen, ob dieser Code vom gelernten abweicht. Bei Multicode-Schaltern überprüft das System, ob der aktuelle Betätiger-Code mit denen übereinstimmt, die in der Steuerung hinterlegt wurden. Dies bietet zum Beispiel bei Werkzeugmaschinen, deren Späneförderer lediglich mit Metallspänekörben versperrt sind, ein Plus an Sicherheit, denn dank der Verifizierung des Codes ist gewährleistet, dass vor der jeweiligen Auswurf-Öffnung immer der richtige Korb steht, auch wenn verschieden große Körbe im Einsatz sind. 

Alle Informationen werden in Kombination mit dem Sicherheitsmodul ‚ESM-CB‘ von jedem Schalter in der Kette abgefragt und der Steuerung via IO-Link zur Verfügung gestellt. Das Gerät erfüllt gleich mehrere Funktionen, denn es ist Auswertegerät, Sicherheitsrelais und IO-Link-Device in einem. Eingangsseitig lassen sich zwei Sicherheitskreise anschließen: zum Beispiel einer, mit dem das Gerät eine Not-Halt-Kette oder die Schaltkontakte von mechanischen Sicherheitsschaltern überwacht, und ein zweiter für die Auswertung einer Kette aus den Sicherheitsschaltern ‚CES-C07‘. Zwei redundante, sichere Relaiskontakte ermöglichen das direkte Schalten von Lasten mit bis zu 6 A. Dabei steht das Sicherheitsmodul im ständigen Dialog mit den angeschlossenen Geräten und erfasst für jeden Sensor unter anderem den Systemzustand, die Umgebungsbedingungen sowie die sensoreigenen Daten.

Kommunikation via IO-Link

Bei der Entscheidung für die Kommunikation über IO-Link spielten neben Kosten-aspekten vor allem die ‚Teamplayer‘-Eigenschaften des Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungssystems eine Rolle. Denn unabhängig davon, ob Profibus oder Profinet, AS-Interface, CC-Link oder Ethernet/IP genutzt werden: Über einen Zugang zu IO-Link verfügen alle gängigen Automatisierungssysteme, sodass der Sicherheitsschalter und das Sicherheitsmodul direkten Anschluss an die Feldbus-Welt haben.

Dies macht sie zum einen interessant für alle Arten von Anlagen – von Werkzeug- und Verpackungsmaschinen bis hin zu Zäunen, die abgesichert werden müssen. Zum anderen eröffnet es Anlagenbauern die Möglichkeit, ihre Produkte mit identischer Sicherheitstechnik in alle Regionen der Erde liefern zu können.

Autor: 
Jens Rothenburg ist Produktmanager bei Euchner in Leinfelden-Echterdingen.