Von Rainer Kremp

Im Flexi Soft Designer kann der Anwender intuitiv die Hardware- und Logik-Konfiguration der modularen Sicherheitssteuerung vornehmen: Per Drag& Drop werden die benötigten Sicherheitssensoren und Aktoren auf die Hardwaremodule verteilt und im nächsten Schritt im Logikeditor verdrahtet.

Die nächste Stufe bilden Anwendungen, in denen mehrere Sicherheitskomponenten zu kombinieren sind und die Sicherheitsautomation grundlegende Logikfunktionen überwachen oder ausführen muss. Beispiel Stretchfolien-Wickler für Paletten: Aus Gründen der Arbeitssicherheit für Personen im Umfeld einer solchen Anlage müssen die Einfahrts- und Ausfahrtsbereiche des Folienwicklers im automatisierten Materialfluss gegen unbefugtes Betreten überwacht werden, etwa durch Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken mit Muting-Funktion. Dabei ist in der Regel das Entry/Exit-System über eine logische „UND“-Bedingung mit einem Not-Aus-Kreis an der Maschine zu verknüpfen. Ein weiterer Sicherheitsaspekt betrifft die Bedienung der Wickelautomaten, denn leere Folienrollen müssen regelmäßig durch volle Rollen ersetzt werden. Hierzu verfügen die Wickler über eine Schutztür, die ein Eingreifen des Maschinenbedieners oder eines Wartungsmitarbeiters in die Maschine verhindert. Sobald die Folien-Reload-Tür während des Betriebes des Folienwicklers geöffnet wird, erfolgt über die Öffnerkontakte eines Tür-Sicherheitsschalters die Ausgabe eines Signals zum Stopp des Folien-Austauschmechanismus der Maschine. Für solchermaßen strukturierte Aufgabenstellungen eignen sich softwarelose Sicherheitssteuerungen wie zum Beispiel die „Flexi-Classic“ von Sick. Aufbauend auf einer Haupteinheit lassen sich nahezu beliebig Eingangs-, Ausgangs-, und Feldbus-Module hinzufügen. Die einzelnen Bausteine kommunizieren untereinander über einen Datenbus. Die Parametrierung ist bewusst einfach gehalten: Die Funktionen eines jeden Moduls sind frontseitig per Drehschalter wählbar. Zusatzfunktionen wie Wiederanlaufsperre oder Retriggering lassen sich über Klemmenkonfigurationen realisieren.

In dem Augenblick, in dem die Komplexität der Logikfunktionen an einer Maschine oder Anlage sowie der für die Maschinenverfügbarkeit entscheidende Zusatznutzen ein gewisses Anforderungsniveau überschreiten – zum Beispiel durch die Kombination mehrerer logischer UND- beziehungsweise ODER-Bedingungen, die Auswertung prozessabhängiger Maschinenkontakte oder die sicherheitsrelevante Umschaltung von Betriebsmodi –, bieten sich softwareunterstützte Sicherheitssteuerungen an. Beispiel hierfür ist die neue modulare Sicherheitssteuerung „FlexiSoft“. Die Hardware-Konfiguration dieses Gerätes erfolgt über eine intuitiv aufgebaute Bedienoberfläche. 

Die erforderlichen Sensoren und Aktoren wie Schutztürschalter, Not-Aus-Geräte, Zweihandsteuerungen, testbare Lichtschranken, Lichtvorhänge oder Laserscanner lassen sich einfach auf die zuvor ausgewählten FlexiSoft-Module im Drag&Drop-Prinzip „verdrahten“ und parametrieren. Die definierten Ein- und Ausgänge stehen anschließend dem Logik-Editor zur Verfügung. Dieser bietet eine Vielzahl von unterschiedlichen Logik- und applikationsspezifischen Funktionsbausteinen, mit denen auch sehr komplexe Steuerungslösungen realisierbar und transparent darstellbar sind. An den Safety-Controller können bis zu zwölf Module sowie Gateways für die Anbindung an gängige Feldbusse aufgesteckt werden, wobei die Systemgrenze bei maximal 96 Eingängen und 48 Ausgängen liegt. Die optionale Datenübertragung via Ethernet-Gateways bietet weiteren Zusatznutzen, zum Beispiel die Möglichkeiten der Fernparametrierung sowie einer durchgängigen Diagnose aller Steuerungs- und Sensorfunktionen.

Ein weiteres hilfreiches Feature ist der Speicherstecker, der die Gesamtkonfiguration des Safety-Controller beinhaltet und im Falle eines Gerätetausches für einen automatischen Software-Download sorgt. Der Speicherstecker ist über die 24-V-Spannungsversorgung fest mit der Maschine verbunden und sorgt somit für ein weiteres Plus an Sicherheit, da ein versehentliches Verwechseln von sonst üblichen Speicherkarten auszuschließen ist.

Sicherheit im Netzwerk

Gegenüber Relaistechnik bietet ein Safety-Controller wie FlexiSoft eine Vielzahl an Zusatzfunktionen; im Vergleich zur komplexen Sicherheitssteuerung gewährleistet er durch die mögliche Konzentration auf die jeweils wesentlichen Sicherheitsfunktionen eine höchstmögliche Wirtschaftlichkeit.

Je nach Aufgabenstellung und Konfiguration ist es von der software-unterstützten Sicherheitssteuerung nur noch ein kleiner Migrationsschritt bis zur sicheren Netzwerklösung. Neben der Kombination und Integration aller sicherheitsrelevanter Komponenten und der Übernahme komplexer Logikfunktionen kommen Steuerungssysteme wie der Safety-Network-Controller UE4470 von Sick dann zum Einsatz, wenn Sicherheitsaufgaben mehrerer, untereinander verbundener Anlagenmodule zu überwachen, zu koordinieren und auszuführen sind. Der Netzwerk-Controller selbst verfügt bereits über 16 lokale Sicherheitseingänge und acht lokale Sicherheitsausgänge, so dass kleinere Applikationen ohne zusätzliche Erweiterungsmodule realisierbar sind. Mit E/A-Erweiterungen in IP20 ist eine Integration weiterer Sicherheitsgeräte zu jedem Zeitpunkt möglich. Zudem spart die Signalvorverarbeitung auf den Remote-I/Os Zykluszeit im Controller und vereinfacht das Logikprogramm deutlich. Für die Anbindung von Sicherheitsgeräten in das Sicherheitssystem stehen zudem Remote-I/Os in IP67-Ausführung zur Verfügung. Diese lassen sich direkt vor Ort in der Anlage platzieren; auch hier erleichtert eine intelligente Signal-Vorverarbeitung die Systemlösung.

Ein Einsatzbeispiel für eine solche sichere Netzwerklösung ist eine Handling-Anlage mit stationärer Fördertechnik und über mehrere Bereiche schwenkenden Handling-Portalen, wie sie bei einem Anbieter von Antriebssystemen und -komponenten realisiert wurde. Das Gesamtprojekt umfasst eine Lackieranlage für diese Gelenkwellen, die in Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen, und eine nachgelagerte, teilweise manuell bediente Verpackungsanlage.

Eine konventionelle, statische Ausführung der Sicherheitstechnik mit Schaltgeräten und entsprechender Verkabelung kam aufgrund ihrer Unflexibilität sowie der Komplexität der Aufgabenstellung nicht in Frage. Herzstück der sicheren Netzwerklösung ist neben induktiven Sicherheits-Sensoren, Sicherheits-Lichtgittern und den Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken der genannte Netzwerk-Controller vom Typ UE4470. Die Steuerung ist mit ihren dezentralen Ein- und Ausgabe-Einheiten über ein sicheres Bussystem verbunden, die Integration in das Gesamtsteuerungskonzept der Anlage, welches auf Profibus DP basiert, erfolgt über ein entsprechendes Gateway-Modul. Damit hat der Anwender jederzeit Zugriff auf sämtliche Signalzustände und den Systemstatus der Sicherheitstechnik, was unter anderem wichtig ist, um ein durchgängiges Bedien- und Beobachtungskonzept realisieren zu können.

Autor

Rainer Kremp ist Business Unit Manager in der Division Safety Systems bei Sick,Waldkirch.