Einer der Gründe dafür, dass die drei nach Spanien gelieferten baugleichen Anlagen zur Autositzproduktion komplett mit Bustechnik ausgerüstet wurden, war die Reduktion des Verkabelungsaufwands vor Ort. Sowohl für Standardsignale als auch für die gesamte Sicherheitstechnik kamen dort Profibus und Aktor-Sensor-Interface (AS-i) zum Einsatz.

Jede der drei Montage-Anlagen besteht aus fünf Bereichen: Zwei Roboter beschicken die Anlage mit Rundrohren. An einem Drehtisch gibt es drei Einlegebereiche; von dort gelangen die Werkstücke zu einer Doppel-Taumel-Nieteinheit. Anschließend weitet eine so genannte Flare-Maschine die Rohrstücke auf. Der zweite Roboter bringt die zusammengefügten Einzelteile zur Punktschweißstation und holt die fertigen Sitz-Unterkonstruktionen wieder ab. Er legt sie auf die Ausgabestation, wo sie ein Werker entnimmt.

Die Anlage arbeitet größtenteils mit pneumatischen Antrieben, weit über 100 Standard-E/As sind deshalb in der Anlage verteilt. Hinzu kommen die sicherheitsrelevanten Signale aus den Not-Aus-Tastern, den Lichtgittern und den Türzuhaltungen am Schutzzaun. Als Projektpartner stand Uwe Metzig, Projektingenieur beim Steuerungstechnik-Ausrüster tmp, der Firma Weno zur Seite: „Der Aufwand und die Kosten, das alles über konventionelle Schalttechnik zu projektieren, zu installieren und zu programmieren, wäre wirtschaftlich kaum realisierbar."

Der fehlersichere Netzübergang

Der Profibus-Slave DP/AS-i F-Link von Siemens übernimmt als AS-i-Master den fehlersicheren Netzübergang von Profibus zu AS-Interface. Bis zu 31 fehlersichere Slaves lassen sich daran anschließen.

© Siemens

Stattdessen entschied sich Weno für den „DP/AS-i F-Link" von Siemens; diese Feldbus-Komponente ermöglicht den sicherheitsgerichteten Netzübergang zwischen Profibus und AS-Interface. Das Gerät befindet sich als Teilnehmer im Profibus und leitet die Kommunikation in die unterste Feldebene weiter - wie ein Dolmetscher. „Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Programmierung der Standard- und Sicherheitstechnik von der Steuerungsebene aus durchzuführen", erklärt Metzig.

Über die in den Anlagen eingesetzte Steuerung „Simatic S7 300 DP" können alle Voreinstellungen zentral vorgenommen werden. Damit erspart sich der Anlagenbauer Weno die Installation und Parametrierung dezentraler Sicherheitsschaltgeräte. Dazu Norbert Gohs, Geschäftsführer bei Weno: „Für uns hatte dieses moderne Steuerungskonzept den Vorteil, dass wir in Viersen alle Anlagenteile komplett programmieren sowie optimieren konnten und in Spanien quasi nur noch die Busleitungen verlegen mussten."

Sensor-/Aktor-Anbindung leichtgemacht

AS-i-Slaves – wie Lichtgitter oder Handbediengeräte – lassen sich entweder direkt via integriertem Busknoten oder indirekt mit sogenannten Kompaktmodulen an AS-Interface anschließen.

© Siemens

Dort, wo in der Anlage eine Vielzahl von Ein- und Ausgängen notwendig war, entschieden sich die Verantwortlichen für die dezentralen Peripheriegeräte ET200S von Siemens. Diese Interface-Module mit integrierter S7-300-CPU entlasten die übergeordnete SPS. Die etwas weiter auseinander liegenden E/As wurden mit Hilfe von AS-Interface angebunden. Vereinzelte Sensoren wurden über Leitungen mit M12-Stecker an AS-Interface-Module angebunden.

Die eingesetzten sicherheitsrelevanten Slaves wie Not-Aus, Lichtgitter und Türzuhaltungen haben die notwendigen AS-i-Knoten bereits im Gerät integriert. „Das zeigt, wie einfach sich alle möglichen Standard- und sicheren Sensoren in einen AS-i-Bus einbinden lassen", kommentiert Metzig. Durch die Möglichkeit, über den Netzübergang DP/AS-i F-Link auch fehlersichere Signale bis zur Steuerung durchzuleiten, hat sich der gesamte Installations-, Programmier- und Parametrieraufwand erheblich reduziert. Norbert Gohs schätzt: „Allein beim Aufbau der Sicherheitslogik haben wir rund die Hälfte des sonst benötigten Aufwands gespart."

Gleichzeitig steigt mit dem rein busbasierten Steuerungskonzept die Flexibilität. Metzig bestätigt: „Beim Aufbau und während der Inbetriebnahme finden immer wieder Modifikationen und Erweiterungen statt, die wir hardwareseitig durch AS-i schnell umsetzen können und softwareseitig in Step 7 programmiert haben." „Allein der Verdrahtungsaufwand bei der Sicherheitstechnik ließ sich durch die Funktionen von AS-i-Safe um 50 bis 60 % reduzieren", so die Einschätzung von Metzig. Entsprechend wurde der Schaltschrank durch die dezentralisierte Sicherheitstechnik entlastet. Verglichen mit der Parallelverdrahtung, so Metzig und Grohs, benötigt man mit AS-i lediglich 20 % der Installationszeit.

In den einzelnen Produktionsanlagen gibt es jeweils nur einen DP/AS-i-Netzübergang. Ein Übergang genügt, weil dieser 62 Standard-Slaves oder 31 sicherheitsgerichtete Geräte einbinden kann. Die fehlersicheren Baugruppen besitzen eine Adresse im AS-i-Strang. Somit stehen umfangreiche Diagnose-Informationen wie Drahtbruch-Überwachung und Querschluss-Erkennung zur Verfügung. Die Anlagen erreichen so eine Sicherheitskategorie 4 beziehungsweise SIL 3.

Autor: Gerd-Theo Wolf ist Systemberater Safety Integrated bei Siemens in Düsseldorf.