Ein integriertes Sicherheitskonzept: Engineering und Sicherheitstechnik als Komplettpaket

Im Zusammenhang mit der elektrischen Ausrüstung hochgradig automatisierter Maschinen und Fertigungsanlagen steht immer auch das Thema Sicherheit für Mensch und Maschine an: Den unterschiedlichen Anforderungen an Produktivität und Sicherheit wird man am besten gerecht, wenn sämtliche Anforderungen von Anfang an im Rahmen der konzeptionellen Planung berücksichtigt werden. Ein Grund, warum bei der Innse Service GmbH Unterschleißheim die Wahl auf Pilz fiel: \’Schon seit über zehn Jahren ist das Thema Sicherheit bei uns im Haus eng mit Pilz verknüpft: Als System- und Komplettanbieter baut das Unternehmen Sicherheitskonzepte auf einer fundierten Analyse auf und entwickelt daraus ein Gesamtleistungspaket\‘, betont Hubert Steber, Projektleiter Elektrokonstruktion. Als weltweit tätiges Unternehmen ist Ingersoll Machine Tools sowie deren deutsche Service-Niederlassung Innse Service GmbH Teil der italienischen Camozzi-Gruppe und stellt u.a. große Bearbeitungsmaschinen und -anlagen für die Automobil- und Flugzeugindustrie her. Gründliche Analyse Bei einer etwa 15x30m großen Fertigungsanlage von Ingersoll galt es, die sicherheitstechnischen Anforderungen zu bestimmen, Leistungsabgrenzungen zu definieren und so sukzessive zu einem gemeinsamen Verständnis der Maschine zu kommen. Das Ergebnis war die Grundlage für die Entwicklung einer praktikablen und integrierten sicherheitstechnischen Lösung. Im Kern besteht die Anlage aus zwei benachbarten Bearbeitungszonen, die sowohl einzeln als auch als Einheit zu betreiben sind. Über dem Bearbeitungsbereich rangiert ein Portal, auf dem das Bearbeitungswerkzeug angebracht ist. Um den zeitlichen Aufwand bei der Inbetriebnahme zu minimieren, fiel die Wahl auf eine kompakte PSS-Steuerung von Pilz, um alle peripheren Sicherheitseinrichtungen zu erfassen. Ausgenommen davon sind die Achssteuerungen, die gleichzeitig die sicherheitsgerichtete Überwachung der Achsen durchführen. Aufgrund der Größe der Anlage kommt hier die dezentrale E/A-Plattform PSSuniversal von Pilz in Verbindung mit dem sicheren Bussystem SafetyBUSp zum Einsatz. Mit PSSuniversal lässt sich die gesamte E/A-Peripherie – egal ob Sicherheit oder Standard – komplett und flexibel realisieren. Die Anbindung der PSSuniversal-Systeme im Feld verlangt nur eine Leitung für die Versorgungsspannung und das übliche SafetyBUSp-Kabel. Aufwand und Kosten für die Verkabelung der einzelnen Sicherheitskompo­nenten wie Sicherheitslichtgitter, Not-Aus-Befehlsgeräte oder Schutztürschalter sinken deutlich, die Leitungslängen schrumpfen. Das Konzept erlaubt, Planung, Installation und Inbetriebnahme der peripheren Sicherheitseinrichtung unabhängig von der Installation und Erprobung der Fertigungsmaschine vorzunehmen. Nur das Testen der in drei Gruppen unterteilten Sicherheitssignale für die Achsfreigaben setzt eine gemeinsame Inbetriebnahme voraus. Eine zweikanalige Ansteuerung sorgt für die Freigabe der jeweiligen Achsgruppen. Die Ansteuerung der Achsfreigaben wird mittels einer Rückführkreisesüberwachung ausgewertet. Meldet sich ein Ansteuerungskanal nicht wie erwartet zurück, folgt daraus die Deaktivierung beider Ansteuerungskanäle. Sollten beide Ansteuerungskanäle nicht mehr reagieren, führt das zur sofortigen Not-Aus-Abschaltung. Abhängig von der jeweils gewählten Bearbeitungszone sind nur bestimmte Achs-, Verfahrbereichs- und Grenzschalter aktiv. Damit ist ausgeschlossen, dass das Portal über den angewählten Verfahrbereich hinausfährt. Vier Laserscanner überwachen darüber hinaus die Schienen der x-Achse: Sobald diese ein Hindernis erkennen, führt dies zur Deaktivierung der x-Achse. Sicherheitskonzept schützt Bedienpersonal Geländer und 4-Strahl-Lichtgitter an den Außenseiten der Maschine sichern die einzelnen Zonen, eine Unterbrechung hat einen Stopp der Achsen zur Folge. Optische Rückmeldungen an den Zonenzugängen signalisieren dem Bedienpersonal, ob sie den jeweiligen Bereich störungs- und gefahrenfrei betreten können oder ob sich die Anlage gerade im Fertigungsprozess befindet. Für den Notfall sind am Hauptbedienpult, am Geländer und an weiteren exponierten Stellen wie den Zugängen zum Portal und zum Kellerbereich entsprechende Not-Aus-Taster installiert. Sollen nach einem Stillstand die Achsen für angewählte Zonen wieder in Aktion treten, sind der Betriebsartenschalter auf \’Betrieb\‘ zu stellen, die aktivierten Sicherheitslichtgitter zu quittieren und der sichere Zustand der Bearbeitungszone (keine Person im Gefahrenbereich!) direkt an der Umzäunung zu bestätigen. Ähnliches gilt für das Einrichten der Maschine: Der Betriebsartenschalter wird auf \’Einrichten\‘ gestellt. Das stoppt den Fertigungsprozess bei der nächstmöglichen Situation in Abhängigkeit vom Stand des Bearbeitungsprozesses. Der Bediener erhält eine optische Rückmeldung sowohl am Hauptbedienpult als auch an den Zonenzugängen, ob er den Arbeitsbereich gefahrlos betreten kann. Die Handbediengeräte sind erst betriebsbereit, wenn der Bediener den Betriebsartenschalter in dieser Position abzieht und mit diesem das jeweilige Handbediengerät aktiviert. Im Einrichtbetrieb lassen sich die Achsen mittels Zustimmtaster mit reduzierter Geschwindigkeit verfahren. Das Abziehen des Betriebsartenschalters verhindert, dass die Bearbeitungszone \’aus Versehen\‘ in Betrieb geht. Um die aktive Bearbeitungszone optimal überblicken zu können, lässt sich das Hauptbedienpult an drei unterschiedlichen Positionen betreiben. Dazu sind keine separaten Kabel zu verlegen, das Pult wird lediglich vom sicheren Bussysstem SafetyBUSp und von der Versorgungsspannung abgesteckt und am neuen Standort wieder mit dem Bussys­tem und der Versorgungsspannung kontaktiert. Fazit Bei diesem Projekt umfasste der Leistungsumfang von Pilz mehr als die Erstellung eines Sicherheitskonzeptes und die Lieferung von Komponenten: Das Unternehmen erstellte sowohl den Elektroschaltplan auf Eplan, entwickelte das Programm für das Steuerungssystem PSS und führte die Inbetriebnahme vor Ort durch. \’Es ist das für uns optimale Paket an Engineering-Leistungen in Kombination mit bewährten Sicherheitskomponenten und langjähriger Erfahrung im Bereich der sicheren Automation von Maschinen und Anlagen, weshalb Pilz für uns der ideale Partner ist\‘, fasst Hubert Steber zusammen. Das zertifizierte und exakt definierte Pilz-Projektmanagement garantiert im Engineering-Prozess sowohl gegenüber Kunden als auch Pilz-intern höchste Qualitätsstandards und schlussendlich eine erfolgreiche Projektabwicklung mit dem Ziel einer reibungs- und problemlosen Maschinenabnahme. Kasten: Ein System für die gesamte E/A-Peripherie Mit der dezentralen, modular aufgebauten E/A-Plattform PSSuniversal bietet Pilz eine Universallösung für Standardsteuerungs- und Sicherheitstechnik, die sich zudem durch eine einfache Inbetriebnahme sowie problemloses Umrüsten auszeichnet. Vorteile, von denen Hersteller und Betreiber profitieren. PSSuniversal ermöglicht eine wirtschaftliche Lösung für Standard und Sicherheit. Für PSSuniversal steht eine umfangreiche Auswahl an sicheren und nicht sicheren Modulen zur Verfügung, aus denen sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten ergeben. Je nach Applikation lassen sich Standardsteuerungs- und Sicherheitsfunktionen flexibel und individuell kombinieren. Damit ist die wirtschaftliche Umsetzung von Projekten gewährleistet. PSSuniversal lässt sich einfach in vorhandene Steuerungskonzepte integrieren. Dafür lässt sich die E/A-Plattform an die meisten gängigen Feldbussysteme sowie zukünftig auch an Ethernet anbinden. Halle 11, Stand A10