Sicherheit fährt mit: Vernetzte Laserscanner sichern automatische Staplerfahrzeuge

Das italienische Unternehmen Elettric 80, ein Anbieter von Anlagenlösungen für die Verpackungstechnik und Intralogistik, setzt in seinen fahrerlosen Transportsystemen auf eine neue Sicherheitsphilosphie. Drei sichere Laserscanner S300 / S3000 und die Sicherheitssteuerung Flexi Soft von Sick, die über die CAN-Bus-basierte EFI-Schnittstelle (Enhanced Functional Interface) mit den Sensoren kommuniziert, bilden eine Komplettlösung für die Absicherung von automatischen Staplerfahrzeugen. Ihre Effizienz bezieht die Lösung einerseits aus der Flexibilität, mit der sensor- wie steuerungsseitig die Komponenten gewählt werden können, auf die es applikationsbedingt ankommt. Zum anderen führt die konsequente Nutzung von sicheren Bustechnologien zur Kommunikation zwischen internen und externen Baugruppen zu einer Reduzierung des Verkabelungsaufwandes in den Fahrzeugen. Ein weiteres Merkmal, das dieses erstmals in dieser Form realisierte Sicherheitskonzept bietet, ist seine Offenheit: Es eignet sich nicht nur für die Steuerung und Überwachung der Sicherheits-Laserscanner, Not-Aus-Schalter und anderer sicherheitsgerichteter Geräte von Sick, sondern auch für andere Sicherheitssensoren, z.B. die Bumperleisten der LGV-Fahrzeuge (Laser Guided Vehicles) von Elettric 80. Elettric 80 – effiziente Endverpackung Das 1980 in Viano bei Bologna gegründete Unternehmen Elettric 80 bietet weltweit intralogistische Lösungen für die Endverpackungstechnik an. Das Leistungsspektrum, das man unter dem Markennamen Freeway u.a. Kunden in der Nahrungsmittel-, Getränke- und Tissue-Industrie anbietet, reicht von Palettierrobotern über Stretch-Automaten, Kennzeichnungssysteme und Module zur Palettenkontrolle bis hin fahrerlosen, per Laser navigierenden Transportfahrzeugen. Mit jährlich mehr als 250 Laser Guided Vehicles in verschiedenen Ausführungen gehört Elettric 80 in Europa zu den führenden Herstellern. Kennzeichnend für die Fahrzeuge sind vor allem zwei Merkmale: Die Laser-Navigation, die eine schnelle Implementierung in nahezu jede Lagerumgebung ermöglicht, und die Fahrzeugabsicherung mit Laserscannern, deren Überwachungsfelder automatisch parcours- und handlinggerecht umgeschaltet werden können. Im Zuge der kontinuierlichen Weiterentwicklung der sicherheitstechnischen Ausrüstung der Fahrzeuge suchten die Ingenieure bei Elettric 80 nach Möglichkeiten, das bisherige Schutzkonzept der Fahrzeuge noch effizienter zu gestalten. Rundum-Sicherheitslösung mit geringen Kosten gesucht Ausgehend von einem konkreten Projekt, einem dreirädrigen, vollautomatischen Gabelstapler, galt es, eine 360°-Absicherung zu konzipieren, bei der neben der funktionsgerechten Sensortechnik besonderer Augenmerk auf eine hohe Wirtschaftlichkeit der Komplettlösung bei der Anschaffung, bei der Integration und im Betrieb gelegt wurde. Vorgaben waren u.a. eine zentrale Möglichkeit zur Fernparametrierung und -diagnose, schneller Komponententausch im Fehlerfall ohne Neuprogrammierungen, Einsparung von Verkabelungsaufwand und geringer Platzbedarf im Schaltschrank. Gleichzeitig war es das Ziel, ein standardisiertes Sicherheitskonzept zu entwickeln, das sich für alle LGV-Varianten eignen und so modular sein sollte, dass die Zusammenstellung der Komponenten möglichst einfach und gleichzeitig erfolgen kann. Unter der Bezeichnung \’Extended EFI connection\‘ haben Elettric 80 und Sick eine Lösung entwickelt, die allen genannten Anforderungen gerecht wird. Sie besteht aus zwei sicheren Laserscannern S300 Expert, die die rückwärtigen und seitlichen Fahrzeugbereiche überwachen, einem Sicherheits-Laserscanner S3000 zur Absicherung der Fahrwege und des Bereiches unter dem jeweiligen Lastaufnahmemittel sowie der Sicherheitssteuerung Flexi Soft. Diese setzt sich aus einer CPU1 und einem XTIO-Erweiterungsmodul für zusätzliche Ein- und Ausgänge zusammen. Alle Komponenten verfügen über die Sick-spezifische EFI-Schnittstelle, die eine direkte sicherheitsgerichtete Kommunikation der Geräte untereinander ermöglicht. \“Sick war der einzige Anbieter, der die Aufgabe alleine mit dem eigenen Produktportfolio lösen konnte\“, sagt Franco Manzini, Automation System Manager bei Elettric 80. \“Dadurch können wir die Sensor- wie auch die Steuerungskomponenten aus einer Hand beziehen und das Schnittstellenrisiko minimieren.\“ Sicherheits-Laserscanner für individuelle Fahrwegüberwachung Sowohl beim S300 als auch beim S3000 handelt es sich um tastende Laserscanner, die für sicherheitsgerichtete, stationäre und mobile Anwendungen zugelassen sind. Der S300 sowie der S3000 erfüllen Performance Level d nach EN ISO13849 und SIL2 nach IEC61508. Mit maximalem Scanwinkel von 270° ermöglicht der S300 Applikationen mit Schutzfeldradien bis zu 2m und einer Warnfeldreichweite bis 8m. Damit eignet sich der S300 für die Laser Guided Vehicles, weil mit zwei Geräten eine komplette Heck- und Seitenüberwachung der Fahrzeuge möglich ist. Durch die Komprimierung der Laseroptik und der Auswerteelektronik spart das Gerät Platz, Gewicht und Strom. Das kommt insbesondere mobilen Anwendungen zugute. Deutlich größere Schutzfeldradien bis 7m, 190° Scanwinkel und insgesamt acht Warn- sowie acht Schutzfelder, die entsprechend der Einsatzanforderungen frei programmiert und im Betrieb geschwindigkeits- und positionsabhängig umgeschaltet werden können, bietet der Sicherheits-Laserscanner S3000. Er ermöglicht eine sichere Überwachung der Fahrwege und von Andockbereichen. Wird ein Hindernis erkannt, wird zunächst die Geschwindigkeit reduziert und bei weiterer Annäherung die Fahrbewegung gestoppt. Entfernt sich das Hindernis, nimmt das Laser Guided Vehicle automatisch wieder seine Transportfahrt auf. Sichere Steuerung und Überwachung von Sicherheitssensoren Die Scanner der Laser Guided Vehicles sind an die Sicherheitssteuerung Flexi Soft angebunden. Hierbei handelt es sich um ein platzsparendes und Sicherheitssystem, das mithilfe der modularen Hardware-Plattform den Entwurf von Sicherheitssystemlösungen wesentlich vereinfacht. Die CPU ist das Basismodul der Sicherheitssteuerung. Sie ist auf den Anschluss von verschiedenen Erweiterungsmodulen ausgelegt. Durch das seitliche Aufstecken werden die Module – bei Elettric 80 das Modul XTIO für den Anschluss von Not-Aus, Reset, Freigabe und Bumper – mit Spannung versorgt und gleichzeitig an den internen Datenbus der Kleinsteuerung angeschlossen. Die Hardware-Konfiguration der Flexi Soft erfolgt über eine grafische Oberfläche. Die erforderlichen Sensoren und Aktoren können mit der Software Flexi Soft Designer auf die zuvor ausgewählten Flexi Soft-Module im Drag&Drop-Prinzip \’verdrahtet\‘ und parametriert werden. \“Das spart enorm Zeit bei der Konfiguration der Sicherheitslösung. Außerdem können wir eine einmal definierte Lösung beliebig oft für funktionsgleiche Laser Guided Vehicles kopieren\“, sagt Giancarlo Gattamelati, Electrical Engineering Manager bei Elettric 80. Die komplette Konfiguration wird auf einem separaten Speicherstecker abgelegt, der im Stil einer Steckblockklemme in den Safety Controller gesteckt wird. Da über diesen Stecker gleichzeitig die Spannungsversorgung geführt wird, kann ein möglicher Gerätetausch ohne jeglichen Verdrahtungsaufwand realisiert werden. \“Ein weiterer Vorteil des Flexi Soft-Konzeptes ist, dass wir die Sicherheitslösung einfach modifizieren können\“, berichtet Franco Manzini. \“Kommt eine neue Sicherheitsüberwachung hinzu, z.B. ein weiterer Not Aus-Taster, oder entfällt eine Schaltleiste, wird diese einfach in der Software geändert. Dadurch wird die Flexibilität der Auslegung der Laser Guided Vehicles von Seiten der Sicherheitssteuerung in vollem Maß unterstützt.\“ Geringer Verkabelungsaufwand, erhöhte Verfügbarkeit Die Sicherheits-Laserscanner und die Sicherheitssteuerung verfügen mit EFI über das entscheidende Merkmal für eine effiziente Komplettlösung, da durch die Nutzung dieser CAN-Bus-basierten Schnittstelle der sonst erforderliche, hohe Verkabelungsaufwand reduziert wird – und mit ihm das Risiko von Verdrahtungsfehlern insbesondere in der Inbetriebnahmephase. \“Das Verlegen und Anschließen von Sicherheitskabeln an die einzelnen Komponenten wäre sowohl sehr aufwändig als auch relativ fehlerträchtig\“, erklärt Giancarlo Gattamelati. \“Schon ein kleiner Fehler würde viel Zeit kosten und die Inbetriebnahme verzögern. Die EFI-Schnittstelle vermeidet dies und hat noch weitere Vorteile, z.B. dass wir alle Scanner zentral konfigurieren und diagnostizieren können.\“ Das wiederum ermögliche es, die Geräte schneller und einfacher an den Laser Guided Vehicles zu installieren. \“EFI sorgt also in elektrischer wie auch indirekt in mechanischer Hinsicht dafür, dass die LGV im Betrieb eine höchstmögliche Verfügbarkeit erreichen\“, fügt er hinzu. Generell können an die beiden EFI-Schnittstellen des CPU-Moduls der Flexi Soft jeweils zwei geeignete – bei Bedarf unterschiedliche – Sicherheits-Laserscanner von Sick angeschlossen werden. Das offen konzipierte XTIO-Erweiterungsmodul bietet acht Ein- und vier Ausgänge für unterschiedliche Sicherheitssensoren von Sick oder anderen Herstellern. Flexibles Lösungskonzept mit Investitionssicherheit