die neue Kurztaktpresse der Wemhöner Surface Technologies ist Teil einer rund 70m langen und 20m breiten Anlage zur Herstellung von Laminat. Angesichts des kontinuierlichen Strebens nach Standardisierung setzt das Unternehmen aus Herford reglerseitig durchgängig die Servo Drives 9400 von Lenze ein, für Anwendungen mit geschlossenem Regelkreis genauso wie für Aufgaben ohne Rückführung im Rahmen eines Open-Loop. In Summe sind in den Schaltschränken mehr als 60 Regler zu Gruppen zusammengefasst installiert. Die Sicherheitstechnik zum Schutz der Bediener – aber auch der Maschinen selbst – vor Fehlfunktionen hat Wemhöner antriebsbasiert umgesetzt. Sicherheitsfunktionen lassen sich mit zwei grundsätzlichen technischen Ansätzen realisieren. Bei herkömmlichen Lösungen trennen externe Komponenten, also Schütze, die Leistungsversorgung der Antriebe. Beim von Wemhöner gewählten Weg erfolgt die Stillsetzung direkt im Antrieb durch Abschaltung der Impulsmuster über Optokoppler. Schnell Stillsetzen Die antriebsintegrierte Lösung mit der Unterbrechung der Impulsmuster sorgt für das schnelle Abschalten des Antriebs. Im Vergleich dazu arbeitet die rein kontaktbehaftete Versorgungsunterbrechung träge und benötigt nicht selten 50ms, bis der Stromfluss sicher beendet ist. In diesem Zeitraum kann ein dynamischer Antrieb bereits eine Gefahr bringende Drehzahl erreicht haben. Die Drive-based Safety erzielt eine hohe Sicherheit und bringt Produktivitätsgewinne mit sich. Das belegt das Kassettensystem, das die Hochdichten Faserplatten (HDF) als Basismaterial für das Laminat flexibel mit den für einen Auftrag benötigten Dekor- und Trägerfolien bestückt. Damit sich Produktwechsel per Knopfdruck innerhalb von Sekunden ohne zeitfressende Umrüstarbeiten und Maschinenstillstände realisieren lassen, hat Wemhöner doppelstöckige Einheiten konzipiert. Während eine Etage den laufenden Produktionsprozess versorgt, lässt sich die andere in dieser Zeit bestücken. Dazu betreten die Maschinenbediener einen durch Schutzgitter gesicherten Bereich. Dieser wird von der Sicherheitstechnik dann in den Sicheren Halt gebracht, während die angrenzenden Prozesse weiter mit Hochgeschwindigkeit arbeiten. Sind die Kassetten bestückt, kann dieser Bereich nach der Freigabe unmittelbar wieder anfahren. Durch die Integration der funktionalen Sicherheit in die Antriebsregler werden höhere Taktzahlen erreicht. \“Dadurch ergeben sich sinkende Stückkosten als Folge höherer Produktivität\“, sagt Klaus Riemen, Leiter der Elektrokonstruktion von Wemhöner. Außerdem verkürzen sich die Inbetriebnahmezeiten. Hier habe sich die Kommunikation mit Ethernet als gute Lösung bewährt. Sämtliche Achsregler ließen sich von einem zentralen PC aus programmieren. Als Software kam der L-force Engineer von Lenze zum Einsatz, mit dem sich sämtliche Antriebe einer Anlage zentral parametrieren lassen, auch die Sicherheitstechnik. \“Unsere Kunden profitieren vom schnelleren Engineering, weil die bestellten Anlagen schneller in Betrieb gehen und Geld verdienen\“, erklärt Riemen. Technisch umgesetzt wurde der \’Sichere Halt\‘ in der Fertigungsstraße mit dem steckbaren Modul SM100 für die Servo Drives 9400. Diese Basisausstattung verfügt über einen sicheren Eingang für aktive Sensoren mit funktionaler Rückmeldung und erfüllt die Steuerungskategorie 4 nach EN954-1. Die Regler selbst haben insgesamt vier Einsteckplätze, von denen der unterste ausschließlich für die Drive-based Safety reserviert ist. Die Sicherheitsmodule bieten einen abgestuften Funktionsumfang. Innerhalb der Skalierung verfügt das nächsthöhere SM300 beispielsweise zusätzlich über den Sicheren Stopp 1 und kommuniziert mit Profisafe mit einer Sicherheits-SPS. Den kompletten Umfang deckt das SM301 ab. Zum Funktionsumfang der Maximalausbaustufe gehören Sicherheitsfunktionen wie: – STO, SS1, SS2 – Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS) – Sichere Maximalgeschwindigkeit (SMS) – Sichere Geschwindigkeitsrückmeldung (SSM) – Betriebsartenwahlschalter (OMS) mit Zustimmung (ES) – Sicherheits-Bussystem Profisafe über Profibus und Profinet – Sichere zweikanalig ausgeführte E/As – Sichere Parametrierung zur Anpassung der sicheren Parameter Die Umsetzung der integrierten Sicherheitstechnik mit steckbaren Modulen schafft die Grundlage, um bei einem späterer Maschinenausbau, der weiterführende Sicherheitsfunktionen erforderlich macht, das bis dato eingesetzte Modul einfach durch ein höherwertiges zu ersetzen. Diese Zukunftssicherheit wird flankiert durch die Offenheit für weitere Entwicklungen. Die Steckbarkeit sorgt im Service zudem für schnelleres Arbeiten, weil das Modul mit wenigen Handgriffen ausgebaut und wieder in den neuen Regler eingebaut ist. Die Verfügbarkeit einer Maschine erhöht sich, weil sie sich schneller wieder anfahren lässt. Wemhöner schätzt die Trennung von Funktion und Gerätehardware aber auch wegen der Vorteile, die aus der Standardisierung resultieren. \“Wir reduzieren mit dem durchgängigen Einsatz von nur einer Reglerfamilie unsere Bauteilevielfalt\“, erläutert Klaus Riemen. Dieser Weg senkt beim Maschinenbauer die Inbetriebnahmezeiten und erhöht betreiberseitig den Aufwand für Ersatzteilhaltung und Schulung. Kasten So funktioniert die Drive-based Safety Kennzeichnend für die Drive-based Safety ist die strikte Trennung zwischen Sicherheitsmodul (gelb) und Servo-Umrichter (blau). Das Sicherheitsmodul ist mit zwei Mikrocontrollern ausgestattet, die sich fortlaufend gegenseitig überwachen und Diagnosefunktionen durchführen. Der Mikrocontroller des Reglers ist nicht in die sicherheitsrelevanten Vorgänge einbezogen, sodass jegliche Änderungen und Erweiterungen am Betriebssystem des Antriebs rückwirkungsfrei auf die Sicherheitstechnik bleiben. Für Sicherheitsfunktionen, die eine Drehzahlauswertung benötigen, kommt nur der vorhandene Motorgeber zum Einsatz. Die Drehzahlauswertung findet auf mehreren Wegen statt. Während das Sicherheitsmodul diesen Wert aufbereitet und im Mikrocontroller 1 vorhält, stellt der Servo-Umrichter dem Mikrocontroller 2 auf dem Sicherheitsmodul über eine interne Schnittstelle eine zweite Auswertung zur Verfügung. Kommt es zu einer Abweichung, schlägt die Fail-Safe-Logik zu und schaltet zweikanalig die Spannungsversorgung für die Optokoppler der IGBTs vom Wechselrichter ab. Somit ist sichergestellt, dass kein Drehmoment bildendes Wechselfeld mehr an den Motorklemmen ausgegeben werden kann. Der Antrieb ist sicher stillgesetzt. Motek Halle 9 Stand 425
Lenze SE
