Bei den Produktionsanlagen für Babywindeln des chinesischen Maschinenbauers HCH sind eine ganze Reihe sicherheitsrelevanter Signale zu überwachen: Darunter alleine rund 50 Schutztüren und Abdeckungen, bei den diversen Abwicklern stellen die Achsen ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar.

Bei den Produktionsanlagen für Babywindeln des chinesischen Maschinenbauers HCH sind eine ganze Reihe sicherheitsrelevanter Signale zu überwachen: Darunter alleine rund 50 Schutztüren und Abdeckungen, bei den diversen Abwicklern stellen die Achsen ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar. Pilz

Wenn ein namhafter amerikanischer Hersteller von Pflege- und Hygieneprodukten gleich zehn Anlagen bei einem chinesischen Unternehmen ordert, darf man getrost davon ausgehen, dass die Technik des Maschinenbauers stimmt: Die Anlagen zur Produktion von Babywindeln bestehen aus aufeinander folgenden Prozessstationen mit verschiedenen Materialzufuhr- und Abwickeleinheiten. Das Basismaterial der Windeln ist Zellstoff, der über sogenannte Fiberizer aufbereitet und verarbeitbar gemacht wird. Über eine Länge von rund 30 m sind mehrere Fertigungsschritte erforderlich, bevor am Ende der Produktionslinie Windeln in atemberaubender Geschwindigkeit vom Band laufen. Gefaltet werden diese anschließend in Gebinden mit identischer Stückzahl, verpackt und in Kartons versandfertig gemacht.

Das im Jahr 1988 gegründete Unternehmen Heng Chang Machinery fertigt mit rund 400 Mitarbeitern Maschinen und Anlagen für solche Hygieneprodukte. Mit zunehmendem Erfolg, denn aufgrund seiner Qualitäts-, Produktivitäts- und Sicherheitsstandards kann sich der in Anging beheimatete Maschinenbauer inzwischen erfolgreich auf den internationalen Märkten behaupten. Dass Produktivität und Sicherheit Hand in Hand gehen, wissen die Ingenieure von HCH spätestens seit sie die Zusammenarbeit mit dem Automatisierungsunternehmen Pilz begannen, das seit 2006 mit einer eigenen Tochter in Shanghai vertreten ist.

Kompliziertes einfach gemacht: Umstieg auf aktuelle Steuerung

Neben den zwei Steuerungen PSS4000 sind insgesamt 18 Remote-I/Os in der Anlage montiert.

Neben den zwei Steuerungen PSS4000 sind insgesamt 18 Remote-I/Os in der Anlage montiert. Pilz

Anfangs wollte HCH zunächst eine Sicherheitslösung mit dem programmierbaren Steuerungssystem PSS 3000 in Verbindung mit SafetyBUS p realisieren, ließ sich dann aber gerne von den Automatisierungsexperten von Pilz eines Besseren belehren. Faktisch wäre das programmierbare Steuerungssystem PSS 3000 zwar nicht falsch gewesen, bezogen auf die Anforderungen der Anlagen technologisch jedoch nicht State of the Art: Komplexe, modular aufgebaute und weit verzweigte Anlagen mit mehreren unterschiedlichen Sicherheitsfunktionen verlangen förmlich nach einer klar strukturierten, einfach programmier- und handhabbaren Sicherheitssteuerung. Das Automatisierungssystem PSS 4000, praktisch der Nachfolger von PSS 3000, ist so eine Komplettlösung für dezentrale Strukturen. Analog zum mechatronischen Konzept der Maschinen lassen sich damit auch die Steuerungsfunktionen konsequent in der Peripherie verteilen – auch schwierige Anforderungen. Sicherheit und Produktivität stehen dabei nicht im Widerspruch.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 lässt sich flexibel an dezentrale Anlagenstrukturen anpassen.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 lässt sich flexibel an dezentrale Anlagenstrukturen anpassen. Pilz

Bei der Produktionsanlage für Babywindeln sind eine ganze Reihe sicherheitsrelevanter Signale zu überwachen, darunter allein rund 50 Schutztüren und Abdeckungen. Und bei den Abwicklern stellen die angetriebenen Achsen ein potenzielles Risiko dar. Neben weiteren Schutzeinrichtungen kommen die entlang der Anlage verteilten Not-Halt-Taster hinzu. Die eigentliche Sicherheitsüberwachung übernehmen zwei zentrale Steuerungen PSSuniversal PLC, an denen insgesamt 18 Module des dezentralen E/A-Systems PSSuniversal angeschlossen sind und die sicherheitsgerichteten Signale in der Peripherie einsammeln. Mit der übergeordneten Maschinensteuerung sind die Sicherheitssteuerungen via Ethernet/IP verbunden.

Im Gegensatz zum programmierbaren Steuerungssystem PSS 3000 nutzt das Automatisierungssystem PSS 4000 für die Kommunikation untereinander und mit den Antrieben das Echtzeit-Ethernet-basierte Protokoll Safetynet p. Darüber hinaus ist das Automatisierungssystem PSS 4000 flexibler und einfacher handhabbar – von der Projektierung bis zur Betriebsphase.

Zentraler Überblick

Ebenso wichtig wie eine flexible Automatisierungslösung ist die Sensorik. Die Sicherheitslichtschranken PSENopt Advanced etwa sind individuell für Muting, Blanking oder auch Kaskadierung konfigurierbar.

Ebenso wichtig wie eine flexible Automatisierungslösung ist die Sensorik. Die Sicherheitslichtschranken PSENopt Advanced etwa sind individuell für Muting, Blanking oder auch Kaskadierung konfigurierbar. Pilz

Konfiguration und Programmierung erfolgen über die Software-Plattform PAS4000, welche die Werkzeuge für Projektierung, Programmierung, Inbetriebnahme und Betrieb kombiniert. Darüber hinaus fallen keine Kosten für die Software-Lizenz, sondern nur für die tatsächlich verwendeten Funktionen an. Die Software-Plattform verschafft dem Betreiber jederzeit einen zentralen Überblick über die verteilten Anwenderprogramme. In PAS4000 lassen sich alle Steuerungen im Netz konfigurieren, programmieren und diagnostizieren. Ein einfaches, einheitliches Handling des Gesamtprojekts ist möglich, was den Aufwand für Engineering, Inbetriebnahme und Wartung reduziert. Prozess- oder Steuerungsdaten, Fail-safe-Daten und Diagnoseinformationen werden über Ethernet zwischen den verschiedenen Automatisierungskomponenten ausgetauscht und synchronisiert.

Detailplanung inklusive

Den geforderten Performance Level (PL) und Safety Integrity Level (SIL) von Sicherheitsfunktionen zu bestimmen ist nicht ganz trivial. Der Safety Calculator PAScal sorgt hier spürbar für Erleichterung und Sicherheit.

Den geforderten Performance Level (PL) und Safety Integrity Level (SIL) von Sicherheitsfunktionen zu bestimmen ist nicht ganz trivial. Der Safety Calculator PAScal sorgt hier spürbar für Erleichterung und Sicherheit. Pilz

Die Ingenieure und Techniker von Pilz haben den Kunden von der grundlegenden Konzeption bis zum Probelauf der Anlage unterstützt, angefangen bei der Risikoanalyse über die Auswahl der Module bis zur Software-Programmierung. Bei der Berechnung der Sicherheitsfunktionen erwies sich der Safety Calculator PAScal als wichtige Hilfe. Das Tool berechnet den erreichbaren PL (Performance Level) und SIL (Safety Integrity Level) von Sicherheitsfunktionen in Maschinen und Anlagen abhängig von den verwendeten Komponenten.

Die mit neuester Technik ausgestatteten HCH-Anlagen können mit mehr Qualität und Produktivität punkten. Das chinesische Unternehmen weiß, dass der Anwender mit der Integration des Automatisierungssystems PSS 4000 zudem noch ein signifikantes Plus an Sicherheit und Komfort erhält. Das zusammengenommen steigert die Konkurrenzfähigkeit, insbesondere mit Blick auf den nordamerikanischen und auch den europäischen Markt. Daher wird Pilz mit seinen Automatisierungslösungen und Dienstleistungen auch in Zukunft Kooperationspartner von HCH sein.

SPS IPC Drives 2016: Halle 9, Stand 370

Technik im Detail

Der Komplettanbieter für die sichere Automation bietet ein umfassendes und dabei durchgängiges Produktportfolio für die Bereiche Sensorik, Steuerungstechnik, Antriebstechnik und Visualisierung ‒ individuelle sicherheitstechnische Lösungen eingeschlossen: von kleineren Stand-alone-Maschinen bis hin zu großen verketteten Anlagen. Mit dem Automatisierungssystem PSS 4000, mit dem sich sowohl Sicherheits- als auch Standard-Automatisierungsaufgaben wirtschaftlich umsetzen lassen, können Anlagen beziehungsweise Maschinen in mechatronische Einheiten zerlegt werden. Damit passt sich die PSS 4000 veränderten Anforderungen beziehungsweise Produktionsabläufen flexibel an. Dies führt zu hoher Wiederverwendbarkeit und bietet insbesondere Vorteile für verteilte Anlagen, wie sie häufig in der  Verpackungsindustrie zu finden sind. Eine einfache Wartung und Diagnose unterstützt zusätzlich die
Verfügbarkeit von Maschinen.

Über den Bereich Steuerung hinaus unterstützt Pilz die Verpackungsmaschinenhersteller beispielsweise mit den multifunktionalen Lichtschranken PSENopt Advanced, die den sicheren Zugang zu Gefahrbereichen gewährleisten. Je nach Anforderung können entweder Muting, Blanking oder auch Kaskadierung mit ein und demselben Lichtschrankentyp umgesetzt werden. Die dazugehörige Software PSENopt Configurator erleichtert Inbetriebnahme und Bedienung. Dienstleistungen wie die Risikoanalyse oder CE-Zertifizierung ergänzen das Portfolio. Als international agierendes Unternehmen steht diese Expertise auch weltweit zur Verfügung, etwa beim Export von Maschinen. Dies bringt Vorteile im globalen Wettbewerb mit Blick auf die Sicherheit und Zertifizierung von Maschinen.