Die Montagelinie SD2 von MWV, einer Tochtergesellschaft des US-amerikanischen Verpackungsherstellers Meadwestvaco, arbeitet im Drei-Schicht-Betrieb und produziert täglich mehrere hunderttausend Seifenspender. Das Kunststoff-Granulat wird automatisch zur Spritzgussmaschine gefördert und dort bei hohen Temperaturen verflüssigt und unter hohem Druck in die Formen gespritzt. Die einzelnen Komponenten werden lagerichtig sortiert und vollautomatisch montiert. Drei dezentral betriebenen Sicherheits-Controllern Pluto B46-6 überwachen und steuern die 10 m lange Anlage dabei. Die 36 Türen, Klappen und Hauben sind mit den berührungslos wirkenden Sicherheitssensoren Eden ausgerüstet. Die Schaltzustände der sieben Not-Aus-Taster werden mit den Anpassungsgeräten Tina 3A und Tina 7A in dynamische Signale umgewandelt und den Sicherheits-Controllern gemeldet. Die fertig montierten Dispenserpumpen werden verschiedenen Qualitäts- und Funktionsprüfungen unterzogen und in Kartons abgepackt.
Beim Öffnen einer Schutztür an der Hauptlinie wird der Frequenzumrichter für den Antrieb der Kette und des Antriebs zweikanalig sicher gestoppt (STO). Die 24-V-DC-Versorgung für die Hilfsantriebe wird durch zwei in Reihe geschaltete Leistungsschütze getrennt. Die Logik überwacht mittels Rückführung der Umrichter und Leistungsschütze, ob diese auch abgeschaltet haben. Nur dann kann die Anlage wieder über einen der Rückstelltaster betriebsbereit geschaltet werden. Mitte 2008 erfolgte die Umrüstung eines getakteten Montageautomaten mit dem Sicherheits-Controller Pluto B46-6 und einer mobilen Zweihand-Steuerung JSD-TD25P für den Einrichtbetrieb. Im folgenden Jahr wurden zwei getaktete Montageautomaten mit dem elektronischen Sicherheitsmodul Vital umgerüstet. Schließlich erfolgte 2010 die Umrüstung der Sicherheitstechnik an zwei Continuous-Motion-Montagelinien. Im März 2011 wurde ein getakteter Montageautomat mit Vital-Relais und Erweiterungsrelais E1T ausgerüstet.
36 Sicherheitssensoren auf separaten Eingängen
Mit den drei vernetzten Sicherheits-Controllern und bis zu 36 Schutztüren mit berührungslosen Sicherheitssensoren sowie einer mobilen Zweihand-Steuerung für den Einrichtbetrieb wurde an diesen Linien ein neues System angewendet, das die Schutztüren erfasst. Denn dieses System wurde erst durch den Einsatz eines Sicherheits-Controllers möglich. Es ermöglicht dem Einrichter, von einem der sieben Punkte der Anlage aus die Montagelinie im Einrichtbetrieb mit reduzierter Geschwindigkeit bei nur einer geöffneten Schutzverkleidung zu verfahren. Dazu war es erforderlich, jeden der 36 Sicherheitssensoren und der sieben Steckplätze der mobilen Zweihandauslösung separat auf einen sicheren Eingang der Sicherheits-Controller zu legen.
Wären dafür mechanischer Schutzschalter zum Einsatz gekommen, hätte das Unternehmen jede Tür, Klappe oder Haube mit zwei Schaltern zweikanalig ausrüsten müssen, um den Performance Level e und die Sicherheitskategorie 4 nach DIN EN ISO 13849-1 zu erreichen. Dies hätte für 36 verriegelte, trennende Schutzeinrichtungen 72 Schutztürschalter mit 144 Eingängen auf der herkömmlichen Sicherheits-SPS bedeutet.
Durch den Einsatz der Sicherheitssensoren Eden und der Sicherheits-SPS Pluto hat sich die Anzahl der benötigten sicheren Eingänge auf 36 Eingänge reduziert. Dies hatte zur Folge, dass nicht nur Kosten für die Eingänge gespart wurden, sondern sich auch der Verkabelungsaufwand auf ein Viertel verringerte. Außerdem vermied man durch die vorkonfektionierten Kabel mit M12-Stecker Verkabelungsfehler.
Der bei MWV mit der Projektierung und Instandhaltung betraute Elektromeister Wolfgang Vedder und sein Vorgesetzter Daniele Abate, schätzen vor allem die leichte Programmierbarkeit und die hohe Anpassungsfähigkeit des Sicherheits-Controllers mittels der kostenlosen Software. Auch von der leichten Ausrichtung, der Schmutz-Unempfindlichkeit und der nahezu unmöglichen Manipulierbarkeit der 36 Sicherheitssensoren sowie dem durchgängigen Erreichen des höchsten Performance Levels PL e mit nur einem Kanal sind sie begeistert.
Bis zu 360 Sensoren einkanalig überwachen
Das berührungslos wirkende Sicherheits-Sensorpaar Eden besteht aus dem aktiven, elektrisch verdrahteten Teil Adam mit M12-Anschluss und dem passiven, als Betätiger wirkenden Teil Eva. Ein kodiertes Signal wird vom Sicherheits-Controller über Adam an Eva übertragen, die das Signal verändert und wieder zurücksendet. Der Sensor ist nur dann aktiviert, wenn sich beiden Sensoren gegenüber stehen. Dabei sorgen die große Toleranz für Abstand und Versatz zwischen den Sicherheitssensoren. Die als Justierhilfe dienende Blinkfrequenz der LED erleichtert die Montage. Der wartungs- und verschleißfreie Sensor hat einen Schaltabstand von 0 bis 15 mm und lässt sich unter einem Winkel von 0 bis 360° betätigen. Aufgrund des dynamischen Ein- und Ausgangssignals kann der Sicherheits-Controller bis zu 390 Sensoren einkanalig überwachen. Dabei bleibt der höchste Performance Level PL e gemäß EN ISO 13849-1 gewahrt.
Mehr Eingänge
Der mit einem Busanschluss versehene Sicherheits-Controller Pluto B46-6 wurde entwickelt, um der Nachfrage nach mehr Ein- und Ausgängen gerecht zu werden. Der B46 hat insgesamt 46 I/Os, sechs davon sind unabhängige Sicherheitsausgänge. Die 40 Eingänge sind für Unfallschutzgeräte und sonstige sicherheitsgerichtete Sensoren bestimmt. Außerdem können 16 dieser Eingänge auch als nicht sichere Ausgänge benutzt werden.
Pluto ist ein Sicherheits-Controller ‚All Master‘, der den Entwurf von Sicherheitssystemen vereinfacht und dem Performance Level e nach EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC-62061 entspricht. Alle Controller können sich am Netzwerk gegenseitig sehen und Entscheidungen bezüglich ihrer eigenen unmittelbaren Sicherheitsumgebung treffen. Das System wird mit dem Pluto Manager programmiert, einem auf Windows basierenden Programmierwerkzeug, das sowohl die Nutzung TÜV-zertifizierter Sicherheitsfunktionsblöcke als auch freie Programmierung ermöglicht.
Doppelte Sicherheitsfunktion
Die mobile Zweihand-Steuerung mit der Typenbezeichnung JSD-TD25P enthält zwei ergonomisch gestaltete und für jede Handgröße passende Safeballs, die auf beiden Seiten jeder Kugel je einen Drucktaster haben. Die Zweihand-Steuerung sorgt dafür, dass sich der Bedienende außerhalb des Gefahrenbereiches befindet. Versucht er nach dem Anlaufbefehl ein in die Maschine eingelegtes Teil zu justieren, wird der Maschine ein zweifacher Abschaltbefehl erteilt.
Für den Maschinenanlauf müssen beide Kugeln, das heißt alle vier Drucktaster, innerhalb von 0,5 s betätigt werden. Somit hat jede Hand eine zweikanalige, doppelte Sicherheitsfunktion. Nach dem Loslassen eines oder mehrerer Drucktaster werden die Umrichter und die Hilfsantriebe gesperrt. Ein Wiederanlauf ist erst nach Loslassen aller vier Drucktaster und anschließender erneuter Betätigung möglich. Gemäß der Europanorm EN 954-1 erfüllt die Zweihand-Steuerung in Verbindung mit dem Sicherheitsrelais JSBR4 oder dem Sicherheits-Controller Pluto die höchste Sicherheitsstufe, Kategorie 4. Gehäuse und Betätiger sind aus umweltfreundlichem Polypropylen gefertigt. Zur Berechnung des richtigen Sicherheitsabstandes bietet der Hersteller zudem das Nachlauf-Messgerät JSSM1 an.
Mithilfe der Tina-Adapter Tina 3A und Tina 7A lassen sich die Schaltzustände der mechanischen Ausgangskontakte von Unfallschutzgeräten in dynamische Signale umwandeln und anschließend in einem Sicherheits-Controller Pluto oder einem Sicherheitsmodul Vital auswerten. Auf diese Art lassen sich beliebige sicherheitsgerichtete Schalter, Befehlsgeber oder Halbleiterausgänge miteinander in Reihe schalten und in den Sicherheits-Schaltkreis einbinden.
Michael Prebreza
(mf)
