IO-System erfüllt Anforderungen beim Prüfmaschinenbau

Wer die Elektroinstallation in einem Haus oder in einer Wohnung verlegen oder erneuern lässt, dem begegnen nahezu mit Sicherheit Produkte und Lösungen der Marke Hager. Das Unternehmen, ein führender Hersteller für die Gebäudeautomatisierung und Elektroinstallationen mit Hauptsitz in Blieskastel, produziert mit seinen mehr als 11.000 Mitarbeitern weltweit an 28 Standorten in elf Ländern.

Dabei geht nichts in den Handel, ohne bis ins Detail auf seine Funktionalität geprüft zu sein. Für diese Tests werden erstklassige Prüfanlagen benötigt. In diesem Fall gilt: Wenn die Ansprüche hoch sind, ist es die beste Lösung, die Angelegenheit selbst in die Hand zu nehmen. Darum fertigt Hager die Maschinen und Anlagen für die Prüfung seiner Produkte selbst. Das Team, das diese Prüfmaschinen entwickelt und fertigt, hat seinen Sitz in der französischen Niederlassung in Obernai im Elsaß.

Bei der Frage nach dem optimalen Installationskonzept für die Automatisierung der Prüfanlagen besteht die Herausforderung für dieses Team darin, dass keine dieser Maschinen wie die andere ist. Immer wieder sind neue Aspekte zu berücksichtigen. Unterschiedliche Produkte müssen auf verschiedenste Qualitätsmerkmale und Funktionen überprüft werden. Von den weltweit verteilten Produktionsstätten, die diese Prüfanlagen brauchen, werden breit gefächerte technische Vorgaben gemacht. Nur wenige Bereiche der Installation können nach wiederkehrenden Mustern gestaltet werden. Nicht gerade einfacher wird die Aufgabe dadurch, dass die IO-Dichte stets sehr hoch ist, der Platz aber knapp.

Wichtig ist außerdem, dass die Maschinen in kurzer Zeit fertiggestellt werden müssen, denn die Nachfrage nach leistungsstarken und zuverlässigen Prüfanlagen innerhalb der Hager-Gruppe ist hoch, und die Zyklen für die Einführung von neuen Produkten sind eng getaktet und verbindlich. Für das Installationskonzept bedeutet das, dass es besonders flexibel sein muss – und darum entschieden die Verantwortlichen bei Hager, das modulare, dezentrale und kompakte Cube67-IO-System von Murrelektronik einzusetzen.

In Schleppketten, in denen der Platz oft ausgesprochen knapp ist, stellt die Systemleitung, die Daten und Energie überträgt, einen großen Vorteil dar. Murrelektronik/Hager

Entscheidende Vorteile durch Flexibilität

Der Flexibilitäts-Vorteil Nummer eins besteht darin, dass Hager bei diesem IO-System auf viele unterschiedliche IO-Module zurückgreifen kann. Je nach Bedarf wird eine Komponente mit vier oder acht Steckplätzen in die Installation eingebunden. In manchen Maschinen kommen Module mit M12-Steckplätzen zum Einsatz, häufig greift Hager aber auch auf die besonders kompakten Module mit M8-Steckplätzen zurück. Das spart Platz und ermöglicht es, viele IO-Punkte auf wenig Raum einzusammeln. Die Module werden direkt neben der Sensorik und Aktorik – mithin am Prozess – angebracht, zum Beispiel auf pneumatisch betriebenen Einheiten oder auf Greifern. Von dort aus verbinden die Elektrokonstrukteure die Sensoren und Aktoren mit kürzesten Leitungen, das reduziert den Aufwand für die Verlegung und spart Kosten.

Flexibilitäts-Vorteil Nummer zwei ist die Multifunktionalität der Ports. Die Elektrokonstrukteure können für jeden Steckplatz entscheiden, ob sie ihn als Eingang oder als Ausgang nutzen wollen – und können aus Standardmodulen somit ‚maßgeschneiderte‘ Mischmodule machen, mit denen sie sowohl die Sensorik und wie auch die Aktorik im näheren Umfeld eines Moduls einsammeln. Durch die Multifunktionalität kann die Anzahl der Modulvarianten ebenso wie die Gesamtzahl der benötigten Module reduziert werden; das bringt einen Kosten-, Platz- und Installationsvorteil mit sich. Außerdem können die Elektrokonstrukteure von Hager Pneumatik-Ventile mit den Cube67-Ventilinsel-Anbindungen (Multipolstecker) auf einfache Weise direkt vor Ort ansteuern.

Die IO-Module werden direkt neben der Sensorik und Aktorik – mithin am Prozess – angebracht, zum Beispiel auf pneumatisch betriebenen Einheiten oder auf Greifern. Murrelektronik/Hager

Eine Leitung für Daten und Energie

Ein dritter, wesentlicher Vorteil für Hager ist, dass die Module des Cube67-IO-Systems mit nur einer Systemleitung mit dem Busknoten verbunden werden. Außerdem wird die Leitung von einem Modul zum nächsten Modul ‘weitergeschleift‘. Der Aufbau erfolgt als Stern-Linien-Topologie und bietet maximale Flexibilität. Die Systemleitung überträgt sowohl die Daten wie auch die Energie für die Versorgung der Sensorik und der Aktorik – es ist also nicht notwendig, zwei getrennte Leitungen zu den Modulen zu verlegen. Dadurch können die Elektrokonstrukteure eine deutliche Vereinfachung der Installation erreichen. Sie benötigen nur halb so viele Leitungen und sind doppelt so schnell – vom Aspekt, dass insgesamt weniger Platz für die Leitungsführung vorgesehen werden muss, einmal ganz abgesehen. Gerade in Schleppketten, in denen der Platz oft ausgesprochen knapp ist, stellt das einen großen Vorteil dar.

Die Systemleitung des IO-Systems bekommt Hager vorkonfektioniert geliefert, exakt in den erforderlichen Längen. Es ist also nicht notwendig, noch Stecker an die Kabel zu montieren, und das hat zwei Vorteile: Es spart Zeit, und das Unternehmen hat die Gewissheit, dass eine ganze Reihe von möglichen Fehlerquellen ausgeschlossen sind. Denn die Funktionalität der vorkonfektionierten Leitungen von Murrelektronik wird noch im Fertigungsprozess zu 100 % geprüft.

Mit den Cube67-Ventilinselanbindungen (Multipolstecker) können Ventile auf einfach Weise direkt vor Ort angesteuert werden. Murrelektronik/Hager

Hohe Verfügbarkeit durch Diagnose

Für die Wirtschaftlichkeit der Maschinen von Hager ist eine hohe Verfügbarkeit sehr wichtig. Deshalb müssen Fehlfunktionen schnell entdeckt und behoben werden. Dazu nutzen die Elektrokonstrukteure die umfangreichen Diagnosemöglichkeiten des Cube67-IO-Systems. Diese Diagnosemöglichkeiten machen es dem Instandhaltungspersonal vor Ort einfach, die Ursache einer Fehlfunktion zu finden, zu analysieren und durch geeignete Maßnahmen zu beseitigen. Die Techniker aus den Hager-Werken werden dazu von ihren Kollegen in Obernai geschult. Und sollte sich wider Erwarten doch einmal eine schwierigere Problemstellung ergeben, so kann sich das Team aus Obernai per Fernzugriff über das Internet ‚aufschalten‘.

Das modulare Feldbus-System Cube67. Murrelektronik

Den technischen Wandel ‚von Profibus zu Profinet‘ haben die Maschinenkonstrukteure bei Hager schon vor einigen Jahren bewältigt. Mit Blick auf das Installationskonzept können sie von guten Erfahrungen berichten. Durch das Cube-Konzept des ‚Protokollwechsels ohne Systemwechsel‘ war es möglich, einfach den Busknoten auszutauschen und die Anlagen damit fit für den Einsatz in einem übergeordneten Profinet-System zu machen. Unterhalb des Busknotens konnte die Struktur unverändert bleiben. Der Aufwand für Dokumentation und Programmierung, aber auch für interne Prozesse wie Einkauf oder Vorratshaltung, war damit sehr gering.

Auch aktuell profitiert Hager vom diesem Konzept. Während rund 80 % der Maschinen und Anlagen für die Einbindung in Profinet-Systeme ausgelegt sind, finden sich immerhin auch 20 % in Ethernet/IP-Umgebung wieder. Hier gilt, was schon bei der Umstellung von Bus auf Ethernet gelang: Einfach den Busknoten austauschen – und weiter geht es mit den bekannten Prinzipien.