Suchen

Industrielle Kommunikation AS-i sichert die bunte Mischung

| Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Die Farbenherstellung läuft in komplexen, großen Prozessanlagen ab. Jede Unterbrechung wird teuer. Gleichzeitig ist Sicherheit nach aktueller Normenlage gefragt, die auch an bestehenden Maschinenkomponenten implementiert werden soll. AS-Interface Sicherheitstechnik von Pepperl+Fuchs hat die besonderen Herausforderungen in diesem Mammut-Projekt gemeistert.

Firmen zum Thema

Tausende Farbtöne stehen dem Farbenhersteller Jotun zur Wahl, um kundenspezifische Farbmischungen herzustellen.
Tausende Farbtöne stehen dem Farbenhersteller Jotun zur Wahl, um kundenspezifische Farbmischungen herzustellen.
(Bild: © Zffoto - Fotolia)

AS-Interface (AS-i) ist weltweit das am stärksten verbreitete Interface-Konzept, um auf der Sensor-Aktor-Ebene Signale und Energie elegant über ein Flachkabel ins Feld zu bringen. „Dieses wird mit den Modulen in der Regel über Durchdringungstechnik verbunden - einfach, schnell und vor allem sicher“, erklärt Dr. Konrad Kern, Produktmanager bei Pepperl+Fuchs. Aber AS-i bietet nicht nur die sichere Verbindung, sondern ermöglicht es auch auf ein und derselben Flachkabelleitung Sicherheitstechnik gemäß PLe (Performance Level) und SIL3 (Safety Integrity Level) anzubinden. „Somit ersetzt diese Technologie gleich 3 Arten der Parallelverdrahtung für Energie, Automation und Sicherheitstechnik“, begründet der Produktmanager. Die Vorteile, die sich daraus ergeben, überzeugten den Farbenhersteller Jotun. Deshalb haben die Norweger ihre teils bereits vorhanden Maschinen damit vernetzt.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Farbherstellung verlangt Flexibilität und Ex-Schutz

Das Unternehmen stellt mit über 9.000 Mitarbeitern Dekor-, Holzschutz-, Korrosionsschutz- und Schiffsfarben her. Zur Farbherstellung sind große Prozessketten sicher miteinander zu verknüpfen.

Am Anfang stehen Tanklager für die Grundstoffe. Diese werden über Rohrsysteme und zahlreiche Ventile an den Farb-Herstellungsprozess angebunden. Da sich die Ventile oft im explosionsgeschützten Bereich befinden, werden zur Positionsrückmeldung F31 Namur Sensoren verwendet, die in Zone 0 installiert werden dürfen. Diese Signale lassen sich direkt vor Ort an AS-Interface über AS-i EX-Module der G5 Baureihe von Pepperl+Fuchs anschließen, die bis in Zone 1 montierbar sind.

Die Grundstoffe werden zu Farben verarbeitet und abschließend erfolgt die oftmals kunden- und auftragsspezifische Farbmischung. Tausende Farbtöne stehen zur Wahl. Auch die Mischsysteme für die ölbasierten Farben sind explosionsgeschützt zu installieren und gehen über mehrere Stockwerke. Die weit verteilten Ventile können auch über AS-i Pneumatik-Module direkt angebunden werden. Hierbei lassen sich die Leitungslängen der geschalteten Luftdruckschläuche verkürzen, wodurch sich die Reaktionszeit verkürzt und der Energieaufwand reduziert.

Verpackungsanlagen sorgen dafür, dass die vielen Produktvarianten nach Kundenwunsch in verschiedene Gebindegrößen verpackt und spezifisch gekennzeichnet werden. Auch neue Wünsche müssen sich mit modifizierter Sensorik und Mechanik flexibel einbinden lassen, da nicht jede Anpassung vorher planbar ist. Mit AS-i kann man jederzeit und überall entlang des Flachkabels Sensorik und Aktorik nahezu beliebig nachrüsten.

Flexibel installiert und jederzeit erweiterbar

Die Gesamtanlagengröße umfasst mehrere Außentanklager und 2 Gebäudekomplexe mit jeweils 3 Stockwerken. Alle Anlagenteile wurden miteinander sicher verknüpft. Dazu war ein weit verzweigtes Installationsnetzwerk nötig.

„Durch die Topologiefreiheit von AS-i, die einfache Erweiterung über Repeater und unseren intelligenten Busabschluss war das Netzwerk schnell aufgebaut“, berichtet Dr. Konrad Kern und konkretisiert: „Auf Basis einer separaten Ethernet-Verkabelung, die die Master-Monitor-Geräte des AS-i-Netzwerks sicher miteinander koppeln, war diese nachträgliche Installation schnell und einfach möglich. Die Gesamtausdehnung aller AS-i-Flachkabel liegt bei rund 3 km.“

Safety Herausforderungen werden von AS-Interface mit Safe Link gemeistert

In diesem Projekt ging es nicht nur darum neue Maschinen und Anlagenteile mit einer intelligenten und sicheren Vernetzung zu versehen, „sondern es sollten ein großer Teil der vorhandenen Maschinen mit einbezogen werden. Und zwar ohne die Produktion stark zu beeinträchtigen“, macht der Produktmanager deutlich. Weiterhin sollte die einfache Erweiterung für die Zukunft garantiert werden.

So wurden die Mischsysteme mit vorhandenen Safety-Systemen an AS-i angebunden. Zur sicheren Abschaltung der Maschinenteile kamen sichere AS-i-Ausgangsmodule zum Einsatz, die die Maschine dezentral stromlos schalten. „Damit ließen sich zusätzliche Verkabelungen vermeiden“, so Dr. Kern.

Für die sichere Kopplung der AS-i-Netzwerke wurde der ebenfalls im Master-Monitor befindliche Safe-Link-Anschluss mit Ethernet-Protokoll verwendet. Dr. Kern: „Über die Flachkabelleitung konnten somit die dezentralen IOs und sicheren Signale sowie die Energieverteilung erfolgen und zur Kopplung über größere Bereiche hinweg wurde auf ein separates Ethernet-Netzwerk nur für Safety gesetzt.“

Zusätzliche AS-i-integrierte Not-Halt-Taster befinden sich jetzt am Eingangsbereich der Fertigungshallen, die alle Maschinen im Sichtbereich sicher abschalten können. Die sicheren Eingangssignale, die sichere Abschaltung und die dazu nötige Logikfunktion wurden ebenfalls über AS-Interface realisiert. Per Software-Konfiguration ließ sich ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand die Funktionalität definieren.

Die Logik für die Sicherheitstechnik wird übersichtlich oer PC-Software erstellt und dann auf den Master-Monitor kopiert. „Auf diese Art kosten Funktionen wie Timer, UND/ODER-Verknüpfungen oder Muting nur ein paar Mausklicks“, erklärt der Experte.

Zusätzlich werden die Daten zur Sicherung auf eine SD-Karte kopiert, die sich im Gerät befindet. So kann im Fehlerfall später schnell ein Gerätetausch erfolgen. Eine Service-Software lässt sich zur Installation und Fehlersuche einsetzen. Diese zeigt farbig hervorgehoben den Status einzelner Logikpfade an. Dr. Kern: „Mit dieser erweiterten Diagnose können Probleme schnell identifiziert und abgestellt werden.“

Schließlich wurde durch die zügige schrittweise planbare Erweiterung mit AS-Interface der Produktionsprozess nur minimal beeinflusst. „Dies zählt bei der Kostenbetrachtung oft mehr als der Kostenaufwand durch Automatisierungsprodukte“, sagt Dr. Kern abschließend stolz.

SPS IPC Drives: Pepperl+Fuchs, Halle 7A, Stand 330

(ID:43670428)