Automatisierungssystem Aufrechte Sicherheit

Autor / Redakteur: Thomas Braasch* / Ines Stotz

Modular aufgebaute und weit verzweigte Anlagen mit einer Vielzahl unterschiedlichster Sicherheitsfunktionen verlangen klar strukturierte, einfach programmier- und handhabbare Sicherheitslösungen. Wie bei Sietatec. Das Unternehmen realisierte mittels einer Komplettlösung des Automatisierungsexperten Pilz eine vollautomatisierte Aufrichtanlage – und kann sich damit auf reibungslose und barrierefreie Betriebsabläufe verlassen.

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Hubgerüste für Staplerfahrzeuge werden nahezu voll automatisiert hergestellt – ohne Risiko für Mensch und Maschine.
Hubgerüste für Staplerfahrzeuge werden nahezu voll automatisiert hergestellt – ohne Risiko für Mensch und Maschine.
(Bild: Pilz)

Aus guten Gründen produziert die Still GmbH mit Hauptsitz in Hamburg ihre Flurförderfahrzeuge zu einem großen Teil in Deutschland. Um am hart umkämpften Markt mithalten zu können, hat das Unternehmen die Produktion in den vergangenen Jahren stetig modernisiert. So werden die Hubgerüste für Staplerfahrzeuge Schritt für Schritt auf einer weit verzweigten, nahezu voll automatisierten Anlage hergestellt. Über fahrerlose Transportsysteme erreichen die weitgehend fertig montierten Hubelemente am Ende der Montagelinie eine Anlage, die als Materialpuffer dient. Diese besteht aus zwei Zuführstrecken für leere Transportgestelle, zwei Aufrichteinrichtungen sowie aus einer 32 Meter langen Pufferstrecke. An den beiden Beladestationen positioniert ein Kran die ankommenden Hubgerüste auf den automatisch zugeführten Transportgestellen. Eine elektrisch mit Kugelgewindetrieb angetriebene Aufrichtapplikation bringt das Set aus Transportgestell und Hubgerüst mit einem Gewicht von bis zu zwei Tonnen von der waagrechten in eine aufrechte Position. Sicher fixiert gelangt das Hubgerüst über angetriebene Rollenbänder und Kettenförderer in den Bereitstellungsbereich der Pufferzone. Von dort geht es weiter zur Endmontage.

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1000 Quadratmeter risikofreie Zone

Die in ihrer räumlichen Ausdehnung rund 20 x 50 m messende Aufrichtanlage wurde geplant und hergestellt von der Sietatec GmbH in Albersdorf bei Heide in Schleswig-Holstein. Das Unternehmen hat sich auf die Konzeption und den Bau von Sondermaschinen und Anlagen im Bereich der Automatisierungs-, Handhabungs- und Fördertechnik spezialisiert. Hinzu kommen die Entwicklung und Herstellung von Werkzeugen, Vorrichtungen zum Spannen und Positionieren sowie der Entwurf und die Adaption spezifischer Software- und Steuerungsprogramme.

Im Zuge der Planung der Aufrichtanlage hat Sietatec gemeinsam mit Pilz jene Bereiche identifiziert, von denen Risiken für Mensch und Maschine ausgehen. Auf der Grundlage einer Risikoanalyse wurden diejenigen Sicherheitsmaßnahmen festgelegt, die entlang der weit verzweigten Anlage zu einem Höchstmaß an Sicherheit führen, die Logistikabläufe und Zugänglichkeit jedoch so wenig wie möglich behindern. „Wir arbeiten schon seit Jahren eng mit Pilz zusammen. Weil wir die Produktpalette kennen und die fachkundige Beratung schätzen war es keine Frage, Pilz auch bei diesem Projekt mit ins Boot zu holen.“, sagt Rainer Ziehe, Leiter Entwicklung und Konstruktion bei Sietatec.

Dabei macht der Safety Calculator Pascal die Berechnung der Sicherheitsfunktionen leicht verständlich. Das Tool berechnet den erreichbaren PL (Performance Level) und SIL (Safety Integrity Level) von Sicherheitsfunktionen in Maschinen und Anlagen abhängig von den verwendeten Komponenten. Das Ergebnis wird verifiziert mit dem erforderlichen PL nach EN ISO 13849 bzw. SIL nach EN/IEC 62061. Besteht Handlungsbedarf, zeigt das Tool dies auf.

Unkonventionell und intuitiv automatisieren

Die Komplexität der Anlage mit ihrer Vielzahl zu überwachender Sicherheitsfunktionen im Feld legte eine dezentrale Lösung nahe. Die Wahl fiel auf das Automatisierungssystem PSS 4000 für Sicherheit und Automation von Pilz. Sämtliche Komponenten dieses Systems stehen für ein perfektes Zusammenspiel von Hardware- und Software, Netzwerkkomponenten und dem Echtzeit-Ethernet SafetyNETp. Aufgrund der konsequenten Verteilung und Verlagerung von Steuerungsfunktionen in die Peripherie lassen sich mit PSS 4000 vielfältige Projekte flexibler und leichter realisieren als mit konventionellen Lösungen. Das Anwenderprogramm ermöglicht ein einfaches, einheitliches Handling. Konfiguration und Programmierung gelingen schnell und intuitiv über die Software-Plattform PAS4000. Dort sind die Werkzeuge für Projektierung, Programmierung, Inbetriebnahme und Betrieb eng aufeinander abgestimmt. Darüber hinaus fallen keine Kosten für die Software-Lizenz, sondern nur für die tatsächlich verwendeten Funktionen an. „Aus unserer Sicht spricht für das Automatisierungssystem PSS 4000 der modulare Aufbau, die einfache Programmierung, die Ethernet-Anbindung, der geringe Platzbedarf im Schaltschrank sowie die Tatsache, dass man beim Anlaufmanagement einfach nur stecken muss.“, betont Rainer Ziehe.

Alle Strecken und Schleusen gesichert

Die Sicherheitstechnik ist auf drei Schaltschränke verteilt, das dezentrale E/A-System PSSuniversal von Pilz übernimmt mit zwei dezentralen E/A-Modulen mit insgesamt 105 Eingängen und 18 Ausgängen an der Zuführstrecke 1, an der Zuführstrecke 2 sowie an der Pufferstrecke am Ende der Aufrichtanlage die Steuerung und Überwachung sämtlicher sicherheitsrelevanter Funktionen. Die E/A-Module sind per Ethernet miteinander verbunden, Meldungen und Anlagenzustände gelangen via Profibus zur Anlagensteuerung.

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Das Automatisierungssystem PSS 4000 überwacht im Detail alle entlang der Anlage installierten Not-Halt Taster, 13 Lichtgitter, mehrere Positionsschalter und Scanner. Eine besondere Aufgabe stellt die Überwachung der beiden Schleusen dar: PSS 4000 hat sowohl den Transport der Hubgestelle in der Anlage als auch den Querverkehr der fahrerlosen Transportsysteme im Blick, die in regelmäßigen Abständen die Anlage kreuzen – ohne dass es dabei zu Kollisionen kommt.

Die magnetischen Sicherheitsschalter PSENmag von Pilz übernehmen die Positionserfassung der Aufrichter. Mit Lichtschranken PSENopt wird im Schleusenbereich sichergestellt, dass während der Aufrichtbewegung niemand gefährdet wird. Darüber hinaus zeigt eine Signalleuchte an, wenn die Schleuse in Bewegung ist.

Volle Power für die Antriebe

Besonders schätzt man bei Sietatec das Sicherheitsrelais PNOZpower von Pilz: In der Anlage sind 63 kleinere Antriebe verbaut, wobei je ein Sicherheitsrelais 10 Antriebe überwacht und im Ernstfall sicher abschaltet. Das Relais ist skalierbar und flexibel anpassbar durch die Wahl passender Module, so dass nur die Funktionen, die erforderlich sind, auch benötigt werden. Externe Schütze und Schützkombinationen entfallen. „Diese Technik ist alternativlos und hätte sich früher nur mit aufwändiger Relaistechnik lösen lassen“, sagt Rainer Ziehe.

Mit PITmode ist zudem ein leistungsfähiger Betriebsartenwahlschalter installiert. Dieser vereint zwei Funktionen in einem kompakten Gerät: Er ermöglicht das sichere Umschalten zwischen definierten und autorisierten Betriebsarten, mit seiner integrierten Identifikationsverwaltung vergibt er unterschiedliche Berechtigungen in der Steuerung. Dabei hat jeder Key eine unverwechselbare, personifizierbare ID, die auch auf der Rückseite des Schlüssels aufgelasert ist. Auf diese Weise wird nachvollziehbar und verantwortlich geregelt, wer an der Maschine in welcher Betriebsart personen- oder nutzergruppenbezogene Aufgaben ausführen darf. Der in den Not-Halt Tastern PIT integrierte „Safe Kontakt“ stellt zudem jederzeit die Funktionsfähigkeit der Taster sicher.

„Die Zusammenarbeit lief wie immer hervorragend: Pilz geht auf unsere Wünsche ein, stellt die richtigen Fragen, die umgesetzten Lösungen haben Hand und Fuß. Wir haben hier gemeinsam eine für den Betreiber sichere, produktive und überaus praktikable Lösung realisiert.“, fasst Rainer Ziehe zusammen. Anspruchsvolle Folgeprojekte stehen bereits an, Kunden von Sietatec können sich auch in Zukunft auf Automatisierungslösungen mit hohen Technologie- und Sicherheitsstandards verlassen.

Hannover Messe: Halle 9, Stand D17

* *Thomas Braasch, Pilz GmbH & Co. KG, Vertrieb Tochtergesellschaft Deutschland

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