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Safety Flexibles Sicherheitssystem passt sich wie ein Chamäleon an

| Autor / Redakteur: Carsten Gregorius* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Flexibel und schnell agieren, das muss auch der Maschinenbau. Ein neues Safety-System lässt sich dafür einfach an neue Rahmenbedingungen adaptieren sowie vielfältig verwenden – bei Sicherheit bis PL e und SIL 3.

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Wie ein Chamäleon muss sich die heutige Industrie-Produktion ebenfalls flexibel und schnell anpassen – und zwar den immer spezifischer werdenden Kundenanforderungen.
Wie ein Chamäleon muss sich die heutige Industrie-Produktion ebenfalls flexibel und schnell anpassen – und zwar den immer spezifischer werdenden Kundenanforderungen.
(Bild: Phoenix Contact)

Ein Chamäleon kann innerhalb kürzester Zeit auf Veränderungen in seiner Umgebung reagieren, indem es seine Farbe anpasst. Das geschieht über winzige Kristallblöcke, die sich in der Haut der Echsen befinden. In der heutigen industriellen Produktion ist es ebenfalls erforderlich, spezifischen Kundenanforderungen flexibel und schnell zu begegnen. Insbesondere im Sondermaschinenbau kommt es häufig vor, dass Maschinenkonzepte individuell geändert werden müssen und das Sicherheitskonzept entsprechend zu ergänzen ist. Um den notwendigen SIL (Safety Integrity Level) oder PL (Performance Level) zu erreichen, haben die sicherheitsrelevanten Teile der Schutz- und Steuerungseinrichtungen andererseits korrekt zu funktionieren, sodass die Anlage im Fehlerfall im sicheren Zustand bleibt oder in diesen gebracht wird.

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Mit dem Grad der Automatisierung steigen erfahrungsgemäß auch die Anforderungen an die funktionale Sicherheit. So müssen verschiedene Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt, Schutztürverriegelungen, Lichtgitter oder Trittmatten in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten miteinander verknüpft werden.

Für Applikationen bis zu 160 sicheren I/Os

Mit dem modularen Sicherheitssystem der Produktfamilie PSR modular von Phoenix Contact lassen sich Applikationen bis PL e (EN ISO 13849) sowie SIL 3 (IEC 61508 respektive EN 62061) realisieren. Aufgrund des Tragschienenbusverbinders TBUS kann der Anwender das System flexibel an seine jeweiligen Ansprüche adaptieren und erweitern. Somit ist die Lösung sowohl für Kleinstanwendungen mit drei Sicherheitsfunktionen bis hin zu Applikationen mit 160 sicheren I/Os in einer Station einsetzbar.

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Complete line
Komplettlösung für den Schaltschrank

Die Produktfamilien PSR modular und PSR mini sind Bestandteil von Complete line: aufeinander abgestimmte Hard- und Softwareprodukte, Dienstleistungen und Systemlösungen für die Prozessoptimierung im Schaltschrankbau. Zum Portfolio gehören neben der funktionalen Sicherheitstechnik auch Steuerungen und I/O-Systeme, Stromversorgungen und Geräteschutzschalter, Reihenklemmen und Verteilerblöcke, Relaismodule und Motorstarter, Trennverstärker, Überspannungsschutz sowie schwere Steckverbinder.

Von der Projektierung und Beschaffung über die Installation und Inbetriebnahme bis zum Betrieb vereinfacht Complete line die Prozesse im Schaltschrankbau.
Von der Projektierung und Beschaffung über die Installation und Inbetriebnahme bis zum Betrieb vereinfacht Complete line die Prozesse im Schaltschrankbau.
( Bild: Phoenix Contact )

Complete line zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

  • intuitive Handhabung durch einheitliches Design, Haptik und Funktion;
  • weniger Zeitbedarf während des gesamten Engineering-Prozesses aufgrund einer durchgängigen Software-Unterstützung;
  • reduzierte Lagerkosten durch standardisiertes Zubehör und geringe Teilevielfalt;
  • verbesserte Prozesse im Schaltschrankbau aufgrund individueller Serviceleistungen und innovativer Fertigungslösungen.

Das umfangreiche Portfolio beinhaltet verschiedene Funktionsmodule, die auf dem bewährten Gehäusekonzept ME max basieren und eine Baubreite von lediglich 22,5 mm aufweisen. Die Module sind wahlweise mit Schraub- oder Push-in-Anschlusstechnik erhältlich, weshalb sich Inbetriebnahmezeiten durch die werkzeuglose Installation verkürzen. Das Herzstück des Systems bilden zwei unterschiedlich leistungsfähige Basismodule, die sicherheitstechnisch miteinander kommunizieren können. Auf diese Weise lassen sich klassische Anwendungsfälle – wie Linien-Not-Halt-Konzepte für Fertigungsanlagen – einfach umsetzen.

Integration von Sicherheitsfunktionen gemäß EN 61800-5-2

Neben dem Monitoring von klassischen digitalen Signalen stehen ebenfalls Module zur sicheren Bewegungsüberwachung zur Verfügung, die verschiedene Gebersignale wie Näherungsschalter, TTL, HTL oder SIN/COS auswerten können. Die Funktionsbaustein-Bibliothek umfasst dabei Sicherheitsfunktionen gemäß IEC 61800-5-2, beispielsweise sicherer Betriebshalt (SOS), sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS), sicherer Geschwindigkeitsbereich (SSR) oder sichere Bewegungsrichtung (SDI). So kann die Geschwindigkeit der Spindel von Werkzeug- und holzbearbeitenden Maschinen zum Beispiel während des Einrichtbetriebs bei geöffneter Schutzeinrichtung kontrolliert werden. Sollte die Applikation die festgelegte Geschwindigkeit wegen eines Fehlers im Antriebssystem überschreiten und folglich eine Gefahr für den Bediener entstehen, wird der Antrieb sofort abgeschaltet.

Einen weiteren Anwendungsbereich von PSR modular stellt die Nutzung in Windenergieanlagen dar, wo die Module zur Überwachung der Rotordrehzahl verwendet werden können. Darüber hinaus bietet sich ihr Einsatz in mobilen Applikationen – wie fahrerlosen Transportsystemen – oder Logistiksystemen – sogenannten Regalbediensystemen – an, um deren Geschwindigkeit zu kontrollieren.

Anwendertreff Maschinensicherheit

Die Maschinensicherheit ist ein wichtiges Thema: Die richtigen Normen müssen berücksichtigt und die Anforderungen der Maschinenrichtlinie müssen eingehalten werden. Der Anwendertreff Mascinensicherheit unterstützt Entwickler und Konstrukteure, die funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen zu gewährleisten.

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Insbesondere in weitläufigen Anlagen mit verteilten I/Os erweist es sich zur Verringerung des Installationsaufwands als sinnvoll, dass Sensoren und Aktoren abgesetzt vom eigentlichen Basismodul verdrahtet werden können. Zu diesem Zweck lässt sich ein spezielles Erweiterungsmodul verwenden, das den Lokalbus des PSR modular-Systems physisch trennt und über ein proprietäres Protokoll auf die dezentral verbauten Stationen umsetzt. Auf diese Weise kann der Anwender bis zu fünf abgesetzte Segmente à 50 m innerhalb einer Station aufbauen.

Prozessabläufe sicher und zuverlässig kontrollieren

Abgerundet wird das Produktportfolio durch ein sicheres Analogmodul zur Erfassung und Verarbeitung von Füllständen, Temperatur, Distanzen, Druck oder Kräften. Dazu stellt das Modul vier voneinander unabhängige Kanäle für den Bereich von 4…20 mA respektive 0…10-V-Signale bei einer 16-Bit-Auflösung bereit. Der Strommessungsbereich reicht von 0 bis 25 mA und eignet sich daher auch für den Anschluss von Gebersignalen mit standardisierten Pegeln gemäß der Namur-Empfehlung NE 43. Die analogen Messwerte können bereits bei der Konfiguration in numerische Größen mit beliebiger Maßeinheit skaliert werden. Neben der Möglichkeit zur Grenzwert- und Bereichsüberwachung lassen sich Berechnungen – zum Beispiel die Addition oder Subtraktion numerischer Analogwerte – durchführen. Die Prozessabläufe in verfahrenstechnischen Anlagen werden also sicher und zuverlässig kontrolliert.

Industrial Usability Day

Maschinen müssen einfach zu verstehen und bedienen sein – aber wie werden sie benutzerfreundlicher? Und was bringt die Usability? Auf dem Industrial Usability Day erfahren Anwender, wie sie die optimale Mensch-Maschine-Interaktion gestalten.

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Konfigurations-Software mit umfangreichen Funktions- und Diagnosemöglichkeiten

Die Konfiguration der Module erfolgt über die intuitiv handhabbare Software PSR modular, die umfangreiche Funktions- und Diagnosemöglichkeiten umfasst. Nach der Erstellung des grafischen Schaltplans wird die Konfiguration direkt per USB-Verbindung auf das Modul geladen. Alternativ lässt sich ein vorkonfigurierter Speicherbaustein aufstecken, sodass beispielsweise bei Serienmaschinen selbst ohne Notebook eine schnelle Inbetriebnahme möglich ist. Während der Maschinenabnahme unterstützt die integrierte Berichtsfunktion bei der individuellen Berechnung der Reaktionszeit.

Zu Weiterleitung der Prozessdaten stehen alle gängigen Busprotokolle wie Profinet, Ethernet/IP, Modbus/TCP oder Ethercat zur Verfügung. Aufgrund der Diagnosemöglichkeit der Funktionsbausteine kann der Bediener Anlagenstillstände eindeutig und schnell lokalisieren.

Fazit: Ob einfache Maschine oder modulares Sicherheitskonzept: Mit PSR modular bietet Phoenix Contact in Kombination mit dem Sicherheitsrelais-Portfolio PSR mini ein komplettes Lösungsangebot für den vielfältigen Einsatz in Maschinen- und Prozessapplikationen.

* Dipl.-Ing. (FH) Carsten Gregorius, Senior Specialist Safety im Geschäftsbereich Automation Infrastructure, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont

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