Sicherheitstechnik Roboter sorgt für automatisierten Bierausschank

Autor / Redakteur: Markus Schönbächler, Andreas Strangfeld* / Ines Stotz

Messebesucher kennen das zur Genüge: Läuft man durch die Hallen, quält einen früher oder später durch die trockene Luft der Durst. Zeit für ein kühles Bierchen, mag da der eine oder andere denken. So kam doch der erstmals auf der Automatisierungsmesse Sinex in Bern auf dem Stand von Elpex bierausschenkende Roboter wie gerufen. Beachtung und Sympathie genoss er aber nicht nur durch das kühle Nass, sondern auch durch seine zuverlässige Steuerung und das hohe Sicherheitsniveau.

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Der Roboter hält den leeren Becher unter den Zapfhahn mit der gewünschten Biersorte und der Füllvorgang beginnt. Für den Personen- und Anlagenschutz sorgt eine komplette Sicherheitslösung von ABB.
Der Roboter hält den leeren Becher unter den Zapfhahn mit der gewünschten Biersorte und der Füllvorgang beginnt. Für den Personen- und Anlagenschutz sorgt eine komplette Sicherheitslösung von ABB.
(Bild: ABB)

Die beiden Schweizer Firmen Elpex, seit über 20 Jahren in der Industrieautomation tätig, und Sicherheitstechnik-Spezialist Mattle Industrie-Produkte, suchten nach einer Idee, um ihre breit gefächerten Leistungsangebote einladend und publikumswirksam auf Messen aufzeigen zu können. Deshalb kreierten sie zusammen mit ABB einen Bier ausschenkenden Roboter.

Dabei war es erforderlich, dass verschiedene Steuerungssysteme miteinander kommunizieren können, nämlich die Steuerung des ABB Roboters IRB120 mit der Elpex Steuerung und die Sicherheitssteuerung von ABB (Jokab Safety) mit dem Sicherheitscontroller Pluto B46 v2.

Da der Bier-Roboter mit verschiedenen Zugängen ausgestattet werden musste, erhielt der Controller die Aufgabe, eine Flügeltür, eine Schiebetür sowie einen mit einem Lichtvorhang überwachten Zugang zu kontrollieren. Zudem musste er den Not-Halt-Taster Smile 11EA und ein Dreilagen-Zustimmungstaster JSHD4 ansteuern. Die Ausgangssignale des Sicherheitscontrollers wurden zur Ansteuerung der Aktoren (Ventile, Türzuhaltungen und Signalleuchten) benutzt. So konnte Pluto nicht nur sicherheitstechnische Aufgaben für den Personenschutz lösen, sondern auch als normale SPS Ein- und Ausgangssignale steuern. Dies spart in vielen Anwendungen Zeit, Platz und somit Kosten.

Komplettes Sicherheitskonzept spart Kosten

Eine hohe Verfügbarkeit und automatisierte Abläufe erfordern ein effizientes Sicherheitsmanagement, das die Gefährdung von Bedienern ebenso ausschließt wie Maschinenschäden im Störfall. Das gilt auch für den Ausschank von „sicherem Bier". Für den dazu bestimmten ABB Roboter wählte Elpex eine Komplettlösung von ABB Jokab Safety, dem schwedischen Spezialisten für Maschinensicherheit.

Alle Sicherheitsfunktionen mit deren angeschlossenen Sicherheitskomponenten werden von dem ABB Sicherheitscontroller überwacht. Dabei wurde durchgängig der Performance Level PL e gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 3 gemäß EN IEC 61508 erreicht. Dank des verringerten Verdrahtungs-, Projektierungs- und Materialaufwands sowie der hohen Flexibilität erzielte man beachtliche Kosteneinsparungen. In der rundum abgeschlossenen Bier-Roboterstation kam die gesamte Sicherheitstechnik einschließlich dem Sicherheitszaun Quick-Guard von ABB zum Einsatz.

Sicherheitscontroller vereinfacht Entwurf von Sicherheitssystemen

Der 90 mm breite Sicherheitscontroller Pluto B46 v2 mit Busanschluss hat insgesamt 46 E/A, sechs davon sind einzeln, unabhängig voneinander schaltbare Sicherheitsausgänge. Die 40 Eingänge sind für Unfallschutzgeräte und sonstige sicherheitsgerichtete Sensoren bestimmt. Außerdem können 16 dieser Eingänge auch als nicht sichere Ausgänge benutzt werden. Dank des speziellen dynamischen Ein- und Ausgangssignals kann jedes Gerät bis zu 390 Sensoren einkanalig nach Performance Level PL e überwachen.

Da die Programmierung über die intuitive Software Pluto Manager im Kontaktplan erfolgt, eignet sich Pluto sowohl zur Sicherheitsüberwachung als auch zur Steuerung kleinerer Maschinen. Die Nutzung der TÜV-zertifizierten Sicherheits-Funktionsblöcke ermöglicht eine einfache Handhabung der Software. Eine freie Programmierung, wie beispielsweise Schrittkettenprogrammierung, ist ebenfalls möglich.

Der „All Master" Sicherheitscontroller vereinfacht den Entwurf von Sicherheitssystemen und entspricht dem Performance Level PL e nach EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC-62061. Alle Plutos sind Master-Geräte und können sich somit am Netzwerk gegenseitig sehen und Entscheidungen bezüglich ihrer eigenen unmittelbaren Sicherheitsumgebung treffen.

Intelligente Zuhaltevorrichtung verhindert unerwünschte Prozessunterbrechnung

Die Prozesszuhaltung Dalton von ABB kann mit der Öffnung in verschiedene Richtungen eingebaut werden und hat eine geringe Einbauhöhe. LEDs zeigen den Geräte-Zustand an, der sich auch über den Informationsausgang ablesen lässt. Das Gerät weist einen niedrigen Stromverbrauch auf, sowohl während des Zuhaltens als auch im zugehaltenen Zustand. Der Anschluss erfolgt einfach über einen M12-Anschluss. Zur Verteilung von sowohl Sicherheits- als auch Zuhaltungsfunktion lässt sich ein Anschlussblock Tina 12A verwenden.

Die Zuhaltevorrichtung soll unerwünschte Prozessunterbrechungen verhindern — es handelt sich also nicht um ein Sicherheitsschloss, dafür gibt es Knox. Sie kann entweder als separates Gerät oder zusammen mit dem berührungslosen Sicherheitssensor Eden eingesetzt werden. In nicht zugehaltenem Zustand wird die Tür mithilfe eines Kugelrasters geschlossen gehalten, dessen Haltekraft individuell einstellbar ist. Der Mechanismus lässt eine Zuhaltung nur dann zu, wenn die Tür geschlossen, d.h. der Kugelraster im Schloss ist. Bei der Ausführung mit integriertem Sicherheitssensor müssen die Eden-Sensoren Kontakt haben, damit der Mechanismus aktiv werden kann.

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 Sicherheitscontroller Pluto über Adam an Eva übertragen, die das Signal verändert und wieder zurücksendet. Der Sensor hat einen Schaltabstand von 0 bis 15 mm und ist nur dann aktiviert, wenn sich Adam und Eva gegenüber stehen.

Unfallschutz-Lichtvorhang schaltet bei Gefahr zuverlässig ab

Der Unfallschutz-Lichtvorhang Focus F2-14-450 hat einen Querschnitt von nur 37 x 48 mm, eine Auflösung von 14 mm und eine Schutzfeldhöhe von 450 mm. Die parallel angeordneten Infrarotstrahlen mit einer Reichweite von 0,2 bis 6 m lösen beim Eindringen in den Gefahrenbereich einen Abschaltbefehl aus.

Das nach der Sicherheitsnorm EN/IEC 61496-1/2 zertifizierte Gerät vom Typ 2 lässt sich leicht konfigurieren und installieren. Es besitzt Eingänge zum teilweisen oder vollständigen Muten der Lichtstrahlen.

Zu den besonderen Merkmalen zählen Eintakt-/Zweitakt-Betrieb, optionales Floating oder Fixed Blanking, Pre-Reset-Funktion, manuelle, überwachte oder automatische Rückstellung, zwei überwachte PNP Sicherheits-Ausgänge mit Querschluss-Überwachung und M12-Anschlüsse. LEDs sorgen für einfache Ausrichtung und Anzeige von Verschmutzung, Betriebsspannung und Ausgangszustand.

Schutzumhausung schnell maßgeschneidert konstruiert

Weil die Schutzumhausung Quick-Guard aus wenigen Komponenten - wie Aluminiumprofilen, patentierten Montageteilen, Gitter-Verriegelungen, Wellengittern, Polycarbonat- oder Schallabsorptions-Platten – besteht, sind die Kosten für Zusammenbau und Änderung des Systems gering. Dank der patentierten Schraubverriegelung sind alle Beschläge vormontiert mit Befestigungsschrauben und Muttern lieferbar. Um praxisgerechte Sicherheitslösungen schnell und bequem maßschneidern zu können, hat ABB die Software Safe-CAD entwickelt - ein Plug-in-Programm für Auto-CAD.

Not-Halt-Taster für Schaltschränke und Bedienfelder

Der besonders leicht an Aluminiumprofilen zu installierende Not-Halt-Taster Smile 11EA mit 5-poligem M12-Stecker ist für den Einbau in Schaltschränke und Bedienfelder bestimmt. Sein Anschluss an Vital, Pluto oder ein Sicherheitsrelais erfolgt über abnehmbare Anschlussklemmen, und die eingebaute LED zeigt den aktuellen Zustand des Tasters an. Leuchtet die LED grün, ist der Not-Halt-Taster nicht aktiviert. Ein rotes Licht weist dahingegen darauf hin, dass der Taster betätigt wurde. Erlischt die LED, wurde einer der vorgeschalteten Not-Halt-Taster betätigt. So lässt sich schnell feststellen, welcher Not-Halt-Taster betätigt wurde. Smile entspricht der Schutzart IP 65 und ist in zwei verschiedenen Varianten für dynamische und für statische Schaltkreise erhältlich.

* Markus Schönbächler, Geschäftsführer, Mattle Industrieprodukte, Hinwil ZH (CH); Andreas Strangfeld, Leiter Produktmarketing Safety, ABB Stotz-Kontakt, Spaichingen.

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