Sicherheitstechnik Rundtisch-Fertigungsanlage für PUR-Formteile entspricht höchsten Sicherheitsstandards

Autor / Redakteur: Andreas Strangfeld / Ines Stotz

Für den Personenschutz an einem Rundtisch zur Herstellung von PUR-Formteilen wählte der badische Anlagenbauer Sysprotex eine Komplettlösung des schwedischen Spezialisten für Maschinensicherheit ABB Jokab Safety. Er erreicht damit durchgängig den höchsten Performance Level PL e gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 3 gemäß EN IEC 61508.

Nach dem Einlegen der einzuschäumenden Sitzplatte aus Sperrholz überprüfen der technische Leiter Elmar Winterhalter bei ABB Jokab Safety (l) und Sysprotex-Geschäftsführer Andreas Strangfeld (r) die Sicherheit der Polyurethan-Verarbeitungsanlage mit zehn Rundtischstationen.
Nach dem Einlegen der einzuschäumenden Sitzplatte aus Sperrholz überprüfen der technische Leiter Elmar Winterhalter bei ABB Jokab Safety (l) und Sysprotex-Geschäftsführer Andreas Strangfeld (r) die Sicherheit der Polyurethan-Verarbeitungsanlage mit zehn Rundtischstationen.
(Bilder: ABB Jokab Safety)

Das Herzstück der SPS-gesteuerten Polyurethan-Verarbeitungsanlage mit elektrischen und pneumatischen Antrieben bildet ein Rundtisch mit einem Durchmesser von sechs Metern. Seine zehn Stationen bestehen aus einer Roboterstation zum Besprühen der Formen, zwei manuellen Bearbeitungsstationen und sieben Aushärtestationen. Auf dem Rundtakttisch befinden sich zehn mitlaufende, selbständig agierende Einheiten. Jede besteht aus einem Antrieb und einer Form.

In der rundum abgeschlossenen Roboterstation werden die beiden offenen Formen-Hälften mit einem Trennmittel eingesprüht und anschließend nach dem In-Mould-Coating-Verfahren mit Lack beschichtet. An der darauf folgenden Füllstation werden bei Bedarf Einlegeteile in die Form gelegt. Dann wird die Form geschlossen und mit dem noch flüssigen Polyurethan gefüllt. Nach dem Füllen schwenkt sie vollautomatisch in die optimale Position, damit beim Aufschäumen die Luft am höchsten Punkt entweichen kann. Gleichzeitig dreht sich der Rundtisch um eine Station weiter.

In den folgenden Stationen wird die Form individuell je nach Prozessfortschritt und Ausführung des zu fertigenden Formteils bis zum Aushärten weiter bewegt. Nach diesen sieben Aushärtestationen gelangt sie an die Entnahmestation, an der das Teil entnommen und die Form von Austriebsmaterial befreit und gereinigt wird. Die Anlage ermöglicht einen Ausstoß von bis zu 60 PUR-Teilen pro Stunde sowie die gleichzeitige Fertigung von bis zu zehn verschiedenen Formteilen.

Steuerung und Überwachung der Anlage

Die gesamte Sicherheitstechnik wurde mit Komponenten von ABB Jokab Safety realisiert. Dabei werden die zehn Drehpositionen des Rundtisches von zehn aktiven, elektrisch verdrahteten Sicherheitssensoren Adam sicher nach PL e erfasst. Diese werden von einem einzigen, als Betätiger wirkenden Sicherheitssensor Eva aktiviert. Adam und die ihm gegenüber stehende Eva bilden dabei ein mit Eden bezeichnetes Sensorpaar. Die sicher erfasste Position des Rundtakttisches wird im Pluto-Programm sicherheitstechnisch verknüpft. Dadurch erfüllte man die Herausforderung, jeden einzelnen Antrieb auf dem Rundtakttisch abhängig von der Position und dem Zustand der Lichtvorhänge individuell freizugeben.

Die beiden Unfallschutz-Lichtvorhänge Focus mit 30 mm Auflösung und 1650 mm Schutzfeldhöhe erfassen den Eingriff in und den Zutritt zu den Bearbeitungsstationen. Die Zutrittstür zur Roboterstation und der Zugang zum Innenbereich des Rundtisches werden jeweils von einem Sensorpaar Eden überwacht. Jegliches manuelle Übergreifen der beiden Schutzwände wird von zwei weiteren Unfallschutz-Lichtvorhängen Focus mit 14 mm Auflösung und 300 mm Schutzfeldhöhe erfasst und löst eine sofortige Unterbrechung der gefahrbringenden Roboterbewegung aus.

Die Sicherheitsanforderungen der Anlage wurden durch entsprechende Programmierung des Sicherheitscontrollers Pluto schnell und mühelos erfüllt. Dank des verringerten Verdrahtungs-, Projektierungs- und Materialaufwands sowie der hohen Flexibilität erzielt man erhebliche Kosteneinsparungen. Durch den Wegfall mehrerer Sicherheitsrelais und die kleine Baugröße von Pluto ergeben sich ausreichende Platzreserven im Schaltschrank.

Not-Halt-Taster Inca

Inca ist ein Not-Halt-Taster für den Einbau in Schaltschränke und Bedienfelder. Sein Anschluss erfolgt über abnehmbare Anschlussklemmen. Der Taster ist mit einer LED ausgestattet, die den aktuellen Zustand anzeigt. Leuchtet sie grün, ist der Not-Halt-Taster nicht aktiviert. Ein rotes Licht weist dahingegen darauf hin, dass er betätigt wurde. Blinkt die LED rot/grün, wurde einer der vorgeschalteten Not-Halt-Taster aktiviert. So lässt sich schnell feststellen, welcher aktiviert wurde.

Inca ist in zwei Varianten erhältlich: für dynamische und für statische Schaltkreise. Inca 1 Tina wird mithilfe eines Sicherheitscontrollers Pluto an dynamische Sicherheits-Schaltkreise angeschlossen und verfügt zusätzlich über einen elektronischen Info-Ausgang. Inca 1 ist stattdessen mit Kontakten versehen, die den Anschluss an statische Sicherheitsschaltkreise mit Sicherheitsrelais ermöglichen. Ein Sicherheits-Schaltkreis mit Inca 1 Tina erreicht selbst dann den Performance Level e, wenn mehrere Not-Halt-Taster in Reihe geschaltet sind.

Schlanke Erweiterungsrelais BT51

Die nur 22,5 mm breiten Sicherheitsrelais BT51 sind für den Anschluss von Unfallschutzgeräten, wie Not-Halt-Tastern, und zum Erweitern der Anzahl von Ausgängen bestimmt. Mit vier zweifachen Schließern als Sicherheitsausgänge, Testeingang und vollständiger interner Überwachung ist das BT51 nahezu einzigartig. Der Testeingang dient zur Überwachung, dass Schütze oder Magnetventile abgefallen und wieder rückgesetzt sind, bevor ein Wiederanlauf zugelassen werden kann.

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Sicherheitscontroller Pluto

Der nur 45 mm breite Sicherheitscontroller Pluto B20 verfügt über einen Busanschluss. Der ebenfalls mit einem Busanschluss versehene, nur 90 mm breite Sicherheitscontroller Pluto B46 wurde entwickelt, um der Nachfrage nach mehr Ein- und Ausgängen gerecht zu werden. Er hat insgesamt 46 E/A, sechs davon sind unabhängige Sicherheitsausgänge. Die 40 Eingänge sind für Unfallschutzgeräte und sonstige sicherheitsgerichtete Sensoren bestimmt. Außerdem können 16 dieser Eingänge auch als nicht sichere Ausgänge benutzt werden.

Da die Programmierung über die intuitive Pluto Manager-Software im Kontaktplan erfolgt, eignet sich der Controller sowohl zur Sicherheitsüberwachung als auch zur Steuerung kleinerer Maschinen. Es ist ein „All Master", der den Entwurf von Sicherheitssystemen vereinfacht und dem Performance Level e nach EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC-62061 entspricht. Alle Plutos sind Master-Geräte und können sich somit am Netzwerk gegenseitig sehen und Entscheidungen bezüglich ihrer eigenen unmittelbaren Sicherheitsumgebung treffen. Das System wird mit dem Pluto Manager programmiert, einem auf Windows basierenden Programmierwerkzeug, das sowohl die Nutzung TÜV-zertifizierter Sicherheits-Funktionsblöcke als auch freie Programmierung ermöglicht.

Pluto Gateway GATE P1 für Profibus DP

Das Pluto Gateway ist ein Protokollumsetzer, der die Kommunikation zwischen einem Sicherheitscontroller Pluto und anderen Feldbussen in beiden Richtungen ermöglicht. Zur Zeit sind vier Typen lieferbar: GATE-P1 für Profibus DP, GATE-D1 für DeviceNet, Gate-E1 für Ethernet und GATE-C1 für CANopen. Der Protokollumsetzer ist nur 22,5 mm breit (35 mm für Gate-E1). Er wird auf einer DIN-Schiene montiert und lässt sich überall an einem Pluto-Bus anschließen. Das Gerät hat eine gemeinsame Schnittstelle mit Pluto, d.h. die gleiche Verkabelung, und das Pluto Manager PC-Programm kann für Servicearbeiten und nötigenfalls zum Programmieren benutzt werden. Normalerweise erfolgt jedoch die Gateway-Konfiguration über DIP-Schalter am Gerät und/oder über Konfigurationsdaten von einem übergeordneten SPS-System. Beim Programmieren hat der Pluto Manager Zugriff auf fertige Funktionsblöcke für die Kommunikation über das Pluto Gateway.

Zufriedene Anwender der Sicherheitstechnik

Der bei Sysprotex mit der Projektierung betraute technische Leiter Elmar Winterhalter und sein Kunde, Geschäftsführer Thomas Volz, schätzen vor allem die hohe Anpassungsfähigkeit des Sicherheitscontrollers Pluto sowie die leichte Ausrichtung und völlige Schmutz-Unempfindlichkeit der zehn für die sichere Positionsüberwachung montierten Sicherheitssensoren Eden. Zum Anschluss an den Sicherheitscontroller benötigt man pro Sensor nur einen Eingang, im Gegensatz zu zwei Eingängen bei anderen Lösungen. Auch die Not-Halt-Taster Inca 1 Tina werden einkanalig angeschaltet. Dies vereinfacht die Verdrahtung und spart Zeit.

Der technische Leiter lobt auch den übersichtlichen modularen Aufbau und die leichte Programmierbarkeit von Pluto mit der kostenlosen Manager Software sowie das durchgängige Erreichen des höchsten Performance Levels PL e.

* Andreas Strangfeld, Leiter Produktmarketing Safety, ABB Stotz-Kontakt, Spaichingen

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