Funktionale Sicherheitstechnik So machen Safety-Module alte und neue Maschinen rundum sicher

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bei Kübler ist alles in Bewegung, um fit zu bleiben für die Zukunft. Denn bis zum Jahr 2020 hat die Gruppe aus Villingen-Schwenningen einen Umsatz über 100 Mio. Euro Umsatz anvisiert. Dieses Projekt erfordere viel Einsatz in allen Bereichen, wie die Geschäftsführer und Mitarbeiter bei Gesprächen vor Ort erklärten. Dazu zählt auch die Safety-Kompetenz, die das Unternehmen seit zwei Jahren intensiv ausbaut.

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Sicheres Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine. Das ist etwa in Gießereien essenziell, weil Portalkrane hier besonders schwere oder heiße Lasten bewegen.
Sicheres Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine. Das ist etwa in Gießereien essenziell, weil Portalkrane hier besonders schwere oder heiße Lasten bewegen.
(Bild: Kübler)

„Wir werden zunehmend als Spezialist für sichere Bewegung und Positionierung wahrgenommen, weil wir das Gesamtpaket aus Safety Drehgebern, Modulen und Dienstleistungspaketen anbieten, erklärt der Produktmanager für funktionale Sicherheitstechnik bei Kübler, Jonas Urlaub. „Jetzt haben wir uns bereits mit einer zweiten Generation auf eine Reise in den industriellen Alltag der Zukunft begeben.“ Er stellt die modulare Komponentenserie Safety-M vor, die auf der Basis viel praktischer Erfahrung mit SIL2- und SIL3-zertifizierten Drehgebern und Lösungen entstanden ist - sowohl innerhalb neuer Anlagen als auch bei der Nachrüstung.

Das Produktprogramm beginnt beim Allrounder Safety-M compact für klar umrissene Anwendungen und wird abgerundet mit den Geräten Safety-M modular für komplexe Automatisierungsaufgaben. „Dieses Produktprogramm wollen wir skalierbar ausbauen, das auch in der nächsten Modernisierungs- oder Erweiterungsphase der Maschine noch perfekte Sicherheit bietet.“

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Keine Rechnung mit Unbekannten

„Es ist ein Kreuz mit den Altmaschinen“, weiß der Produktmanager. Steuerlich sind sie längst abgeschrieben, verrichten aber ihren Dienst so zuverlässig wie am ersten Tag. Die mechanischen Hauptkomponenten sind in tadellosem Zustand, und auch das vorhandene Werkzeug wurde mit hohen Kosten speziell für die Maschine angefertigt. „Viele Argumente also, die gegen ein Ausmustern oder gar Verschrotten sprechen.“

Er rechnet vor: Angenommen, der Stromverbrauch der Maschine ist nicht mehr zeitgemäß. In energieintensiven Branchen, wie in der Metallverarbeitung, kann dies ein wesentlicher Kostentreiber sein. Welche Modernisierungsmaßnahmen aber lohnen sich vor diesem Hintergrund? Welche Kosten und Nutzen sind realistisch, und wie wirtschaftlich ist die generalüberholte Maschine im Vergleich zur Neuanschaffung?

Noch mehr Unbekannte gesellen sich zur Rechnung, wenn aufgrund der Umstellung von Steuer- und Regelungstechnik auch eine neue Sicherheitsbetrachtung der Maschine fällig wird. Hier dürfen die Kosten für die Sicherheitstechnik die Energie-Einsparung durch neue Speise- und Rückspeiseeinheiten nicht gleich wieder neutralisieren. Sonst lohnt sich der Aufwand kaum. „Ob sich eine Maschinenmodernisierung rechnet, steht also stark im Zusammenhang mit der passenden Sicherheitslösung“ zieht Jonas Urlaub das Fazit.

Programmieren leicht gemacht

Für eben solche Einsätze - für das Umrüsten oder Nachrüsten von Maschinen bis hin zur maßgeschneiderten und funktionell ausgestatteten Neuanlage - bieten die Sicherheitsmodule Safety-M compact die notwendige Passgenauigkeit. Der Experte sagt, dass ihre Beliebtheit wächst, denn gegenüber den größeren SPSen bringen sie Vorteile mit. Über optionale OLED-Displays lassen sich sogar Anzeige- und Bedienfunktionen lokal übernehmen. „Mit der neuen Kübler Sicherheitstechnik findet jede Automatisierungsaufgabe ihr entsprechendes Modul, zentralisiert in einem Schaltschrank, verteilt mit Querkommunikation in mehreren Schaltschränken bis hin zu dezentralen Installationen.“

Zwei interessante Anwendungen verdeutlichen das:

Drehgeber machen die Metallfertigung effizienter

Gusseisen ist überall. Wir begegnen ihm täglich, sei es in unseren Autos als Motorblock, in unseren Häusern in Form von Heizungspumpen oder, wenn wir ein Bad in unseren - meist gusseisernen - Badewannen genießen. Zwar ist das archaische Verfahren und die Technik des Eisengießens seit quasi 5000 Jahren unverändert, doch hat sich in punkto Maschineneinsatz eine sprunghafte Entwicklung eingestellt.

Die Branche zeichnet sich durch zunehmend komplexe Bauteile und eine hocheffiziente, schnelle Produktion aus. Der Wettbewerb duldet keine Stillstände mehr. Komponenten müssen im Handumdrehen ausgetauscht, Wartung besonders einfach zu handhaben sein. Auch hier gilt: Time is money.

Vollportalkrane sorgen in Gießereien heute für enorme Arbeitserleichterungen. Sie verladen gefährliche Güter, rot glühende, bis zu 1600 Grad heiße Flüssigmasse oder hunderte Tonnen schwere Lasten; präzise und sicher. Durch die Aufständerung des Krans werden seine Kräfte in der Halle optimal genutzt. Die Kranintelligenz steckt zum großen Teil in ihren Windwerken: Sie sind es, die das positionsgenaue und sachte Anfahren regeln. Ausgestattet sind sie mit Hubwerküberwachungseinheiten, die vor Überlast sichern, mit Hubfrequenzumrichtern, mit einer Frequenzumrichter-Steuerung für die Fahrantriebe und nicht zuletzt mit robusten SIL-Drehgebern am Hubmotor.

Sicherheitstechnik: Starker Einsatz am Portalkran

Weil Portalkrane in Gießereien besonders schwere oder heiße Lasten bewegen, besteht im Umgang höchste Gefahr für Mensch und Maschine. Nach der Arbeitsmittel-Benutzerrichtlinie müssen die elektrischen und hydraulischen Steuerungen der hier im Einsatz befindlichen Maschinen der höchsten Sicherheitsstufe entsprechen. Nach der europäischen Norm EN ISO 13849-1 darf ein Fehler in der Maschinensteuerung nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Er muss „vor der nächsten Gefahr bringenden Bewegung entdeckt“ und die „Bewegung der Maschine im Fehlerfall sicher gestoppt werden“.

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Und diese Forderungen gelten nicht nur für Neumaschinen, sondern ohne Einschränkung auch für ältere Gebrauchtmaschinen. Erfüllen elektrische und hydraulische Steuerungen diese Anforderung nicht, bleibt nur die Alternative: Umrüsten oder Stilllegen.

Ein zentrales Element des Portalkrans ist die modulare Sicherheitstechnik, die alle elektrischen und hydraulischen Steuersignale verarbeitet. Und weil gerade im Stahlbereich die hohe Maschinenverfügbarkeit zählt, ist hier der Safety-M modular mit einem AS-i Systembus für den Einsatz prädestiniert. Beim Ausfall einzelner Module oder wenn der betroffene Anlagenbereich offline gehen sollte, arbeitet die Zentrale zuverlässig durch. Systemfehler gehören damit der Vergangenheit an.

Safety-M: die Kommunikationsspezialisten

Die Baureihe Safety-M modular ist kommunikativ: Ihre Schnittstellenvielfalt reicht von Feldbussen wie Canopen, Profibus DP, über Industrial Ethernet wie Profinet, Ethercat, Ethernet/IP bis hin zu Profisafe. Trotz ihrer kompakten Bauform bieten schon die Basismodule einiges an Leistung: Bis zu acht Ein- und Ausgänge stehen für unterschiedliche Informationen zur Verfügung.

Zusammen mit den Erweiterungsmodulen lassen sich diese Einsätze jedoch noch erweitern: Das Leistungsspektrum der derzeit 22 Sicherheitsmodule umfasst dabei sichere und Standard Ein- und Ausgänge: für Lichtgitter, Zugangskontrollen, Not-Halt-Taster oder Meldeleuchten, sichere potenzialfreie Relaiskontakte und sichere Drehzahlwächter zur Abdeckung aller Antriebssicherheitsfunktionen mit verschiedenen Geberschnittstellen.

Sicherheit ist kein Produkt

„Safety-M bietet Rundum-Sicherheitslösungen, die mit den Automatisierungsaufgaben mitwachsen, zum bezahlbaren Preis“, fasst Jonas Urlaub zusammen. Dabei eignen sie sich gleichermaßen für die Nach- und Umrüstung von Maschinen wie für deren Neukonzeption.

Safety-M zeigt, dass auch komplexe Automatisierungsaufgaben einfach und ohne viel Programmierung umzusetzen sind. Das macht sie so schnell. Safety-M Module – die übrigens in Zusammenarbeit mit Bihl+Wiedemann entwickelt wurden - entsprechen exakt ihrer Automatisierungsaufgabe und wachsen bei einer Anlagenvergrößerungen mit. Der umfangreiche Kübler Service tut ein Übriges, damit die flexible Aufgabe einfach und unkompliziert gelöst wird. Jonas Urlaub: „Denn gleich wie dezentral oder flexibel das System sein mag: Sicherheitstechnik ist bei Kübler eine Lösung aus verschiedenen Puzzleteilchen. Service und Kundennähe sind darunter zwei ganz entscheidende.“

SPS IPC Drives: Kübler, Halle 7A, Stand 402

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