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Wie der sinnvolle Einsatz von Sicherheitskomponenten die Produktivität erhöht

| Autor / Redakteur: Thomas Wandt* / Ute Drescher

Bei der Diskussion um das richtige Sicherheitskonzept stehen Modularität, Flexibilität und kurze Stillstandzeiten im Vordergrund. Doch es gibt zwei weitere Faktoren, die in die Planung einbezogen werden sollten: Die Reduzierung der Aufstellfläche sowie Produktivitäts- und Kostenvorteile.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der Planung von Sicherheitseinrichtungen für industrielle Anlagen stehen sehr unterschiedliche Konzepte zur Auswahl. Anlagenbauer und -betreiber haben hier oft verschiedene Ansichten oder Anforderungen, die aufeinander abgestimmt werden müssen.

So wünschen sich Anlagenbauer üblicherweise eine flexible und komfortable Lösung, bei der die Sicherheitsvorrichtungen vor allem sehr schnell arbeiten und dabei trotzdem die größtmögliche Sicherheit bieten. Abstriche bei der Sicherheit wollen auch die Anlagenbetreiber nicht machen. Für sie steht jedoch im Vordergrund, die Stillstandszeiten nach dem Auslösen der Sicherheitstechnik so gering wie möglich zu halten und die Fertigung, z. B. bei Chargenänderungen, insgesamt flexibel zu gestalten.

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Im Rahmen der Diskussion zwischen Anlagenbauern und -betreibern werden zwei wesentliche Punkte jedoch nur sehr selten angesprochen bzw. mit der eingesetzten Sicherheitstechnik in Verbindung gebracht: Die Reduzierung der Aufstellfläche sowie Produktivitäts- und Kostenvorteile. Beide Ziele lassen sich jedoch durch den sinnvollen Einsatz von Sicherheitskomponenten erreichen.

Laserscanner und Trittmatten benötigen wenig Platz

Moderne Sicherheitskomponenten ermöglichen z. B. den Verzicht auf teure, sperrige und unflexible Schutzzäune oder Schutzgitter, deren Zugangstüren mit Sicherheitsendschaltern und Locksystemen ausgerüstet sind. Diese benötigen sehr viel Platz in der Maschinenhalle und verhindern ein schnelles Eingreifen in den Produktionsprozess. Alternativen wie Laserscanner, Trittmatten und Lichtgitter benötigen hier weit weniger Platz und erfordern keine Kompromisse bei der Sicherheit. Unternehmen können so die Aufstellfläche ihrer Produktionsanlagen reduzieren und den Platz in ihrer Produktionshalle weitaus effizienter nutzen.

Aber lassen sich Sicherheitssysteme mit Kostensenkungen und Produktivitätssteigerungen vereinen? Ein erster Ansatzpunkt ist schon das Verhalten der Anlage bei einer Sicherheitsabschaltung. Sehr viele herkömmliche Sicherheitseinrichtungen stoppen nämlich bei einem ‚Not-Aus’ immer gleich die gesamte Anlage.

Diese Vorgehensweise bietet natürlich maximale Sicherheit, erhöht jedoch auch die Zeit, die man nach der Beseitigung der Not-Aus-Situation für das Wiederanfahren der Anlage - inklusive Grundstellungsfahrt und Einrichten der Produktionsanlage - benötigt.

Not-Halt statt Not-Aus

Wird anstelle der klassischen Not-Aus-Funktion jedoch nur ein sogenannter ‚Not-Halt’ installiert, ist es in vielen Fällen möglich, nur den jeweils betroffenen Anlagenteil zu stoppen. Der Betrieb der restlichen Anlage muss so nicht eingeschränkt werden. Baut man Materialpuffer ein, können vor- und nachgelagerte Anlagenteile sogar ohne Unterbrechung weiter produzieren.

Sind keine Materialpuffer vorhanden, so bleiben diese Anlagenteile bei einem effektiven Not-Halt-System einfach in Betrieb, warten jedoch auf ein entsprechendes Startsignal. Nach Beseitigung der sicherheitskritischen Situation muss der entsprechende Anlagenteil lediglich noch in Grundstellung gebracht werden und die Produktion kann unmittelbar weiterlaufen.

Flexible Sicherheitssteuerungen ersetzen herkömmliche Systeme

Weiteres Potenzial liegt in den heute erhältlichen Sicherheitssteuerungen. Diese flexiblen und intelligenten Geräte werden die herkömmlichen, fest verdrahteten Systeme nach und nach ersetzen, da es mit ihnen zum Beispiel möglich ist, bestehende Systeme jederzeit ohne größeren Aufwand zu erweitern. Zudem lassen sie sich leicht in Netzwerkarchitekturen einbinden und ermöglichen dadurch eine ortsunabhängige Steuerung der Sicherheitseinrichtungen. Letztendlich führen diese Eigenschaften zu reduzierten Hardwarekosten, deutlich kürzeren Inbetriebnahmezeiten sowie einer wesentlich einfacheren Instandhaltung.

Zudem bieten moderne Sicherheitssteuerungen die Möglichkeit, selektiv in den Fertigungsprozess einzugreifen, ohne diesen komplett zu unterbrechen. Dies stellt die hohe Produktivität einer Anlage - unabhängig von ihrer jeweiligen Komplexität - sicher. Moderne Sicherheitssteuerungen, die auf einer integrierten Architektur basieren, können zudem die einzelnen Sicherheitseinrichtungen leichter kontrollieren – bei Bedarf sogar aus der Ferne.

Über CIP-Safety die Systeme auch aus der Ferne kontrollieren

Dies geschieht durch das sogenannte Common Industrial Protocol (CIP), den gemeinsamen Application Layer von DeviceNet und Ethernet/IP sowie andere CIP-Netzwerke wie etwa ControlNet. In dem Bereich der Sicherheitstechnik spricht man dann von CIP Safety. Dieses Protokoll ist vom TÜV für IEC 61508 SIL3- Applikationen freigegeben. Die Ansteuerung der sicheren Ein- und Ausgänge geschieht heute über DeviceNet Safety. Durch die hohe Funktionalität von CIP lassen sich sichere sowie auch andere nicht sichere Teilnehmer wie Frequenzumrichter und Sensorik im selben Netzwerk betreiben.

Mit seinen Sicherheitslösungen geht Rockwell Automation sogar noch einen Schritt über die bloße Sicherheitssteuerung hinaus. Das Unternehmen integriert nämlich seine GuardLogix Sicherheitssteuerung, die nach IEC 61508 Sicherheitsintegritätslevel 3 (SIL3) zugelassen ist, in seine weit verbreitete ControlLogix- Steuerungsplattform.

Diese besitzt schon mit Standardkomponenten die IEC 61508 SIL 2 Zulassung. Indem das Unternehmen Standard- und Sicherheitssteuerung auf einer Plattform vereint, können Anwender sowohl das SPS- als auch das Sicherheitsprogramm für ein Projekt mit der gleichen Software erstellen. Dies senkt die Kosten für Software und Training enorm.

Sicherheitsrelais für kleinere Applikationen

Ein häufiger Einwand gegen herkömmliche Sicherheitssteuerungen lautet, dass sie sich für kleinere Applikationen als überdimensioniert erweisen. Der Einsatz von einfacheren Komponenten erfordert in der Praxis allerdings oft Einbußen bei der Flexibilität. Rockwell Automation begegnet diesem Dilemma mit seinem intelligenten Sicherheitsrelais SmartGuard 600.

Bei diesem „SafetyController“ handelt es sich um ein über USB oder DeviceNet programmierbares Gerät mit 16 Ein- und 8 Ausgängen. Zusätzlich sind noch vier Puls-Test-Ausgänge im Gerät vorhanden. Die Programmierkapazität liegt bei 256 logischen Blöcken. Sollte die Anzahl der Ein- und Ausgänge nicht ausreichen, kann die E/-Ebene mit den gleichen Sicherheitskomponenten über DeviceNet-Safety, die auch für die GuardLogix verwendet werden, aufgerüstet werden.

Der „SafetyController“ lässt sich in verschiedenen Modi betreiben - Safety Master, Safety Slave oder als Standard Slave. Durch Kombination dieser Möglichkeiten ist eine Erweiterung und Vernetzung mehrerer Safety Controller gegeben. Auch hier kommt wieder das CIP Safety Protokoll zur Kommunikation zum Einsatz. Die flexible Kommunikation ermöglicht die Anbindung der Safety Komponenten an den SafetyController. Ebenso ist eine Verbindung mit Bediengeräten oder nicht sichere Steuerungen zur Zustandsübermittlung möglich.

*Thomas Wandt ist als Commercial Engineer zuständig für den Bereich SPS-Steuerungen, Visualisierung und Software bei der Rockwell Automation GmbH, Düsseldorf.

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