Wieland Electric Wie eine einfache Sicherheitslösung anspruchsvolle Applikationen meistert

Das ist zurzeit Weltspitze: Mit den nur 22,5 mm breiten Modulen realisiert Wieland Electric programmierbare Sicherheitslösungen bereits ab 45 mm Gesamtbaubreite. Die Steuerung gehört zum Safety-Programm samos, das mit wenigen multifunktionellen Grundmodulen nach dem Baukastenprinzip zusammengeschaltet wird – und Modul um Modul mit der Sicherheitsaufgabe wächst. Die Redaktion sprach mit einem Safety-Experten über die aktuellen Herausforderungen für den Maschinenbau und die entsprechenden Lösungen von Wieland.

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Maschinensicherheit gewinnt in der Automatisierung zunehmend an Bedeutung. Zum einen ist dafür das Bewusstsein der Anwender verantwortlich, die das Thema Sicherheit nicht nur als Kostenfaktor und Notwendigkeit sehen, sondern auch als strategisches Element für eine reibungslose Produktion. Zum anderen stehen Maschinen- und Anlagenhersteller aber auch in der Pflicht, für die Sicherheit ihrer Produkte zu sorgen – etwa in Überwachungsanlagen für Kernkraftwerke, Sicherheits-Sensoren für Industrieroboter, Pressen, Palettenaufzüge oder zur Absicherung fahrerloser Transportsysteme. Ein sicherer Alltag erfordert also ständig neue technologische Entwicklungen.

So bezeichnet Peter Kirner, Produktmanager Sicherheitstechnik bei Wieland Electric, die Sicherheitstechnik auch als einen Kernbereich im Unternehmen, der unter dem Slogan steht „safety first“ – Sicherheit geht vor. Dabei sind die Bamberger Spezialisten mit ihren modularen Systemlösungen wie der Sicherheitsrelais-Serie 4000, dem elektronischen Sicherheitssystem samos, dem programmierbaren Sicherheitssystem samos PRO und den magnetischen Sicherheitssensoren SMA bestens aufgestellt. Sie schützen Mensch und Maschine, übernehmen die Überwachung von Prozessen und helfen Fehler zu vermeiden.

Das breite Portfolio an Sicherheitsschaltgeräten deckt alle wichtigen Sicherheitsfunktionen ab und wird auch komplexen Kundenwünschen gerecht – etwa in der Verpackungs-, Automobil- und Schwerindustrie, Metall-, Kunststoff- und Holzverarbeitung, in Bearbeitungszentren, Druckmaschinen und in der Energieerzeugung. Schließlich überall dort, wo sichere Prozesse zum Arbeitsalltag gehören. „Wir stellen uns hier bewusst breit auf, denn im Prinzip ist die Thematik – wie lässt sich der Bediener vor den Gefahren einer Maschine schützen – immer ähnlich und somit sind die Methoden und Mittel meist gut in viele Bereiche übertragbar“, erklärt Peter Kirner. Deshalb gehört zur strategischen Produktentwicklung bei Wieland nicht nur die Fokussierung auf die Branchen, sondern auch auf Technologien, „die treiben wir entsprechend so voran, dass sie dem Kunden stets einen Mehrwert bieten, wie etwa bei Bedienbarkeit und Diagnose.“

Neue Maschinenbaurichtlinie

Hier sieht Peter Kirner eine Veränderung im Maschinenbau, die auch die neue Maschinenrichtlinie mit sich gebracht hat. Darüber hinaus ist die EN 954-1 durch die EN ISO 13849-1 als direkte Nachfolgenorm abgelöst worden, die Übergangsfrist für die EN 954-1 endet im November 2009. Darum müssen sich die Endkunden in Zukunft, auch was die Dokumentation ihrer Maschinen angeht, mehr mit der Sicherheitstechnik auseinander setzen. „Das heißt, nach der neuen Maschinenrichtlinie ist jede Risikobeurteilung und jede Abschätzung, die nicht zu Papier gebracht ist, eine die nicht gemacht wurde“, beschreibt der Safety-Experte.

Ein Punkt, wo Wieland bereits bei der Produktentwicklung ansetzt: „Wir erzeugen etwa bei samos PRO bereits einen Teil der geforderten Maschinen-Dokumentation und stellen sie dem Anwender zur Verfügung.“ Das heißt, es werden die sicherheitstechnischen Maßnahmen dokumentiert, die sich aus der Risikobeurteilung gemäss EN ISO 14121 und den Verfahren zur Risikominderung gemäss EN ISO 12100 der jeweiligen Maschine ergeben. Gerade kleineren Maschinenbauern dürfte dieser Service entgegenkommen, um sich in dem neu zu erwartenden Papierwald besser zurecht zu finden. Die gesamte Risikobeurteilung und die Maßnahmen zur Risikominderung der Maschine muss der Anwender allerdings nach wie vor in Eigenregie erledigen und entsprechend dokumentieren.

Ein weiterer wichtiger Punkt bei Wieland ist es, den Maschinenbauern in jeder Phase des Maschinenlebenszyklus Unterstützung zu bieten: Bei der Definition der Sicherheitsanforderungen in der Planungsphase, über die Implementierung der Anforderungen in das Sicherheitssystem bis hin zur Inbetriebnahme der Maschine bzw. Anlage. Dabei wird den Anforderungen des Maschinenbaus bezüglich Modularität und Flexibilität — etwa durch das Sicherheitssystem samos — Rechnung getragen. „Die einfache Auswahl vorprogrammierter Funktionsbausteine in Verbindung mit der modularen Erweiterbarkeit des Systems gestatten flexible Einsatzmöglichkeiten an einer Vielzahl von Maschinen“, so Peter Kirner.

Sicherheit aus dem Baukasten

samos, das für safety-modular-system steht, entsprang der Idee, die zunehmend komplexer werdenden sicherheitstechnischen Einrichtungen trotzdem leicht bedienbar zu machen. Denn, wie Peter Kirner erläutert, muss der Aufwand, der dem Anwender durch die Komplexität der eingesetzten Komponenten entsteht, in einem angemessenen Verhältnis zur Komplexität der Anwendung stehen.“ Das Sicherheitssystem mit wenigen multifunktionellen Grundmodulen wird nach dem Baukastenprinzip zusammengeschaltet und wächst Modul für Modul mit der Sicherheitsaufgabe. Und dafür ist kein Programmiersystem erforderlich, die Parametrierung erfolgt ganz einfach per Schraubendreher.

samos PRO – die programmierbare Sicherheit

Doch darüber hinaus gibt es komplexere Anwendungen, bei denen eine rein hardwareorientierte Parametrierung an ihre Grenzen stößt. Deshalb geht Wieland jetzt einen Schritt weiter und hat für solche Applikationen eine kompakte, leistungsfähige und Software-basierte Sicherheitssteuerung entwickelt. „Allerdings wollen wir damit dem Maschinen- und Anlagenbauer ein Produkt bieten, das genauso leicht handhabbar ist wie ein Sicherheitsrelais“, betont der Experte. Dass das gelungen ist, zeigt samos PRO, die herkömmliche Safety-Lösungen in Funktionsumfang und Performance deutlich in den Schatten stellt. Der Anwender programmiert die Sicherheitssteuerung einfach und intuitiv über die grafische Programmieroberfläche samos PLAN. Mittels vieler sicherer Funktionsbausteine lassen sich so komplexe Anwendungen realisieren, auch ohne Kenntnisse von SPS-Programmiersprachen.

„Vorkonfigurierte Elemente werden einfach per PC an der richtige Stelle positioniert, um sie dann nur noch logisch miteinander zu verknüpfen“, beschreibt Peter Kirner die Arbeitsschritte. Das Tool ist lizenzfrei und gegen eine geringe Gebühr frei erhältlich. Die Sicherheitssteuerung verfügt über einen wechselbaren Programmspeicher samos MEMORY, in welchem sich das jeweilige Anwendungsprogramm der Maschine bzw. Anlage befindet. Dadurch können Programmänderungen während des Lebenszyklus einer Maschine leicht und ohne großen Aufwand durchgeführt werden. Schon ein einzelner Ausgang von samos PRO erfüllt bereits die höchste Sicherheitskategorie 4 nach EN954-1. Die Integration bzw. Vernetzung der Sicherheitssteuerung in standardmäßige Steuerungslösungen und die Verarbeitung nicht-sicherer Daten ist über entsprechende Gateways ebenfalls möglich.

Reaktionszeit unter 10 Millisekunden

Die Safety-Steuerung verarbeitet bis zu 96 sichere Eingänge und 48 sichere Ausgänge gleichzeitig und überwacht alle Arten von Sicherheitssensoren wie Not-Aus-Taster, Lichtgitter und Verriegelungseinrichtungen an Schutztüren. Die extrem kurzen Reaktions- bzw. Abschaltzeiten von wenigen Millisekunden ermöglichen eine sehr nahe Anordnung der Schutzeinrichtungen an den Gefahrenzonen einer Maschine. Erreicht werden die kurzen Reaktionszeiten durch die verteilte Intelligenz in den einzelnen Modulen. Diese sind trotz der hohen Leistungsfähigkeit nur 22,5 mm breit. So lassen sich programmierbare Sicherheitslösungen schon ab einer Gesamtbaubreite von 45 mm realisieren. Das ist zurzeit Weltspitze. Die modulare Sicherheitssteuerung erfüllt unter anderem SIL 3 bzw. PL e gemäß den aktuellen Normen EN 61508, EN ISO 13849-1 und EN 62061.

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