Data Generation, Collection & Transfer
18.07.2019

Intelligentes Sicherheitsduo für kleinere Anlagen

Optimierte Kommunikation ist das Gebot der Stunde in der Sicherheitstechnik. Im Fokus stehen dabei aber nicht nur die komplexen Anwendungen von morgen nach dem Modell der Industrie 4.0, sondern auch die kleineren Innovationen, die direkten Mehrwert bieten. Beispiele hierfür liefert Euchner mit seinem neuen Sicherheitsschalter und Sicherheitsmodul: Im Zusammenspiel sorgen sie vor allem in kleineren Anlagen für eine Verkürzung der Stillstandszeiten.

Der Sicherheitsschalter CES-C07 und das Sicherheitsmodul ESM-CB von Euchner spielen ihre Vorteile nicht erst in der Fabrik von morgen aus, sondern liefern gerade auch in kleineren Anlagen schon heute echten Mehrwert (Bild: Euchner)

Der Sicherheitsschalter CES-C07 und das Sicherheitsmodul ESM-CB von Euchner spielen ihre Vorteile nicht erst in der Fabrik von morgen aus, sondern liefern gerade auch in kleineren Anlagen schon heute echten Mehrwert (Bild: Euchner)

Jens Rothenburg ist Produktmanager Sicherheits-­ technik bei Euchner in Leinfelden-EchterdingenJens Rothenburg ist Produktmanager Sicherheits-­
technik bei Euchner in Leinfelden-Echterdingen (Bild: Euchner)

„Alle reden über Industrie 4.0 – das tun wir als einer der Technologieführer im Bereich Safety natürlich auch“, sagt Jens Rothenburg, Produktmanager beim Sicherheitsspezialisten Euchner. Aber mindestens genauso wichtig sei für Euchner noch etwas anderes: „Nämlich, dass unsere Innovationen ihre verbesserten kommunikativen Fähigkeiten nicht erst in der komplett vernetzten Fabrik von morgen ausspielen können, sondern ab sofort – in der nächsten Maschine, die ein Anlagenbauer konzipiert oder ein Anwender in Betrieb nimmt oder umrüstet.“

Mit diesem Anspruch hat das Unternehmen den Sicherheitsschalter CES-C07 und das Sicherheitsmodul ESM-CB entwickelt. „Sie sind in der Lage, auf Industrie-4.0-Niveau zu kommunizieren und eröffnen dadurch – im Vergleich zu konventionellen Sicherheitsschaltern – neue Freiheiten bei der Konzeption effizienter Safety-Lösungen für kleinere Anlagen bis Kategorie 4 bzw. PL e“, verdeutlicht J. Rothenburg.

Bessere Fehlerlokalisierung bis hin zur Predictive Maintenance

Mit Sicherheitsschaltern ohne Kommunikation war es bei ­Reihenschaltungen von Sensoren bislang nur mit hohem Aufwand möglich, denjenigen Schalter zu lokalisieren, der einen Maschinenstopp ausgelöst hat. „Die anschließende Fehler­suche gestaltete sich oft recht schwierig und sorgte für unnötig lange Stillstandzeiten“, erläutert J. Rothenburg. Der CES-C07 dagegen liefert jetzt prozessrelevante Parameter in Echtzeit. „So lassen sich nicht nur akute Probleme identifizieren, sondern viele Informationen für die präventive Wartung gewinnen“, verdeutlicht er die Vorteile. Die Sensoren messen beispielsweise relevante Umgebungsparameter und signalisieren rechtzeitig, ob demnächst ein Ausfall der Anlage droht. Sogar Manipulationsversuche meldet das System.

Eine intelligente Informationshierarchie sorgt dafür, dass der Datenverkehr auf dem Bus nicht zu sehr belastet wird. „Bei den Prozessdaten können wir mit Fug und Recht sagen, dass jedes einzelne Bit dem Anwender essenzielle Hinweise darauf gibt, was er in einer bestimmten Problemsituation beachten muss“, sagt J. Rothenburg. „Nähere Erläuterungen dazu kann er anschließend bequem über die azyklischen Daten abrufen.“ Dabei sind für die Kommunikation eine einzige Leitung und für den Anschluss ein bereits integrierter achtpoliger M12-Stecker ausreichend. Dadurch wird Hardware eingespart und das gesamte System schlank und transparent.  

Von jedem Schalter werden 4 bit an Prozessdaten an die Steuerung übertragen. Das Signal OD meldet beispielsweise, ob die Schutzeinrichtung offen steht. Damit weiß der Bediener, welche Tür für den Stillstand der Anlage verantwortlich ist. Wenn die Schwachbereichsanzeige OW erscheint, befindet sich ein Betätiger im Randbereich des Transponderfelds. „Ursache dafür ist meist ein Absenken der Türen nach längerem Gebrauch. Bisher zeigten die Schalter dies lediglich durch Blinken an, was im industriellen Alltag allerdings leicht zu übersehen war“, berichtet der Experte aus der Praxis. „Mit der entsprechenden Meldung der Steuerung auf dem Human Machine Interface (HMI) kann das kaum noch passieren. Die Anzeige OI informiert den Bediener darüber, dass eine aktuelle Meldung vorliegt, die er möglichst bald über die azyklischen Daten abrufen sollte.“

Zu diesen azyklischen Daten gehören etwa die aktuellen

Diagnosecodes, die exakt beschreiben, was rund um den betreffenden Schalter fehlerhaft ist. Insgesamt sind mehr als 30 verschiedene Meldungen hinterlegt. Jeder einzelne Ver­drahtungsfehler wird dabei angezeigt, was vor allem bei Inbetriebnahmen für Zeitgewinn sorgt. Gleichzeitig verbirgt sich hinter dem Code eine exakte Handlungsanweisung für den ­Bediener zur schnellstmöglichen Behebung des jeweiligen Fehlers.

Wertvolle Informationen für die vorausschauende Instandhaltung bieten die Anzeigen der aktuell am CES-C07 anliegenden Spannung und der im Schalter gemessenen Temperatur. Bei Unter- oder Überschreiten bestimmter Schwellwerte lässt sich bei entsprechender Einstellung automatisch eine präventive Wartung anfordern. Weitere Indizien für einen demnächst möglicherweise drohenden Defekt liefert die Erfassung der Anzahl von Schaltzyklen. „Der Schalter selbst ist zwar verschleißfrei, nicht aber die Mechanik der Schutztür, die sich auf diese Art einfach überwachen lässt. Ebenfalls einen großen Beitrag zur Vermeidung von Stillstandszeiten leistet die Tatsache, dass die Sicherheitsschalter problemlos unter Spannung ausgetauscht werden können“, sagt J. Rothenburg.


Im Duo und dank intelligenter Kommunikation via IO-Link bieten der Sicherheitsschalter und das Sicherheitsmodul neue Möglichkeiten von der Diagnose über den Manipulationsschutz bis hin zu Predictive Main­tenance

Im Duo und dank intelligenter Kommunikation via IO-Link bieten der Sicherheitsschalter und das Sicherheitsmodul neue Möglichkeiten von der Diagnose über den Manipulationsschutz bis hin zu Predictive Main­tenance (Bild: Euchner)


Manipulationsschutz inklusive

Ein ähnlich wichtiges Thema in modernen Produktionsbetrieben ist der Schutz der Anlagen vor Manipulation. Auch dafür stellen die azyklischen Daten nützliche Informationen bereit. Mit einer Überprüfung der Anzahl der Schalter, die sich in einer Reihe befinden, kann die Steuerung erkennen, ob sich die Schaltung seit dem letzten Check geändert hat, ob also etwa eine Verkürzung der Reihe vorgenommen wurde. Und mit der Funktion zur Abfrage des aktuell gelesenen Betätigers lässt sich bei Unicode-Schaltern feststellen, ob dieser Code vom gelernten abweicht. Bei Multicode-Schaltern überprüft das System, ob der aktuelle Betätigercode mit denen übereinstimmt, die in der Steuerung hinterlegt wurden. „Ein entscheidendes Plus in Sachen Sicherheit bietet das zum Beispiel bei Werkzeugmaschinen, deren Späneförderer lediglich mit Metallspänekörben versperrt sind“, erklärt J. Rothenburg. „Dank Verifizierung des Codes ist gewährleistet, dass vor der jeweiligen Auswurföffnung immer der richtige Korb steht, auch wenn verschieden große Körbe im Einsatz sind.“

All diese und weitere Informationen werden in Kombination mit dem Sicherheitsmodul ESM-CB von jedem Schalter in der Kette abgefragt und via IO-Link der Steuerung zur Verfügung gestellt. Dabei erfüllt das 18 mm breite Gerät gleich mehrere Funk­tionen: Es ist Auswertegerät, Sicherheitsrelais und IO-Link-Device in einem. Damit integriert es alle Funktionen, die es für die Absicherung einer kleinen Maschine benötigt. Eingangsseitig lassen sich zwei Sicherheitskreise anschließen. Zum Beispiel einer, mit dem das Gerät eine Not-Halt-Kette oder die Schaltkontakte von mechanischen Sicherheitsschaltern überwacht, sowie ein zweiter für die Auswertung einer Kette aus den neuen Sicherheitsschaltern CES-C07. Zwei redundante, sichere Relaiskontakte ermöglichen das direkte Schalten von Lasten mit bis zu 6 A.

Das Sicherheitsmodul steht dabei im ständigen Dialog mit den angeschlossenen Geräten und erfasst für jeden Sensor unter anderem den Systemzustand, die Umgebungsbedingungen und die sensoreigenen Daten.

Anschluss an die ganze Welt der Automation

Bei der Entscheidung für die Kommunikation über IO-Link spielten neben ­Kostenaspekten vor allem die guten „Team­player-Eigenschaften“ des Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungssystems eine Rolle: Ganz gleich, ob Profibus oder Profinet, ob AS-Interface, CC-Link oder Ethernet/IP, über einen Zugang zu IO-Link verfügen alle gängigen Automatisierungssysteme. „Das heißt: Unser neuer Sicherheitsschalter CES-C07 und unser Sicherheitsmodul ESM-CB haben auf diese Art direkten Anschluss an die ganze Welt der Automation“, verdeutlich J. Rothenburg.

Das macht sie zum einen interessant für alle Arten von Anlagen – von Werkzeug- und Verpackungsmaschinen bis hin zu Zäunen, die abgesichert werden müssen. Und es hat zum anderen für den Anlagenbauer den Charme, dass er seine Produkte mit identischer Sicherheitstechnik in alle Regionen der Erde liefern kann. „Wer dieselbe Maschine sowohl in den USA als auch in Europa anbieten möchte, muss in der Regel verschiedene Steuerungen verbauen“, weiß J. Rothenburg. „Da ist es doch gut zu wissen, dass zumindest die Sicherheitsschalter unverändert bleiben können.“


Die Eigenschaften des CES-C07 auf einen Blick

Die Eigenschaften des CES-C07 auf einen Blick


Fazit

Mit dem Sicherheitsschalter CES-C07 und dem Sicherheitsmodul ESM-CB bietet Euchner demnach Multitalente an, die vor allem aufgrund ihrer kommunikativen Fähigkeiten Pro­zess­opti-­
mie­rungen und Effizienzsteigerungen ermög­lichen – und das nicht erst in komplexen Anwendungen von morgen nach dem Modell der Industrie 4.0, sondern schon heute in vergleichsweise kleinen Anlagen.  

www.euchner.de

20 Jahre openautomation

Die Grundidee bleibt, die Dimensionen wachsen

„Eine Branche im Umbruch: Anwender fordern in aller Deutlichkeit kostensenkende, flexible und offene Automatisierungslösungen sowie Durchgängigkeit vom Sensor bis zum Management“ – dieser Grundanspruch hat sich über die letzten 20 Jahre nicht geändert, aber die Dimensionen, die neue Technologien mit sich bringen, lassen die Industrie 4.0 Wirklichkeit werden. Immer im Mittelpunkt dabei: Daten – das viel gepriesene Öl des 21. Jahrhunderts. Die Grundidee der vertikalen Integration bleibt, nur das Wording ändert sich heute.

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